(57)【要約】【課題】  内燃機関の吸気装置における吸気騒音や吸気抵抗の低減等を実現するための流路構造体を提供する。【解決手段】  スロットルボディ８の第１ボア７と、スペーサ１３の第２ボア１４と、吸気マニホールド３の第３ボア１１とにより、連続した吸気流路１９が形成されている。第２ボア１４は、スロットルボディ８側から吸気マニホールド３側に向けて径が漸減するテーパボアに形成されている。第１ボア７の下流側端部径Ｄ１は、スペーサ１３に形成された第２ボア１４の上流側端部径Ｄ２ｕに対して小さくなっている。第２ボア１４の下流側端部径Ｄ２ｄは、吸気マニホールド３に形成された第３ボア１１の上流側端部径Ｄ３に対して小さくなっている。【選択図】      図４
2006090133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ボアを有する第１部材の下流側に第２ボアを有する第２部材を突合せ接続し、当該第２部材の下流側に第３ボアを有する第３部材を突合せ接続し、当該第１ボアと当該第２ボアと当該第３ボアとにより連続する流路を形成してなる流路構造体であって、
前記第１ボアは、全周にわたってその下流側端部の外形線が前記第２ボアの上流側端部の外形線から外側に出ないように寸法設定され、
前記第２ボアは、全周にわたってその下流側端部の外形線が前記第３ボアの上流側端部の外形線から外側に出ないように寸法設定されたことを特徴とする流路構造体。
【請求項２】
前記第２ボアは、その断面積が上流側から下流側に向けて漸減するテーパに形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の流路構造体。
【請求項３】
前記第１ボアの下流側端部の断面積が前記第２ボアの下流側端部の断面積より小さいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の流路構造体。
【請求項４】
前記第１部材が内燃機関用吸気装置のスロットルボディであり、前記第３部材が当該内燃機関用吸気装置の吸気管であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流路構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置における吸気騒音や吸気抵抗の低減等を実現する流路構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火内燃機関（以下、エンジンと記す）に付設される吸気装置は、燃焼室に流入する吸入気の量を制御するためのスロットル装置や、スロットル装置を通過した吸入気を燃焼室に導入するための吸気管等から構成されている。スロットル装置は、アルミ合金等を素材とする鋳造品のスロットルボディや、スロットルボディのボア内に回動自在に保持されたスロットルバルブ等を備えている。一方、吸気管は、多気筒エンジン用のもの（すなわち、吸気マニホールド）では、重量の軽減や製造コストの低減等を図るため、樹脂の射出成形により製造されることが多い。通常、スロットル装置と吸気マニホールドとはボルトにより締結されており、スロットルボディのボアと吸気マニホールドのボアとにより連続した吸気流路が形成される。
【０００３】
樹脂製の吸気マニホールドを採用した吸気装置においては、重量の大きいスロットル装置を確実に支持すべく、アルミ合金製のステーを用いたものが存在する（特許文献１参照）。このステーは、短冊形状の基端部とスペーサ状の先端部とを備えており、基端部が金属部品に締結され、先端部がスロットルボディと吸気マニホールドとの間に介装される。また、他の吸気装置には、吸気通路にパージガスを導入するためのパージ通路を画成すべく、スペーサをスロットルボディと吸気マニホールドとの間に介装させたものが存在する。これらの場合、前述した吸気流路は、スロットルボディのボアと、スペーサ状の先端部やスペーサ（以下、スペーサに代表させる）のボアと、吸気マニホールドのボアとにより形成される。
【特許文献１】実開平３−１０６１６３号公報（第８頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の吸気装置では、３つの部材（スロットル装置、スペーサ、および吸気マニホールド）の各ボアによって連続した吸気流路が形成されることや、吸気マニホールドが樹脂製であることに起因して、以下に述べる問題が生じていた。
各部材にはそれぞれ複数（通常は、４つ）のボルト孔やねじ孔が穿設されており、締結時にこれらボルト孔やねじ孔にボルトが挿通あるいは螺合される。この際、ボルト孔やねじ孔が所定の寸法公差をもって穿設されているため、ボルト孔の径に対してボルトの外径が小さいことも相俟って、締結後における各部材の相対位置が設計上の相対位置から多少なりともずれることになる。一方、樹脂製の吸気マニホールドにおいては、射出成形時にひけ等の歪が発生することが避けられず、ボアに対してボルト孔やねじ孔の位置がずれる他、ボアの外形線が設計上の外形線と異なってしまうことがあった。
【０００５】
各部材の相対位置がずれたり、吸気マニホールドのボアの外形線が設計上の外形線と異なったりした場合、各部材の接続部でボアの外形が一致しなくなり、吸気流路に段差や逆段差が生じる。そして、図１０に示すように、吸気流路１９を構成するスロットル装置２のボア７と、スペーサ１３のボア１４と、吸気マニホールド３のボア１１との間にそれぞれ段差Ｒ１，Ｒ２が生じた場合、吸気流は、吸気流路１９内で段差Ｒ１，Ｒ２に衝突することにより、その下流で大きく乱れ（乱流や乱渦が生じ）、これにより、スロットル装置２や吸気マニホールド３の管壁を透過する吸気騒音が発生したり、吸気流の流通抵抗が増大してエンジン出力が低下したりする虞があった。なお、吸気流は、吸気流路内で逆段差を通過した場合にもその下流で乱れるが、この乱れは段差に衝突した場合に比べて遙かに小さく、吸気騒音やエンジン出力の低下は問題とならない。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、内燃機関の吸気装置における吸気騒音や吸気抵抗の低減等を実現するための流路構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係る流路構造体は、第１ボアを有する第１部材の下流側に第２ボアを有する第２部材を突合せ接続し、当該第２部材の下流側に第３ボアを有する第３部材を突合せ接続し、当該第１ボアと当該第２ボアと当該第３ボアとにより連続する流路を形成してなる流路構造体であって、前記第１ボアは、全周にわたってその下流側端部の外形線が前記第２ボアの上流側端部の外形線から外側に出ないように寸法設定され、前記第２ボアは、全周にわたってその下流側端部の外形線が前記第３ボアの上流側端部の外形線から外側に出ないように寸法設定されたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明に係る流路構造体は、請求項１に記載の流路構造体において、前記第２ボアは、その断面積が上流側から下流側に向けて漸減するテーパに形成されたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明に係る流路構造体は、請求項１または請求項２に記載の流路構造体において、前記第１ボアの下流側端部の断面積が前記第２ボアの下流側端部の断面積より小さいことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明に係る流路構造体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流路構造体において、前記第１部材が内燃機関用吸気装置のスロットルボディであり、前記第３部材が当該内燃機関用吸気装置の吸気管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の流路構造体によれば、流路における段差が生じなくなり、流体の段差への衝突に起因する騒音の発生や流通抵抗の増大が抑制される。また、請求項２の流路構造体によれば、第３ボアの断面積を徒に大きくする必要がなくなるとともに、第２ボアのテーパを鋳造成形時や打ち抜き加工等における金型あるいはパンチの抜き勾配として機能させることができる。また、請求項３の流路構造体によれば、流通抵抗を増大させる不要な絞りが流路に形成されなくなる。また、請求項４の流路構造体によれば、吸気騒音や吸気抵抗が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明を自動車用エンジンの吸気装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係る吸気装置の側面図である。また、図２は実施形態の吸気装置の要部分解斜視図であり、図３は実施形態の吸気装置の要部縦断面図であり、図４は図３中のＩＶ部拡大図であり、図５は各ボアの外形線を重ねて示した図である。また、図６〜図８は実施形態の作用を説明するための図である。また、図９は実施形態の一部変形例を示す要部縦断面図である。
【００１３】
《実施形態の構成》
図１に示すように、本実施形態の吸気装置１は、上流側の電子制御スロットル装置２と下流側の吸気マニホールド３とを主要構成要素とし、自動車用の直列４気筒ガソリンエンジン（以下、エンジンと略称する）ＥのシリンダヘッドＥ１に図示しないインジェクタベースを介して装着されている。電子制御スロットル装置２には電動式のスロットルアクチュエータ４が設けられる一方、吸気マニホールド３には可変吸気機構の負圧式アクチュエータ５が設けられている。また、電子制御スロットル装置２には、図示しないエアクリーナからの空気を導入するための吸気ダクト６が接続している。
【００１４】
図２、図３に示すように、電子制御スロットル装置２は、円形断面の第１ボア７が形成されたスロットルボディ（第１部材）８を備えている。スロットルボディ８は、アルミ合金を素材とする鋳造品であり、第１ボア７の周囲に９０°の角度間隔で４つ（図２には、３つのみ示されている）のボルト孔９を有している。一方、吸気マニホールド３は、樹脂の射出成形品であり、電子制御スロットル装置２が接続される略正方形の接続フランジ（第３部材）１０を有している。接続フランジ１０には、その中心に円形断面の第３ボア１１が形成されるとともに、スロットルボディ８側のボルト孔９に対応する位置に金属製のナット１２がインサートされている。
【００１５】
電子制御スロットル装置２と吸気マニホールド３との間には、アルミ合金を素材とする金型鋳造品である略正方形のスペーサ（第２部材）１３が介装されている。スペーサ１３は、その中央に円形の第２ボア１４が形成されるとともに、スロットルボディ８側のボルト孔９に対応する位置にボルト孔１５を有している。また、２次空気の吸い込みを防ぐべく、スロットルボディ８とスペーサ１３との間には板状パッキン１６が介装され、接続フランジ１０の端面に形成された環状溝１７にはリング状パッキン１８が嵌め込まれている。
【００１６】
電子制御スロットル装置２のスロットルボディ８は、スペーサ１３や板状パッキン１６、リング状パッキン１８を挟んだ状態で、フランジボルト２２によって吸気マニホールド３の接続フランジ１０に締結される。なお、スロットルボディ８とスペーサ１３との接続と、スペーサ１３と接続フランジ１０との接続とは、どちらも突合せにより行われている。
【００１７】
図３に示すように、スロットルボディ８には、円板状のスロットルバルブ２０が回動自在に保持されるとともに、スペーサ１３側の端面にパージ溝２１が形成されている。パージ溝２１は、図示しないパージガス（燃料蒸散ガス）を吸気流路１９に導入するためのもので、スロットルボディ８の端面側を板状パッキン１６およびスペーサ１３により塞がれることによりパージ通路を形成する。
【００１８】
図３に示すように、吸気装置１では、スロットルボディ８の第１ボア７と、スペーサ１３の第２ボア１４と、接続フランジ１０の第３ボア１１とにより、連続した吸気流路１９が形成されている。本実施形態の場合、第１ボア７および第３ボア１１は平行ボアであるが、第２ボア１４は、スロットルボディ８側から接続フランジ１０側に向けて径が漸減するテーパボアに形成されており、鋳造成形時における金型の抜き勾配を兼ねている。
【００１９】
図４に示すように、スロットルボディ８に形成された第１ボア７の下流側端部径（すなわち、径）Ｄ１は、スペーサ１３に形成された第２ボア１４の上流側端部径Ｄ２ｕに対して小さくなっている。これにより、図５に示すように、第１ボア７は、その下流側端部の外形線Ｌ１ｄが第２ボア１４の上流側端部の外形線Ｌ２ｕから全周にわたって外側に出ず、図４に示すように、第１ボア７と第２ボア１４との接続部に比較小さな逆段差ＲＳ１が形成される。なお、第２ボア１４の上流側端部径Ｄ２ｕと第１ボア７の下流側端部径Ｄ１との差は、ボルト孔９，１５の寸法公差やボルト孔９，１５に対するフランジボルト２２の遊びによってスロットルボディ８とスペーサ１３との相対位置がずれても、外形線Ｌ１ｄの外形線Ｌ２ｕから外側に出ない値（例えば、２ｍｍ程度）に設定されている。
【００２０】
更に、本実施形態の場合、第１ボア７の下流側端部径Ｄ１は第２ボア１４の下流側端部径Ｄ２ｄに対しても小さくなっている。これにより、図５に示すように、第１ボア７は、その下流側端部の外形線Ｌ１ｄが第２ボア１４の下流側端部の外形線Ｌ２ｄからから外側に出ず、その下流側端部の断面積が第２ボア１４の下流側端部の断面積より小さくなる。
【００２１】
一方、図４に示すように、第２ボア１４の下流側端部径Ｄ２ｄは、接続フランジ１０に形成された第３ボア１１の上流側端部径（すなわち、径）Ｄ３に対して小さくなっている。これにより、図５に示すように、第２ボア１４は、その下流側端部の外形線Ｌ２ｄが第３ボア１１の上流側端部の外形線Ｌ３ｕから全周にわたって外側に出ず、図４に示すように、第２ボア１４と第３ボア１１との接続部に比較小さな逆段差ＲＳ２が形成される。なお、第３ボア１１の上流側端部径Ｄ３と第２ボア１４の下流側端部径Ｄ２ｄとの差は、ボルト孔１５の寸法公差やボルト孔１５に対するフランジボルト２２の遊びによってスペーサ１３と接続フランジ１０との相対位置がずれたり、吸気マニホールド３の射出成形時に第３ボア１１の外形線Ｌ３ｕが歪んだりしても、外形線Ｌ２ｄが外形線Ｌ３ｕから外側に出ない値（例えば、１ｍｍ程度）に設定されている。
【００２２】
《実施形態の作用》
自動車の運転者がイグニッションキーを操作してエンジンＥを始動させると、ピストンの下降に伴って燃焼室が負圧となり、吸気ポートから燃焼室への吸気が開始される。これにより、吸気装置１ではエアクリーナから外気が吸い込まれて吸気流が生成され、この吸気流が、吸気ダクト６および電子制御スロットル装置２を経由して吸気マニホールド３に流入した後、吸気マニホールド３からインジェクタベースを介してエンジンＥの吸気ポートに導入される。
【００２３】
図３において、吸気流は、スロットルバルブ２０で絞られた後、吸気流路１９を上流から下流に向けて（図中左方に）流れる。この際、吸気流は、図６に示すように、第１ボア７と第２ボア１４との接続部に形成された逆段差ＲＳ１と、第２ボア１４と第３ボア１１との接続部に形成された逆段差ＲＳ２とを通過することになる。しかしながら、吸気流の逆段差による乱れは段差による乱れに比べて遙かに小さいため、これら逆段差ＲＳ１，ＲＳ２が比較的小さいことも相俟って、吸気騒音や吸気抵抗が問題となるレベルになることはない。また、第１ボア７の下流側端部の断面積が第２ボア１４の下流側端部の断面積より小さいため、吸気流が第２ボア１４の下流側端部で絞られて流通抵抗が増大することがない。
【００２４】
一方、第１〜第３ボア７，１４，１１の接続部の状態は、ボルト孔９，１５の寸法公差や、ボルト孔９，１５に対するフランジボルト２２の遊び、第３ボア１１の外形線Ｌ３ｕの歪み等により変化する。例えば、図７には、逆段差ＲＳ１と逆段差ＲＳ２とがごく小さくなった状態を示したが、この場合には、吸気流の乱れが生じないため、吸気騒音や吸気抵抗は殆ど発生しない。また、図８には、逆段差ＲＳ１と逆段差ＲＳ２とが大きくなった状態を示したが、この場合には、吸気流の乱れが大きくなるが、逆段差による乱れは段差による乱れに比べて遙かに小さいため、吸気騒音や吸気抵抗の増大はいまだ許容できるレベルに収まる。
【００２５】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、前記実施形態では、第２ボアを上流側から下流側に向けて径が漸減するテーパボアとしたが、図９に示すように、第２ボア１４を平行ボアとしてもよい。また、前記実施形態は自動車用直列４気筒ガソリンエンジンの吸気装置に本発明を適用したものであるが、他種のエンジンの吸気装置に本発明を適用してもよいし、吸気装置以外の装置に本発明を適用してもよい。また、前記実施形態では各部材に円形断面のボアが形成されたものを例に挙げたが、ボアの形状は、楕円形断面や矩形断面等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係る吸気装置の側面図である。
【図２】実施形態の吸気装置の要部分解斜視図である。
【図３】実施形態の吸気装置の要部縦断面図である。
【図４】図３中のIV部拡大図である。
【図５】各ボアの外形線を重ねて示した図である。
【図６】実施形態の作用を説明するための図である。
【図７】実施形態の作用を説明するための図である。
【図８】実施形態の作用を説明するための図である。
【図９】実施形態の一部変形例を示す要部縦断面図である。
【図１０】従来の吸気装置の要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      吸気装置
３      吸気マニホールド
７      第１ボア
８      スロットルボディ（第１部材）
１０    接続フランジ（第３部材）
１１    第３ボア
１３    スペーサ（第２部材）
１４    第２ボア
１９    吸気流路
Ｄ１    下流側端部径
Ｄ３    上流側端部径
Ｄ２ｕ  上流側端部径
Ｄ２ｄ  下流側端部径
ＲＳ１  逆段差
ＲＳ２  逆段差
【図１】
2006090133.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006090133.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006090133.tif 000007
【図６】
2006090133.tif 000008
【図７】
2006090133.tif 000009
【図８】
2006090133.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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