JP6116048B2 - スロットル上流構造 - Google Patents

Description

本発明は、スロットル弁の凍結固着を防止すべく、スロットル弁上流に水受け部を形成したスロットル上流構造に関する。

従来、エンジンのクランク室内に滞留するブローバイガスを吸気系に還流させて再燃処理させるブローバイガス還流装置が知られている。このブローバイガスには多量の水分が含まれており、吸気通路を流れる吸気が極低温の場合、この吸気通路に露呈するブローバイガス還流通路の吐出ポートから吐出するブローバイガスが急冷され、吐出ポート周辺にブローバイガス中の水分が着氷する。

この吐出ポートがスロットル弁上流の吸気通路に開口されている場合、エンジンを停止すると、吐出ポート周辺に着氷した氷塊が輻射熱等の影響を受けて融解し、融解した水（以下、「融解水」と称する）は吸気通路を経てスロットル弁側へ流れる。エンジン停止時、スロットル弁は全閉状態にあり、しかもスロットル軸に直交する開閉端側が一方から他方へやや傾斜した状態で掛止されているため、融解水はスロットル弁の下方傾斜端に滞留する。そして、エンジン停止後、極低温地で車両を長時間駐車させると、スロットル弁の下流傾斜端に滞留した融解水が、このスロットル弁とスロットルボディとに着氷し、スロットル弁が固着され、エンジン始動時、及び始動後のスロットル弁の開閉動作に支障を来すことになる。

一般に、スロットル弁を内装するスロットルボディには、スロットル弁や、このスロットル弁を支持するスロットル軸のアイシング（凍結）を防止すべく、電気ヒータや冷却水を利用した温水ヒータ等の加熱手段が設けられている。しかし、加熱手段でスロットル弁等を加熱しても、着氷した氷塊が解凍されるまでは、スロットル弁を正常に開閉動作させることができない。

そのため、例えば、特許文献１（特開２００９−１２７４２５号公報）には、吸気通の、吐出ポートから水分が滴下する位置にガイド溝を設け、このガイド溝の下流端を、バタフライ式スロットル弁のスロットル軸を回動自在に支持する軸受に対して９０°ずれた位置で、且つ、吸気通路に形成されている蛇腹部の内面から見た山部に設ける技術が開示されている。

この文献に開示されている技術によれば、軸受に水分が直接流入しないため、軸受やスロットル軸のアイシング（凍結）を原因とするスロットル弁の固着を有効に回避することができる。

特開２００９−１２７４２５号公報

しかし、上述した文献に開示されている技術は、ガイド溝の下流端を、スロットル軸を支持する軸受に対して９０°ずれた位置に設定しているため、このガイド溝からの水分は、バタフライ式スロットル弁の下方傾斜端側に流れることになる。エンジン停止時のスロットル弁は全閉状態にあるため、水分は下方傾斜端に滞留し、この状態で長時間駐車させた場合、この水分がスロットル弁とスロットルボディとに着氷し、スロットル弁を固着させることになる。

その結果、上述と同様、加熱手段により解凍するまではスロットル弁を正常に開閉動作させることができなくなり、運転者に不便を強いることになる。

本発明は、上記事情に鑑み、エンジン停止後、スロットル弁上流の吸気通路に開口するブローバイガス還流通路に連通する吐出ポートの周辺に着氷した氷片が融解して滴下した場合であっても、その水分がスロットル弁に滞留せず、従って、車両を極低温下で長時間駐車させても、スロットル弁が凍結固着されることがなく、良好な始動性、及び始動後のスロットル弁の開閉動作を得ることのできるスロットル上流構造を提供することを目的とする。

本発明の第１は、スロットル弁を内装するスロットルボディと、前記スロットルボディの上流に連通すると共に該スロットルボディ方向へ下方傾斜されている吸気通路と、前記吸気通路に設けられていると共にブローバイガス通路に連通する吐出ポートと、前記吸気通路の前記スロットルボディと前記吐出ポートとの間に設けられている水受け部とを備えるスロットル上流構造において、前記水受け部が前記吸気通路の内周底面に凹状に形成され、前記水受け部に、該水受け部に流入する水分が凍結した際の氷片を前記スロットル弁の閉弁方向の所定の駆動トルクで破砕できる大きさに区分させる仕切壁が設けられており、前記水受け部が前記吸気通路の傾斜方向に沿って複数形成されている。
本発明の第２は、スロットル弁を内装するスロットルボディと、前記スロットルボディの上流に連通すると共に該スロットルボディ方向へ下方傾斜されている吸気通路と、前記吸気通路に設けられていると共にブローバイガス通路に連通する吐出ポートと、前記吸気通路の前記スロットルボディと前記吐出ポートとの間に設けられている水受け部とを備えるスロットル上流構造において、前記水受け部が前記吸気通路の内周底面に凹状に形成され、前記水受け部に、該水受け部に流入する水分が凍結した際の氷片を前記スロットル弁の閉弁方向の所定の駆動トルクで破砕できる大きさに区分させる仕切壁が設けられ、前記吸気通路の前記水受け部と前記吐出ポートとの間に蛇腹部を有する蛇腹管部が形成されており、前記蛇腹管部の内周底面に前記蛇腹部を貫通して前記水受け部に連通する導水溝が形成されている。

本発明によれば、吸気通路に設けた水受け部を凹状にすると共に、この水受け部に流入する水分が凍結した際の氷片を、スロットル弁の駆動トルクで破砕できる大きさに区分させる仕切壁を設けたので、エンジン停止後、突出ポートの周辺に着氷した氷塊が融解して吸気通路に滴下された場合であっても、この融解水は水受け部にて補足され、スロットル弁方向への流出が阻止されるので、この融解水がスロットル弁に滞留せず、従って、車両を極低温下で長時間駐車させてもスロットル弁が凍結固着されることがなく、良好な始動性、及び始動後のスロットル弁の開閉動作を得ることができる。

吸気系の概略平面図 スロットル上流側のインテークダクトの斜視図 第２インテークブーツの側面図 図３のIV-IV断面図 図３のV-V断面図 図３のVI-VI断面図 図３のVII−VII断面図 図４のVIII−VIII断面図 図８のIX-IX断面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１、図２の符号１は吸気通路の一部を構成する吸気ダクトで、第１インテークブーツ２と第２インテークブーツ３を有している。又、第１インテークブーツ２の上流端がクリーナエレメント４ａを内装するエアクリーナ４に連通され、この第１インテークブーツ２の下流端に第２インテークブーツ３の上流端がクランプ５によって連結されている。

更に、この第２インテークブーツ３の下流端がスロットルボディ６に連通され、このスロットルボディ６にバタフライ式スロットル弁６ａが内装されている。尚、図１には全閉状態のスロットル弁６ａが示されている。同図に示すように、全閉時のスロットル弁６ａはスロットル軸６ｂに直交する開閉端側を一方から他方にやや傾斜した状態で掛止されている。更に、このスロットルボディ６の下流側に、図示しないインテークマニホルドを介して各気筒の吸気ダクトが連通されている。

又、第１インテークブーツ２の上部にレゾネータ７が併設されている。レゾネータ７は平面視が略Ｌ字状をなす箱形に形成されており、このレゾネータ７の底面に形成されている連通管７ａが第１インテークブーツ２の上面に開口されている吐出ポートとしてのレゾネータ取付孔２ａに接続されている。

このレゾネータ７の底部一側にニップル７ｂが突設されており、このニップル７ｂにブローバイガス通路８の一端が接続されている。このブローバイガス通路８の他端がエンジンのクランク室やカム室に接続されており、レゾネータ７にブローバイガスが還流される。

ところで、外気温が−３０℃等の極寒冷地での走行では、レゾネータ７に流入されたブローバイガスが連通管７ａを介してレゾネータ取付孔２ａから第１インテークブーツ２に吐出されると、第１インテークブーツ２を通過する極低温の吸気に混合されて、ブローバイガスが急冷され、このブローバイガスに含まれている水分がレゾネータ取付孔２ａの吐出口周辺に着氷されて氷塊となる。そして、エンジンを停止すると、この凍結された氷塊が輻射熱等を受けて融解し、第１インテークブーツ２に滴下される。

図３に示すように、第２インテークブーツ３は、第１インテークブーツ２が接続されている上流端から、スロットルボディ６に連通する下流端方向へ下方傾斜で取付けられている。尚、図中の一点鎖線は水平線を表しており、第１インテークブーツ２は第２インテークブーツ３に対し、ほぼ同じ傾斜を有して接続されている。

この第２インテークブーツ２は、ゴム或いは樹脂等の柔軟性を有する弾性体を材料として、インジェクション成形等の成形によって形成されている。この第２インテークブーツ３は、その上流端に、第１インテークブーツ２の後端にクランプ５によって気密を保持した状態で連通される上流側直管部１１を有している。更に、この上流側直管部１１の下流側に蛇腹管部１２が連続され、この蛇腹管部１２の下流に曲管部１３が形成され、この曲管部１３の下流に下流側直管部１４が連続されており、この下流側直管部１４がスロットルボディ６に気密性を保持した状態で連通されている。

図８に示すように、蛇腹管部１２は、断面波形に形成された蛇腹部１２ａを有している。この蛇腹部１２ａは、径方向外側へ突出する２つ山の山部１２ｂと、この山部１２ｂ間を連続する谷部１２ｃとを有し、山部１２ｂの内周に環状の内溝１２ｄが形成されている。

更に、この蛇腹管部１２の後部から曲管部１３にかけての内周底面に２つの水受け部１８，１９が凹状に形成されている。図３、図４に示すように、この各水受け部１８，１９は上流側から下流方向にかけて段状に配設された独立構造となっており、上流側水受け部１８から溢れた水が下流側水受け部１９で捕捉されるようになっている。又、図４〜図７に示すように、蛇腹管部１２の内周底部に蛇腹部１２ａの谷部１２ｃを横切り、各内溝１２ｄを連通すると共に、上流側水受け部１８に貫通する導水溝２０が形成されている。

ところで、極寒冷地で車両を走行させると、上述したように第１インテークブーツ２に形成したレゾネータ取付孔２ａの周辺にブローバイガスに含まれている水分が着氷され、エンジンを停止すると、着氷された氷塊が輻射熱等の影響を受けて融解し、滴下される。この融解水の最大量は、最悪環境を想定した実験等から容易に求めることができ、両水受け部１８，１９の総容積は、この融解水を全て捕捉できる値に設定されている。

又、各水受け部１８，１９には、吸気の流れに沿った方向に延在する仕切壁１８ａ，１９ａが、図７、図９に示すように、傾斜にほぼ直交する方向に所定間隔を開けて横列されており、この各仕切壁１８ａ，１９ａにて、各水受け部１８，１９内が複数に細分されている。図８に示すように、第２インテークブーツ３の両端を第１インテークブーツ２とスロットルボディ６に所定に接続すると、同図に一点鎖線で示す水平線に対して蛇腹管部１２の下流側が下方傾斜の状態で配設される。

各仕切壁１８ａ，１９ａの上端１８ｂ，１９ｂは、この水平線にほぼ沿って形成されている。従って、図６に示すように、上流側水受け部１８の上流側壁面に延在する仕切壁１８ａの上端１８ｂは、上流側水受け部１８の底面付近に接合され、導水溝２０は仕切壁１８ａの上端１８ｂのやや上方に臨まされている。一方、仕切壁１８ａの下流側上端１８ｂは、各水受け部１８，１９を仕切る内壁面付近に接合されている。

更に、下流側水受け部１９に形成した仕切壁１９ａの上流側上端１９ｂは、各水受け部１８，１９を仕切る内壁面付近に接合されており、下流側上端１９ｂは下流側水受け部１９の下流壁面の上端付近に接合されており、図８に示すように、両仕切壁１８ａ，１９ａの上端１８ｂ．１９ｂが、ほぼ水平線に沿って延在されている。この各水受け部１８，１９に形成されている仕切壁１８ａ，１９ａの間隔は、この各水受け部１８，１９で生成される氷片が剥離し、スロットル弁６ａ側へ飛翔して噛み込まれた場合であっても、氷片がスロットル弁６ａの閉弁方向への駆動トルクによって容易に噛み砕くことができるような薄板状の大きさに区分される値に設定されている。尚、本実施形態では、氷片が仕切壁１８ａ，１９ａ間から剥離する際には、その板厚が仕切壁１８ａ，１９ａの間隔よりも若干薄くなるため、それを見越したやや広い間隔に設定されている。

次に、このような構成による本実施形態の作用について説明する。エンジンが稼働すると、エアクリーナ４から吸い込まれた吸気が、吸気ダクト１を通りスロットルボディ６に設けられているスロットル弁６ａを通過して、エンジンに供給される。一方、図示しないブローバイガス還流装置に設けられているＰＣＶが開弁すると、エンジンのクランク室、及びカム室内のブローバイガスが、ブローバイガス通路８を経てレゾネータ７に流入され、このレゾネータ７内に滞留する吸気と混合され、混合された吸気と共に第１インテークブーツ２に開口されているレゾネータ取付孔２ａから、第１インテークブーツ２内へ吐出される。

ところで、外気温が−３０℃等の極寒冷地での走行では、吸気ダクト１を通過する極低温の吸気とブローバイガスとが混合されると、このブローバイガスが急冷され、このブローバイガスに含まれている水分が、レゾネータ取付孔２ａの吐出口周辺に着氷して氷塊が生成される。

レゾネータ取付孔２ａの吐出口周辺に氷塊が生成されている状態でエンジンを停止させると、エンジンルーム内の輻射熱等の影響を受けて、氷塊が融解し、その融解水は、第１インテークブーツ２の内壁面に滴下され、この第１インテークブーツ２の下方傾斜に沿って第２インテークブーツ３の方向へ流下する。

第２インテークブーツ３に流入した融解水は、蛇腹管部１２の内周底面に、蛇腹部１２ａの２つの山部１２ｂ間を連続する谷部１２ｃを貫通して形成した導水溝２０を通り、上流側水受け部１８に流れ込む。２つの山部１２ｂの内周は内溝１２ｄとなっているため、この内溝１２ｄに融解水が溜まり易いが、谷部１２ｃが導水溝２０によって貫通されており、しかも、この導水溝２０の下流端が上流側水受け部１８に連通されているので、この内溝１２ｄに入り込んだ融解水も導水溝２０を経て上流側水受け部１８に流れ込む。従って、この内溝１２ｄに融解水が溜まることはなく、蛇腹管部１２の伸縮性と内溝１２ｄの排水性との双方を確保することができる。

上流側水受け部１８は所定間隔を開けて形成された仕切壁１８ａにて、幅方向が区画されているため、この上流側水受け部１８に流れ込んだ融解水は仕切壁１８ａによって、幅方向が小区画に分配されて滞留される。レゾネータ取付孔２ａの吐出口周辺から滴下する融解水の量が少ない場合、融解水は上流側水受け部１８にのみ滞留するが、この上流側水受け部１８の容量を超えた量の融解水が流入されて溢れた場合、この溢れた融解水は下流側水受け部１９に流れ込む。

この下流側水受け部１９も、上述した上流側水受け部１８と同様、幅方向が所定間隔を開けて形成された複数の仕切壁１８ａで区画されているため、融解水は幅方向が小区画に配分されて滞留される。尚、この各水受け部１８，１９の総容量は、予め最悪環境を想定した実験等から融解水の最大量を求め、当該最大量を全て捕捉できる値に設定されている。従って、融解水が下流側水受け部１９から溢れることはない。換言すれば、本実施形態では、融解水の最大量に基づいて、水受け部の総数、及び総容量を設定している。

そして、極寒冷地において、夜間駐車のようにエンジンを停止した状態で長時間駐車させると、各水受け部１８，１９に流入した融解水が再び凍結する。尚、上述したように、レゾネータ取付孔２ａの吐出口周辺から滴下する融解水は、各水受け部１８，１９で捕捉されてスロットル弁６ａ側への流出が阻止されているため、極寒冷地で車両を長時間駐車させておいてもスロットル弁６ａが凍結固着することはない。

その後、エンジンを始動させると、各水受け部１８,１９に流入した融解水が未だ凍結していない場合は、吸気ダクト１を通過する吸気と共にエンジンに供給され、燃焼室内の熱により蒸発して排気系に排出される。一方、エンジン始動時において各水受け部１８,１９に流入した融解水が再凍結している場合、この再凍結した氷片は各水受け部１８，１９において仕切壁１８ａ，１９ａで仕切られて、薄板状に形成される。従って、この氷片が吸気によってスロットルボディ６側へ飛翔され、スロットル弁６ａや吸気ダクト１の内壁に衝突して氷片が粉砕されることで細分化される。粉砕された氷片はスロットル弁６aを通過する際に、スロットル弁６ａの閉弁動作によって噛み込まれても、このスロットル弁６ａの駆動トルクにより容易に破砕されるため、スロットル弁６ａの閉弁動作が阻害されることはない。

又、各水受け部１８，１９に滞留する融解水、或いは再凍結した氷片は、エンジンが稼働している間に、順次、各気筒へ送られ、各気筒内の熱によって蒸発されて排気系に排出される。従って、この水受け部１８，１９に滞留する融解水、或いは再凍結した氷片が、各気筒に一気に送り込まれることはなく、順次送り込まれるため、融解水の蒸発する際の潜熱により燃焼温度が急激に低下してしまうことはない。

このように、本実施形態では、第２インテークブーツ３にレゾネータ取付孔２ａの吐出口周辺に形成される氷塊からの融解水を捕捉する水受け部１８，１９を形成したので、エンジン停止した後、氷塊が融解して滴下されても、スロットル弁６ａ側へ流れ込んで滞留することはない。そのため、車両を長時間極低温下で放置しておいても、融解水が氷結してスロットル弁６ａがスロットルボディ６に固着されることはなく、良好な再始動性を得ることができる。

更に、各水受け部１８，１９にて生成される氷片は、仕切壁１８ａ，１９ａによって薄板状に形成され、スロットル弁６ａの閉弁方向の駆動トルクにより容易に破砕することができるため、スロットル弁６ａが動作不良を起こすことはない。又、蛇腹管部１２の山部１２ｂの内側の環状の内溝１２ｄを横切る導水溝２０が上流側水受け部１８に連通されているため、蛇腹管部１２の伸縮性と内溝１２ｄの排水性との双方を確保しつつ、この内溝１２ｄでの融解水の凍結を防止することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば、水受け部は第２インテークブーツ３の底部に対し、上流側から下流方向にかけて３つ以上形成されていても良く、或いは１つであってもよい。又、実施形態による仕切壁１８ａ，１９ａは、曲管部１３の流れに交差する方向に横列されているが、流れに沿う方向に横列されていても良く、或いは格子状に形成されていても良い。

１…吸気ダクト、
２…第１インテークブーツ、
２ａ…レゾネータ取付孔、
３…第２インテークブーツ、
６…スロットルボディ、
６ａ…スロットル弁、
８…ブローバイガス通路、
１２…蛇腹管部、
１２ａ…蛇腹部、
１２ｄ…内溝、
１３…曲管部、
１８…上流側水受け部、
１８ａ，１９ａ…仕切壁、
１９…下流側水受け部、
１９ａ…仕切壁、
２０…導水溝

Claims (3)

1. スロットル弁を内装するスロットルボディと、
   前記スロットルボディの上流に連通すると共に該スロットルボディ方向へ下方傾斜されている吸気通路と、
   前記吸気通路に設けられていると共にブローバイガス通路に連通する吐出ポートと、
   前記吸気通路の前記スロットルボディと前記吐出ポートとの間に設けられている水受け部と
   を備えるスロットル上流構造において、
   前記水受け部が前記吸気通路の内周底面に凹状に形成され、
   前記水受け部に、該水受け部に流入する水分が凍結した際の氷片を前記スロットル弁の閉弁方向の所定の駆動トルクで破砕できる大きさに区分させる仕切壁が設けられており、
   前記水受け部が前記吸気通路の傾斜方向に沿って複数形成されている
   ことを特徴とするスロットル上流構造。
2. 前記吸気通路の前記水受け部と前記吐出ポートとの間に蛇腹部を有する蛇腹管部が形成されており、
   前記蛇腹管部の内周底面に前記蛇腹部を貫通して前記水受け部に連通する導水溝が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のスロットル上流構造。
3. スロットル弁を内装するスロットルボディと、
   前記スロットルボディの上流に連通すると共に該スロットルボディ方向へ下方傾斜されている吸気通路と、
   前記吸気通路に設けられていると共にブローバイガス通路に連通する吐出ポートと、
   前記吸気通路の前記スロットルボディと前記吐出ポートとの間に設けられている水受け部と
   を備えるスロットル上流構造において、
   前記水受け部が前記吸気通路の内周底面に凹状に形成され、
   前記水受け部に、該水受け部に流入する水分が凍結した際の氷片を前記スロットル弁の閉弁方向の所定の駆動トルクで破砕できる大きさに区分させる仕切壁が設けられ、
   前記吸気通路の前記水受け部と前記吐出ポートとの間に蛇腹部を有する蛇腹管部が形成されており、
   前記蛇腹管部の内周底面に前記蛇腹部を貫通して前記水受け部に連通する導水溝が形成されている
   ことを特徴とするスロットル上流構造。

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