JP4191709B2 - エンジン用吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は，吸気道を有するスロットルボディと，このスロットルボディに支持されて前記吸気道を開閉するスロットル弁と，このスロットル弁を迂回して前記吸気道に接続されるバイパスと，このバイパスの開度を制御するバイパス弁とを備えてなり，このバイパス弁を，内部がバイパスの上流側に開放されると共に，バイパスの下流側に向かって計量孔が開口する内面を有する筒状の弁室と，この弁室に摺動自在に且つ回転不能に嵌装されて前記計量孔を開閉する弁体とで構成した，エンジン用吸気装置の改良に関する。

かゝるエンジン用吸気装置は，特許文献１に開示されるように，既に知られている。
特開２００３−７４４４４号公報

近年，自動車や自動二輪車に搭載されるエンジンの高出力化に伴ない，大流量のファーストアイドル空気が要求されるようになり，そのためバイパス弁により開閉制御される計量孔は拡大の傾向にある。

しかしながら，計量孔が大きくなると，弁体がエンジンの吸気負圧により計量孔側に引き寄せられたとき，弁体の端部が計量孔側に食み出て，弁体のスムーズな開閉動作が妨げられる虞がある。

本発明は，かゝる点に鑑みてなされたもので，大きな計量孔を採用しても，弁体の閉じ動作に支障を来すことがないようにした，前記エンジン用吸気装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，吸気道を有するスロットルボディと，このスロットルボディに支持されて前記吸気道を開閉するスロットル弁と，このスロットル弁を迂回して前記吸気道に接続されるバイパスと，このバイパスの開度を制御するバイパス弁とを備えてなり，このバイパス弁を，内部がバイパスの上流側に開放されると共に，バイパスの下流側に向かって計量孔が開口する内面を有する筒状の弁室と，この弁室に摺動自在に且つ回転不能に嵌装されて前記計量孔を開閉する弁体とで構成し，計量孔から延びるバイパス下流側の少なくとも一部を弁体（２５）の摺動方向と交差するように形成した，エンジン用吸気装置において，
前記バイパス（２０）は単一のバイパスであり，スロットルボディ（１）に連設されるバイパス弁ホルダ（１０）に前記筒状の弁室（１５），計量孔（１６）及び前記バイパス（２０）の下流側の少なくとも一部を形成すると共に，この計量孔（１６）を弁室（１５）の周方向に並ぶ複数の小計量孔（１６ａ，１６ｂ）に分割する隔壁（１７）を，弁室（１５）の内周面に連続させてバイパス弁ホルダ（１０）に形成し，それら複数の小計量孔（１６ａ，１６ｂ）を前記バイパス（２０）の下流側を構成する単一の通路（１４，１３）に連通させたことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記各小計量孔を，弁体の摺動方向と平行する二辺を持つ方形に形成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，弁体に，これが全閉位置から計量孔を開き始める位置に達するまで移動するための通常アイドル調整ストロークを与え，また弁体には，弁室を少なくとも一つの小計量孔に連通させ得るスリットを設け，このスリットは，弁体が通常アイドル調整ストロークを全閉位置から移動するのに応じて，該スリットの小計量孔への開口面積を増加するように形成されることを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第３の特徴に加えて，前記スリットが開口する小計量孔を，他の小計量孔よりバイパスの上流側に配置すると共に，前記隔壁に，バイパスを逆流するカーボン類を捕捉して，前記スリットが開口する小計量孔へのカーボン類の侵入を防ぐ迷路壁を連設したことを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，弁体がエンジンの吸気負圧により複数の小計量孔側に引き寄せられても，弁体は各小計量孔間の隔壁により支承されることにより，弁体の端部の小計量孔への食み出しを防ぐことができ，したがって弁体は常に良好な開閉動作を行うことができる。これにより各小計量孔の拡大が可能となり，エンジンの高出力化に対応し得る。

本発明の第２の特徴によれば，大量のファーストアイドル空気の制御を可能にすると共に，そのファーストアイドル空気量を弁体のストロークに直線的に比例させることができる。

本発明の第３の特徴によれば，弁体が各小計量孔を開く前に，通常アイドル調整ストロークを全閉位置から移動するのに応じて，弁体のスリットの小計量孔への開口面積が増加するので，弁体の通常アイドル調整ストロークでの動きにより通常アイドル空気量の微調整を容易に行うことができる。

本発明の第４の特徴によれば，エンジンの吹き返しガスがバイパスを逆流しても，それに含まれるカーボン類を迷路壁に捕捉して，前記スリットが開口する小計量孔へのカーボン類の侵入を防ぐことができ，したがってカーボン類による前記スリットの目詰まりを防いで，調整された通常アイドル空気量の安定化，延いてはエンジンのアイドリングの安定化を図ることができる。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明に係るエンジン用吸気装置の縦断側面図，図２は図１の２−２線断面図，図３は図１の３−３線断面図，図４は図１の４−４線断面図，図５は図４の５−５線断面図，図６は図５の６−６線断面図，図７は図３の７−７線断面図，図８は図２の８矢視図，図９はバイパス弁の作用を説明する正面図，図１０はバイパス弁の特性線図である。

先ず図１及び図２において，本発明のエンジン用吸気装置は，エンジンの吸気ポート（図示せず）に連なる水平方向の吸気道２を有するスロットルボディ１を備える。このスロットルボディ１の，相対向する側壁の中央部には，それぞれ外方に突出する第１及び第２軸受ボス３，４が形成されており，これら軸受ボス３，４により，吸気道２を開閉するバタフライ型スロットル弁５の弁軸５ａが回転自在に支承され，各軸受ボス３，４には，弁軸５ａの外周面に密接するシール部材６，７がそれぞれ装着される。第１軸受ボス３から外方に突出する弁軸５ａの一端部にはスロットルドラム８が固着される。またスロットルボディ１の上部壁には，スロットル弁５より下流の吸気道２に向けて燃料を噴射し得る燃料噴射弁９が装着される。

図３〜図７に示すように，上記スロットルドラム８側のスロットルボディ１の側面には，第１軸受ボス３の外周にシール部材１１を介して嵌合してその周囲に広がるバイパス弁ホルダ１０がボルト接合され，スロットルボディ１の，バイパス弁ホルダ１０に対する対向面１ｆには，第１軸受ボス３を囲繞する溝状の第１凹部１３が，またバイパス弁ホルダ１０の，スロットルボディ１に対する対向側面１０ｆには，第１軸受ボス３の上方を通って第１凹部１３の上部と重畳する溝状の第２凹部１４が形成される。またバイパス弁ホルダ１０には，上下方向に延びるシリンダ状の弁室１５と，この弁室１５の上下方向中間部を第２凹部１４の一端部に連通させる計量孔１６とが形成される。

弁室１５の下端部は，スロットルボディ１からバイパス弁ホルダ１０に亙り形成される入口ポート１８（図１，図４参照）を介して，スロットル弁５より上流の吸気道２に連通される。さらに第１凹部１３の他端部は，スロットルボディ１からバイパス弁ホルダ１０に亙り形成される出口ポート１９（図１，図３及び図５参照）を介して，スロットル弁５より下流の吸気道２に連通される。その際，上記入口ポート１８及び出口ポート１９は，それぞれの中心線が前記第１軸受ボス３，４の軸線と平行になるように配置される。したがって，スロットルボディ１には，第１軸受ボス３，４の軸孔，入口ポート１８及び出口ポート１９の同軸加工が可能となる。

而して，入口ポート１８，弁室１５，計量孔１６，凹部１３，１４及び出口ポート１９は，第１軸受ボス３を囲繞しながらスロットル弁５を迂回して吸気道２に接続される単一のバイパス２０を構成する。スロットルボディ１及びバイパス弁ホルダ１０の対向面１ｆ，１０ｆ間には，凹部１３，１４，入口ポート１８及び出口ポート１９を取り囲むようにしてシール部材２１が介装される。また，図３、図４に明示するように，凹部１３，１４はバイパス２０の下流側に単一の通路を構成し，該単一の通路の少なくとも一部は，弁体２５の摺動方向と交差するように形成される。

図４に明示するように，前記弁室１５には，計量孔１６の開度を，その全閉から全開に亙り調節するピストン状の弁体２５が上方から摺動可能に嵌装され，その際，弁体２５の回転を阻止すべく，弁体２５の側面のキー溝２６に摺動自在に係合するキー２７がバイパス弁ホルダ１０に取り付けられる。而して，上記弁室１５及び弁体によりバイパス弁Ｖが構成される。

バイパス弁ホルダ１０には，弁室１５の上端に連なる装着孔２９が形成されており，この装着孔２９には，弁体２５を開閉作動する電動アクチュエータ２８が装着される。この電動アクチュエータ２８は，下方に突出した出力軸２８ａを弁体２５の中心部のねじ孔２５ａに螺合していて，その出力軸２８ａを正，逆転させることにより，弁体２５を昇降（開閉）することができる。電動アクチュエータ２８の下端面と装着孔２９の底面との間には，出力軸２８ａの外周面に密接する板状のシール部材３０が介装される。

図１，図３，図６及び図９に示すように，前記計量孔１６は，隔壁１７により弁室１５の周方向に並ぶ複数（図示例では２つ）の小計量孔１６ａ，１６ｂに分割され，上記隔壁１７は，弁室１５の内周面に連続するようにしてバイパス弁ホルダ１０に一体に形成される。これらの小計量孔１６ａ，１６ｂは凹部１３，１４で構成される前記単一の通路に連通しており，各小計量孔１６ａ，１６ｂは，弁体２５の摺動方向と平行な二辺を持つ方形をなしている。

図１，図３，図５及び図６に示すように，スロットルボディ１及びバイパス弁ホルダ１０には，第１及び第２凹部１３，１４の重畳する部分において，各凹部１３，１４を横断して，空気の流れ方向に沿って交互に並ぶ複数（図示例では２枚）の迷路壁３１，３２が形成される。その際，バイパス弁ホルダ１０側の第１迷路壁３１は，前記小計量孔１６ａ，１６ｂ間の隔壁１７に連設される。

弁体２５には，全閉位置（図９（Ａ）参照）から小計量孔１６ａ，１６ｂを開き始める位置（図９（Ｂ）参照）まで移動するための通常アイドル調整ストロークＳが付与される。また弁体２５には，複数の小計量孔１６ａ，１６ｂのうちの，バイパス２０において迷路壁３１の上流側に位置する（即ち出口ポート１９に遠い側に位置する）小計量孔１６ａに対面する部分に，弁体２５の軸方向に延びて弁室１５を小計量孔１６ａに連通させ得るスリット３３が形成され，このスリット３３は，弁体２５が上記通常アイドル調整ストロークＳを全閉位置から移動するのに応じて小計量孔１６ａへの開口面積を増加するように形成される。

図２及び図８において，バイパス弁ホルダ１０及びスロットルドラム８間には，スロットルドラム８をスロットル弁５の閉じ方向に付勢する，捩じりコイルばねよりなる戻しばね３５が第１軸受ボス３を囲繞するようにして取り付けられる。またスロットルボディ１には，バイパス弁ホルダ１０の透孔３６を貫通してスロットルドラム８側に突出する全閉規制部３７が一体に形成されており，この全閉規制部３７の先端部に調節可能に螺着されるストッパボルト３８が，スロットルドラム８の折曲したストッパ片８ａを受け止めてスロットル弁５の全閉位置を規制するようになっている。

バイパス弁ホルダ１０には，スロットルドラム８を囲繞すると共に，一側に支持ボス４０を一体に備える筒状壁３９が一体に形成されており，上記支持ボス４０を貫通するスロットルワイヤ４１の一端の接続端子４１ａがスロットルドラム８に連結され，スロットルワイヤ４１の他端の接続端子は，図示しないスロットルグリップ等のスロットル操作部材に連結される。支持ボス４０には，スロットルワイヤ４１が通る中空ボルト４３が調節可能に螺着され，この中空ボルト４３の頭部４３ａにより，スロットルワイヤ４１を摺動可能に被覆するガイドチューブ４２の端部が支持される。

而して，スロットル操作部材によりスロットルワイヤ４１を牽引すると，スロットルドラム８を介してスロットル弁５を開くことができ，その牽引を解除すると，戻しばね３５の付勢力でスロットル弁５を閉じることができる。

筒状壁３９には，その開放面を閉じるカバー４５が取り外し可能にねじ止めされる。

再び図２において，スロットルボディ１には，前記第２軸受ボス４の端面を覆う制御ブロック５０が接合され，この制御ブロック５０と弁軸５ａとの間に，スロットル弁５の開度を検出するスロットルセンサ５１が構成される。また制御ブロック５０には，第２軸受ボス４に隣接する透孔５２が設けられ，この透孔５２を貫通して先端部をスロットル弁５より上流の吸気道２に臨ませる温度センサ５３が制御ブロック５０に取り付けられる。さらに制御ブロック５０には，スロットルセンサ５１及び温度センサ５３等の検出信号を受けて前記電動アクチュエータ２８や燃料噴射弁９，点火装置等の作動を制御する電子制御ユニット５４が取り付けられる。

次に，この実施例の作用について説明する。

エンジンの運転中，電子制御ユニット５４は，温度センサ５３に検出される吸気温度に対応した電流を電動アクチュエータ２８に供給して，電動アクチュエータ２５を作動させ，弁体２５を開閉制御する。それによりエンジンの低温時，即ち暖機運転時には，弁体２５を大きく引き上げて，小計量孔１６ａ，１６ｂの開度を大きく制御する（図９（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。したがって，スロットル弁５の全閉状態では，バイパス２０，即ち入口ポート１８，弁室１５，小計量孔１６ａ，１６ｂ，第１，第２凹部１３，１４及び出口ポート１９を順次通ってエンジンに供給されるファーストアイドル空気は，上記小計量孔１６ａ，１６ｂの開度により比較的多く制御され，同時に，燃料噴射弁９からは，吸気温度に対応した量の燃料が吸気道２の下流側に向けて噴射され，エンジンは，これらファーストアイドル空気及び燃料の供給を受けて暖機運転を促進するように，適正なファーストアイドリング回転数を保つことができる。

暖機運転の進行によりエンジン温度が上昇すると，それに応じて電動アクチュエータ２８が弁体２５を下降させて，小計量孔１６ａ，１６ｂの開度を減少していくので，バイパス２０を通してエンジンに供給するファーストアイドル空気が減少し，エンジンのファーストアイドリング回転数が低下していく。そしてエンジン温度が所定の高温になると，電動アクチュエータ２８が弁体２５を，それにより小計量孔１６ａ，１６ｂを閉じる位置（図９（Ａ）参照）まで下げるので，エンジンは暖機運転は終了し，通常のアイドリング運転に移ることになる。

而して，小計量孔１６ａ，１６ｂは方形をなしているので，弁体２５による小計量孔１６ａ，１６ｂの開閉により大量のファーストアイドル空気の制御を可能にし（図１０のｂ−ｃ区間参照），エンジンの高出力化に対応させることができる。

また複数の小計量孔１６ａ，１６ｂ間には，弁室１５の内周面に連続する隔壁１７が存在するので，弁体２５がエンジンの吸気負圧により複数の小計量孔側に引き寄せられても，弁体２５は上記隔壁１７により支承されることにより，弁体２５の端部の小計量孔１６ａ，１６ｂへの食み出しを防ぐことができ，したがって弁体２５のスムーズな開閉動作を確保することができる。これにより小計量孔１６ａ，１６ｂの総合開口面積を充分大きく設定して，大量のファーストアイドル空気の制御を可能にし，エンジンの高出力化に対応させることができる。

次に，弁体２５が小計量孔１６ａ，１６ｂを閉じて，図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように通常アイドル調整ストロークＳの領域に入ると，弁体２５のスリット３３のみで弁室１５及び計量孔１６ａ間が連通されるので，エンジンの通常アイドル吸気量は，そのスリット３３の小計量孔１６ａへの開口面積により決定されることになり，弁体２５の通常アイドル調整ストロークＳでの昇降により通常アイドル空気量の微調整を容易に行うことができる（図１０のａ−ｂ区間参照）。

ところで，バイパス２０は，弁軸５ａの，スロットルドラム８側の端部を支承する第１軸受ボス３を囲繞するようにして形成されるので，第１軸受ボス３の，従来デッドスペースとされていた外周スペースは，バイパス２０の形成に有効に利用され，したがって，スロットルドラム８と反対側のスロットルセンサ５１周りの大型化を回避して，吸気装置全体のコンパクト化を図ることができる。

また上記バイパス２０の少なくとも一部は，互いに接合されるスロットルボディ１及びバイパス弁ホルダ１０の対向面に形成される溝状の凹部１３，１４で構成されるので，バイパス２０の形状が複雑であっても，その少なくとも一部を，スロットルボディ１及びバイパス弁ホルダ１０の成形と同時に容易に形成することができる。

さらに上記バイパス２０の，吸気道２に開口する入口ポート１８及び出口ポート１９の各中心線を，弁軸５ａの軸線と平行させたので，スロットルボディ１に，軸受ボスの軸孔，入口ポート１８及び出口ポート１９の同軸加工が可能となり，加工工数の削減に寄与し得る。

さらにまた上記バイパス２０を構成すべく，スロットルボディ１及びバイパス弁ホルダ１０の両対向面１ｆ，１０ｆに形成される溝状の凹部１３，１４には，各凹部１３，１４を横断して，空気の流れ方向に沿って交互に並ぶ複数の迷路壁３１，３２が設けられるので，バイパス２０に迷路を簡単に形成することができ，これにより，エンジンの吹き返し時，その吹き返しガスがバイパス２０を逆流してきても，そのガスに含まれるカーボン類を上記迷路で捕捉して，小計量孔１６ａ，１６ｂへの侵入を防ぐことができる。特に，一方の迷路壁３１は，小計量孔１６ａ，１６ｂ間の隔壁１７に連設され，弁体２５のスリット３３が開口する側の小計量孔１６ａが，バイパス２０において隔壁１７より上流側に位置するので，上記カーボン類のスリット３３への侵入を効果的に防ぐことができる。したがってカーボン類によるスリット３３の目詰まりを防いで，調整された通常アイドル空気量の安定化を図ることができる。

またスロットルボディ１には，バイパス弁ホルダ１０を貫通してスロットルドラム８側に突出する全閉規制部３７が一体に形成され，これに螺着したストッパボルト３８でスロットルドラム８のストッパ片８ａを受け止めて，スロットル弁５の全閉位置を規制するようにしたので，スロットルボディ１に対してバイパス弁ホルダ１０が多少とも位置ずれを生じても，それに関係なく，スロットル弁５の全閉位置を常に正確に再現することができる。

さらにバイパス弁ホルダ１０には，スロットルドラム８の外周を覆う筒状壁３９が一体に形成され，この筒状壁３９の開口端に，それを閉鎖するカバー４５が取り付けられるので，バイパス弁ホルダ１０の筒状壁３９とカバー４５とによりスロットルドラム８及び弁軸の軸端周りを実質的に密閉状に覆うことになり，それらの防塵及び防水を図ることができ，しかも，筒状壁３９がバイパス弁ホルダ１０に形成されることで，部品点数の増加を抑え，構造の簡素化に寄与し得る。

さらにまたスロットルワイヤ４１のガイドチューブ４２を支持する支持ボス４０が上記筒状壁３９に一体に形成されるので，筒状壁３９，即ちバイパス弁ホルダ１０が，スロットルワイヤ４１のガイドチューブ４２の端部を支持する支持部材を兼ねることになり，部品点数と組立工数の削減を図ることができる。

以上，本発明の実施例について説明したが，本発明はそれに限定されることなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば本発明は，吸気道を鉛直方向に立てたダウンドラフト型スロットルボディにも適用することもできる。またバイパス弁ホルダ１０は，スロットルボディ１に一体に形成することもできる。

本発明に係るエンジン用吸気装置の縦断側面図。 図１の２−２線断面図。 図１の３−３線断面図。 図１の４−４線断面図。 図４の５−５線断面図。 図５の６−６線断面図。 図３の７−７線断面図。 図２の８矢視図。 バイパス弁の作用を説明する正面図。 バイパス弁の特性線図。

符号の説明

Ｓ・・・・・通常アイドル調整ストローク
Ｖ・・・・・バイパス弁
１・・・・・スロットルボディ
２・・・・・吸気道
５・・・・・スロットル弁
１０・・・・バイパス弁ホルダ
１３，１４・・・・・単一の通路（凹部）
１５・・・・弁室
１６・・・・計量孔
１６ａ，１６ｂ・・・小計量孔
２０・・・・バイパス
２５・・・・弁体
３１・・・・迷路壁
３３・・・・スリット

Claims (4)

1. 吸気道（２）を有するスロットルボディ（１）と，このスロットルボディ（１）に支持されて前記吸気道（２）を開閉するスロットル弁（５）と，このスロットル弁（５）を迂回して前記吸気道（２）に接続されるバイパス（２０）と，このバイパス（２０）の開度を制御するバイパス弁（Ｖ）とを備えてなり，このバイパス弁（Ｖ）を，内部がバイパス（２０）の上流側に開放されると共に，バイパス（２０）の下流側に向かって計量孔（１６）が開口する内面を有する筒状の弁室（１５）と，この弁室（１５）に摺動自在に且つ回転不能に嵌装されて前記計量孔（１６）を開閉する弁体（２５）とで構成し，計量孔（１６）から延びるバイパス（２０）の下流側の少なくとも一部を弁体（２５）の摺動方向と交差するように形成した，エンジン用吸気装置において，
   前記バイパス（２０）は単一のバイパスであり，スロットルボディ（１）に連設されるバイパス弁ホルダ（１０）に前記筒状の弁室（１５），計量孔（１６）及び前記バイパス（２０）の下流側の少なくとも一部を形成すると共に，この計量孔（１６）を弁室（１５）の周方向に並ぶ複数の小計量孔（１６ａ，１６ｂ）に分割する隔壁（１７）を，弁室（１５）の内周面に連続させてバイパス弁ホルダ（１０）に形成し，それら複数の小計量孔（１６ａ，１６ｂ）を前記バイパス（２０）の下流側を構成する単一の通路（１３，１４）に連通させたことを特徴とする，エンジン用吸気装置。
2. 請求項１記載のエンジン用吸気装置において，
   前記各小計量孔（１６ａ，１６ｂ）を，弁体（２５）の摺動方向と平行する二辺を持つ方形に形成したことを特徴とする，エンジン用吸気装置。
3. 請求項１又は２記載のエンジン用吸気装置において，
   弁体（２５）に，これが全閉位置から小計量孔（１６ａ，１６ｂ）を開き始める位置に達するまで移動するための通常アイドル調整ストローク（Ｓ）を与え，また弁体（２５）には，弁室（１５）を少なくとも一つの小計量孔（１６ａ）に連通させ得るスリット（３３）を設け，このスリット（３３）は，弁体（２５）が通常アイドル調整ストローク（Ｓ）を全閉位置から移動するのに応じて，該スリット（３３）の小計量孔（１６ａ）への開口面積を増加するように形成されることを特徴とする，エンジン用吸気装置。
4. 請求項３記載のエンジン用吸気装置において，
   前記スリット（３３）が開口する小計量孔（１６ａ）を，他の小計量孔（１６ｂ）よりバイパス（２０）の上流側に配置すると共に，前記隔壁（１７）に，バイパス（２０）を逆流するカーボン類を捕捉して，前記スリット（３３）が開口する小計量孔（１６ａ）へのカーボン類の侵入を防ぐ迷路壁（３１）を連設したことを特徴とする，エンジン用吸気装置。

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