JPH09250430A - 内燃機関の吸気構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は内燃機関の吸気構造に関し、デポジッ
トを排除し絞り弁の円滑な回動を確保することを課題と
するものである。 【解決手段】内燃機関の燃焼室に空気を導く吸気管３に
開閉可能に設けられたスロットルバルブ４を具備した内
燃機関の吸気構造において、スロットルバルブ４のスロ
ットルシャフト５の軸方向に対する両端部近傍に空気を
供給することにより、スロットルバルブ４の上記両端部
近傍に付着する異物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の吸気構造
に係り、特に絞り弁近傍に異物が付着するのを防止する
ための内燃機関の吸気構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば実開昭６０−１５３８６０
号公報には、内燃機関の燃焼室に空気を導くための吸気
構造が開示されている。同公報に開示された技術は、吸
気通路に絞り弁（スロットルバルブ）を有しており、こ
のスロットルバルブはスロットルシャフトを中心に回転
可能な構成とされている。よって、スロットルバルブが
回転することにより吸気通路は開閉され、内燃機関に供
給される空気量を制御することができる。

【０００３】また、吸気通路にはスロットルバルブを挟
んで吸気通路の上流側と下流側との間を連通するバイパ
ス通路が形成されている。このバイパス通路は、スロッ
トルバルブが略全閉となった状態において、アイドリン
グ用の空気を燃焼室に向け供給する機能を奏する。

【０００４】また、バイパス通路のスロットルバルブよ
り下流側に開口した端部にはノズルが設けられており、
このノズルはスロットルバルブが略全閉となった状態に
おいてスロットルバルブの下流側表面に向けて空気を噴
射させる。そして、上記構成とすることにより、スロッ
トルバルブ等に付着した燃料を吹き飛ばして霧化を促進
し、回転変動の防止及び燃費の向上を図る構成とされて
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した構
成の吸気構造において、スロットルバルブが略全閉とな
った状態では、スロットルバルブと吸気通路の内壁との
間隙は殆どないため空気の流れは殆どなく、燃焼室から
の吹き返しガス（例えば、ブローバイガス）がスロット
ルバルブに当たり易くなる。

【０００６】このブローバイガスにはオイルやカーボン
等の異物が混入しており、ブローバイガスがスロットル
バルブに当たることにより、オイルやカーボン等がスロ
ットルバルブに付着してしまう。そして、これらの異物
が硬化して堆積すると、その堆積物（デポジット）が原
因となりスロットルバルブの回動が円滑に行われなくな
るおそれがある。

【０００７】また、スロットルバルブが略全閉となった
状態においては、スロットルバルブと吸気通路の内壁と
の間隙は、バルブ先端に比べてスロットルシャフトの軸
方向に対する両端近傍位置の方が狭いため、特にスロッ
トルシャフトの回動中心となる上記の両端近傍位置にデ
ポジットが多く付着し、スロットルバルブの円滑な回動
が妨げられる。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、バイパス通路を流れる空気を絞り弁のデポジット
が発生し易い位置に供給することにより、デポジットを
排除し絞り弁の円滑な回動を確保することを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、下記の手段を講じたことを特徴とするも
のである。請求項１の発明では、内燃機関の燃焼室に空
気を導く吸気管に開閉可能に設けられた絞り弁を具備し
た内燃機関の吸気構造において、前記絞り弁の回転軸方
向に対する両端部近傍に空気を供給することにより、前
記両端部近傍に付着する異物を除去する異物除去手段を
設けたことを特徴とする内燃機関の吸気構造。

【００１０】また、請求項２の発明では、前記請求項１
記載の内燃機関の吸気構造において、一端が絞り弁の上
流側で吸気管に開口すると共に、他端が前記絞り弁の下
流側で開口するバイパス通路を設け、前記空気が前記バ
イパス通路から供給される構成としたことを特徴とする
ものである。

【００１１】更に、請求項３の発明では、前記請求項１
または２記載の内燃機関の吸気構造において、前記絞り
弁の回転軸方向に対する両端近傍位置に、前記空気を前
記回転軸側から外部に向け噴出させる噴出口を設けたこ
とを特徴とするものである。

【００１２】上記の各手段は、次のように作用する。請
求項１の発明によれば、異物除去手段は絞り弁の回転軸
に対する両端部近傍に空気を供給し、これにより上記両
端部近傍に付着した異物は供給された空気により飛散さ
れて除去される。よって、絞り弁の円滑な回動を維持す
ることができる。

【００１３】また、請求項２の発明によれば、回転軸の
両端部近傍に付着した異物は、一端が絞り弁の上流側で
吸気管に開口すると共に他端が絞り弁の下流側で開口す
るバイパス通路から供給され空気により除去される。

【００１４】この際、前記バイパス通路は、アイドル回
転数制御（ＩＳＣ）を行う内燃機関の吸気管に一般に設
けられているものである。よって、このＩＳＣ用のバイ
パス通路を利用して空気を供給する構成とすることによ
り、別個に空気供給通路を設ける必要がなくなり、吸気
構造の簡単化を図ることができる。

【００１５】更に、請求項３の発明によれば、空気は絞
り弁に設けられた噴射口より外部に向け噴出するため、
付着した異物は絞り弁側から外部に向け付勢され、よっ
て空気を絞り弁に向けて吹き付ける構成に比べて異物の
排除を確実に行うことができ、よって絞り弁の円滑な回
動を確実に維持することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面と共に説明する。図１乃至図３は、本発明の一実施
例である内燃機関の吸気構造を示している。図１は本発
明の一実施例である内燃機関の吸気構造を適用したスロ
ットルボデー１を示しており、図２は図１におけるＡ−
Ａ線に沿う断面を示しており、更に図３はスロットルボ
デー１を組み込んだ吸気系２を示している。

【００１７】自動車に搭載された多気筒内燃機関のシリ
ンダヘッドには、気筒毎に設けられた燃焼室へ空気を導
くために吸気管３が接続されている。図３に示されるよ
うに、吸気管３の一部はスロットルボデー１により構成
されている。スロットルボデー１は図２及び図３に矢印
Ｘ１で示す方向が大気側となり、また矢印Ｘ２で示す方
向が燃焼室側となる。このスロットルボデー１の内部に
は、絞り弁となるバタフライ式のスロットルバルブ４が
配設されている。このスロットルバルブ４は円盤状をな
し、回転軸となるスロットルシャフト５に固定されてい
る。

【００１８】また、スロットルバルブ４には、図１に示
すように、燃焼室側から見てスロットルシャフト５の軸
方向（図中、矢印Ｙ１，Ｙ２で示す方向）に対する両端
部に噴出口６が夫々形成されている。具体的には、スロ
ットルバルブ４は２枚の円盤を張り合わせたような構成
とされており、この内、大気側（Ｘ２方向側補）の円盤
４ａは通常のスロットルバルブと同一の径寸法Ｗ１を有
した円形形状とされている。

【００１９】これに対し、燃焼室側（Ｘ１方向側補）の
円盤４ｂは、スロットルシャフト５の軸方向に対する径
寸法Ｗ２が通常のスロットルバルブの径寸法Ｗ１より小
さく設定されている（Ｗ２＜Ｗ１）。即ち、燃焼室側
（Ｘ１方向側補）の円盤４ｂは、スロットルシャフト５
の軸方向を短径とし、これと直行する方向（図１に矢印
Ｚ１，Ｚ２で示す方向）を長径する楕円形状とされてい
る。

【００２０】従って、各円盤４ａ，４ｂを重ね合わせる
ことにより、大気側の円盤４ａと燃焼室側の円盤４ｂと
の間には段差部が形成される。この段差部は図１に示さ
れるように燃焼室側から見て三日月形状を有しており、
その形成位置はスロットルバルブ４の軸方向（Ｙ１，Ｙ
２方向）に対する両端部近傍位置となってる。この段差
部により噴出口６が形成される。

【００２１】また、大気側の円盤４ａと燃焼室側の円盤
４ｂとの間には、エア案内溝７が形成されている。この
エア案内溝７もスロットルシャフト５の軸方向に対する
両端部に形成されており、図１に示されるようにスロッ
トルバルブ４の面方向に延在するよう形成されている。
尚、説明の便宜上、噴出口６及びエア案内溝７の機能に
ついては後述するものとする。

【００２２】また、スロットルシャフト５はスロットル
ボデー１を構成するハウジング８に軸承されており、運
転者のアクセルペダル操作により回転する構成とされて
いる。このスロットルシャフト５は、図２に示されるよ
うに、その中央部分に軸方向（Ｙ１，Ｙ２方向）に延在
するスリット９が形成されている。このスリット９に
は、上記したスロットルバルブ４が嵌入され、よってス
ロットルバルブ４はスロットルシャフト５に挟持された
状態で保持される。このスリット９は、上記したエア案
内溝７を介して噴出口６と連通した構成とされている。

【００２３】一方、ハウジング８には吸入空気が通過す
る吸気通路１０（図２に示す）が形成されており、上記
したスロットルバルブ４はこの吸気通路９内に回動自在
に配設されている。そして、上記のように運転者のアク
セル操作を行うことによりスロットルシャフト５は回転
し、これに伴いスロットルバルブ４も回動し、よって吸
気通路１０の開口面積が可変されて燃焼室に供給する吸
入空気量を制御する構成とされている。尚、図１乃至図
３では、スロットルバルブ４が略全閉となった状態（ア
イドル状態）を示している。

【００２４】また、ハウジング８の燃焼室側の端面８ａ
（フランジ面）には、エア供給溝１１が形成されてい
る。このエア供給溝１１は円弧状に形成された溝であ
り、吸気系２を構成するインテークマニホルド１２（図
３参照）の端面が接合されることにより通路を形成す
る。

【００２５】また、ハウジング８には図２に矢印Ｘ１，
Ｘ２で示す方向に延在するエア供給孔１３が穿設されて
いる。このエア供給孔１３の燃焼室側の端部はエア供給
溝１１に開口しており、また図３に示されるように大気
側の端部は吸気系２に設けられたバイパス通路１４と接
続されている。

【００２６】ここで、バイパス通路１４について説明す
る。このバイパス通路１４はアイドル回転数制御（ＩＳ
Ｃ）に用いるものであり、図３に示されるように、その
一端はスロットルバルブ４より空気の流れに対し上流側
である大気側の吸気管３に開口しており、他端は上記の
ようにエア供給孔１３と接続されている。

【００２７】このエア供給孔１３は、後述するように噴
出口６と接続されており、従ってバイパス通路１４の上
記他端はスロットルバルブ４より空気の流れに対し下流
側である燃焼室側に開口した構成とされている。このた
め、スロットルバルブ４により吸気通路１０が閉塞され
るアイドル時にも、空気の一部はバイパス通路１４を通
じて燃焼室に導入される。

【００２８】また、図３に示すように、バイパス通路１
４の途中には流量制御弁として機能するアイドル回転数
制御弁１５（ＩＳＣＶ）が設けられている。このＩＳＣ
Ｖ１５は、内燃機関のアイドリング時における回転数を
制御するべく、バイパス通路１４を流れる空気量を調整
するために設けられている。

【００２９】本実施例においては、ＩＳＣＶ１５として
ロータリソレノイドタイプのアクチュエータが用いられ
ている。ＩＳＣＶ１５の内部には支軸１６が回転可能に
支持されており、その外周には弁体１７が設けられてい
る。このＩＳＣＶ１５は、コンピュータにより構成され
るエンジンコントロールユニット１８（ＥＣＵ）からの
信号に応じ、モータ１９が所定量回転し、これにより支
軸１６が回転することにより弁体１７も一体的に回転駆
動する構成とされている。この弁体１７の回転によりバ
イパス通路１４の流路面積は変化し、バイパス通路１４
を流れる空気量が制御されるため、アイドリング時にお
ける回転数を制御することができる。

【００３０】ここで、図１及び図２に戻りスロットルボ
デー１の説明を続ける。前記したように、ハウジング８
の燃焼室側端面８ａには円弧状のエア供給溝１１が形成
されるが、このエア供給溝１１の両端部は夫々エア供給
通路２０と接続されている。このエア供給通路２０はハ
ウジング８に形成されており、具体的にはハウジング８
の端面８ａからスロットルシャフト５の軸承位置に向け
て図中矢印Ｘ１方向に延在するよう形成されている。

【００３１】更に、エア供給通路２０のＸ１方向端部
は、前記したスロットルシャフト５に形成されたスリッ
ト９と連通するよう構成されている。また、前記したよ
うにスリット９は、スロットルバルブ４に形成されたエ
ア供給溝７を介して噴出口６と接続されている。従っ
て、エア供給孔１３と噴出口６は、エア供給溝１１，エ
ア供給通路２０，スリット９，エア案内溝７を介して接
続された構成となる。

【００３２】続いて、上記のように構成された吸気構造
の作用について説明する。説明の便宜上、先ず図４を用
いてスロットルバルブ４の近傍に堆積するデポジットに
ついて説明する。前記したように、スロットルバルブ４
が略全閉となった状態では、図示されるようにスロット
ルバルブ４と吸気通路１０の内壁との間隙は殆どないた
め空気の流れは殆どなくなる。

【００３３】一方、スロットルバルブ４が略全閉となっ
た状態においてもバイパス通路１４を介して供給される
空気により内燃機関は駆動しており、よって燃焼室から
の吹き返しガス（例えば、ブローバイガス）はスロット
ルバルブ４に当たり易い状態となっている。この状態
は、吹き返しガスに含まれるオイルやカーボン等のデポ
ジットがスロットルバルブ４に付着し易い状態である。

【００３４】また、スロットルバルブ４が略全閉となっ
た状態においては、スロットルバルブ４と吸気通路１０
の内壁との間隙は、バルブ先端の間隙（図４（Ｂ）に矢
印ｈで示す）に比べてスロットルシャフト５の両端近傍
において狭いため、特に回動中心となるスロットルシャ
フト５の軸方向に対し両端近傍位置（図４（Ｂ）に矢印
Ｂで示す破線で囲った位置）に多量のデポジットが付着
しやすい。

【００３５】本実施例に係る吸気構造では、この矢印Ｂ
で示す位置に発生するデポジットをバイパス通路１４を
流れる空気により有効に除去する構成としたものであ
る。以下、アイドル時における吸気構造の動作及び作用
について、吸気管３を流れる空気の流れに沿って説明す
る（各図に空気の流れを矢印で示す）。

【００３６】図３において、大気側から吸気管３内に流
入した空気は、スロットルバルブ４が略全閉状態となっ
ているためバイパス通路１４内に流入する。また、アイ
ドル状態ではＩＳＣＶ１５は所定の開度で開弁している
ため、空気はスロットルボデー１に形成されているエア
供給孔１３に流入する。

【００３７】前記したように、エア供給孔１３はエア供
給溝１１と接続されているため、図３に加え図１に示さ
れるように、エア供給孔１３から流出した空気はエア供
給溝１１に沿ってスロットルシャフト５の軸承位置に向
けて上方向に流れる。また、エア供給溝１１の各上端部
にはエア供給通路２０が接続されているため、空気はエ
ア供給溝１１からエア供給通路２０に流入する。

【００３８】前記したように、エア供給通路２０は、ハ
ウジング８の端面８ａからスロットルシャフト５の軸承
位置に向けて矢印Ｘ１方向に延在するよう形成され、そ
の先端部はスロットルシャフト５に形成されたスリット
９と連通するよう構成されている。従って、図２に示さ
れるように、エア供給通路２０を流れてきた空気はスロ
ットルシャフト５内のスリット９に流入する。

【００３９】更に、スリット９は、スロットルバルブ４
に形成されたエア案内溝７を介して噴出口６と接続され
ているため、スリット９に流入した空気はエア案内溝７
を通り噴出口６から噴出される。この際、噴出口６は燃
焼室側に開口した構成とされているため、上記の経路で
流れてきた空気は燃焼室側に向け噴出される。

【００４０】即ち、本実施例に係る吸気構造では、吸気
管３に流入した空気は、バイパス通路１４→エア供給孔
１３→エア供給溝１１→エア供給通路２０→スリット９
→エア案内溝７、の順で流れて噴出口６から燃焼室側に
向け噴出される。ここで、噴出口６の形成位置に注目す
ると、噴出口６の形成位置は図４（Ｂ）に矢印Ｂで示し
た異物（デポジット等）が多量に付着し易い位置と対応
している。従って、噴出口６より空気を噴出させること
により、デポジット等の異物を効果的にスロットルバル
ブ４から飛散させ除去することができ、スロットルバル
ブ４の円滑な回動を維持することができる。

【００４１】また、本実施例の構成では、バイパス通路
１４から供給され空気を噴出口６に導くことにより、異
物をスロットルバルブ４から除去する構成とされてい
る。このバイパス通路１４は、アイドル回転数制御（Ｉ
ＳＣ）を行う内燃機関の吸気系には一般に設けられてい
るものであり、よってＩＳＣ用のバイパス通路１４を利
用して噴出口６に空気を供給する構成とすることによ
り、別個に空気供給通路を設ける必要がなくなり吸気構
造の簡単化を図ることができる。

【００４２】更に、本実施例の構成では、空気を噴射口
６より噴出する際、空気をスロットルシャフト５に形成
されたスリット９に導入することにより、スロットルバ
ルブ４から外部に向け空気を噴出できる構成とされてい
る。このため、従来のようにスロットルバルブに向け空
気を噴出する構成に比べ、付着した異物を確実に排除す
ることができ、よってスロットルバルブ４の円滑な回動
をより確実に維持することができる。

【００４３】尚、上記した実施例では、バイパス通路１
４から供給され空気を噴出口６に導くことにより異物を
スロットルバルブ４から除去する構成としたが、噴出口
６から噴出される空気は燃焼室側に向け噴出される構成
となっているため、本実施例の構成としてもアイドル回
転数制御に何ら影響を与えるものではない。

【００４４】また、上記した実施例ではバイパス通路１
４から供給され空気を噴出口６に導く構成としたが、噴
出口６に導く空気はバイパス通路１４から供給する構成
に限定されるものではなく、他の構成要素から供給する
構成とてもよい。例えば、内燃機関が過給機を有してい
るような場合には、過給された空気の一部を噴出口６に
導く構成も考えられる。

【００４５】また、上記した実施例では、噴出口６から
噴出される空気量はＩＳＣＶ１５の開弁度により決めら
れることとなる。よって、異物が多量にスロットルバル
ブ４に付着しその回動が妨げられている場合には多量の
空気を噴出口６から噴出させるのが望ましい。しかる
に、常にＩＳＣＶ１５の開度を大きく設定すると燃費の
悪化が発生する。

【００４６】そこで、運転者によるアクセルペダルの操
作量を検出する手段を設けると共に、スロットルバルブ
４のバルブ開度をスロットル開度センサにより検出し、
スロットルバルブ４がアクセルペダルの操作量に対応し
た回転を行っていない場合には、ＥＣＵ１８によりＩＳ
ＣＶ１５の開弁度を大きく設定し、多量の空気を噴出口
６に供給することにより異物の除去と燃費の向上を共に
実現できる構成としてもよい。

【００４７】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、下記の種々
の効果を実現することができる。請求項１の発明によれ
ば、絞り弁の回転軸に対する両端部近傍に付着した異物
は供給される空気により除去されるため、絞り弁の円滑
な回動を維持することができる。

【００４８】また、請求項２の発明によれば、ＩＳＣ用
のバイパス通路を利用して空気を供給する構成であるた
め、別個に空気供給通路を設ける必要がなくなり、吸気
構造の簡単化を図ることができる。更に、請求項３の発
明によれば、付着した異物はその絞り弁に設けられた噴
出口から外部に向け噴出される空気により付勢されるた
め、異物の排除を確実に行うことができ、よって絞り弁
の円滑な回動を確実に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である内燃機関の吸気構造を
適用したスロットルボデーを示す正面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】本発明の一実施例である内燃機関の吸気構造を
適用した吸気系を示す断面図である。

【図４】スロットルバルブと内壁との間に形成される間
隙について説明するための図である。

【符号の説明】

１ スロットルボデー ２ 吸気系 ３ 吸気管 ４ スロットルバルブ ４ａ，４ｂ 端面 ５ スロットルシャフト ６ 噴出口 ７ エア案内溝 ８ ハウジング ９ スリット １０ 吸気通路 １１ エア供給溝 １３ エア供給孔 １４ バイパス通路 １５ ＩＳＣＶ １８ ＥＣＵ １９ モータ ２０ エア供給通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼室に空気を導く吸気管に
   開閉可能に設けられた絞り弁を具備した内燃機関の吸気
   構造において、 前記絞り弁の回転軸方向に対する両端部近傍に空気を供
   給することにより、前記両端部近傍に付着する異物を除
   去する異物除去手段を設けたことを特徴とする内燃機関
   の吸気構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の内燃機関の吸気構造にお
   いて、 一端が絞り弁の上流側で吸気管に開口すると共に、他端
   が前記絞り弁の下流側で開口するバイパス通路を設け、
   前記空気が前記バイパス通路から供給される構成とした
   ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の内燃機関の吸気
   構造において、 前記絞り弁の回転軸方向に対する両端近傍位置に、前記
   空気を前記回転軸側から外部に向け噴出させる噴出口を
   設けたことを特徴とする内燃機関の吸気構造。