JP4757270B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両の上下方向に延びる吸気通路を有するダウンドラフト搭載またはアッパードラフト搭載のスロットル装置を備えた内燃機関の吸気装置に関するものである。

［従来の技術］
従来より、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じて電動モータを駆動して、スロットルバルブのバルブ開度に相当するスロットル開度を制御目標値となるように制御する電子スロットル装置を備えた内燃機関の吸気装置が知られている。
ここで、電子スロットル装置は、図４および図５に示したように、内部にスロットルボア１０１が形成されたスロットルボディを２重管構造とし、このスロットルボディの円環状溝（水溜め部）１１１、１１２内で、スロットルボディよりも吸気流方向の上流側または下流側から吸気通路壁面を伝ってくる水分を一時的にトラップし、スロットルバルブ１０２およびシャフト１０３の氷結を防止する構造が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

スロットルボディは、内管１０４と外管１０５との間に形成される筒状空間を環状隔壁１１３によって区画された２つの円環状溝１１１、１１２を有している。また、スロットルボディは、シャフト１０３の回転軸方向の両端部を回転自在に支持する２つの軸受け部１１４、１１５を有している。なお、シャフト１０３と軸受け部１１５との間には、ボールベアリング（軸受け部材）１１６が介装されている。
また、スロットルボア１０１の中心軸線が横向き（例えば自動車の上下方向に対して垂直な水平方向）となるように、電子スロットル装置を自動車に搭載する場合には、特に有効である。このようなサイドドラフト搭載の電子スロットル装置の場合には、円環状溝１１１、１１２で水をトラップし、且つ重力で円環状溝１１１、１１２内の水を重力方向最下点に集めて、円環状溝１１１、１１２より溢れた水を、スロットルボディの軸受け部１１４、１１５から最も遠い部分を通して、内燃機関（エンジン）の燃焼室に吸い込ませることができる（バルブ軸水平搭載の場合）。

ここで、電子スロットル装置では、スロットルバルブ１０２を支持固定するシャフト１０３の回転軸方向の軸受け側に水がかかった場合、シャフト１０３の回転軸方向の軸受け側にかかった水が、シャフト１０３と軸受け部１１４との間の隙間、あるいはボールベアリング１１６に浸入して、毛細管現象によりその隙間全体に拡がる可能性がある。
そして、エンジン停止後、雰囲気温度が氷点下になった場合、シャフト１０３と軸受け部１１４との間の隙間、あるいはボールベアリング１１６に浸入した水が凍って、スロットルバルブ１０２およびシャフト１０３に氷結（アイシング）が生じ、このアイシングが原因でスロットルバルブ１０２およびシャフト１０３が凍結固着し、次にエンジンを始動する時にスロットルバルブ１０２が動作不能（または動作不良）およびシャフトロックになる可能性がある。
すなわち、電子スロットル装置では、スロットルバルブ１０２およびシャフト１０３が氷結（アイシング）するのが、最も氷結トルクを発生させるという懸念がある。したがって、サイドドラフト搭載の電子スロットル装置の場合には、その懸念を最小にすることができる。

［従来の技術の不具合］
ところが、図６に示したように、スロットルボア１０１の中心軸線が縦向き（例えば自動車の上下方向）となるように、電子スロットル装置を自動車に搭載することが考えられる。すなわち、ダウンドラフト（アッパードラフト）搭載の電子スロットル装置の場合には、重力方向における上面が開口した円環状溝１１１内で水の一時的なトラップはできるものの、円環状溝１１１から溢れた水は、内管１０４の内管壁上端のどこから垂れ落ちるかが分からず、内管１０４の壁面をスロットルボディの軸受け部１１７に向けて流れて、軸受け部１１７に浸入する可能性がある。なお、図６に示した電子スロットル装置においては、シャフト１０３と軸受け部１１７との間にベアリング（軸受け部材）１１９が介装されている。

ここで、ダウンドラフト搭載を考慮したスロットル装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。これは、図７に示したように、円環状溝１１１を自動車の水平方向（前後方向または左右方向）に対して傾斜するように配置し、円環状溝１１１内に一時的にトラップした水が、必ず内管１０４の内管壁上端における重力方向最下点から垂れ落ちる構造としている。さらに、特許文献４に記載のスロットルボディは、内管１０４の内管壁上端の重力方向最下点に切欠き（図示せず）を設け、円環状溝１１１内に一時的にトラップした水を切欠きから排出する構造としている。

ところが、特許文献４に記載のスロットル装置においては、スロットル装置をダウンドラフト搭載した状態で、円環状溝１１１内の重力方向最下点に水を溜める構造のため、つまり内管１０４および円環状溝１１１が斜めに配置されているため、図６に示した内管１０４の高さが一定のものと比べて、一時的にトラップできる水の貯留量が減ってしまうという問題がある。
また、内管１０４に切欠きを設けてしまうと、ダウンドラフト搭載では、切欠きの向き、つまり内管１０４の重力方向最下点に切欠きが設置されるように、十分気にしてスロットルボディを組み付ける必要があり、搭載自由度の低下を招くという問題がある。
特開２００５−２９０９９４号公報 特許第３７８７８６１号公報 特許第４０１３２４９号公報 特開２００２−２２１０５１号公報

本発明の目的は、ダウンドラフト搭載またはアッパードラフト搭載であっても、内管と外管との間に形成される水溜め部より溢流した水が軸受け部に浸入する不具合の発生を防止することのできる内燃機関の吸気装置を提供することにある。また、水溜め部に溜めることが可能な水の貯留量の減少を防止することのできる内燃機関の吸気装置を提供することにある。さらに、搭載自由度を高くすることのできる内燃機関の吸気装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、２重管状のダクトに、シャフトを支持する軸受け部を設け、内管と外管との間に、水を溜める筒状の水溜め部を形成している。
また、２重管状のダクトの内管は、水溜め部の貯留水面（水溜め部内に溜められる水の水面）を規制するオーバフロー部、およびこのオーバフロー部よりも内管の重力方向上方（鉛直方向上方）に向けて高く突出する突出壁を設けている。そして、内管に設けられる突出壁は、少なくとも軸受け部の鉛直方向上方（重力方向上方）となる位置近傍に配設されている。すなわち、内管は、少なくとも軸受け部の鉛直方向上方（重力方向上方）となる位置近傍に配設される内管壁上端（突出壁上端）が、オーバフロー部よりも高い位置（重力方向上方となる位置）に設定されている。

これによって、ダウンドラフト搭載またはアッパードラフト搭載であっても、内管と外管との間に形成される水溜め部より溢流した水は、軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍からではなく、必ず突出壁よりも低い位置に設置されるオーバフロー部より溢流することになる。これによって、ダウンドラフト搭載またはアッパードラフト搭載であっても、水溜め部より溢流した水がダクトの軸受け部に浸入する不具合の発生を抑制することができるので、バルブおよびシャフトの氷結（アイシング）を回避することが可能となる。
また、バルブおよびシャフトの氷結（アイシング）を原因とするバルブの凍結固着または動作不能（または動作不良）、氷結トルクの増加およびシャフトロックを防止することが可能となる。
また、内管および水溜め部が斜めに配置されていないので、ダウンドラフト搭載またはアッパードラフト搭載における、水溜め部に溜めることが可能な水の貯留量の低下を防止することが可能となる。さらに、ダウンドラフト搭載またはアッパードラフト搭載する際に、ダクトの取付角度を気にすることなく、ダクトを設置できるので、搭載自由度を高くすることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、突出壁は、水溜め部の貯留水（水溜め部内に溜められた水）が、ダクトの軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍から溢流するのを防止する溢流防止壁としての機能を有している。これにより、水溜め部の貯留水（水溜め部内に溜められた水）が、軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍から溢流するのを防止することが可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、突出壁は、少なくとも軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍を中心にして、内管の周方向の両側または片側に向けて延びている。これにより、水溜め部の貯留水（水溜め部内に溜められた水）が、軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍を含むその周方向の両側または片側（所定の周方向範囲内）から溢流するのを防止することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、オーバフロー部は、少なくとも軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍より内管の周方向に所定の周方向距離分だけ離れた位置に配設されている。これにより、水溜め部の貯留水（水溜め部内に溜められた水）が、軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍より内管の周方向に所定の周方向距離分だけ離れた位置（オーバフロー部）から溢流するので、水溜め部の貯留水（水溜め部内に溜められた水）がダクトの軸受け部に浸入する可能性が少なくなる。
請求項５に記載の発明によれば、オーバフロー部とは、内管を構成する内管壁の一部であるオーバフロー壁の上端縁のことである。あるいは内管を構成する内管壁をその板厚方向に貫通させることで形成されるオーバフロー穴のことである。

請求項６に記載の発明によれば、水溜め部の重力方向における下面は、吸気通路を流れる吸入空気の流れ方向に対して鉛直方向に延びる平面である。これにより、内管および水溜め部の重力方向における下面が斜めに配置されていないので、ダウンドラフト搭載またはアッパードラフト搭載における、水溜め部に溜めることが可能な水の貯留量の低下を防止することが可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、水溜め部の重力方向における上面が開口している。これにより、外管の壁面を伝ってきた水が水溜め部に入り込み易くなる。
請求項８に記載の発明によれば、水溜め部は、ダクトの重力方向における上方側から流入した水を溜めることが可能な内容積を有している。

請求項９に記載の発明によれば、内管の吸気通路壁面に、水溜め部の貯留水（水溜め部内に溜められた水）が、オーバフロー部から軸受け部に向けて流れるのを規制するガイドリブを設けている。これにより、水溜め部より溢流した水が、ダクトの軸受け部に入り難くなる。
請求項１０に記載の発明によれば、ガイドリブは、内管の径方向内方に向けて突出している。
請求項１１に記載の発明によれば、ガイドリブは、バルブとの間に所定の隙間が形成されている。これにより、バルブの開弁動作時または閉弁動作時にバルブとガイドリブとが干渉してバルブが動作不能（または動作不良）に陥ることを防止することができる。
請求項１２に記載の発明によれば、ガイドリブは、吸気通路を流れる吸入空気の流れ方向に沿って延びている。

本発明を実施するための最良の形態は、ダウンドラフト搭載またはアッパードラフト搭載であっても、内管と外管との間に形成される水溜め部より溢流した水が軸受け部に浸入する不具合の発生を防止するという目的、また、水溜め部に溜めることが可能な水の貯留量の減少を防止するという目的、また、搭載自由度を高くするという目的を、オーバフロー部よりも内管の重力方向上方に向けて高く突出する突出壁を、少なくとも軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍に配設することで実現した。

［実施例１の構成］
図１および図２は本発明の実施例１を示したもので、図１および図２は内燃機関の電子スロットル装置を示した図である。

本実施例の内燃機関（エンジン）には、エアクリーナ、ダウンドラフト搭載の電子スロットル装置等が搭載されている。また、エンジンは、例えば自動車のエンジンルームに搭載されている。ここで、エンジンは、エアクリーナ（内燃機関のエアクリーナ）で濾過された清浄な吸入空気とインジェクタより噴射された燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得られる熱エネルギーによりエンジン出力（例えばエンジン出力軸トルク＝エンジントルク）を得るガソリンエンジンである。

また、エンジンは、エンジンの各気筒の燃焼室に吸入空気を導入するための吸気ダクト（インテークダクト、吸気管）と、エンジンの燃焼室より排気ガスを排気浄化装置を経由して外部に排出するための排気ダクト（エキゾーストダクト、排気管）とを備えている。吸気ダクトの内部には、エアクリーナで濾過された清浄な外気（クリーンエア）を、エアクリーナホース（エアホース）１を経由して、電子スロットル装置のスロットルボディ２に導入するための吸気通路が形成されている。また、吸気ダクトは、エアクリーナケース、エアクリーナホース１、２重管構造のスロットルボディ２、サージタンクおよびインテークマニホールド等を有している。

エンジン本体は、シリンダヘッドおよびシリンダブロック等によって構成されている。シリンダヘッドの一方側に形成される吸気ポート（インテークポート）は、ポペット型の吸気バルブ（インテークバルブ）によって開閉され、また、シリンダヘッドの他方側に形成される排気ポート（エキゾーストポート）は、ポペット型の排気バルブ（エキゾーストバルブ）によって開閉される。さらに、シリンダヘッドには、先端部がエンジンの各気筒の燃焼室内に露出するようにスパークプラグが取り付けられている。そして、シリンダヘッドには、吸気ポート内に最適なタイミングで燃料を噴射するインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）が取り付けられている。
シリンダブロックの内部に形成されるシリンダボア内には、連接棒を介してクランクシャフトに連結されたピストンが図示上下方向に摺動自在に支持されている。

エアクリーナは、エンジンの吸気ダクトの最上流部に設置されて、外気中に含まれる不純物（塵や埃、砂等のダスト）を捕捉して取り除く濾過エレメント（フィルタエレメント）を収容している。
エアクリーナホース１は、エアクリーナとスロットルボディ２とを接続するインテークパイプである。また、エアクリーナホース１は、柔軟性を有するゴム系弾性体（または柔軟性を有する合成樹脂等の樹脂材料）によって形成されている。このエアクリーナホース１は、エアクリーナケースの下流端に気密的に結合され、エアホースバンド１０によりスロットルバルブ５の上流端に締め付け固定されている。
エアクリーナホース１は、スロットルボディ２の重力方向における上端部に気密的に結合されている。また、エアクリーナホース１の内部には、スロットルバルブ５よりも上流側の吸気通路１１が形成されている。

本実施例の電子スロットル装置は、エンジンの吸気ダクトの途中、特にエアクリーナホース１の下流端に気密的に結合された２重管構造のスロットルボディ（ダクト、ハウジング）２と、このスロットルボディ２の内部（吸気導入通路１２、スロットルボア１３、１４、吸気導出通路１５）を開閉するスロットルバルブ（バタフライ型バルブ）５と、このスロットルバルブ５を支持固定するシャフト６と、スロットルバルブ５を駆動するモータを含むアクチュエータ（バルブ駆動装置）と、エンジンの運転状態に応じてモータのコイルへの供給電力を制御すると共に、スロットルバルブ５のバルブ角度に相当するスロットル開度を、点火装置および燃料噴射装置等の各システムと関連して制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと言う）とを備えている。

そして、電子スロットル装置は、運転者のアクセル操作量に応じてモータを駆動して、スロットルバルブ５のバルブ角度に相当するスロットル開度を変更し、エンジンの各気筒の燃焼室内に供給する吸入空気の流量（吸入空気量、吸気量）を可変制御することで、エンジン回転速度またはエンジン出力軸トルクをコントロールする内燃機関の吸気装置である。なお、アクセル操作量とは、運転者のアクセルペダルの踏み込み量に相当する。
また、電子スロットル装置は、スロットルボディ２およびスロットルバルブ５の他に、スロットルバルブ５を閉弁作動方向（バルブ全閉方向に戻す方向）に付勢するリターンスプリングを備えている。なお、本実施例では、リターンスプリングとしてコイルスプリングが使用されている。

本実施例のスロットルボディ２は、断面円形状のスロットルボア１３、１４が形成された円筒状の内管（内径側円筒部）３と、この内管３の半径方向の外径側（径方向外方）に、内管３の周囲を円周方向に取り囲むように配置された円筒状の外管（外径側円筒部）４とを備えた２重管構造（２重管状）のスロットルボディとなっている。このスロットルボディ２は、樹脂材料または金属材料によって所定の形状に形成されている。そして、スロットルボディ２は、内部にスロットルバルブ５を全閉位置から全開位置に至るまで回転方向に回転自在に保持するハウジングであり、サージタンク（またはインテークマニホールド）にボルト等を用いて締め付け固定されている。

なお、本実施例では、エアクリーナで濾過された吸入空気が、エアクリーナホース１の吸気通路１１を経て、スロットルボディ２の重力方向における上端部で開口した入口部から吸気導入通路１２、スロットルボア１３、１４および吸気導出通路１５内に流入し、スロットルボディ２の重力方向における下端部で開口した出口部に接続されるサージタンク、更にインテークマニホールドを経てエンジンの各気筒の吸気ポートおよび燃焼室内に吸入されるように構成されている。

内管３は、内部にスロットルバルブ５を開閉自在に収容している。また、内管３は、自動車の上下方向に延びるダウンフロー型のスロットルボア（吸気通路）１３、１４を有している。このスロットルボア１３、１４は、内管３の入口側開口端から出口側開口端に向けて、スロットルバルブ５の回転中心軸線およびシャフト６の中心軸線に直交する軸線方向（スロットルボア１３、１４の中心軸線方向、スロットルボディ２の流路方向、自動車の上下方向）に真っ直ぐに延びている。
そして、スロットルボア１３は、スロットルバルブ５よりも上流側の吸気通路を構成し、また、スロットルボア１４は、スロットルバルブ５よりも下流側の吸気通路を構成している。

外管４は、これを構成する外管壁の上端縁（外管壁上端）の方が、内管３を構成する内管壁の上端縁（内管壁上端）よりも高い位置に設定されている。また、外管４は、外管壁の下端縁（外管壁下端）が内管３の内管壁の下端縁（内管壁下端）よりも低い位置に設定されている。すなわち、外管４の中心軸線方向の寸法は、内管３の中心軸線方向の寸法よりも長くなっている。そして、外管４は、エアクリーナホース１の吸気通路１１とスロットルボア１３とを連通する吸気導入通路（連通路）１２、およびスロットルボア１４とサージタンクの内部（拡張室）とを連通する吸気導出通路（連通路）１５を有している。

吸気導入通路１２は、スロットルボア１３、１４よりもスロットルボア径が大きく、スロットルボディ２の入口部を構成している。この吸気導入通路１２は、内管３のスロットルボア１３、１４に吸入空気を導入する吸気通路であり、スロットルボディ２の重力方向における上端側に設けられている。
吸気導出通路１５は、スロットルボア１３、１４よりもスロットルボア径が大きく、スロットルボディ２の出口部を構成している。この吸気導出通路１５は、内管３のスロットルボア１３、１４より吸入空気を導出する吸気通路であり、スロットルボディ２の重力方向における下端側に設けられている。

また、外管４の回転軸方向の一端部（図１において図示右側端部）には、後述するスロットル開度センサを保持固定するセンサカバー７が装着されている。このセンサカバー７は、例えば樹脂材料によって形成されている。
また、スロットルボディ２には、スロットルボア１３、１４を隔てて対向して配置された一対（２つ）のシャフト軸受け部８が設けられている。これらのシャフト軸受け部８の内部には、スロットルバルブ５の中心軸線方向およびシャフト６の中心軸線方向（回転軸方向）に延びる断面円形状のシャフト収容孔がそれぞれ設けられている。
そして、シャフト６の回転軸方向の一端側に設けられるシャフト軸受け部８のシャフト収容孔の内周（収容孔壁面）には、シャフト６の回転軸方向の一端側を軸支するベアリング（滑り軸受け）９が嵌合保持されている。

また、シャフト６の回転軸方向の他端側に設けられるシャフト軸受け部８のシャフト収容孔の内周（収容孔壁面）には、シャフト６の回転軸方向の他端側を軸支するベアリング（滑り軸受け）９が嵌合保持されている。すなわち、一対のシャフト軸受け部８は、一対のベアリング９を介して、シャフト６を回転方向に摺動自在に支持している。
また、一端側のベアリング９として滑り軸受けが使用され、また、他端側のベアリング９として滑り軸受け（またはころがり軸受け、ボールベアリング）が使用されている。
また、スロットルボディ２の外管４の外壁部には、内部にモータを収容するモータハウジング１９が一体的に形成されている。
なお、スロットルボディ２の詳細は、後述する。

本実施例のスロットルバルブ５は、エンジンの全気筒の燃焼室および吸気ポートに連通するスロットルボア１３、１４に開閉自在に設置されている。このスロットルバルブ５は、スロットルボディ２の内管３の内部（スロットルボア１３、１４）に開閉自在に収容されて、スロットルボディ２の内管３に対して相対回転する回転型の吸気制御バルブ、つまりシャフト６の中心軸線周りを回転してスロットルボア１３、１４を開閉する円板状のバタフライ型バルブである。

スロットルバルブ５は、エンジン運転時にＥＣＵからの制御信号に基づいて、全閉位置から全開位置に至るまでのバルブ作動範囲で回転動作（回転角度を変更）することで、スロットルボア１３、１４の開口面積（吸入空気流通面積）を変更して吸入空気の流量を可変制御する。また、スロットルバルブ５は、エンジン停止時にモータへの電力の供給が停止されると、例えばリターンスプリング等の付勢力によって全閉位置（または全閉位置より僅かに開いた中間開度の状態（中間位置））に戻される。

そして、スロットルバルブ５は、スロットルボディ２の内管３の流路方向の中心軸線とシャフト６の中心軸線との交点を中心にして半径方向の外径側に放射状に延びる円板状部を有している。また、スロットルバルブ５は、全閉位置に設定されると、スロットルバルブ５の円板状部の表裏面が、スロットルボディ２の内管３の流路方向（スロットルボア１３、１４の軸線方向）に垂直な垂線に対して開弁作動方向に所定の回転角度だけ若干傾くように配置される。
ここで、本実施例のスロットルボディ２の内管３の流路方向（スロットルボア１３、１４の軸線方向）とは、電子スロットル装置を自動車に搭載した時の天地方向（自動車の上下方向、重力方向における上下方向）のことである。

スロットルバルブ５の円板状部は、シャフト６のバルブ挿入孔２３内に差し込まれた状態で、締結ネジ等を用いて締め付け固定されている。また、スロットルバルブ５の円板状部は、シャフト６を境にして、シャフト６の両側に２つの半円板状部（２つの第１、第２ディスク部）を有している。なお、本実施例では、スロットルバルブ５の全閉時に、第１ディスク部よりも第２ディスク部の方が重力方向における下方側に配置される。

シャフト６は、その回転軸方向に真っ直ぐに延びており、その中央部にスロットルバルブ５を一体的に結合するバルブ保持部を有している。このバルブ保持部には、直径方向に貫通するようにバルブ挿入孔２３が形成されている。
そして、シャフト６は、モータの出力軸に動力伝達機構を介して駆動連結されている。このシャフト６の回転軸方向の両端部には、スロットルボディ２の内管３に設けられる一対のシャフト軸受け部８（またはベアリング９）に回転自在に軸支される２つの摺動部（摺動面）が設けられている。

ここで、スロットルバルブ５のシャフト６を開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するアクチュエータは、電力の供給を受けると駆動力を発生するモータ、およびこのモータの出力軸の回転運動をシャフト６に伝達するための動力伝達機構を含んで構成される電動式アクチュエータである。なお、動力伝達機構は、モータの回転速度を所定の減速比となるように減速すると共に、モータの駆動力（モータトルク）を増大させる歯車減速機構によって構成されている。その歯車減速機構は、モータの出力軸に固定されたピニオンギヤ（モータギヤ）、このモータギヤと噛み合って回転する中間減速ギヤ、およびこの中間減速ギヤと噛み合って回転する最終減速ギヤを有している。なお、モータの出力軸をシャフト６に直結しても良い。

モータは、ＥＣＵによって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。このモータは、スロットルボディ２の外管４に一体的に形成されたモータハウジング１９に内蔵されている。
ここで、例えばロータのコイルに電力の供給を受けると、スロットルバルブ５のシャフト６を駆動する駆動力を発生するモータは、ＥＣＵによって通電制御（駆動）されるように構成されている。このＥＣＵには、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。

そして、ＥＣＵは、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、マイクロコンピュータのメモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、電子スロットル装置のスロットルバルブ５のシャフト６を駆動するモータのコイルを通電制御すると共に、点火装置（イグニッションコイル、スパークプラグ等）および燃料噴射装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ等）を駆動するように構成されている。これにより、エンジンの運転中に、スロットル開度（吸入空気流量）、燃料噴射量等が各々制御指令値（制御目標値）となるように制御される。
また、ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、マイクロコンピュータのメモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づく上記のスロットル開度制御、点火制御や燃料噴射制御等を含むエンジン制御が強制的に終了されるように構成されている。

また、ＥＣＵには、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、およびスロットル開度センサが接続されている。また、ＥＣＵには、冷却水温センサ、吸気温センサ、エアフローメータ、および吸気圧センサが接続されている。これらの各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
これらのクランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、冷却水温センサ、吸気温センサ、エアフローメータおよび吸気圧センサ等によって、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段が構成される。
ここで、ＥＣＵは、アクセル開度センサより出力されるアクセル開度信号とスロットル開度センサより出力されるスロットル開度信号との偏差がなくなるようにモータのコイルへの供給電力をフィードバック制御している。

次に、本実施例の２重管構造のスロットルボディ２の詳細を図１および図２に基づいて説明する。
スロットルボディ２は、内管３と外管４との間に形成される円筒空間（筒状空間）が円環状の隔壁部（セパレータ）２０で仕切られている。セパレータ２０は、円筒空間のスロットルボア１３、１４の中心軸線方向の中央付近で、しかもスロットルバルブ５のシャフト６の回転中心軸線を通る円周方向で、内管３の外周と外管４の内周とを直接的に接続している。そして、セパレータ２０よりも重力方向の上方側における円筒空間は、水を溜める円筒状の水溜め部（水分トラップ溝、第１円筒状空間）２１となっている。

この水溜め部２１の重力方向における下面（底面）は、スロットルボア１３、１４を流れる吸入空気の流れ方向（吸気流方向、スロットルボディ２の流路方向、自動車の上下方向）に対して鉛直方向に延びる平面である。つまり、水溜め部２１の下面は、自動車の水平方向（前後方向、左右方向）に対して傾斜していない。また、水溜め部２１の重力方向における上面は、開口している。また、水溜め部２１は、スロットルボディ２の外管４の重力方向における上方側から流入した水を溜めることが可能な所定の内容積を有している。

また、セパレータ２０よりも重力方向における下方側の円筒空間は、第２円筒状空間２２となっている。この第２円筒状空間２２の重力方向における上面（天井面）は、スロットルボア１３、１４を流れる吸入空気の流れ方向（吸気流方向、スロットルボディ２の流路方向、自動車の上下方向）に対して鉛直方向に延びる平面である。つまり、第２円筒状空間２２の上面は、自動車の水平方向（前後方向、左右方向）に対して傾斜していない。また、第２円筒状空間２２の重力方向における下面は、開口している。

そして、スロットルボディ２の内管３は、水溜め部２１の貯留水面を規制する２つのオーバフロー壁（円弧状壁）３１、これらのオーバフロー壁３１の上端縁よりも内管３の重力方向上方（鉛直方向上方）に向けて高くなるように突出する２つの突出壁３２、２つのオーバフロー壁３１に対して対称的な位置に設けられた２つの円弧状壁３３、これらの円弧状壁３３の下端縁よりも内管３の重力方向下方（鉛直方向下方）に向けて低くなるように突出する２つの突出壁３４を有している。

２つのオーバフロー壁３１は、その上端縁が、水溜め部２１に溜められた水が溢れ出すオーバフロー部として機能し、内管３を構成する内管壁の一部を構成している。これらのオーバフロー壁３１は、シャフト軸受け部８およびベアリング９の鉛直方向上方となる位置近傍より内管３の円周方向に所定の円周方向距離分だけ離れた位置に配設されている。すなわち、２つのオーバフロー壁３１は、スロットルボア１３、１４の中心軸線位置を中心にして、シャフト軸受け部８およびベアリング９の鉛直上方となる位置近傍より例えば４５°〜６０°程度離れている。
また、２つのオーバフロー壁３１の上端面は、吸気流方向に対して鉛直方向に延びる平面である。

２つの突出壁３２は、水溜め部２１の貯留水（水溜め部２１に溜められた水）が、シャフト軸受け部８およびベアリング９の鉛直上方となる位置近傍の内管壁上端縁（図２において破線で示した位置）から溢流するのを防止する溢流防止壁としての機能を有している。これらの突出壁３２は、シャフト軸受け部８およびベアリング９の鉛直上方となる位置近傍を中心にして、内管３の円周方向の両側に向けて円弧状に延びている。すなわち、２つの突出壁３２は、シャフト軸受け部８およびベアリング９の鉛直上方となる位置近傍を含む所定の円周方向範囲内に配設されている。

また、スロットルボディ２の内管３は、その吸気通路壁面（スロットルボア壁面）に、水溜め部２１の貯留水（水溜め部２１に溜められた水）が、２つのオーバフロー壁３１、あるいは少なくとも一方のオーバフロー壁３１の上端縁から、シャフト軸受け部８およびベアリング９に向けて（斜めに）流れるのを規制するための複数のガイドリブ（突条リブ）３５を有している。
複数のガイドリブ３５は、全部で４つ設けられ、２つのオーバフロー壁３１の円周方向の両側（２つの突出壁３２の付け根付近）にそれぞれ１つずつ配設されている。

これらのガイドリブ３５は、スロットルボディ２の内管３の半径方向内方に向けて突出している。また、複数のガイドリブ３５は、スロットルバルブ５の円板状部の側面との間に所定の隙間（クリアランス）が形成されている。また、複数のガイドリブ３５は、２つのオーバフロー壁３１の上端縁近傍の位置（水溜め部２１の貯留水面近傍の位置）から、シャフト軸受け部８およびベアリング９より離れた位置（水溜め部２１の底面近傍の位置）に至るまで、吸気流方向に沿って真っ直ぐに延びている。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の内燃機関の吸気制御装置（電子スロットル装置）の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

ＥＣＵは、エンジンキースイッチがオン、つまりイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、電子スロットル装置（スロットルバルブ５等）のモータを通電制御すると共に、点火装置（イグニッションコイル、スパークプラグ等）および燃料噴射装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ等）を駆動する。これにより、エンジンが運転される。

ここで、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度センサより出力されたアクセル開度信号がＥＣＵに入力される。そして、ＥＣＵによってスロットルバルブ５が所定のスロットル開度（回転角度）となるようにモータへの電力の供給が成されて、モータの出力軸が回転する。これにより、モータの出力軸に駆動連結されたシャフト６が、リターンスプリングの付勢力に抗してアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に対応した回転角度分だけ回転する。
したがって、シャフト６に保持されたスロットルバルブ５が、全閉位置より全開位置側へ開く方向（開弁作動方向）に駆動される。

そして、エンジンの特定気筒が排気行程から、吸気バルブが開弁し、ピストンが下降する吸気行程に移行すると、ピストンの下降に従って当該気筒の燃焼室内の負圧（大気圧よりも低い圧力）が大きくなり、開弁している吸気ポートから混合気が吸い込まれる。このとき、吸気ダクトの途中、つまりスロットルボディ２のスロットルボア１３、１４が所定のバルブ角度（電子スロットル装置のスロットル開度）だけ開かれるので、エンジン回転速度がアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に対応した速度に変更される。

［実施例１の効果］
以上のように、ダウンドラフト搭載の電子スロットル装置においては、エアクリーナホース１の重力方向における下方に結合される２重管構造のスロットルボディ２の内管３と外管４との間に、重力方向における上面が開口した円筒状の水溜め部２１が形成されている。この水溜め部２１は、所定の貯留量分だけ水を溜めることが可能な所定の内容積を有している。このため、エアクリーナホース１からスロットルボディ２の内管３と外管４との間に形成される水溜め部２１の内部に、エンジンの燃焼室に吸い込まれる吸入空気中に含まれる水分や、吸気ダクトの外部より吸気ダクトの内部に浸入する水が溜まり易い。

ここで、吸気ダクトの外部より吸気ダクトの内部に浸入する水としては、自動車を洗車した時等の被水、雨天時の雨水や、道路上の水溜まりを自動車が通過した時の被水等が考えられる。
また、自動車に、エンジンのシリンダとピストンとの間の隙間からクランクケース内に吹き抜けるガス（ブローバイガス：以下ＰＣＶガスと言う）を大気中に放出せずに、再びエンジンの吸気系統に戻して再燃焼させるブローバイガス還元装置（ＰＣＶ装置）が搭載されている場合、ＰＣＶガス中に多量の水分が含まれているため、ＰＣＶポートが冷えていると、ＰＣＶガス中に含まれる水分が凝縮してＰＣＶポート内に水が生成される。このような水は、ＰＣＶポートの開口部からその重力方向における下方に配置されるスロットルボディ２の内部に垂れ落ちる。

また、自動車に、エンジンの燃焼室より流出した排気ガスの一部（以下ＥＧＲガスと言う）をエンジンの吸気系統に再循環させる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）が搭載されている場合、ＥＧＲガス中には多量の水分が含まれているため、ＥＧＲガス中に含まれる水分が凝縮して水が生成され、スロットルボディ２の内部に浸入する可能性がある。
また、スロットルボディ２よりも吸気流方向の上流側の吸気ダクト（エアクリーナホース１を含む）内で結露した水分が水滴となって、スロットルボディ２の内部に浸入する可能性がある。

ここで、ダウンドラフト搭載の電子スロットル装置の場合には、水溜め部２１の貯留水（水溜め部２１に溜められた水）が、内管３の内管壁上端より溢れて、スロットルバルブ５のシャフト６の回転軸方向の軸受け側に水がかかると、シャフト軸受け部８およびベアリング９に水が浸入し、スロットルバルブ５およびシャフト６が氷結（アイシング）する可能性がある。

そこで、本実施例のダウンドラフト搭載の電子スロットル装置においては、２重管構造のスロットルボディ２の内管３に、２つのオーバフロー壁３１の上端縁よりも内管３の重力方向上方（鉛直方向上方）に向けて高くなるように突出する２つの突出壁（台形状壁）３２が配置されている。これらの突出壁３２は、シャフト軸受け部８およびベアリング９の鉛直上方となる位置近傍を含む所定の円周方向範囲内に配設されている。すなわち、２重管構造のスロットルボディ２の内管３は、シャフト軸受け部８およびベアリング９の鉛直方向上方（重力方向上方）となる位置近傍に配設される内管壁上端（突出壁３２上端）が、オーバフロー壁３１上端よりも高い位置（重力方向上方となる位置）に設定されている。

これによって、ダウンドラフト搭載の電子スロットル装置であっても、水溜め部２１より溢流した水は、シャフト軸受け部８およびベアリング９の鉛直方向上方となる位置近傍の内管壁上端縁（図２において破線で示した位置）からではなく、必ず突出壁３２よりも低い位置に設置される２つのオーバフロー壁３１の上端縁より溢れ出すことになる。
また、２重管構造のスロットルボディ２の内管３の吸気通路壁面には、水溜め部２１の貯留水（水溜め部２１内に溜められた水）が、２つのオーバフロー壁３１の上端縁からシャフト軸受け部８およびベアリング９に向けて流れるのを規制する複数のガイドリブ３５が配置されている。すなわち、水溜め部２１より溢れ出すポイント付近に、スロットルバルブ５の側面との間に複数のガイドリブ３５を配置することで、水の流れを規制し、水溜め部２１より溢流した水が、シャフト軸受け部８およびシャフト６とベアリング９との間の隙間に入り難くすることができる。
すなわち、内管３を構成する内管壁のうちで、シャフト軸受け部８およびシャフト６の鉛直方向上方となる位置近傍の内管壁をオーバフロー壁３１の上端縁よりも高くすることで、ダウンドラフト搭載の電子スロットル装置であっても、水溜め部２１より溢流した水が、シャフト軸受け部８およびシャフト６とベアリング９との間の隙間に浸入する不具合の発生を抑制することができるので、スロットルバルブ５およびシャフト６の氷結（アイシング）を回避することが可能となる。

したがって、シャフト軸受け部８およびシャフト６とベアリング９との間の隙間への水の浸入を抑制できるので、スロットルバルブ５およびシャフト６のアイシングを回避することができる。また、スロットルバルブ５およびシャフト６のアイシングを原因とするバルブの凍結固着または動作不能（または動作不良）およびシャフトロックを確実に防止することができる。
さらに、スロットルボディ２を自動車のエンジンルーム内にダウンドラフト搭載する際に、サージタンク等の取付部に対するスロットルボディ２の取付角度を気にすることなく、スロットルボディ２を設置できるので、搭載自由度を高くすることが可能となる。

そして、水溜め部２１の重力方向における下面は、吸気流方向に対して鉛直方向に延びる平面である。また、２つのオーバフロー壁３１の上端面は、吸気流方向に対して鉛直方向に延びる平面である。これにより、２重管構造のスロットルボディ２の内管３および水溜め部２１が、自動車の水平方向（前後方向または左右方向）に対して斜めに配置されていない。また、２つのオーバフロー壁３１の上端面が斜めに形成されていないので、ダウンドラフト搭載の電子スロットル装置における、水溜め部２１に溜めることが可能な水の貯留量の低下を防止することができる。すなわち、水溜め部（トラップ溝）２１一周分の水分トラップ量（貯水量、水の貯留量）となるので、ダウンドラフト搭載時の水分トラップが可能な貯水量が最大となる。

図３は本発明の実施例２を示したもので、図３は内燃機関の電子スロットル装置を示した図である。
本実施例のダウンドラフト搭載の電子スロットル装置では、２つの円弧状壁３３の吸気通路壁面にも複数のガイドリブ３６を設けている。
この場合には、図３に示したダウンドラフト搭載の電子スロットル装置を、逆さにして、スロットルボア１４、１３を吸入空気が重力方向の下方から上方に向けて流れるアッパードラフト搭載の電子スロットル装置に変更した場合であっても、第２円筒状空間２２が水溜め部として機能し、２つの円弧状壁３３が２つのオーバフロー壁として機能し、２つの突出壁３４が実施例１の突出壁３２として機能し、更に複数のガイドリブ３６も設置されているので、実施例１と同様な効果を達成することができる。

［変形例］
本実施例では、本発明のバルブを、内燃機関（エンジン）の燃焼室に供給される吸入空気量を制御するスロットルバルブ５に適用しているが、内燃機関（エンジン）の燃焼室において混合気の燃焼を促進させるための吸気渦流を発生させる吸気流制御バルブに適用しても良い。また、本発明のバルブを、内燃機関（エンジン）の吸気通路を開閉する吸気通路開閉装置の弁体に適用しても良い。

本実施例では、スロットルバルブ５のシャフト６を駆動するアクチュエータを、モータおよび動力伝達機構を備えた電動式アクチュエータによって構成しているが、バルブのシャフトを駆動するアクチュエータを、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータによって構成しても良い。
また、本発明の内燃機関の吸気装置を、アクセルペダルの踏み込み量をワイヤーを介して機械的にスロットルバルブ５のシャフト６に伝えてスロットルバルブ５を作動させるスロットル装置に適用しても良い。
また、エンジンとして、ディーゼルエンジンを用いても良い。また、エンジンとして、多気筒エンジンだけでなく、単気筒エンジンを用いても良い。

本実施例では、エアクリーナケースとスロットルボディ２との間にエアクリーナホース（エアホース）１を接続しているが、エアクリーナケースとスロットルボディ２との間にインテークダクトを接続しても良い。
本実施例では、オーバフロー部を２つのオーバフロー壁３１の上端縁（オーバフロー壁上端面）に設けているが、２つの突出壁３２間に形成される例えばＶ字状のスリット（谷部）に設け、このスリットをオーバフロー部として使用しても良い。また、内管３を構成する内管壁に水溜め部側と吸気通路側とを貫通する貫通穴を設け、この貫通穴をオーバフロー部として使用しても良い。
本実施例では、突出壁３２、３４の円周方向の両側をテーパ状に傾斜させているが、突出壁３２、３４の円周方向の両側または片側を直立壁または曲率壁としても良い。また、ダウンドラフト搭載の電子スロットル装置の場合には、第２円筒状空間２２、円弧状壁３３および突出壁３４を設けなくても良い。

内燃機関の電子スロットル装置を示した平面図である（実施例１）。 内燃機関の電子スロットル装置を示した断面図である（実施例１）。 内燃機関の電子スロットル装置を示した断面図である（実施例２）。 内燃機関の電子スロットル装置を示した断面図である（従来の技術）。 スロットルボディを示した断面図である（従来の技術）。 内燃機関の電子スロットル装置を示した断面図である（従来の技術）。 内燃機関の電子スロットル装置を示した断面図である（従来の技術）。

符号の説明

１ エアクリーナホース（エアホース）
２ ２重管構造のスロットルボディ（ダクト）
３ 内管（ハウジング）
４ 外管（ハウジング）
５ スロットルバルブ
６ シャフト
８ シャフト軸受け部
９ ベアリング（軸受け）
１２ 吸気導入通路（吸気通路、入口部）
１３ スロットルボア（吸気通路）
１４ スロットルボア（吸気通路）
１５ 吸気導出通路（吸気通路、出口部）
２１ 水溜め部
３１ オーバフロー壁（の上端縁、オーバフロー部）
３２ 突出壁（溢流防止壁）
３３ 円弧状壁（オーバフロー壁）
３４ 突出壁
３５ ガイドリブ
３６ ガイドリブ

Claims (12)

1. （ａ）車両の上下方向に延びる吸気通路が形成された内管、およびこの内管の周囲を周方向に取り囲む外管を有する２重管状のダクトと、
   （ｂ）前記吸気通路を開閉するバルブと、
   （ｃ）このバルブを支持するシャフトと
   を備えた内燃機関の吸気装置において、
   前記ダクトは、前記シャフトを支持する軸受け部、および前記内管と前記外管との間に形成される筒状の水溜め部を有し、
   前記内管は、前記水溜め部の貯留水面を規制するオーバフロー部、およびこのオーバフロー部よりも前記内管の重力方向上方に向けて高く突出する突出壁を有し、
   前記突出壁は、少なくとも前記軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍に配設されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記突出壁は、前記水溜め部の貯留水が、前記軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍から溢流するのを防止する溢流防止壁としての機能を有していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記突出壁は、少なくとも前記軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍を中心にして、前記内管の周方向の両側または片側に向けて延びていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記オーバフロー部は、少なくとも前記軸受け部の鉛直方向上方となる位置近傍より前記内管の周方向に所定の周方向距離分だけ離れた位置に配設されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記オーバフロー部とは、
   前記内管を構成する内管壁の一部であるオーバフロー壁の上端縁、
   あるいは前記内管を構成する内管壁をその板厚方向に貫通させることで形成されるオーバフロー穴
   のことであることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記水溜め部の重力方向における下面は、前記吸気通路を流れる吸入空気の流れ方向に対して鉛直方向に延びる平面であることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記水溜め部の重力方向における上面は、開口していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
8. 請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記水溜め部は、前記ダクトの重力方向における上方側から流入した水を溜めることが可能な内容積を有していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
9. 請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記内管は、その吸気通路壁面に、前記水溜め部の貯留水が、前記オーバフロー部から前記軸受け部に向けて流れるのを規制するガイドリブを有していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
10. 請求項９に記載の内燃機関の吸気装置において、
    前記ガイドリブは、前記内管の径方向内方に向けて突出していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
11. 請求項９または請求項１０に記載の内燃機関の吸気装置において、
    前記ガイドリブは、前記バルブとの間に所定の隙間が形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
12. 請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、
    前記ガイドリブは、前記吸気通路を流れる吸入空気の流れ方向に沿って延びていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

Images