JP6909679B2 - 吸気制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気を制御する吸気制御装置に関する。

従来、内燃機関の吸気を制御する吸気制御装置として、内燃機関に導入される吸気が通る複数の吸気管と、これらの吸気管を一体化して有するボディ（スロットルボディ）とを備えた吸気制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の吸気制御装置では、隣接する一対の吸気管同士は、ブロック状の連結部により連結される。各吸気管には、吸気量を調整するための弁体が、ボディによって支持された弁軸を介して設けられる。

一対の吸気管の連結部には、エアクリーナに接続された空間と、この空間からアイドリング運転用のアイドルエアを供給するエアバイパス機構とが設けられる。エアバイパス機構は、上記空間から吸い込んだ吸気量を制御するコントロールバルブと、これを通過したエアを各吸気管の弁体よりも下流側に供給するバイパス通路とを有している。

このバイパス通路は、直線状のものであるため、連結部において一対の吸気管の上流側に設けられた連通路からドリルを挿入し、各吸気管の弁体よりも下流側まで削孔することによって、容易に設けることができる。

特開２０１４−４７６２２号公報

しかしながら、上記特許文献１の吸気制御装置のように多気筒の内燃機関に適用される場合には、気筒毎に吸気のタイミングが異なる。このため、第１の気筒で吸入工程が開始されて対応する第１の吸気管に吸気が流れたとき、第２の気筒に対応する第２の吸気管では吸気の流れがほとんど発生しない。このとき、吸気の流れの発生に伴う気圧の減少は、第２の吸気管内では小さい。

このように吸気管における弁体よりも上流側と下流側とで圧力差が小さい状態で、その吸気管に同一のバイパス流路の上流側と下流側の開口が存在する場合、バイパス流路に吸気を流そうとする圧力は小さい。このため、弁体のイニシャル開度がどのような開度であっても、バイパス流路に所望量のバイパス吸気を流すためには、各吸気管のバイパス流路の容量を大きく設計する必要がある。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、バイパス流路の容量が比較的小さくても所望量のバイパス吸気を供給できる吸気制御装置を提供することにある。

第１発明に係る吸気制御装置は、
内燃機関の吸気量を制御する吸気制御装置であって、
前記内燃機関に導入される吸気が通る複数の吸気管と、
各吸気管に設けられて該吸気管における吸気量を調整する弁体と、
前記吸気管の数と同数の交差バイパス通路とを備え、
各交差バイパス通路は、１つの前記吸気管の前記弁体よりも上流側の内壁面に開口した上流側開口部と、別の吸気管の前記弁体よりも下流の内壁面に開口した下流側開口部とを有し、
前記下流側開口部は、各吸気管について１つずつ存在することを特徴とする。

第１発明によれば、内燃機関の対応する気筒が吸気工程である１つの吸気管の下流側と、対応する気筒が吸気工程にはない気管の上流側との間で、比較的大きい圧力差が生じる。このため、両吸気管の間の交差バイパス通路を介して、交差バイパス通路の容量が比較的小さい場合でも、十分な量のバイパス吸気を、該１つの吸気管の下流側に供給することができる。

したがって、かかる交差バイパス通路を採用することにより、バイパス吸気を供給するためのバイパス通路の容量を抑え、バイパス通路をコンパクトに構成することができる。

また、弁体と吸気管の内面との隙間の近傍には、その周辺と比較して流速が早い吸気が発生するので、該隙間の近傍の圧力は低い。このため、該隙間の近傍にバイパス通路の上流側開口を設けるとバイパス通路に所望量の吸気を流すことができなくなる。

この点、第１発明によれば、交差バイパス通路の開口部を設ける箇所の制約が少ないので、開口部のレイアウトの自由度が増す。これにより、吸気管の長さの短縮を図ることなどが可能となる。

第２発明に係る吸気制御装置は、第１発明において、前記複数の吸気管のうちの少なくとも一対の吸気管の間には、前記交差バイパス通路として、一方の吸気管の前記弁体よりも上流の内壁面から他方の吸気管の前記弁体よりも下流の内壁面に至る第１交差バイパス通路と、該他方の吸気管の前記弁体よりも上流の内壁面から該一方の吸気管の前記弁体よりも下流の内壁面に至る第２交差バイパス通路とが設けられることを特徴とする。

第２発明によれば、偶数の吸気管を備える場合、これらを上記の吸気管の対として構成することにより、吸気管を対の単位で配置することができる。これにより、吸気管のレイアウト性を向上させることができる。

第３発明に係る吸気制御装置は、第１又は第２発明において、
前記複数の吸気管と、該複数の吸気管を接続する接続部とを一体化して有するボディを備え、
前記接続部の内部に、直線状の前記交差バイパス通路を少なくとも１つ備えることを特徴とする。

第３発明によれば、少なくとも１つの交差バイパス通路をボディの外部に設ける必要が無いので、吸気制御装置の小型化を達成することができる。また、交差バイパス通路は直線状であるため、ドリルで削孔することによって容易に形成することができる。

第４発明に係る吸気制御装置は、第３発明において、前記ボディを複数備えることを特徴とする。

第４発明によれば、４つ以上の吸気管が必要な内燃機関についても、複数のボディを用いて構成することにより、第３発明の場合と同様の効果を享受することができる。

本発明の基本概念に係る第１実施形態の吸気制御装置を示す模式図である。 図２Ａは、本発明の第２実施形態に係る吸気制御装置の図２ＢにおけるＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図２Ｂは、該吸気制御装置の図２ＡにおけるＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 本発明の第３実施形態に係る吸気制御装置を模式的に示す斜視図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の基本概念に係る第１実施形態の吸気制御装置を示す。この吸気制御装置１は、内燃機関２の吸気量を制御するものである。なお、図１では、基本概念の要点を端的に示すために必要な要素のみを模式的に示している。

図１に示すように、吸気制御装置１は、内燃機関に導入されるエアクリーナ３を経た吸気が通る複数の吸気管４と、各吸気管４に設けられて該吸気管４における吸気量を調整する弁体５と、吸気管４の数と同数の交差バイパス通路６とを備える。各交差バイパス通路６は、１つの吸気管４の弁体５よりも上流側の内壁面に開口した上流側開口部７と、別の吸気管４の弁体５よりも下流の内壁面に開口した下流側開口部８とを有する。

下流側開口部８は、各吸気管４について１つずつ存在する。各吸気管４の弁体５は、これらに共通の弁軸９を介して回転自在に支持される。各交差バイパス通路６には、そこを流れるバイパス吸気の量を調整するための絞り１０が設けられる。

この構成において、内燃機関２の駆動時には、各吸気管４に対応する内燃機関２の気筒毎に吸気のタイミングが異なる。この場合、内燃機関２の第１の気筒で吸入工程が開始されると、対応する１つの吸気管４の弁体５の下流側では該第１の気筒内の容積変化に応じて圧力が減少する。

さらに、該弁体５が少しでも開いていれば、該弁体５の上流側の吸気は該弁体５と該第１の吸気管の内壁面との隙間を通り、該弁体５の下流側へと流れ出すことになり、流速の上昇による圧力の減少が該弁体５の上流側でも発生することになる。これに対して、第２の気筒に対応する別の吸気管４では吸気の流れがほとんど発生しないため、吸気の流れの発生に伴う気圧の減少は、該別の吸気管４内では小さい。

したがって、該１つの吸気管４の下流側と、該別の吸気管４の上流側との間では、比較的大きい圧力差が生じる。したがって、該１つの吸気管４の弁体５よりも下流側から該別の吸気管４の弁体５よりも上流側に交差バイパス通路６が接続されていれば、該１つの吸気管４の下流側に、弁体５の開度による影響を最小限として、適量のバイパス吸気が該交差バイパス通路６を経て供給される。

このような交差バイパス通路６の作用を利用し、各吸気管４に対応する気筒の吸気タイミングを考慮しながら、上記のように各吸気管４が交差バイパス通路６で接続される。これにより、従来の吸気管毎にその上流側から下流側にバイパスするバイパス通路に比べて、少ない容量の交差バイパス通路６によって、十分な量のバイパス吸気を各吸気管４の下流側から対応する内燃機関２の各気筒に供給することができる。

本実施形態によれば、交差バイパス通路６を採用したので、バイパス吸気を供給するためのバイパス通路の容量を抑え、バイパス通路をコンパクトに構成することができる。

また、弁体５と吸気管４の内面との隙間の近傍には、その周辺と比較して流速が早い吸気が発生するので、該隙間の近傍の圧力は低い。このため、該隙間の近傍にバイパス通路の上流側開口を設けるとバイパス通路に所望量の吸気を流すことができなくなる。

この点、本実施形態によれば、交差バイパス通路６の開口部を設ける箇所の制約が少ないので、開口部のレイアウトの自由度が増す。これにより、吸気管４の長さの短縮を図ることなどが可能となる。

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の第２実施形態に係る吸気制御装置１ｂを示す。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、この吸気制御装置１ｂは、内燃機関に導入される吸気が通る２つの吸気管４ａ及び４ｂと、吸気管４ａ及び４ｂ同士を連結する接続部１１と、吸気管４ａ及び４ｂ並びに接続部１１を一体成形などにより一体化して有するボディ１２とを備える。

吸気制御装置１ｂは、内燃機関を制御するコントロールユニットや、アクセルポジションセンサなどを含んでいてもよい。各吸気管４ａ及び４ｂには、吸気管４ａ及び４ｂにおける吸気量を調整する弁体５が設けられる。

吸気管４ａ及び４ｂは、上流側（図１の上側）がエアクリーナに接続され、下流側（図１の下側）が内燃機関の燃焼室に接続される。弁体５としては、ここでは、バタフライ型のものが用いられる。吸気管４ａ及び４ｂの各弁体５は、共通の弁軸９を介して、ボディ１２により回転自在に支持される。

接続部１１は、吸気管４ａから吸気管４ｂに向かう方向に、かつ両吸気管４ａ及び４ｂが延在する方向に延在して両吸気管４ａ及び４ｂを接続する板状の接続基部１３を備える。接続基部１３には、補強のためのリブ１４が設けられる。

ボディ１２は、接続部１１の内部を通り、一端が吸気管４ａの弁体５よりも上流の内壁面１５に開口し、他端が吸気管４ｂの弁体５よりも下流の内壁面１５に開口する直線状の交差バイパス通路６ａを備える。ボディ１２は、また、接続部１１の内部を通り、吸気管４ｂの弁体５よりも上流の内壁面１５に開口し、他端が吸気管４ａの弁体５よりも下流の内壁面１５に開口する直線状の交差バイパス通路６ｂを備える。

接続基部１３は、交差バイパス通路６ａ及び６ｂの各周壁の周方向における一部が接続基部１３の厚さ方向の一方の側及び他方の側にそれぞれ張り出した部分である張出部１６ａ及び１６ｂを備える。接続基部１３には、弁軸９が内部を通過している弁軸収納部１７が設けられる。

弁軸収納部１７の接続基部１３の厚さ方向両側に、交差バイパス通路６ａ及び６ｂが存在する。したがって、接続部１１の両側が、交差バイパス通路６ａ及び６ｂの周壁を構成する張出部１６ａ及び１６ｂによってバランス良く補強される。

交差バイパス通路６ａ及び６ｂは、下流側に、上流側よりも径が小さい小径部１８を有する。交差バイパス通路６ａ及び６ｂの各小径部１８には、それぞれアイドルスクリュー１９を挿入するための挿入孔２０が通じている。これらの挿入孔２０は、接続基部１３に対して垂直に設けられ、いずれの挿入孔２０も図２Ａに向かって手前側からアイドルスクリュー１９を挿入し、操作できるように設けられる。

図２Ａでは、交差バイパス通路６ａの小径部１８に突出したアイドルスクリュー１９の先端部の断面、その挿入孔２０が形成される孔形成部２１ａの断面、交差バイパス通路６ｂのアイドルスクリュー１９の基端部の断面、及びその挿入孔２０が形成される孔形成部２１ｂが示されている。

ボディ１２における吸気管４ｂの後側（図２Ａに向かって奥の側）には、弁軸９を回転させるためのモータが収容されたモータ収容部２２が設けられる。また、ボディ１２における弁軸９の一端側（図２Ａの左側）には、該モータの回転を弁軸９に伝達するギヤ機構や、弁体５の開度を検出するための開度センサなどを収納するための機構収納部２３が設けられる。

図２Ｂに示すように、孔形成部２１ａは、対応する交差バイパス通路６ａが、接続基部１３を挟んでモータ収容部２２と反対側に位置しており、モータ収容部２２と反対側に突出して配置されている。

交差バイパス通路６ａの形成は、ドリルを吸気管４ａのエアクリーナ側（図１の上側）の開口から挿入して、ドリルの先端を吸気管４ａの内壁に位置決めし、該ドリルにより張出部１６ａに沿って、吸気管４ｂの内壁に貫通するまで削孔することにより行われる。交差バイパス通路６ｂについても、同様にそのエアクリーナ側の開口からドリルを挿入し、張出部１６ｂに沿って削孔を行うことによって形成される。

交差バイパス通路６ａにおけるアイドルスクリュー１９の挿入孔２０は、これを形成するためのドリルにより、ボディ１２の孔形成部２１ａの端面から削孔を行うことにより形成される。交差バイパス通路６ｂにおけるアイドルスクリュー１９の挿入孔２０は、同様に、ボディ１２の孔形成部２１ｂの端面から削孔して形成される。

この構成において、弁体５の開度は、機構収納部２３内の開度センサにより弁体５の開度を参照しながら、モータ収容部２２のモータを駆動することにより調整される。内燃機関のアイドリング時には、弁体５がほぼ閉塞状態とされ、吸気管４ａ及び４ｂの弁体５の上流側から交差バイパス通路６ａ及び６ｂを介して内燃機関の各燃焼室に吸気が供給される。この間、交差バイパス通路６ａ及び６ｂのアイドルスクリュー１９によりあらかじめ設定された吸気量が交差バイパス通路６ａ及び６ｂを通過する。

その際に、第１実施形態の場合と同様に、従来の吸気管毎にその上流側から下流側にバイパスするバイパス通路に比べて、少ない容量の交差バイパス通路６ａ及び６ｂによって、十分な量のバイパス吸気が各吸気管４ａ及び４ｂの下流側から対応する内燃機関の各気筒に供給される。

本実施形態によれば、交差バイパス通路６ａ及び６ｂは直線状であり、かつ一対の吸気管４ａ及び４ｂのうちの一方の吸気管の上流側から他方の吸気管の下流側に通じている。このため、吸気管４ａ及び４ｂは、それぞれ、一方の吸気管の上流側の開口からドリルを挿入し、他方の吸気管の下流側まで、ボディ１２の１箇所に削孔を行うだけで、交差バイパス通路を容易に形成することができる。

また、交差バイパス通路６ａ及び６ｂは、ボディ１２の外部に設ける必要がないので、吸気制御装置１ｂの小型化を図ることができる。

また、偶数の吸気管を備える場合、これらを上記の吸気管４ａ及び４ｂの対として構成することにより、吸気管を対の単位で配置することができる。これにより、吸気管のレイアウト性を向上させることができる。

図３は、本発明の第３実施形態に係る吸気制御装置１ｃを示す。なお、図３では、本実施形態の要点を端的に示すために必要な要素のみを模式的に示している。また、図３において、図２Ａ及び図２Ｂと同様の要素については、同一の符号が付してある。

吸気制御装置１ｃは、上述の第２実施形態の吸気制御装置１ｂの一対の吸気管４ａ及び４ｂを二対備える。各対の弁軸９は、直接的に連結されており、若しくは共通の１本のものである。

各対の吸気管４ａ及び４ｂの間には、交差バイパス通路として、一端が吸気管４ａの弁体５よりも上流側に開口し、他端が吸気管４ｂの弁体５よりも下流側に開口する直線状の交差バイパス通路２６ａが設けられる。また、吸気管４ｂの弁体５よりも上流側に開口し、他端が吸気管４ａの弁体５よりも下流側に開口する直線状の交差バイパス通路２６ｂが設けられる。

ただし、交差バイパス通路２６ａ及び２６ｂは、上流側に、下流側よりも径が小さい小径部２７を有する。各小径部２７対し、アイドルスクリュー１９が設けられる。

弁軸９は、第２実施形態の場合と同様に、開度センサにより検出される開度を参照しながら、モータにより駆動される。他の構成及び作用は、第２実施形態の場合と同様である。

本実施形態によれば、４つ以上の吸気管が必要な内燃機関に対しても、本発明を容易に適用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第３実施形態において、各対の弁軸９を直接的に連結する代わりに、各対の弁体５の開度を一致若しくは同調させるべく両弁軸９間の回転角度の差を機械的に調整するための同調機構２８を介して連結してもよい。

１、１ｂ、１ｃ…吸気制御装置、２…内燃機関、３…エアクリーナ、４、４ａ、４ｂ…吸気管、５…弁体、６、６ａ、６ｂ、２６ａ、２６ｂ…交差バイパス通路、７…上流側開口部、８…下流側開口部、９…弁軸、１０…絞り、１１…接続部、１２…ボディ、１３…接続基部、１４…リブ、１５…内壁面、１６ａ、１６ｂ…張出部、１７…弁軸収納部、１８、２７…小径部、１９…アイドルスクリュー、２０…挿入孔、２１ａ、２１ｂ…孔形成部、２２…モータ収容部、２３…機構収納部、２８…同調機構。

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気量を制御する吸気制御装置であって、
   前記内燃機関に導入される吸気が通る複数の吸気管と、
   各吸気管に設けられて該吸気管における吸気量を調整する弁体と、
   前記吸気管の数と同数の交差バイパス通路とを備え、
   各交差バイパス通路は、１つの前記吸気管の前記弁体よりも上流側の内壁面に開口した上流側開口部と、別の吸気管の前記弁体よりも下流の内壁面に開口した下流側開口部とを有し、
   前記下流側開口部は、各吸気管について１つずつ存在することを特徴とする吸気制御装置。
2. 請求項１に記載の吸気制御装置であって、
   前記複数の吸気管のうちの少なくとも一対の吸気管の間には、前記交差バイパス通路として、一方の吸気管の前記弁体よりも上流の内壁面から他方の吸気管の前記弁体よりも下流の内壁面に至る第１交差バイパス通路と、該他方の吸気管の前記弁体よりも上流の内壁面から該一方の吸気管の前記弁体よりも下流の内壁面に至る第２交差バイパス通路とが設けられることを特徴とする吸気制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の吸気制御装置であって、
   前記複数の吸気管と、該複数の吸気管を接続する接続部とを一体化して有するボディを備え、
   前記接続部の内部に、直線状の前記交差バイパス通路を少なくとも１つ備えることを特徴とする吸気制御装置。
4. 請求項３に記載の吸気制御装置であって、
   前記ボディを複数備えることを特徴とする吸気制御装置。
   

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