JP4523520B2

JP4523520B2 - スロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置

Info

Publication number: JP4523520B2
Application number: JP2005240554A
Authority: JP
Inventors: 靖史近藤
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2025-08-23
Also published as: JP2007056709A; EP1760302B1; EP1760302A2; EP1760302A3

Description

本発明は、機関に向かう空気量を制御するスロットルボデーに用いられ、絞り弁より上流側の吸気通路と絞り弁より下流側の吸気通路とが絞り弁を迂回してバイパスエア通路にて連絡され、該バイパスエア通路の開口面積がプランジャーによって開閉制御されるスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置に関する。

図７により、従来用いられるスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置について説明する。
１０は内部を吸気通路１１が貫通して穿設されたスロットルボデーであり、吸気通路１１は、スロットルボデー１０に回転自在に支承され、吸気通路１１を横断して配置される絞り弁軸１２に螺着された絞り弁１３によって開閉される。
以上によると、吸気通路１１は絞り弁１３によって、絞り弁１３より上流側の吸気通路１１ａと、絞り弁１３より下流側の吸気通路１１ｂとに区分され、前記上流側の吸気通路１１ａは図示せぬエアクリーナ等の大気側に連絡され、下流側の吸気通路１１ｂは図示せぬ機関に吸気管を介して連絡される。
而して機関には、絞り弁１３が制御する吸気通路１１の開口面積に相当する空気量が供給される。１４は、絞り弁１３より上流側の吸気通路１１ａと絞り弁１３より下流側の吸気通路１１ｂとを、絞り弁１３を迂回して連絡するバイパスエア通路であり、該バイパスエア通路を流れるバイパス空気量は以下のエアバイパス制御装置によって制御される。
１５は制御装置本体であり、下方から上方に向けて断面が円形をなすプランジャーガイド孔１６、逃げ孔１７、アクチュエータ取付け孔１５ａが同芯に連設される。
そして、プランジャーガイド孔１６の側壁１６ａには、断面が円形をなす第１バイパスエア通路１４ａが開口し、第１バイパスエア通路１４ａの上流は、絞り弁１３より上流側の吸気通路１１ａに連絡される。
又、プランジャーガイド孔１６の底部１６ｂには、第２バイパスエア通路１４ｂが開口し、第２バイパスエア通路１４ｂの下流は、絞り弁１３より下流側の吸気通路１１ｂへ連絡される。
すなわち、バイパスエア通路１４は、第１及び第２バイパスエア通路１４ａ、１４ｂによって形成される。
尚、前記において上流、下流とは空気の流れ方向において言うものである。
１８は、プランジャーガイド孔１６内に摺動自在に配置されるとともにプランジャーガイド孔１６の長手軸心方向に沿って移動する円筒状をなすプランジャーであり、プランジャーガイド孔１６の側壁１６ａに開口する第１バイパス通路１４ａは、このプランジャー１８によって開閉制御される。１９は、プランジャーガイド孔１６内に配置されるプランジャー１８を、プランジャーガイド孔１６の長手軸心方向に沿って移動させるアクチュエータであり、このアクチュエータ１９は、アクチュエータケース２０とカバー２１とによって形成される空間内に、ＰＴＣヒータ２２と、ＰＴＣヒータ２２の熱を後述するワックスエレメントに伝達する熱伝導部材２３と、内部にオレフィン、パラフィン等の熱膨縮材料が封入され、該熱膨縮材料の容積変化が出力杆２４ａを介してストローク変化として出力されるワックスエレメント２４と、出力杆２４ａに対接されて出力杆２４ａと同期的に移動し、その下端がプランジャー１８に接続される操作体２５とにより形成され、このアクチュエータ１９は、アクチュエータケース２０の下端を制御装置本体１５のアクチュエータ取付け孔１５ａ内に挿入して固定することにより、制御装置本体１５に固定される。

かかる従来のエアバイパス制御装置によると、機関のアイドリング運転時において、絞り弁１３は全閉状態、若しくは全閉に近い状態に保持され、機関のアイドリング運転に必要なアイドリング空気量は機関の雰囲気温度に応じてバイパスエア通路１４より供給される。
すなわち、機関、雰囲気温度の低い状態において、アクチュエータ１９のワックスエレメント２４内の熱膨縮材料は収縮して出力杆２４ａの突出寸法は小さく保持され、これによるとプランジャー１８はプランジャーガイド孔１６に開口する第１バイパスエア通路１４ａの開口を大きく開口保持するもので、前記第１バイパスエア通路の大開口に見合った大流量のアイドリング空気を第２バイパスエア通路１４ｂより絞り弁１３より下流側の吸気通路１１ｂに向けて供給し、これによって低温度状態における機関の始動及びファーストアイドリング運転を行なうことができる。
一方、機関、雰囲気温度の常温状態及び高い状態において、アクチュエータ１９のワックスエレメント２４内の熱膨縮材料は膨張して出力杆２４ａの突出寸法は大きく保持され、これによるとプランジャー１８はプランジャーガイド孔１６に開口する第１バイパスエア通路１４ａの開口を小開口に保持するもので、前記第１バイパスエア通路の小開口に見合った、前記に比較して減少された小流量のアイドリング空気を第２バイパスエア通路１４ｂより絞り弁１３より下流側の吸気通路１１ｂに向けて供給し、これによって常温を含む高温度状態における機関の始動及びアイドリング運転を行なうことができる。

ここで、プランジャーガイド孔１６と第１バイパスエア通路１４ａとの関係について着目すると、図８に示される如く、プランジャーガイド孔１６の円筒面をなす側壁１６ａに、断面円形をなす第１バイパスエア通路１４ａが貫通して形成される。
ここで、かかる第１バイパスエア通路１４ａは、ドリルによって機械加工形成されるもので、先端が円錐状に形成されるドリルの切れ刃が、プランジャーガイド孔１６の側壁１６ａに接して貫通した際、ドリルは側方に芯振れをおこすことがあり、これによると第１バイパスエア通路１４ａのプランジャーガイド孔１６内への開口位置（特にプランジャーガイド孔１６の長手軸心方向において）が変化することがある。
又、プランジャーガイド孔１６内に開口する第１バイパスエア通路１４ａの断面形状が変形して真円形状に形成できないことがある。
以上の如く、プランジャーガイド孔１６内に開口する第１バイパスエア通路１４ａの開口位置及びその断面形状に、加工によるバラツキが生ずることは、プランジャー１８による第１バイパスエア通路１４ａの開口制御に個体差が出易く、それらの調整に多くの時間を必要とするものであった。
又、前記第１エアバイパス通路１４ａの開口位置及び開口孔形状を検査する際にあっては、第１エアバイパス通路１４ａがプランジャーガイド孔１６内に開口することからその検査が困難なものであった。

又、プランジャー１８は、直線状をなす下端面１８ａが円形状をなす第１バイパスエア通路１４ａの開口を欠円して制御するもので、これによると、プランジャー１８の開度変化（ストローク変化）に対する第１バイパスエア通路１４ａの開口面積変化特性は、図６の×−×線に示される如く非線形となるもので、第１バイパスエア通路１４ａの開口面積制御が一義的に行なわれてセッティングの自由度が小さく、かかる第１バイパスエア通路１４ａの開口面積制御の決定に多くの時間を必要とするものであった。

本発明は前記不具合に鑑み成されたもので、プランジャーの開度変化に対する第１バイパスエア通路の開口面積変化特性をリニアに設定でき、機関が要求するアイドリング空気特性に極めて容易に合致することができ、バイパスエアの供給の自由度が高いエアバイパス制御装置を提供することを第１の目的とする。
又、プランジャーによる第１バイパスエア通路の開口タイミング及び開口面積の個体差によるバラツキを抑止し、安定して且つ均一なバイパスエアの制御を行なうことのできるエアバイパス制御装置を提供することを第２の目的とする。

本発明は、前記目的達成の為に、絞り弁より上流側の吸気通路と絞り弁より下流側の吸気通路とが絞り弁を迂回するバイパスエア通路にて連絡されるとともに該バイパスエア通路の開口がプランジャーによって開閉制御されるエアバイパス制御装置において、前記プランジャーを摺動案内する有底円筒状のプランジャーガイド孔を有する制御装置本体と、この制御装置本体の一端部に取り付けられて前記プランジャーを作動するアクチュエータとを備え、前記プランジャーガイド孔の内側壁に、前記制御装置本体の、前記アクチュエータ側の一端から始まって前記プランジャーガイド孔の底面の手前で終るように該プランジャーガイド孔の長手軸心方向に沿って延びる制御溝を設け、この制御溝に、前記バイパスエア通路の上流部を構成する第１バイパスエア通路の下流端を開口し、前記プランジャーガイド孔の底面に、前記バイパスエア通路の下流部を構成する第２バイパスエア通路の上流端を開口し、前記制御装置本体の前記一端への前記制御溝の開口部を蓋で閉鎖したことを第１の特徴とする。

又、本発明は、第１の特徴に加えて、前記制御装置本体の上端に、前記アクチュエータを挿入して固定するアクチュエータ取り付け孔を設け、このアクチュエータ取り付け孔、前記制御溝および前記プランジャーガイド孔は、前記制御装置本体の射出成形時に鋳抜き形成されることを第２の特徴とする。

更に、本発明は、第２の特徴に加えて、前記制御溝を、その溝幅が前記制御装置本体の上端に向かって増加するように形成したことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によると、絞り弁より上流側の吸気通路内の空気は、第１バイパスエア通路を介して制御溝内に供給され、プランジャーガイド孔の内側壁に形成された制御溝は、プランジャーガイド孔内に摺動自在に配置されるプランジャーによって、このプランジャーより第２バイパスエア通路側のプランジャーガイド孔への開口が制御される。
以上によると、第１バイパスエア通路からプランジャーガイド孔を介して第２バイパスエア通路に供給される空気量は、プランジャーガイド孔の長手軸心方向に沿って形成された制御溝の開口によって制御されて供給されるもので、プランジャー１８の開度変化に対する制御溝の開口面積変化特性をリニアに設定でき、これによってアイドリング空気量のセッティングの自由度を高めることができ、機関が要求するアイドリング空気量を極めて容易に提供できる。
又、制御溝は、プランジャーガイド孔の長手軸心方向に沿ってフライス加工することにより、その溝幅及びその下端の開口位置を正確に且つ均一に形成することができ、これによってバイパスエア通路の開口タイミング及び開口面積を、個体差なく安定して且つ均一に形成することができ、バラツキの少ないエアバイパス制御装置を提供できる。
又、ドリル加工されて形成される第１バイパスエア通路は、制御溝内に開口して形成され、直接的にプランジャーガイド孔内に穿設されることがないので、第１バイパスエア通路のドリル加工時において、通路の芯振れが発生したとしても、プランジャーによる制御溝の開口面積制御に全く何等の影響を与えるものでなく、上記効果が阻害されることはない。

又、本発明の第２の特徴によると、プランジャーガイド孔およびアクチュエータ取付け孔を含む制御装置本体がアルミニウムダイカスト材料等によって射出成形されて形成され、このとき、プランジャーガイド孔内に開口する制御溝を、アクチュエータ取付け孔、プランジャーガイド孔とともに一体に鋳抜き形成される。
以上によると、プランジャーガイド孔に開口する制御溝の溝幅及び下端の開口位置を、アクチュエータ取付け孔、プランジャーガイド孔に対して正確に位置決め形成でき、個体差の少ない安定して且つ均一なバイパスエアの供給を行なうことができる。

又、本発明の第１の特徴によると、制御溝を鋳抜き形成する際、鋳抜きを極めて容易に行なうことができるとともに特にプランジャーの低開度域における開口面積変化特性を緩やかにでき、中、高度域における開口面積変化特性を急激にすることができたもので、特に機関の低温時における始動性の向上と、機関の常温及び高温時において、変動幅の少ないアイドリング運転を実施できる。

以下、本発明になるスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置の実施例について図１により説明する。
尚、図７と同一構造部分については同一符号を使用し、説明を省略する。
１は、制御装置本体１５におけるプランジャーガイド孔１６の内側壁に形成された制御溝であって、制御装置本体１５の上端からから始まってプランジャーガイド孔１６の底面の手前で終るように、有底円筒状のプランジャーガイド孔１６の長手軸心方向Ｘ−Ｘに沿って延びている。したがって、この制御溝１は、アクチュエータ取付け孔１５ａとともに制御装置本体１５の上端に開口することになり、その開口部は、アクチュエータ１９とともに制御装置本体１５の上端に設けられる蓋２７により閉鎖される。
この制御溝１は図２によってよく理解される。
そして、その上流が絞り弁１３より上流側の吸気通路１１ａに連なって開口する第１バイパスエア通路１４ａの下流端が制御溝１に開口する。これは図３によく示される。ここで特に注目されることは、プランジャーガイド孔１６の内側壁１６ａに直接的に第１バイパスエア通路１４ａが開口しないことである。
又、第２バイパスエア通路１４ｂの上流端は、プランジャーガイド孔１６の底部１６ｂに開口し、その下流端は、絞り弁１３より下流側の吸気通路１１ｂに開口する。
以上によると、温度変化によりアクチュエータ１９の操作体２５が移動すると、これと同期してプランジャー１８は、プランジャーガイド孔１６の長手軸心線Ｘ−Ｘに沿って移動するもので、プランジャー１８はプランジャーガイド孔１６の側壁１６ａに開口する制御溝１の開口面積を可変制御する。
従って、機関雰囲気温度の常温又は高温時において、アクチュエータ１９のワックスエレメント２４内の熱膨縮材料は、大きく膨張してプランジャー１８を大きく下方向へ移動させ、これによってプランジャー１８の下方における制御溝１のプランジャーガイド孔１６内への開口面積を小開口状態に維持し、前記常温、高温度状態に適合するアイドリング空気を、絞り弁１３より上流側の吸気通路１１ａより、第１バイパスエア通路１４ａ、制御溝１の開口Ｓ、プランジャーガイド孔１６、第２バイパスエア通路１４ｂを介して絞り弁１３より下流側の吸気通路１１ｂ内に供給する。
一方、機関雰囲気温度の低温時において、アクチュエータ１９のワックスエレメント２４内の熱膨縮材料は、大きく収縮してプランジャー１８を大きく上方向へ移動させ、これによって制御溝１のプランジャーガイド孔１６内への開口面積を大開口状態に維持し、前記低温度状態に適合するアイドリング空気を、絞り弁１３より上流側の吸気通路１１ａより、第１バイパスエア通路１４ａ、制御溝１の開口Ｓ、プランジャーガイド孔１６、第２バイパスエア通路１４ｂを介して絞り弁１３より下流側の吸気通路１１ｂ内に供給する。

ここで本発明になるエアバイパス制御装置によると、プランジャーガイド孔１６の側壁１６ａにプランジャーガイド孔１６の長手軸心線Ｘ−Ｘに沿う制御溝１を穿設し、該制御溝の開口をプランジャー１８によって開閉制御したので、プランジャー１８の開度変化に対するバイパスエア通路１４の開口面積変化特性をリニアに設定することができ、これによってバイパスエア量の設定の自由度を増すことができるとともにセッティング作業性を大きく向上できる。前記バイパスエア通路１４の開口面積変化特性をリニアに設定できることは、図６の○−○線で示される。
また制御溝１の溝幅１ａは任意に変えることができ、これによると、リニアに設定された前記○−○よりなる開口面積変化特性を、図６において上下方向に移動することができ、バイパスエア量の設定の自由度を向上できる。
又、前記制御溝は、少なくともプランジャーガイド孔１６に対してフライス加工によって機械的に形成することができ、これによると制御溝１のプランジャーガイド孔１６の側壁１６ａに対する下端位置１ｂ及び溝幅１ａを正確に加工形成でき、且つ第１バイパスエア通路１４ａをプランジャーガイド孔１６に開口することなく制御溝１内に向けて開口して形成したので、プランジャー１８による制御溝１の開口タイミング及び開口面積を一定に形成することができ、個体差による開口タイミング、開口面積のバラツキを抑止でき、安定して且つ均一なるバイパスエアの制御を行なうことができる。

又、制御装置本体１５を、アルミニウムダイカスト合金、合成樹脂材料を用いて射出成形する際、プランジャーガイド孔１６、逃げ孔１７を含むアクチュエータ取付け孔１５ａ、及び制御溝１を一体の中子によって形成し、この中子を射出成形時において上方へ引き抜くことにより、これらプランジャーガイド孔１６、逃げ孔１７、アクチュエータ取付け孔１５ａ、制御溝１を制御装置本体１５内に一体的に鋳抜き形成することができ、これによるとフライスによる制御溝１の機械加工に比較し、より一層、制御溝１の溝幅１ａ、制御溝１の下端位置１ｂを、個体差が少なく容易にして且つ均一に安定形成することができる。尚、プランジャーガイド孔１６は、機械加工によって仕上げ加工してもよいもので、かかる機械加工時にあっても、制御溝１の溝幅１ａ、下端位置１ｂに影響を与えることがない。

又、図４に示される如く、制御溝１の溝幅を、その溝底部１ｃにおいて小なる溝幅１ｄとし溝上部１ｅにおいて大なる溝幅１ｆとすると、バイパスエア通路１４の開口面積変化特性を、図６の△−△線に示される如くプランジャー開度の小開度領域において緩やかな特性とし、プランジャー開度の高開度領域において急激なる特性とすることができ、低温時における始動性の向上と、始動後の暖機運転を良好に行なうことができるとともに特に使用頻度がもっとも多い常温運転時におけるアイドリング空気量を高精度に維持できて安定した機関のアイドリング運転を行なうことができる。
又、上記によれば、バイパスエア通路１４の開口面積変化特性を機関の要求に応じて種々の特性にかえることができるもので、汎用性の高いエアバイパス制御装置を提供できるものである。
又、前記制御溝によると、溝底部１ｃにおける溝幅１ｄが溝上部１ｅにおける溝幅１ｆより小さく形成されるので、制御溝１の鋳抜き形成を極めて容易に行なうことができる。
更に図４に示される制御溝１の溝形状は傾斜線状に形成されたものであるが、図５に示される如く、階段状に形成してもよい。
又、制御装置本体１５は、スロットルボデー１０と一体形成しても、あるいは別体に形成してもよく、更にバイパスエア通路は、第２バイパスエア通路１４ｂを絞り弁より上流側の吸気通路１１ａに連絡し、第１バイパスエア通路１４ａを絞り弁より下流側の吸気通路１１ｂに連絡してもよい。

本発明になるスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置の一実施例を示す縦断面図。図１のＡ−Ａ線における制御装置本体のみの縦断面図。図２のＢ−Ｂ線における横断面図。本発明になるスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置に用いられる他の制御装置本体の実施例を示す縦断面図。本発明になるスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置に用いられる更に他の制御装置本体の実施例を示す縦断面図。プランジャー開度とバイパスエア通路の開口面積との関係を示す線図。従来のスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置を示す縦断面図。従来のスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置を示す要部断面図。

１制御溝
１１ａ上流側の吸気通路
１１ｂ下流側の吸気通路
１４バイパスエア通路
１４ａ第１バイパスエア通路
１４ｂ第２バイパスエア通路
１５制御装置本体
１５ａアクチュエータ取り付け孔
１６プランジャーガイド孔
１８プランジャー
１９アクチュエータ
２７蓋

Claims

絞り弁（１３）より上流側の吸気通路（１１ａ）と絞り弁（１３）より下流側の吸気通路（１１ｂ）とが絞り弁（１３）を迂回するバイパスエア通路（１４）にて連絡されるとともに該バイパスエア通路（１４）の開口がプランジャー（１８）によって開閉制御されるエアバイパス制御装置において、
前記プランジャー（１８）を摺動案内する有底円筒状のプランジャーガイド孔（１６）を有する制御装置本体（１５）と、この制御装置本体（１５）の一端部に取り付けられて前記プランジャー（１８）を作動するアクチュエータ（１９）とを備え、前記プランジャーガイド孔（１６）の内側壁に、前記制御装置本体（１５）の、前記アクチュエータ（１９）側の一端から始まって前記プランジャーガイド孔（１６）の底面の手前で終るように該プランジャーガイド孔（１６）の長手軸心方向（Ｘ−Ｘ）に沿って延びる制御溝（１）を設け、この制御溝（１）に、前記バイパスエア通路（１４）の上流部を構成する第１バイパスエア通路（１４ａ）の下流端を開口し、前記プランジャーガイド孔（１６）の底面に、前記バイパスエア通路（１４）の下流部を構成する第２バイパスエア通路（１４ｂ）の上流端を開口し、前記制御装置本体（１５）の前記一端への前記制御溝（１）の開口部を蓋（２７）で閉鎖したことを特徴とするスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置。
請求項１記載のスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置において、
前記制御装置本体（１５）の上端に、前記アクチュエータ（１９）を挿入して固定するアクチュエータ取り付け孔（１５ａ）を設け、このアクチュエータ取り付け孔（１５ａ）、前記制御溝および前記プランジャーガイド孔（１６）は、前記制御装置本体（１５）の射出成形時に鋳抜き形成されることを特徴とするスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置。
請求項２記載のスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置において、
前記制御溝（１）を、その溝幅が前記制御装置本体（１５）の上端に向かって増加するように形成したことを特徴とするスロットルボデーにおけるエアバイパス制御装置。