(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルボデー部内にスロットルシャフトを回転可能に貫設して該スロットルシャフトにスロットルバルブを固着し、前記スロットルボデー部の下流にディフューザを一連に設けたものにおいて、前記ディフューザの内面にスロットルシャフトの両側付根部付近から下流に向って整流凸部を設けたことを特徴とするディフューザ付スロットルボデー。
【請求項２】
前記整流凸部の稜線が、スロットルボデー部の内面と同一面から下流に向ってスロットルボデーの軸芯と平行し、その下流側が径方向に拡開していることを特徴とする請求項１記載のディフューザ付スロットルボデー。
【請求項３】
前記整流凸部の稜線が、スロットルボデー部の内面と同一面から下流に向ってディフューザの軸芯側へ傾斜し、ディフューザの下流端付近から径方向へ拡開していることを特徴とする請求項１記載のディフューザ付スロットルボデー。
【請求項４】
前記整流凸部の稜線が、スロットルボデー部の内面と同一面から下流に向ってディフューザの軸芯側へ傾斜し、ディフューザの上流端付近から径方向へ拡径していることを特徴とする請求項１記載のディフューザ付スロットルボデー。
【請求項５】
スロットルシャフトの軸線に対して直交する面から見た整流凸部の幅を、上流側から下流側に向って広くしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のディフューザ付スロットルボデー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディフューザ付スロットルボデーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気系に配置されるスロットルボデーとして、従来、図８に示すように、円筒状のスロットルボデー部１０１に、該部１０１の軸線Ｘ−Ｘと直交する方向にスロットルシャフト１０２を回転可能に貫設し、該スロットルシャフト１０２にスロットルバルブ１０３を固着し、更に、前記スロットルボデー部１０１の下流側に、下流側が拡開する内面１０４を有するディフューザ１０５を一連に形成したディフューザ付スロットルボデー１０６が例えば特開平５−１４１２６２号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディフューザ付スロットルボデー１０６は、そのディフューザ１０５の内面１０４を下流側に向って拡開させることにより、その内面１０４近くの気流の流線が内面１０４から押し出される剥離現象を抑制することによって、吸気エネルギーの損失を減少させて吸気損失を低減するものであるが、前記図８に示す従来構造のように、ディフューザ１０５の上流側にスロットルシャフト１０２が存在し、かつ該スロットルシャフト１０２の下流のディフューザ内面１０４が平滑面で拡開していると、そのスロットルシャフト１０２の存在により、その付根部の下流において気流の乱れと減速が生じ、これにより、図９（ａ）（ｂ）の斜線で示すように、気流の剥離域Ａがスロットルシャフト１０２の付根部を起点として下流へ末広がり状に発生し、広い範囲の剥離域Ａが生じる。そのため、この広い範囲の剥離域Ａにより圧力損失が多くなり、吸気損失が大きくなる。
【０００４】
このような吸気損失の度合いをディフューザ性能におきかえるとディフューザの圧力回復効率で表すことができ、この圧力回復効率が小さいと圧力損失が多いといえる。
【０００５】
この圧力回復効率の測定は、例えば図１０に示すように擬似サージタンク１０８の上流側端に前記のディフューザ付スロットルボデー１０６を配置し、下流側端に真空ポンプ１０９を配置して、スロットルシャフト１０２付近の静圧Ｐ1 とディフューザ１０６の下流部の静圧Ｐ2 を測定してその値から次式により求めることができる。
【０００６】
圧力回復効率η＝（Ｐ2 −Ｐ1 ）／Ｐ1 
そして、前記従来構造のディフューザ付スロットルボデー１０６について、次の試験条件で前記の式により圧力回復効率ηを求めた結果、そのηの値は、図７のη1 に示すように３７．１％であった。
【０００７】
試験条件
吸気流量：３リッタ直列６気筒エンジンで、スロットルバルブを全開にして回転数を６０００ｒｐｍとし、吸気量を１０．３ｍ3 ／ｍｉｎ（入口流速６０．７５ｍ／ｓ）とした。
【０００８】
スロットルバルブ開度：９０°（全開）
脈動：無（定常流）
このことから、前記従来構造のものにおいては、圧力回復率η1 が低く、すなわち、吸気損失が多い問題があった。
【０００９】
前記に鑑み、本発明は前記従来構造にみられるスロットルシャフトの付根部の下流部分に発生する前記の剥離域を減少させ、前記従来構造のものと比較して圧力回復効率ηを高めて吸気損失の低減を図り、エンジンの出力向上を図るディフューザ付スロットルボデーを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、スロットルボデー部内にスロットルシャフトを回転可能に貫設して該スロットルシャフトにスロットルバルブを固着し、前記スロットルボデー部の下流にディフューザを一連に設けたものにおいて、前記ディフューザの内面にスロットルシャフトの両側付根部付近から下流に向って整流凸部を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のディフューザ付スロットルボデーをエンジンの吸気系に付設した状態において、スロットルバルブが開口してスロットルボデー部側からディフューザ側へ吸気されると、その気流がスロットルシャフトに当たり、そのスロットルシャフトの両付根部から下流部におけるディフューザ内面部に気流の剥離域が発生するが、本発明の如く、ディフューザ内面にスロットルシャフトの両付根部付近から下流に向って整流凸部を設けることにより、該整流凸部によって前記気流の剥離域が埋められ、その剥離域が少なくなり整流される。そのため、気流の剥離による圧力損失が少なくなり、前記従来の整流凸部を有しないディフューザ付スロットルボデーと比較して、ディフューザの圧力回復効率が向上して吸入空気量が多くなる。
【００１２】
請求項２記載の第２の発明は、前記第１の発明において、前記整流凸部の稜線が、スロットルボデー部の内面と同一面から下流に向ってスロットルボデーの軸芯と平行し、その下流側が径方向に拡開していることを特徴とするものである。
【００１３】
本第２の発明においては、スロットルボデーの内面と同一面でスロットルボデーの軸芯と平行する稜線部の整流凸部が主として気流の剥離域の減少を司り、前記のように圧力損失の減少を図ってディフューザの圧力回復効率を向上させ、吸入空気量を多くする。
【００１４】
請求項３記載の第３の発明は、前記第１の発明において、前記整流凸部の稜線が、スロットルボデー部の内面と同一面から下流に向ってディフューザの軸芯側へ傾斜し、ディフューザの下流端付近から径方向へ拡開していることを特徴とするものである。
【００１５】
本第３の発明においては、整流凸部の稜線におけるディフューザの下流端付近に第２狭さく部が形成されるとともに整流凸部の上流端から下流端付近までの長い距離に亙ってディフューザ軸芯方向への傾斜面が形成されるので、この傾斜面において、ディフューザ内での気体の減速が抑制される。したがって、前記第２の発明に比べて気流の剥離域がより減少して、圧力損失がより減少し、ディフューザの圧力回復効率がより向上して吸入空気量がより多くなる。
【００１６】
請求項４記載の第４の発明は、前記第１の発明において、前記整流凸部の稜線が、スロットルボデー部の内面と同一面から下流に向ってディフューザの軸芯側へ傾斜し、ディフューザの上流端付近から径方向へ拡径していることを特徴とするものである。
【００１７】
本第４の発明においては、整流凸部の稜線におけるディフューザの上流端付近に第２狭さく部を設けたことにより、該第２狭さく部より下流の長さを前記第３の発明よりも長くし、該下流側の稜線の傾斜角と長さを、ディフューザの内面と同様の緩やかな角度と長さ、すなわち気流の剥離が発生しない角度と長さに形成できる。したがって、前記第１の発明に比べて第２狭さく部より下流の剥離域がより減少し、圧力損失がより一層減少してディフューザの圧力回復効率がより一層向上し、吸入空気量がより一層多くなる。
【００１８】
そして、請求項５記載の第５の発明は、前記第１乃至第４のいずれかの発明において、スロットルシャフトの軸線に対して直交する面から見た整流凸部の幅を、上流側から下流側に向って広くしたことを特徴とするものである。
【００１９】
前記の気流の剥離域は、通常、スロットルシャフトの軸線と直交する面において、スロットルシャフトから下流へ末広がり状に生じる。そのため、この末広がりの剥離域に合わせて整流凸部を末広がり状に形成することにより、剥離域を整流凸部で有効に埋めることができ、前記各発明の整流凸部が有効に作用する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１乃至図６に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１実施例を示し、その（ａ）図はディフューザ付スロットルボデー１の下流側から見た図、（ｂ）図は（ａ）図のＹ−Ｙ線断面図、（ｃ）図は（ａ）図のＺ−Ｚ線断面図である。
【００２１】
本第１実施例において、ディフューザ付スロットルボデー１を構成する円筒状のスロットルボデー部２には、該部２の軸線Ｘ−Ｘと直交する方向にスロットルシャフト３が回転可能に貫設され、該スロットルシャフト３には、スロットルボデー部２内に位置してスロットルバルブ４が固着されており、図示しないスロットル駆動手段によってスロットルシャフト３を正逆回転してスロットルバルブ４を開閉作動するようになっている。スロットルボデー部２の内面２ａの横断面形状は、略真円に形成され、スロットルバルブ４は、そのスロットルシャフト３の軸方向の両端がスロットルボデー２の内面２ａに近接する略真円状に形成されている。
【００２２】
前記スロットルボデー部２の下流側には、内面５ａを下流側に向って拡開するテーパ面に形成したディフューザ５が一連に一体形成されている。前記内面５ａは、スロットルシャフト３における両付根部付近の下流部を除いて、軸線Ｘ−Ｘを中心とする裁頭円錐面に形成されている。また、該内面５ａの上流側端５ｂは、スロットルシャフト３の軸芯から所定距離Ｌ1 だけ下流側にずれた位置に設定されている。更に、ディフューザ５の内面５ａの前記軸線Ｘ−Ｘに対する傾斜（拡開）角α1 は気流の剥離が発生しにくい角度、例えば５〜１５°程度に設定されている。図の例では約１０°に設定されている。
【００２３】
前記スロットルシャフト３の両付根部の下流側に位置するディフューザ５の内面５ａには整流凸部６がディフューザ５の軸方向に沿って形成されており、計一対の整流凸部６，６が対向して配置されている。
【００２４】
該整流凸部６を更に詳細に説明すると、該整流凸部６は、スロットルシャフト３の軸芯を通るディフューザ５の軸線Ｘ−Ｘを中心として所定の幅に形成され、かつその幅は図１（ｃ）に示すように上流側が縮小し下流側が拡大する末広がり状に形成されており、その両側縁６ａ，６ａの前記軸線Ｘ−Ｘに対する角度α2 は前記角度α1 と同程度の角度に設定されている。該角度α2 は図の例では約１０°に設定されている。
【００２５】
更にディフューザ５の軸線Ｘ−Ｘと直交する方向における前記整流凸部６の横断面形状は、図１（ａ）に示すように略円弧面で隆起するように形成され、かつ、その両側縁６ａ，６ａがディフューザ５の内側を中心とする曲面でディフューザ５の内面５ａに連続している。更に、該整流凸部６における上流側略半分の稜線６ｂは、前記スロットルボデー部２の内面２ａの軸方向延長線上、すなわち内面２ａと面一に形成されており、また、下流側略半分の稜線６ｃは、その下流側がディフューザ５の径方向の外側に向って傾斜するテーパ状に形成されているとともに更にその下流端部６ｄが曲面でラッパ状に拡開している。
【００２６】
前記のように整流凸部６の稜線６ｂの上流端をスロットルボデー２の内面２ａと面一にしたことにより、整流凸部６の上流端６ｅは前記ディフューザ５におけるテーパ面５ａの上流側端５ｂと同一位置となり、スロットルシャフト３の軸芯から下流へ距離Ｌ1 だけずれた位置に設定される。
【００２７】
なお、図に示す実施例においては、スロットルボデー部２の内径Ｄが６０ｍｍに設定され、これにより両整流凸部６，６における上流側略半分の稜線６ｂ，６ｂの対向距離Ｌ2 は６０ｍｍに設定されている。更に、前記距離Ｌ1 は８ｍｍに設定されている。
【００２８】
なお、前記ディフューザ付スロットルボデー１は、吸気系において、スロットルボデー２を上流側としディフューザ５を下流側にして配設される。
次に、前記第１実施例の吸気作用について説明する。
【００２９】
吸気系に配置されたディフューザ付スロットルボデー１において、図２に示す矢印Ｂのように吸気されると、本来、前記図９の斜線で示すように、スロットルシャフト３の付根部から末広がり状の剥離域が生じるが、前記のように整流凸部６を形成することにより、前記の剥離域Ａが整流凸部６で埋められてその剥離域は図２の点々で示す剥離域Ａ1 となり、その剥離域Ａ1 は前記図９に示す剥離域Ａに比べて減少し、気流の乱れが抑制されて整流される。
【００３０】
したがって、前記従来構造に比べて気流の剥離に起因する圧力損失が減少し、ディフューザ５の圧力回復効率が向上する。
また、前記整流凸部６の下流側端部６ｄが曲面で開いているため、該部６ｄがディフューザ機能を有する。
【００３１】
また、前記整流凸部６は、ディフューザ５の全周に設けることなくスロットルシャフト３の付近部の下流部に部分的に設けられているので、この整流凸部６によるディフューザ５内の流通面積の減少量もさほど多くならない。
【００３２】
この第１実施例の構造について、前記従来と同様の試験条件により圧力回復効率ηを測定した結果、図７のη2 に示す如く４３．２％の値を得た。したがって、本第１実施例による圧力回復効率η2 は前記従来構造の圧力回復効率η1 ３７．１％に比べて約６．１ポイント向上した。そのため、圧力損失を減少させて吸気損失の低減を図り、エンジンの出力向上を図ることができた。
【００３３】
図３は本発明の第２実施例を示し、その（ａ）図はディフューザ付スロットルボデー１Ａの下流側から見た図、（ｂ）図は（ａ）図のＹ−Ｙ線断面図、（ｃ）は（ａ）図のＺ−Ｚ線断面図である。
【００３４】
本第２実施例は、前記第１実施例における整流凸部６を変形したもので、その他の構造は前記第１実施例と同様である。そのため、前記第１実施例と同一構造の部分には前記と同一符号を付してその説明は省略する。
【００３５】
本第２実施例の整流凸部６Ａは、その上流端６ｅを前記第１実施例と同一位置とし、該上流端６ｅから下流への稜線６ｆをディフューザ５の軸線方向へ傾斜させてその下流端付近に第２狭さく部６ｇを形成し、該第２狭さく部６ｇより下流端部６ｈをラッパ状に拡開した曲面としている。該下流端部６ｈの広がり角は４０°程度に設定されている。
【００３６】
このような構造により対向する第２狭さく部６ｇ，６ｇ間の距離Ｌ3 は、スロットルボデー部２の内径Ｄより短い距離になっている。更に、第２狭さく部６ｇのスロットルシャフト３からの距離Ｌ4 は、スロットルボデー部２の内径Ｄの１／２よりも長く、すなわち、スロットルバルブ４の全開状態において、そのスロットルバルブ４の下流側端よりも下流部に第２狭さく部６ｇが位置するように設定されている。
【００３７】
図の実施例では、スロットルボデー部２の内径Ｄが６０ｍｍに設定され、第２狭さく部６ｇ，６ｇの対向間距離Ｌ3 が５０ｍｍに設定され、スロットルシャフト３の軸芯から第２狭さく部６ｇ間の距離Ｌ4 が５４ｍｍに設定されている。
【００３８】
本第２実施例においては、第２狭さく部６ｇが第２の剥離点となり、かつ、この第２の剥離点とスロットルシャフト３付近の第１の剥離点間が長い緩やかな傾斜面となるため、気流の減速を抑制する。また、本第２実施例における気流の剥離域は図４の点々で示す剥離域Ａ2 となり、前記第１実施例の剥離域Ａ1 よりも更に少ない剥離域となる。したがって、本第２実施例においては、前記第１実施例の構造に比べて圧力回復効率が更に向上する。
【００３９】
この第２実施例の構造について前記従来と同様の試験条件により圧力回復効率を測定した結果、図７のη3 に示す如く４７．０％の値を得た。したがって、その圧力回復効率η3 は前記従来構造より９．９ポイント向上し、また前記第１実施例より更に３．８ポイント向上した。このことから、本第２実施例によれば、前記第１実施例の構造よりも圧力損失を更に低減し、吸気損失をより低減してエンジンの出力をより向上することができた。
【００４０】
図５は本発明の第３実施例を示し、その（ａ）はディフューザ付スロットルボデー１Ｂの下流側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。
【００４１】
本第３実施例は、前記第１実施例における整流凸部６を変形したもので、その他の構造は前記第１実施例と同様である。そのため、前記第１実施例と同一構造の部分には前記と同一符号を付してその説明は省略する。
【００４２】
本第３実施例の整流凸部６Ｂは、その上流端６ｅを前記第１実施例と同一位置とし、前記第２実施例の第２狭さく部６ｇと同様の第２狭さく部６ｉを、前記第２実施例の第２狭さく部６ｇの位置よりも上流側、すなわちスロットルシャフト３方向へ近づけ、該第２狭さく部６ｉより下流の稜線６ｊの下流への広がり角を前記第２実施例における下流端部６ｈの広がり角よりも小さくしたものである。
【００４３】
図の実施例では、スロットルボデー部２の内径Ｄが６０ｍｍに設定され、第２狭さく部６ｉ，６ｉの対向間距離Ｌ3 が前記第２実施例と同様にスロットルボデー２の内径Ｄより短い５０ｍｍに設定され、スロットルシャフト３の軸芯から第２狭さく部６ｉ間の距離Ｌ5 が略Ｄ／２の２８ｍｍに設定されている。
【００４４】
本第３実施例によれば、前記第２実施例の構造のものに比べて、第２の剥離点である第２狭さく部６ｉより下流の稜線６ｊを長くしてその下流への広がり角を小さくできる。したがって、この稜線６ｊを気流の剥離が発生しにくい角度、すなわち、ディフューザ５の内面５ａの広がり角に近づけて、第２狭さく部６ｉの前後に生じる剥離域を、図６の点々で示すように、前記第２実施例のものよりも更に少ない剥離域Ａ3 にすることができる。
【００４５】
この第３実施例の構造について前記従来と同様の試験条件により圧力回復効率を測定した結果、図７のη4 に示す如く４９．３％の値を得た。したがって、その圧力回復効率η4 は、前記従来構造より約１２．２ポイント向上し、また、前記第２実施例より更に２．３ポイント向上した。
【００４６】
このことから、本第３実施例によれば、前記第２実施例の構造よりも更に圧力損失を低減し、吸気損失をより一層低減してエンジンの出力をより一層向上することができた。
【００４７】
【発明の効果】
以上のようであるから、本願の発明によれば、前記従来の同径のディフューザ付スロットルボデーと比較して、ディフューザの圧力回復効率を高め、吸入空気量の低減を少なくし、エンジンの出力向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すもので、（ａ）は下流側から見た図、（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線断面図、（ｃ）は図１のＺ−Ｚ線断面図。
【図２】図１の実施例における気流の剥離域を示す図。
【図３】本発明の第２実施例を示すもので、（ａ）は下流側から見た図、（ｂ）は図（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、（ｃ）は図（ａ）のＺ−Ｚ線断面図。
【図４】図３の実施例における気流の剥離域を示す図。
【図５】本発明の第３実施例を示すもので、（ａ）は下流側から見た図、（ｂ）は図（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、（ｃ）は図（ａ）のＺ−Ｚ線断面図。
【図６】図５の実施例における気流の剥離域を示す図。
【図７】本発明と従来構造の圧力回復効率（圧力損失）を示す図。
【図８】従来構造を示すもので、（ａ）は下流側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線断面図。
【図９】従来構造における気流の剥離域を示すもので、（ａ）はスロットルシャフトの側面から見た断面図、（ｂ）はスロットルシャフトの軸線と直交する面から見た断面図。
【図１０】ディフューザ付スロットルボデーの圧力回復効率を測定する装置の概略を示す断面図。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ…ディフューザ付スロットルボデー
２…スロットルボデー部              ２ａ…スロットルボデー部の内面
３…スロットルシャフト              ４…スロットルバルブ
５…ディフューザ                    ５ａ…ディフューザの内面
６，６Ａ，６Ｂ…整流凸部            ６ａ…整流凸部の両側縁
６ｂ，６ｃ，６ｆ，６ｊ…整流凸部の稜線
６ｇ，６ｉ…第２の狭さく部          Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 …剥離域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003650534.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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