JP5570489B2

JP5570489B2 - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JP5570489B2
Application number: JP2011230836A
Authority: JP
Inventors: 健若松; 仁山岸
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: US8573175B2; CN103061894A; US20130098326A1; JP2013087730A; CN103061894B

Description

本発明は、内燃機関のスロットル弁が回転可能な弁軸に固定されて吸気通路を開閉する板状の弁体を備え、前記弁軸の回転により前記弁体の一端側が前記吸気通路の上流側に移動して他端側が前記吸気通路の下流側に移動する内燃機関の吸気装置に関する。

スロットル弁の弁体の下流側の吸気通路の径方向中央部に吸気の流れ方向と略平行に円筒あるいは部分円筒を配置し、スロットル弁を開弁したときに吸気通路および弁体間に形成される開口を通過した高速の空気流を、吸気通路の内周面と前記円筒あるいは部分円筒の外周面との間隙を通過させて整流することで、他の低速の空気流との境界に渦が発生するのを防止して吸気騒音を低減するものが、下記特許文献１により公知である。

特許第３４３０８４０号公報

ところで、スロット弁の弁軸の開弁方向への回転により、弁体の一端側は吸気通路の上流側に移動して他端側は吸気通路の下流側に移動するが、弁体の一端側（上流側）に形成される開口を通過した空気流の流速は、弁体の他端側（下流側）に形成される開口を通過した空気流の流速よりも大きく、しかも吸気通路の外周部から中心部に向かう広い領域に分布しているという知見がある。従って、スロット弁の弁体の下流において発生する吸気騒音を効果的に低減するには、弁体の一端側（上流側）に形成される開口を通過した空気流の周囲を取り囲んで整流することで渦の発生を抑制する必要がある。

しかしながら、前記特許文献１に記載されたものは、吸気通路の内周面と円筒あるいは部分円筒の外周面との間に挟まれた領域が周方向に開放しているため、高速の空気流の全体を効率的に取り囲んで渦の発生を充分に抑制することができず、吸気騒音を充分に低減できない可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、スロットル弁の開弁に伴う吸気騒音の発生を効果的に抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、内燃機関のスロットル弁が回転可能な弁軸に固定されて吸気通路を開閉する板状の弁体を備え、前記弁軸の回転により前記弁体の一端側が前記吸気通路の上流側に移動して他端側が前記吸気通路の下流側に移動する内燃機関の吸気装置において、前記弁体よりも下流側であって該弁体の前記一端側に対向する前記吸気通路の壁面に、吸気の流れ方向と略平行に配置されて前記吸気通路の径方向内側に向かって凸形状に湾曲する第１仕切り板の両端を固定し、該第１仕切り板の、前記両端にそれぞれ連続する両側部を、前記吸気の流れ方向と直交する断面で見て、前記両端から離れるにつれて相互に接近するように形成し、前記第１仕切り板の中央部には、吸気の流れ方向と略平行に配置されて両端が前記吸気通路の前記壁面に固定される平板状の第２仕切り板の中央部を固定したことを特徴とする内燃機関の吸気装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第１仕切り板に対向する前記吸気通路の前記壁面に、前記吸気通路の径方向外側に向かって窪む凹部を形成したことを特徴とする内燃機関の吸気装置が提案される。

請求項１の構成によれば、内燃機関の吸気通路に配置されたスロットル弁の弁軸の回転により板状の弁体の一端側が吸気通路の上流側に移動して他端側が吸気通路の下流側に移動すると、弁体の一端側と吸気通路の壁面との間に形成された隙間を通過した流速の高い主流が、弁体の下流の淀み領域の伴流と混合して渦が発生することで吸気騒音の原因となる。しかしながら、弁体よりも下流側であって該弁体の一端側に対向する吸気通路の壁面に、吸気の流れ方向と略平行に配置され、吸気通路の径方向内側に向かって凸形状に湾曲する第１仕切り板の両端を固定し、第１仕切り板の、前記両端にそれぞれ連続する両側部は、吸気の流れ方向と直交する断面で見て、前記両端から離れるにつれて相互に接近するように形成されるので、吸気通路の壁面と第１仕切り板とによって主流の周囲を取り囲み、主流が伴流と混合しないようにして渦の発生を抑制することで吸気騒音を効果的に低減することができる。

また、吸気の流れ方向と略平行に配置されて両端を前記吸気通路の前記壁面に固定した平板状の第２仕切り板を更に備え、第２仕切り板の中央部を第１仕切り板の中央部に固定したので、第１仕切り板の剛性を第２仕切り板により高めて第１仕切り板の振動による二次的な騒音の発生を防止できるだけでなく、第１仕切り板の外側に漏れた主流の一部を第２仕切り板で囲んで吸気騒音を一層効果的に低減することができる。

また請求項２の構成によれば、第１仕切り板に対向する吸気通路の壁面に吸気通路の径方向外側に向かって窪む凹部を形成したので、弁体の一端側に形成される隙間の下流の流路断面積を凹部の分だけ拡大して主流の流速を低下させることで、その主流が第１仕切り板の下流で伴流と合流するときの速度差を小さくして吸気騒音を一層効果的に低減することができる。

内燃機関の吸気装置の縦断面図。（第１の参考形態）図１の２−２線断面図。（第１の参考形態）内燃機関の吸気装置の縦断面図。（第２の参考形態）図３の４−４線断面図。（第２の参考形態）図２および図４に対応する図。（実施の形態）

以下、図１および図２に基づいて本発明の第１の参考形態を説明する。

内燃機関の燃焼室に吸気を供給する吸気装置は、上流側のスロットル弁１１と下流側の吸気管１２とを備える。スロットル弁１１の上流側には図示せぬエアクリーナが接続され、吸気管１２の下流側には図示せぬシリンダヘッドが接続される。スロットル弁１１および吸気管１２の内部には吸気が流れる１本の吸気通路１３が形成される。

スロットル弁１１は、円形断面の吸気通路１３が貫通するスロットルボディ１４と、吸気通路１３と交差するように設けられた弁軸１５と、弁軸１５に固定された円板状の弁体１６とを備えており、弁軸１５は電動アクチュエータ１７により所定の角度範囲で回転駆動される。スロットルボディ１４と吸気管１２とは、それらの対向端部に形成したフランジ１４ａ，１２ａをＯリング１８を挟んでボルト１９…で締結することで結合される。

弁体１６が閉弁状態にあるとき、弁体１６の外周部は吸気通路１３の内周面に密着して吸気の流れが完全に塞き止められる。電動アクチュエータ１７により弁軸１５を駆動することで弁体１６が矢印Ａ方向に回転すると、弁体１６の一端側１６ａは吸気の流れ方向の上流側に移動し、弁体１６の他端側１６ｂは吸気の流れ方向の下流側に移動する。

弁体１６の一端側１６ａと吸気通路１３の内周面との間に形成される隙間αと、弁体１６の他端側１６ｂと吸気通路１３の内周面との間に形成される隙間βとは同じ大きさであるが、弁体１６の一端側１６ａの隙間αを通過する吸気の流量は、弁体１６の他端側１６ｂの隙間βを通過する吸気の流量よりも多くなる。その結果、隙間αの下流に発生する吸気の流れ（以下、主流Ｍという）の流速は、隙間βの下流に発生する吸気の流れの流速よりも大きくなり、この主流Ｍが吸気騒音の主要な原因となる。

吸気管１２の吸気通路１３のうち、弁体１６の一端側１６ａに対向する壁面１３ａに、つまり吸気管１２の吸気通路１３の図中下半部の壁面１３ａに、吸気通路１３の径方向内側に向けて凸に突出する半割円筒状の第１仕切り板２０の両端が固定される。第１仕切り板２０は吸気通路１３と平行に配置される。つまり、第１仕切り板２０の母線の方向は吸気通路１３の軸線と平行である。この第１仕切り板２０により、吸気通路１３の壁面１３ａとの間に吸気の流れ方向に延びる第１流路２１が形成される。

次に、上記構成を備えた本参考形態の作用を説明する。

スロットル弁１１が閉弁して弁体１６が吸気通路１３を完全に塞いだ状態から電動アクチュエータ１７が作動して弁軸１５が回転すると、弁体１６の一端側１６ａが上流側に移動して他端側１６ｂが下流側に移動し、弁体１６の一端側１６ａと吸気通路１３の内周面との間に形成される隙間αと、弁体１６の他端側１６ｂと吸気通路１３の内周面との間に形成される隙間βとを通過した吸気が吸気管１２に流入する。このとき、隙間αを通過した吸気騒音の原因となる流速の高い主流Ｍの大部分は、吸気通路１３の下側の壁面１３ａと第１仕切り板２０との間に形成された筒状の第１流路２１に閉じ込められ、その上方の淀み領域の低速の吸気（以下、伴流Ｗという）との混合が阻止されるため、流速の異なる境界部に渦（図１の破線矢印参照）が発生するのを最小限に抑えて吸気騒音を抑制することができる。

このように、本参考形態によれば、吸気通路１３の下側の壁面１３ａと第１仕切り板２０との間に形成された第１流路２１は、吸気の流れ方向に直交する断面が閉じているため（図２参照）、主流Ｍと伴流Ｗとを確実に分離して吸気騒音の抑制効果を高めることができる。

次に、図３および図４に基づいて本発明の第２の参考形態を説明する。

第１の参考形態では、第１仕切り板２０が設けられた吸気管１２の吸気通路１３の壁面１３ａが円形断面であるが、第２の実施の形態では第１仕切り板２０の下側に対向する吸気通路１３の壁面１３ａに径方向外側に窪む溝状の凹部１３ｂが形成されている。第１仕切り板２０および凹部１３ｂは協働して断面円形の第１流路２１を構成しており、凹部１３ｂを形成した分だけ、主流Ｍが流れる第１流路２１の断面積が増加する。

この流路断面積の増加によって主流Ｍの流速が低下するため、第１仕切り板２０の下流端で主流Ｍおよび伴流Ｗが合流する部分に発生する渦を抑制して吸気騒音を一層効果的に抑制することができる。

次に、図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態は、吸気通路１３に凹部１３ｂを設けた第２の参考形態の変形であって、第２の参考形態では第１仕切り板２０は断面円弧状であるのに対し、実施の形態は第１仕切り板２０が断面台形状に形成される。更に、第１仕切り板２０の上方に配置された平板状の第２仕切り板２２は、その中央部が第１仕切り板２０の中央部に接続され、その両端部が吸気通路１３の壁面１３ａに接続される。

その結果、第１仕切り板２０の剛性が第２仕切り板２２によって高められるため、空気流によって第１仕切り板２０が振動するのを防止し、第１仕切り板２０の振動により二次的な吸気騒音が発生するのを抑制することができる。また第１仕切り板２０と第２仕切り板２２と吸気通路１３の壁面１３ａとの間に更に二つの断面三角形状の第２流路２３，２３が構成されるため、第１仕切り板２０と吸気通路１３の壁面１３ａとの間に形成された第１流路２１から漏れた主流Ｍを二つの第２流路２３，２３で取り囲み、主流Ｍと伴流Ｗとを更に確実に分離して吸気騒音の抑制効果を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態および参考形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、第１仕切り板２０は第１の参考形態の円弧状断面のもの、あるいは実施の形態の台形状断面のものに限定されず、吸気通路１３の径方向内側に向かって凸形状に湾曲し、該第１仕切り板２０の、前記両端にそれぞれ連続する両側部が、前記吸気の流れ方向と直交する断面で見て、前記両端から離れるにつれて相互に接近するように形成されるものであれば、三角形状等の他の断面形状のものであっても良い。

また吸気通路１３の壁面１３ａの凹部１３ｂの断面形状は、実施の形態の円弧状のものに限定されず、吸気通路１３の壁面１３ａから径方向外側に向かって窪むものであれば良い。

１１スロットル弁
１３吸気通路
１３ａ吸気通路の壁面
１３ｂ吸気通路の凹部
１５弁軸
１６弁体
１６ａ弁体の一端側
１６ｂ弁体の他端側
２０第１仕切り板
２２第２仕切り板

Claims

内燃機関のスロットル弁（１１）が回転可能な弁軸（１５）に固定されて吸気通路（１３）を開閉する板状の弁体（１６）を備え、前記弁軸（１５）の回転により前記弁体（１６）の一端側（１６ａ）が前記吸気通路（１３）の上流側に移動して他端側（１６ｂ）が前記吸気通路（１３）の下流側に移動する内燃機関の吸気装置において、
前記弁体（１６）よりも下流側であって該弁体（１６）の前記一端側（１６ａ）に対向する前記吸気通路（１３）の壁面（１３ａ）に、吸気の流れ方向と略平行に配置されて前記吸気通路（１３）の径方向内側に向かって凸形状に湾曲する第１仕切り板（２０）の両端を固定し、該第１仕切り板（２０）の、前記両端にそれぞれ連続する両側部を、前記吸気の流れ方向と直交する断面で見て、前記両端から離れるにつれて相互に接近するように形成し、前記第１仕切り板（２０）の中央部には、吸気の流れ方向と略平行に配置されて両端が前記吸気通路（１３）の前記壁面（１３ａ）に固定される平板状の第２仕切り板（２２）の中央部を固定したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
前記第１仕切り板（２０）に対向する前記吸気通路（１３）の前記壁面（１３ａ）に、前記吸気通路（１３）の径方向外側に向かって窪む凹部（１３ｂ）を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。