JP4447593B2 - スロットルバルブ装置 - Google Patents
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Description
そして、特許文献1記載のスロットルバルブ装置では、弁体のうち回転軸と反対側に位置する端面と吸気管の内壁との間で形成される通路(以下、タンブル兼用メイン通路と呼ぶ)の開度を調節することで、吸入空気の流量(以下、単に吸気流量と呼ぶ)を調節するとともにタンブル量を制御している。すなわち、吸気流量を調節する弁体が、タンブル量を制御する弁体を兼ねている。
因みに、「タンブル」とは、内燃機関の燃焼室内にて生じる縦方向の渦流のことであり、内燃機関の燃焼促進等を図るものである。そして、「タンブル量」とは、単位時間当たりに渦が回転した回数のことである。
しかしながら、特許文献1記載の如く吸気流量を調節する弁体がタンブル量を制御する弁体を兼ねている場合には、弁体の回転にともなって吸気流量とタンブル量がともに増大または減少することとなる。よって、アイドル運転に必要な吸気流量を確保したままタンブル量のみを減少させることはできず、上述の燃焼抑制ができないため燃費悪化は免れない。
そこで、本発明の目的は、吸気流量を調節する弁体にタンブル量を制御する弁体を兼ねさせることと、燃費改善との両立を図ったスロットルバルブ装置を提供することにある。
また、請求項3〜5記載の発明のようにバイパス通路を形成すれば、弁体を開方向に回転させるにつれタンブル兼用メイン通路の開度が減少するとともにバイパス通路の開度が増大するように構成することを容易に実現できる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係るスロットルバルブ装置を、図1〜図3を用いて以下に説明する。図1は、スロットルバルブ装置20の詳細を示す模式図であり、図2は、図1に示すスロットルバルブ装置20が内燃機関としてのガソリンエンジン10に搭載された状態を示す模式図である。
ガソリンエンジン10は車両に搭載された走行用のエンジンであり、図示しない複数の気筒11を有するエンジンである。各気筒には、シリンダヘッド12内部に形成された燃焼室13、ピストン14、吸気ポート15、排気ポート16、吸気バルブ17、排気バルブ(図示しない)等が備えられている。
従って、ピストン14の吸気行程により燃焼室13に負圧が発生すると、図示しないエアクリーナを通過した空気が吸入空気としてサージタンクに流入し、各気筒に向けて分岐する。そして、分岐した吸入空気はインテークマニホールド内を流通した後、スロットルバルブ装置20により流量調節される。そして、流量調節された吸入空気は吸気ポート15から燃焼室13内に流入する。
吸気管21は、シリンダヘッド12に形成された吸気ポート15に接続されており、燃焼室13に吸入空気を導く吸気通路211を内部に形成する。すなわち、吸気通路211は気筒の数だけ複数形成されている。なお、吸気管21の材質はアルミニウム合金等の金属製または樹脂製である。
吸気管21の内壁には、吸気通路211の通路断面を図1(d)の左右方向に拡大する凹部212が形成されている。凹部212は、弁体23の左右両側に形成されており、正面視において空気流れ方向を長手方向とする楕円形である。そして、弁体23が図1(b)に示す位置に回転すると、弁体23の側方端面232と凹部212との間でバイパス通路211bが形成されることとなる。また、凹部212は回転軸22よりも下流側に配置されている。
一方、弁体23が図1(a)に示す回転位置から図1(b)に示す回転位置まで回転するにつれ、バイパス通路211bの開度は増大するため、バイパス吸気流量Qbは増大する。また、弁体23が図1(b)に示す回転位置から図1(c)に示す回転位置まで回転するにつれ、バイパス通路211bの開度は減少するため、バイパス吸気流量Qbは減少する。
なお、図3(a)中の一点鎖線は、弁体23の回転角度とバイパス吸気流量Qbとの関係を示している。図1(a)に示す弁体23の回転位置は図3中の符号θaに対応し、図1(b)(c)に示す弁体23の回転位置ははそれぞれ符号θb、θcに対応する。
吸気管21の内壁のうちタンブル兼用メイン通路211aを形成する部分には、吸気通路211の通路断面を図1(a)の上下方向に縮小する凸部213が形成されている。凸部213は、弁体23の幅方向(図1(d)の左右方向)全体に亘って延びる形状であり、図1(a)に示すように吸入空気の流れに沿った円弧形状である。また、凸部213は回転軸22よりも下流側に配置されている。
一方、弁体23が図1(b)に示す回転位置から図1(c)に示す回転位置まで回転するにつれ、弁体23の上方端面231が凸部213から離れるため、タンブル兼用メイン通路211aの開度は増大する。よって、タンブル吸気流量Qaは増大する。
すなわち、アイドル制御領域は、エンジン10をアイドル運転させるように弁体23を制御する領域であり、図3中の符号θaからθiの領域に対応する。また、通常制御領域は、アイドル運転よりも高回転でエンジン10を運転させて車両を走行させる領域であり、図3中の符号θi以上の領域に対応する。
すなわち、エンジン10始動直後の暖気運転中は、弁体23をθaの位置に制御し、エンジン温度が上昇するにしたがって弁体23をθbの位置まで回転させるように制御し、暖気運転が終了した後、弁体23をθbの位置にしてアイドル運転を行うように制御する。
図4を用いて、本発明の第2実施形態に係るスロットルバルブ装置を以下に説明する。
本第2実施形態では、回転軸22には、径方向一方側に向けて延出する弁体23と、径方向他方側に向けて延出するバイパス用弁体26とが備えられており、回転軸22が回転すると弁体23およびバイパス用弁体26が一体的に回転する。
図5を用いて、本発明の第3実施形態に係るスロットルバルブ装置を以下に説明する。
本第3実施形態では、回転軸22に対して平行に配置されるサブ回転軸27と、サブ回転軸27から延出してサブ回転軸27とともに回転するサブ弁体28とを備えている。サブ弁体28は弁体23に対して積層配置されている。
また、弁体23には第1貫通孔233が形成され、サブ弁体28には第1貫通孔233と連通可能な第2貫通孔282が形成されている。これにより、バイパス通路は、連通した状態の第1貫通孔233および第2貫通孔282により形成される。なお、本第3実施形態では第1実施形態に係る凹部212を廃止している。
(他の実施形態)
上記実施形態では、複数の弁体23を有する多連スロットル式のスロットルバルブ装置20を採用しているが、スロットルバルブ装置20をインテークマニホールドの上流側に配置して、1つの弁体23を有するスロットルバルブ装置20を採用してもよい。
また、上記実施形態では1つの回転軸22に複数の弁体23を固定して、複数の弁体23が全て同じ開度となるように構成しているが、各々の弁体23を独立して回転制御する所謂独立スロットルを採用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
Claims (8)
- 内燃機関に吸入空気を導く吸気通路を内部に形成する吸気管と、
前記吸入空気の流れ方向に対して略直交する方向に延びる回転軸と、
前記回転軸から延出し、前記回転軸とともに回転して前記吸気通路の開度を調節する弁体と、
を備え、
前記吸気通路は、前記弁体のうち前記回転軸と反対側に位置する上方端面と前記吸気管の内壁との間で形成されるタンブル兼用メイン通路と、前記タンブル兼用メイン通路をバイパスするバイパス通路とに区画され、
前記タンブル兼用メイン通路および前記バイパス通路は、前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記タンブル兼用メイン通路の開度が減少するとともに前記バイパス通路の開度が増大するように配置されているスロットルバルブ装置。 - 前記吸気管の内壁のうち前記タンブル兼用メイン通路を形成する部分には、前記吸気通路の通路断面を縮小する凸部が形成されており、
前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記弁体が前記凸部に近づくことにより、前記タンブル兼用メイン通路の開度が減少するように構成されている請求項1記載のスロットルバルブ装置。 - 前記吸気管の内壁には前記吸気通路を拡大する凹部が形成されており、
前記バイパス通路は、前記弁体のうち前記回転軸から前記上方端面まで延びる部分である側方端面と前記凹部との間で形成され、
前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記弁体が前記凹部に近づくことにより、前記バイパス通路の開度が増大するように構成されている請求項1または2記載のスロットルバルブ装置。 - 前記弁体は、前記回転軸の径方向一方側に向けて延出し、
前記回転軸から径方向他方側に向けて延出し、前記回転軸とともに回転するバイパス用弁体を備え、
前記バイパス通路は、前記バイパス用弁体のうち前記回転軸と反対側に位置する下方端面と前記吸気管の内壁との間で形成され、
前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記バイパス用弁体が回転することにより、前記バイパス通路の開度が増大するように構成されている請求項1または2記載のスロットルバルブ装置。 - 前記回転軸に対して平行に配置され、前記回転軸と連動して回転するサブ回転軸と、
前記サブ回転軸から延出して前記サブ回転軸とともに回転し、前記弁体に対して積層配置されたサブ弁体と、
を備え、
前記弁体には第1貫通孔が形成され、
前記サブ弁体には前記第1貫通孔と連通可能な第2貫通孔が形成され、
前記バイパス通路は、連通した状態の前記第1貫通孔および前記第2貫通孔により形成され、
前記弁体および前記サブ弁体を開方向に回転させるにつれ前記第1貫通孔と前記第2貫通孔との連通度が増大するように構成されている請求項1または2記載のスロットルバルブ装置。 - 前記弁体を開方向に回転させるにあたりその回転領域は、
前記タンブル兼用メイン通路の開度が減少するとともに前記バイパス通路の開度が増大して前記内燃機関をアイドル運転させるアイドル制御領域と、
前記アイドル制御領域よりも開方向側の領域であり、前記アイドル運転よりも高回転で前記内燃機関を運転させる通常制御領域と、
に区画されている請求項1から5のいずれか一項記載のスロットルバルブ装置。 - 前記通常制御領域では、前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記タンブル兼用メイン通路および前記バイパス通路を流通する総和吸気流量が増大し、
前記アイドル制御領域では、前記弁体の回転位置に拘わらず前記総和吸気流量が一定となるように構成されている請求項6記載のスロットルバルブ装置。 - 前記通常制御領域では、前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記タンブル兼用メイン通路の開度が増大するとともに前記バイパス通路の開度が減少または閉塞するように構成されている請求項7記載のスロットルバルブ装置。
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