JP4879920B2 - 内燃機関用のスロットルボデー構造 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンク内の燃料が燃料ポンプによって昇圧され、この昇圧された燃料が燃料噴射弁を介してスロットルボデーの吸気通路に向けて供給され、更に吸気通路内において絞り弁によって制御された空気と前記燃料とが機関に供給される燃料噴射装置に関し、そのうち特に絞り弁、燃料噴射弁を備える内燃機関用のスロットルボデー構造に関する。

かかるスロットルボデー構造は、特許文献１に示される如く内燃機関（以下単に機関という）に接続配置される。
特許文献１の図２に基いて作成された図６により説明すると、（Ｅ）は機関であり、シリンダブロック内でピストンが往復移動可能に設けられ、ピストンは、コンロッドを介して機関のクランクシャフトに連結される。
シリンダヘッド（５０）と図示せぬピストンとの間には、燃焼室（５１）が形成され、吸気バルブ（５２）によって開閉される吸気ポート（５３）が燃焼室（５１）に向かって開口配置される。
又、吸気ポート（５３）は、インテーク通路（５４）をもって機関（Ｅ）の端面（Ｅａ）に開口するもので、このインテーク通路（５４）の開口部にスロットルボデー（５５）が接続配置される。
スロットルボデー（５５）について図７、図８により説明すると、図７はスロットルボデーの縦断面図、図８は図７の左側面図である。
スロットルボデー（５５）は左端に形成される機関側端部（５５ａ）から右端に形成されるエアクリーナ側端部（５５ｂ）に向けて吸気通路（５６）が貫通して穿設される。
（５７）は吸気通路（５６）を開閉し、機関（Ｅ）に向かう空気量を制御するバタフライ型の絞り弁であり、絞り弁（５７）は吸気通路（５６）を横断し、スロットルボデー（５５）に回転自在に支持されるスロットルシャフト（５８）にビス等により取着される。
スロットルシャフト（５８）は運転者により機械的あるいは電気的に操作されるもので、絞り弁（５７）はスロットルシャフト（５８）の回転に応じて吸気通路（５６）を開閉する。ここで吸気通路（５６）には、絞り弁（５７）の全閉状態において、絞り弁（５７）に当接、あるいは近接する図７において一点鎖線で示される絞り弁制御通路（５６ａ）が形成される。この絞り弁制御通路（５６ａ）は、絞り弁（５７）の全閉時において、機関へ向かう空気の洩れを抑止する為に特に正確に形成される必要がある。
図７において絞り弁制御通路（５６ａ）の延長がスロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）に開口する。
又、（Ｊ）は図示せぬ燃料ポンプによって昇圧された燃料を、噴霧燃料として吸気通路（５６）（絞り弁制御通路（５６ａ）を含む）に噴射供給する燃料噴射弁であり、その先端部（Ｊ１）は吸気通路（５６）に向けて開口する燃料噴射通路（５９）に挿入される。又（６０）は燃料噴射通路（５９）に連設された噴射燃料逃げ凹部であり、これは燃料噴射弁（Ｊ）の先端部（Ｊ１）より噴射角をもって噴射された噴霧燃料がスロットルボデー（５５）の壁面に衝突しないよう設けられる。
そして以上により形成されたスロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）が機関（Ｅ）の端面（Ｅａ）に当接して接続配置され、これによってスロットルボデー（５５）の吸気通路（５６）の機関側端部（５５ａ）の開口が機関（Ｅ）の端面（Ｅａ）に開口するインテーク通路（５４）の開口に連絡接続される。従って絞り弁（５７）によって制御された空気及び燃料噴射弁（Ｊ）より噴射される制御された噴霧燃料は、スロットルボデー（５５）の吸気通路（５６）、機関のインテーク通路（５４）を介して吸気ポート（５３）に向けて供給される。
尚、図６において燃料噴射弁（Ｊ）は省略された。
特開２００２−１２９９８７号公報

ここで、図６に示される機関（Ｅ）に形成されるインテーク通路（５４）について着目すると、インテーク通路（５４）は、スロットルボデー（５５）から吸気ポート（５３）に向けて空気が円滑に且つ効率的に流れこむように、インテーク通路（５４）のスロットルボデー（５５）側の上流から、吸気ポート（５３）側の下流に向けて、その断面積が徐々に減少するよう円錐形状に形成される。
そして、この円錐形状よりなるインテーク通路（５４）から吸気ポート（５３）に向かう空気の吸気効率、充填効率を向上する際、インテーク通路（５４）の吸気管長さ（Ｌ）を長くすることが行なわれる。
ここで、図６に示されるインテーク通路（５４）の吸気管長さ（Ｌ）を長くすると、前記空気の吸気効率、充填効率の向上を達成できるものの機関（Ｅ）の端面（Ｅａ）が外側方に向かって吸気管長さ（Ｌ）の長さ増加分に相当して突出することになる。
以上によると、スロットルボデー（５５）のエアクリーナ側端部（５５ｂ）が外側方に前記長さ増加分に相当して突出することになり、スロットルボデー（５５）の配置の自由度が大きく阻害されることになる。これは特に自動二輪車の如く、収納空間が狭く限定されるものにおいて顕著にあらわれる。
又、スロットルボデー（５５）と図６に示されるエアクリーナ（Ａ）との接続位置関係が変わり好ましいものでない。

ここで前記不具合を解決する手段として図９、図１０に示される方法が提案される。
図９は縦断面図、図１０は図９の左側面図である。
尚、図６と同一構造部分は同一符号を使用して説明を省略する。
すなわち、絞り弁制御通路（５６ａ）からスロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）に向けて円錐状吸気通路（７０）が形成される。より詳細に説明すれば、吸気通路（５６）には、絞り弁（５７）の全閉状態において、絞り弁（５７）に当接、あるいは近接する範囲において、図９に示される絞り弁制御通路（５６ａ）が形成される。（図７と同一の絞り弁制御通路（５６ａ）が形成される。）そして、絞り弁制御通路（５６ａ）の機関側端部（５６ａ′）（絞り弁制御通路（５６ａ）の左端）からスロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）に向けてその断面積（いいかえると通路径）が徐々に減少する円錐状吸気通路（７０）が連設される。
この円錐状吸気通路（７０）の、絞り弁制御通路（５６ａ）の機関側端部（５６ａ１）における径（７０ａ）は、絞り弁制御通路（５６ａ）の通路径（Ｄ）と同一であり、又、スロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）に開口する円錐状吸気通路（７０）の径（７０ｂ）は、絞り弁制御通路（５６ａ）の通路径（Ｄ）より小径に形成される。
又、前記円錐状吸気通路（７０）は絞り弁制御通路（５６ａ）と同心に形成される。
以上によれば、吸気通路（５６）に形成される絞り弁制御通路（５６ａ）は、その機関側端部（５６ａ１）からスロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）に向けて、その断面積（通路径）が徐々に減少するとともに絞り弁制御通路（５６ａ）と同心なる円錐状吸気通路（７０）が形成されるものである。
そして、かかるスロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）が機関（Ｅ）の端面（Ｅａ）に接続配置されるもので、スロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）に開口する円錐状吸気通路（７０）が機関（Ｅ）の端面（Ｅａ）に開口するインテーク通路（５４）に連絡される。

上記によると、スロットルボデー（５５）から機関（Ｅ）の吸気ポート（５３）に向かう通路は、従来の機関（Ｅ）が備える円錐形状に形成され、吸気管長さ（Ｌ）を有するインテーク通路（５４）と、スロットルボデー（５５）に形成され、吸気管長さ（Ｌａ）を有する円錐状吸気通路（７０）をもって形成され、その断面積が徐々に変化する通路長さ（Ｌ＋Ｌａ）として形成することができる。
以上によると、機関（Ｅ）に向かう空気の吸入効率、充填効率を向上できる。
又、スロットルボデー（５５）の全長を何等変更することがないので自動二輪車に対して配置の自由度を何等阻害するものでない。

然しながら前記図９に示されるものにあっては以下の不具合を有する。
絞り弁制御通路（５６ａ）は、絞り弁（５７）の全閉時において空気の洩れを完全に抑止し、全閉度を高精度に維持する必要があり、この為に絞り弁制御通路（５６ａ）は機械加工される。
そしてこのとき、スロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）に開口する円錐状吸気通路（７０）の通路径（７０ｂ）が絞り弁制御通路（５６ａ）の通路径（Ｄ）より小径に形成されることから、絞り弁制御通路（５６ａ）の加工は、スロットルボデー（５５）のエアクリーナ側端部（５５ｂ）から行い。絞り弁制御通路（５６ａ）の機関側端部（５６ａ１）においてその加工を停止する必要がある。（いいかえるとスロットルボデー（５５）の機関側端部（５５ａ）に切削工具を抜けない）
以上によると絞り弁制御通路（５６ａ）の機関側端部（５６ａ１）（いいかえると円錐状吸気通路（７０）の傾斜起点）に加工によるバリ、カエリが発生する恐れがあり、これらバリ、カエリの除去作業に多くの時間を要することになる。又、絞り弁（５７）は、スロットルボデー（５５）のエアクリーナ側端部（５５ｂ）からのみ組付けが可能なもので、絞り弁の組付け作業に限定を受ける。
又、円錐状吸気通路（７０）はスロットルボデー（５５）の射出成形時において、中子を用いてエアクリーナ側端部（５５ｂ）より鋳抜き形成されるが、中子の移動ストロークが長くなり金型が複雑、大型化して好ましくない。

本発明になる内燃機関用のスロットルボデーは前記不具合に鑑み成されたもので、機関に形成されるインテーク通路の通路長さ、スロットルボデーの吸気通路に沿うスロットルボデーの全長を変更することなく、スロットルボデーから機関に向かう空気の吸気効率及び充填効率を向上すること、従来の機関、エアクリーナの配置を変えることがなく、互換性を備えるスロットルボデーを提供すること、並びに組付け性、加工性の良好なスロットルボデーを提供することを目的とする。

本発明は、前記目的達成の為に、吸気ポートに向かって断面積が漸減する円錐状インテーク通路が開口する内燃機関の端部に接続され、前記円錐状インテーク通路に連通する吸気通路を有するスロットルボデーを備え、前記吸気通路が、スロットルボデーのエアクリーナ側端部から機械加工されてバタフライ型の絞り弁（５）にて開閉される絞り弁制御通路を備える、内燃機関用のスロットルボデー構造において、前記吸気通路の内周面には、機関側端部から前記絞り弁制御通路の機関側端部にわたり、前記絞り弁制御通路より大径のアダプタ挿入孔が形成され、このアダプタ挿入孔に筒状の吸気アダプタが挿入配置され、この吸気アダプタには、エアクリーナ側端部に絞り弁制御通路と同径をもって開口し、機関側端部に絞り弁制御通路の通路径より小径をもって開口するとともに絞り弁制御通路と同芯なる円錐状吸気通路が形成され、この円錐状吸気通路と前記円錐状インテーク通路とで、機関の吸気効率、充填効率の向上のための円錐状の吸気路が構成されることを第１の特徴とする。

又、本発明は、前記第１の特徴に加え、前記吸気アダプタに、一端が吸気アダプタのエアクリーナ側端部に開口し、他端が前記円錐状吸気通路に開口する噴射燃料逃げ凹部が設けられ、スロットルボデーに取着された燃料噴射弁より噴射される噴霧燃料を、前記噴射燃料逃げ凹部を介して前記円錐状吸気通路に噴射供給するようにしたことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によると、スロットルボデー内に形成される絞り弁制御通路の機関側端部からスロットルボデーの機関側端部に向けて吸気アダプタにより円錐状吸気通路を形成したことにより、スロットルボデーから機関の吸気ポートに向かう通路は、機関の円錐状インテーク通路の通路長さと、スロットルボデーの円錐状吸気通路の通路長さの和に相当する長い円錐状の吸気路（スロットルボデー側から機関の吸気ポートに向けてその断面積が徐々に減少する通路をいう）に形成されるもので、機関に向かう空気の吸気効率、充填効率を向上することができる。
又、スロットルボデーのエアクリーナ側端部からの絞り弁制御通路の機械加工時において、絞り弁制御通路の機関側端部に加工によるバリ、カエリ等が発生した際にあっても、絞り弁制御通路より大径をなすアダプタ挿入孔からかかるバリ、カエリを容易に除去するもので、スロットルボデーの加工性を向上できる。
又、絞り弁のスロットルシャフトへの取着は、スロットルボデーのエアクリーナ側端部、機関側端部の何れからでも組付けることができるので絞り弁の組付け作業性を向上できる。特にアダプタ挿入孔側からの組付けが容易である。
又、円錐状吸気通路を備える吸気アダプタを、スロットルボデーと別部材として構成したことによると、異なった円錐状吸気通路を備える吸気アダプタを用意することにより単一のスロットルボデーを複数の機関へ搭載することが可能であり、スロットルボデーの汎用性を向上できる。

又、本発明の第２の特徴によると、異なった噴射燃料逃げ凹部を備える吸気アダプタを用意することにより、単一のスロットルボデーにおいて噴霧角度の異なった燃料噴射弁を用いることができ、機関への燃料適合性を向上できる。

以下、本発明になる内燃機関用のスロットルボデーの一実施例について図により説明する。
図１はスロットルボデーの縦断面、図２は図１の左側面図である。
（１）は左方の機関側端部（１ａ）から右方のエアクリーナ側端部（１ｂ）に向けて吸気通路（２）が貫通して穿設されたスロットルボデーであり、吸気通路（２）には以下が形成される。
吸気通路（２）の略中間部には、絞り弁制御通路（３）が形成されるもので、この絞り弁制御通路（３）にはスロットルボデー（１）に回転自在に支持されるスロットルシャフト（４）に取着されたバタフライ型の絞り弁（５）が配置される。
前記絞り弁制御通路（３）は、絞り弁（５）の全閉時において絞り弁（５）に当接あるいは近接配置されるもので、絞り弁（５）の全閉時において、機関（Ｅ）側（図において左方）及びエアクリーナ（Ａ）側に一定長さ（Ｂ）をもって形成される。
そして、絞り弁制御通路（３）の機関側端部（３ａ）（左端をいう）からスロットルボデー（１）の機関側端部（１ａ）に向け、絞り弁制御通路（３）の通路径（Ｄ）より大なる径（Ｃ）を有するアダプタ挿入孔（６）が開口して形成される。
又、下方のアダプタ挿入孔（６）には、右斜め下方より燃料噴射通路（７）が開口して形成されるもので、スロットルボデー（１）と燃料分配管（８）とによって挟持して固定される燃料噴射弁（Ｊ）の先端部（Ｊａ）がこの燃料噴射通路（７）に挿入配置される。
尚、（９）は、エアクリーナ（Ａ）側の吸気通路（２）に配置された副絞り弁である。
上記によれば、絞り弁制御通路（３）は、その機関側端部（３ａ）から、絞り弁制御通路（３）の通路径（Ｄ）より大なる径（Ｃ）を有するアダプタ挿入孔（６）を介してスロットルボデー（１）の機関側端部（１ａ）に開口することになる。

次に吸気アダプタ（１０）について説明する。
図３は吸気アダプタの縦断面図、図４は図３の右側面図、図５は図３の左側面図である。
吸気アダプタ（１０）は、前記アダプタ挿入孔に挿入される筒状部（１１）を有するとともにその機関側端部（１１ａ）からエアクリーナ側端部（１１ｂ）に向けて円錐状吸気通路（１２）が貫通して穿設される。
円錐状吸気通路（１２）は、エアクリーナ側端部（１１ｂ）に向けて、絞り弁制御通路（３）の通路径（Ｄ）と同径をもって開口し、機関側端部（１１ａ）に向けて絞り弁制御通路（３）の通路径（Ｄ）より小径なる径をもって開口する。
上記によれば、円錐状吸気通路（１２）は、エアクリーナ側端部（１１ｂ）から機関側端部（１１ａ）に向けてその断面積（いいかえると通路径）が徐々に減少して形成される。
尚、筒状部（１１）の筒長さは、アダプタ挿入孔（６）の長さと同一であり、筒状部（１１）の径は、アダプタ挿入孔（６）の径（Ｃ）より軽圧入が可能な程度に少し大径に形成するとよい。
（１３）は、一端がエアクリーナ側端部（１１ｂ）に開口し、上端が円錐状吸気通路（１２）に向けて開口して形成される噴射燃料逃げ凹部である。

そして、前記吸気アダプタは以下によってスロットルボデー（１）に装着される。
吸気アダプタ（１０）のエアクリーナ側端部（１１ｂ）がスロットルボデー（１）の機関側端部（１ａ）に臨んで配置され、この状態で吸気アダプタ（１０）の筒状部（１１）がスロットルボデー（１）のアダプタ挿入孔（６）内に軽圧入をもって挿入される。
以上によると、吸気アダプタ（１０）のエアクリーナ側端部（１１ｂ）が絞り弁制御通路（３）の機関側端部（３ａ）に当接配置されるもので、絞り弁制御通路（３）は、吸気アダプタ（１０）の円錐状吸気通路（１２）をもってスロットルボデー（１）の機関側端部（１ａ）に開口配置される。
又、スロットルボデー（１）の燃料噴射通路（７）は、吸気アダプタ（１０）の噴射燃料逃げ凹部（１３）に臨んで開口配置される。尚、絞り弁制御通路（３）と円錐状吸気通路（１２）は同心配置される。

上記によると、絞り弁（５）によって制御された空気は、吸気アダプタ（１０）に形成された円錐状吸気通路（１２）と、機関に形成された円錐状インテーク通路（５４）とを介して機関の吸気ポート（５３）に供給されるもので、絞り弁（５）によって制御された空気が通過する円錐状通路の長さは、吸気アダプタ（１０）に形成した円錐状吸気通路（１２）の通路長さ（Ｌｂ）と、機関（Ｅ）の円錐状インテーク通路（５４）の長さ（Ｌ）との和となる長いものとなる。
以上によると機関（Ｅ）の吸気ポート（５３）に向かう空気の吸気効率、充填効率を向上することができる。
又、円錐状吸気通路（１２）がスロットルボデー（１）内のアダプタ挿入孔（６）に挿入される吸気アダプタ（１０）に形成したのでスロットルボデー（１）の全長が長くなることがないので、自動二輪車への搭載性、エアクリーナ（Ａ）との取付け性を何等阻害するものでなく、収納空間の狭い二輪車への採用が好ましい。
又、スロットルボデー（１）のエアクリーナ側端部（１１ｂ）から絞り弁制御通路（３）を加工する際、その機関側端部（３ａ）にバリ、カエリが生ずるが、これらは、絞り弁制御通路（３）より大径をなすアダプタ挿入孔（６）を介して極めて容易に除去することができ、スロットルボデー（１）の加工性を向上できる。
又、絞り弁（５）は、吸気アダプタ（１０）のアダプタ挿入孔（６）への軽圧入前段階において、機関側端部（１ａ）、エアクリーナ側端部（１ｂ）の何れの方向からでも組付けることができるので、絞り弁（５）の組付け性を向上できる。
又、吸気アダプタ（１０）に形成される円錐状吸気通路（１２）の通路形状は、スロットルボデーに何等係わることなく適宜変えることができるもので、これによると単一のスロットルボデーを用い、単に吸気アダプタ（１０）を変えることにより、多数の機関に適用でき、スロットルボデーの汎用性を高めることができる。

更に燃料噴射弁（Ｊ）の先端部（Ｊａ）から噴射される噴霧燃料は、燃料噴射通路（７）、吸気アダプタ（１０）の噴射燃料逃げ凹部（１３）を介して円錐状吸気通路（１２）に供給されるもので、吸気アダプタ（１０）に噴射燃料逃げ凹部（１３）を設けたことにより、燃料噴射弁（Ｊ）より噴射される噴霧燃料を衝突させることなく円錐状吸気通路（１２）に供給できる。
又、吸気アダプタ（１０）に形成される噴射燃料逃げ凹部（１３）の形状は、スロットルボデー（１）に何等係わりなく適宜変えることができるので、これによるとスロットルボデー（１）を変えることなく単に吸気アダプタ（１０）を変えることにより複数の燃料噴射角度を有する燃料噴射弁を採用することができ、機関に対するセッティング性を向上できる。
尚、副絞り弁（９）を備えるものに限定を受けるものでない。
又、燃料噴射弁が機関に装着されるスロットルボデーにあっても当然採用できる。

本発明になる内燃機関用のスロットルボデーの一実施例を示す縦断面図。 図１の右側面図。 本発明のスロットルボデーに装着される吸気アダプタの一実施例を示す縦断面図。 図３の左側面図。 図３の右側面図。 従来の機関とスロットルボデーの装着状態を示す要部縦断面図。 従来のスロットルボデーの第１例を示す縦断面図。 図７の左側面図。 従来のスロットルボデーの第２例を示す縦断面図。 図９の左側面図。

１ スロットルボデー
１ａ 機関側端部
３ 絞り弁制御通路
６ アダプタ挿入孔
１０ 吸気アダプタ
１１ 筒状部
１１ａ 機関側端部
１１ｂ エアクリーナ側端部
１２ 円錐状吸気通路

Claims (2)

1. 吸気ポート（５３）に向かって断面積が漸減する円錐状インテーク通路（５４）が開口する内燃機関（Ｅ）の端部に接続され、前記円錐状インテーク通路（５４）に連通する吸気通路（２）を有するスロットルボデー（１）を備え、前記吸気通路（２）が、スロットルボデー（１）のエアクリーナ側端部から機械加工されてバタフライ型の絞り弁（５）にて開閉される絞り弁制御通路（３）を備える、内燃機関用のスロットルボデー構造において、
   前記吸気通路（２）の内周面には、機関側端部（１ａ）から前記絞り弁制御通路（３）の機関側端部（３ａ）にわたり、前記絞り弁制御通路（３）より大径のアダプタ挿入孔（６）が形成され、
   このアダプタ挿入孔（６）に筒状の吸気アダプタ（１０）が挿入配置され、この吸気アダプタ（１０）には、エアクリーナ側端部（１１ｂ）に絞り弁制御通路（３）と同径をもって開口し、機関側端部（１１ａ）に絞り弁制御通路（３）の通路径（Ｄ）より小径をもって開口するとともに絞り弁制御通路（３）と同芯なる円錐状吸気通路（１２）が形成され、
   この円錐状吸気通路（１２）と前記円錐状インテーク通路（５４）とで、機関の吸気効率、充填効率の向上のための円錐状の吸気路が構成されることを特徴とする内燃機関用のスロットルボデー構造。
2. 前記吸気アダプタ（１０）に、一端が吸気アダプタ（１０）のエアクリーナ側端部（１１ｂ）に開口し、他端が前記円錐状吸気通路（１２）に開口する噴射燃料逃げ凹部（１３）が設けられ、スロットルボデー（１）に取着された燃料噴射弁（Ｊ）より噴射される噴霧燃料を、前記噴射燃料逃げ凹部（１３）を介して前記円錐状吸気通路（１２）に噴射供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用のスロットルボデー構造。

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