(57)【要約】【課題】スロットルバルブ６の全閉時における吸気異音の発生を防止する。【解決手段】スロットルバルブ６は、回転軸７を基準にして片側部分８が吸気通路４０の上流側に位置し、反対側部分９が当該吸気通路４０の下流側に位置し、バルブ全閉時にバルブ周縁と吸気通路壁３ａとの間に隙間を形成するようになっている。片側部分８の吸気通路４０における上流側を向いた面の上半分の位置に底部が平坦になった凹部４１が形成されている。この凹部４１は、該凹部４１に流入した吸気の一部を反転させて反対側部分９の上流の方向へ向かわせる側壁４２を備えているとともに、該凹部４１に流入した吸気の残部を片側部分８のバルブ周縁に流出させる流出口４３を備えている。【選択図】    図２
2004162562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に軸によって回動自在に設けられ、且つ前記軸を基準にして片側部分が当該吸気通路の上流側に位置し、反対側部分が当該吸気通路の下流側に位置し、バルブ全閉時にバルブ周縁と吸気通路壁との間に隙間を形成するようにしたバタフライ形のスロットルバルブにおいて、
上記片側部分の上記上流側を向いた面に底部が平坦になった凹部が形成されており、
上記凹部は、該凹部に流入した吸気の一部が反転して上記反対側部分の上流の方向へ向かうように、上記底部から立ち上がった側壁を備え、
さらに上記凹部は、該凹部に流入した吸気の残部が当該片側部分のバルブ周縁に流出するように、該バルブ周縁に開口した流出口を備えていることを特徴とするスロットルバルブ。
【請求項２】
請求項１において、
上記凹部の上記側壁は、上記底部から上記反対側部分に向かって該凹部の開口径が漸次大きくなるように傾斜して立ち上がっていることを特徴とするスロットルバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸気通路を通過する吸気流量を調節するスロットルバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バタフライ形のスロットルバルブは、エンジンの吸気通路に軸によって回動自在に設けられ、且つ前記軸を基準にして片側の部位が当該吸気通路の上流側に位置し、反対側の部位が当該吸気通路の下流側に位置するようになされている。また、バルブ全閉時においても少量の吸気が得られるように、バルブ周縁と吸気通路壁との間に隙間を形成するようにされている。
【０００３】
この種のスロットルバルブでは、従来より全閉時（最小開度時）付近の異音発生が問題とされ、種々の対策が提案されている。例えば、上記隙間を通過した気流がバルブ裏側においてバルブ中心側へ回り込んで渦流となり、異音の原因になるという問題に対して、バルブ裏面の周縁部に下流側へ膨らんだ凸部を形成する、という提案がある（特許文献１参照）。これは、上記隙間を通過した気流を上記凸部によって下流側へスムースに流れるように案内させて、渦流の発生を抑制する、というものである。
【０００４】
また、スロットルバルブの、上記軸を基準にして吸気通路下流側に位置する部分の上流側平面の下半分に円形の座ぐり部を形成し、且つ該座ぐり部をバルブ周縁に開口させる、という提案もある（特許文献２参照）。これは、吸気の一部を上記座ぐり部からその開口部及び上記隙間を通してバルブ裏側へ流すことによって、気流の乱れを生じさせ、該バルブ裏側での渦流の発生を抑制する、というものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−５０８６３号公報
【特許文献２】
実公平３−１０３５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、エンジン回転数を種々に変化させて、スロットルバルブ全閉時ないしは低開度時に異音を発生するか否かを調べた。その結果、高回転時（例えば３０００〜４０００ｒｐｍ）にブースト圧がある値になったとき、周波数１１〜１３ＫＨｚの異音を発生する現象を見出した。
【０００７】
すなわち、吸気が上記スロットルバルブ周縁と吸気通路壁との隙間を通過するときには所謂風切り音を生ずる。これは、吸気が上記隙間を通るとき、流速の早い気流がバルブ裏側に巻き込まれて渦流を生ずるためと考えられる。しかし、この風切り音自体は大きくない。従って、上述の異音は風切り音のみによるものではないと考えられる。つまり、風切り音のうちの特定周波数の音に対してスロットルバルブ下流側の吸気通路（吸気マニホールド）が空洞共鳴を起こし、耳障りな異音になっているものと推察される。
【０００８】
これに対して、上記特許文献１に記載された対策は、上記渦流の発生の抑制には効果があると考えられるものの、スロットルバルブの全開時において、上述の凸部が通路抵抗となり、エンジン出力の向上に不利になる。
【０００９】
そこで、本発明は、基本的には上記特許文献２に記載された対策のように、スロットルバルブに凹部を形成するという手段を採用することにより、その全開時に通路抵抗が増大することを避けながら、この凹部の配置ないしは形状に工夫を加えて上述の異音を効率良く解消することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、吸気通路に軸によって回動自在に設けられ、且つ前記軸を基準にして片側部分が当該吸気通路の上流側に位置し、反対側部分が当該吸気通路の下流側に位置し、バルブ全閉時にバルブ周縁と吸気通路壁との間に隙間を形成するようにしたバタフライ形のスロットルバルブにおいて、
上記片側部分の上記上流側を向いた面に底部が平坦になった凹部が形成されており、
上記凹部は、該凹部に流入した吸気の一部が反転して上記反対側部分の上流の方向へ向かうように、上記底部から立ち上がった側壁を備え、
さらに上記凹部は、該凹部に流入した吸気の残部が当該片側部分のバルブ周縁に流出するように、該バルブ周縁に開口した流出口を備えていることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、本発明によれば、スロットルバルブの上流側に位置する片側部分の凹部に流入する吸気の一部は、該凹部で反転されて下流側に位置する反対側部分の上流方向に向かうから、この反転流と、吸気通路の上流側からスロットルバルブの上記反対側部分に向かう気流とが干渉する。この干渉により、上記反対側部分の周縁からバルブ裏側へ流れる吸気の流速が弱められる、あるいはその吸気流量が少なくなる。
【００１２】
このため、スロットルバルブの片側部分の周縁からバルブ裏側に回る気流と、反対側部分の周縁からバルブ裏側に回る気流とのバランスが崩れ、この両気流の衝突による音の発生が抑制される。
【００１３】
一方、上記片側部分の凹部に流入する吸気の残部は、該凹部の流出口より流出し、該片側部分の周縁と吸気通路壁との隙間を通ってバルブ裏側へ流れる。その場合、この流出口より流出してバルブ裏側へ向かう気流と、凹部に入ることなく流出口の両側から上記片側部分の周縁を伝ってバルブ裏側へ向かう気流とでは、その流速ないしは流量が異なるものになる。
【００１４】
すなわち、上記凹部のないフラットなスロットルバルブの場合は、上記片側部分の周縁からバルブ裏側へ回る吸気の流速・流量の分布は当該周縁の全長にわたって略連続的に変化したものになるが、本発明の場合は、上記凹部によって吸気の流れが変わるから、上述の吸気の流速・流量の分布が上記凹部のないスロットバルブとは異なるものになる。
【００１５】
よって、本発明によれば、バルブ裏側で生ずる渦流ないしは乱流による音の周波数が上記凹部のないスロットルバルブとは異なるものになる。つまり、当該周波数がずれることになり、その結果、スロットルバルブ下流側の吸気通路が空洞共鳴することが防止される。
【００１６】
また、本発明の場合、先に説明したように、上記凹部によって反転流を生じ、該反転流によって、上記反対側部分の周縁からバルブ裏側へ向かう吸気の流れが弱くなる一方、相対的に上記片側部分の周縁からバルブ裏側へ向かう吸気の流れが強まる。このことも、上記周波数のずれに寄与していると考えられる。
【００１７】
請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載のスロットルバルブにおいて、さらに、上記凹部の上記側壁は、上記底部から上記反対側部分に向かって該凹部の開口径が漸次大きくなるように傾斜して立ち上がっていることを特徴とする。
【００１８】
従って、上記凹部に流入した吸気は、上記傾斜した側壁が案内となって、上記反対側部分の上流方向へ向かい易くなり、上記異音の発生防止に有利になる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スロットルバルブの上流側に位置する片側部分の吸気通路上流側を向いた面に凹部が形成され、該凹部は、該凹部に流入した吸気の一部が反転して下流側に位置する反対側部分の上流方向へ向かうようにする側壁を備えているとともに、該凹部に流入した吸気の残部を当該片側部分の周縁に流出させる流出口を備えているから、上記片側部分の周縁からバルブ裏側へ向かう気流と、上記反対側部分の周縁からバルブ裏側へ向かう気流とのバランスを崩して、この両気流の衝突による音の発生を抑制することができるとともに、上記片側部分の周縁からバルブ裏側へ向かう吸気の流速・流量分布を変化させて、渦流ないしは乱流による音の周波数をずらし、下流側吸気通路の空洞共鳴による異音の発生を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１に示すロータリピストンエンジンの吸気装置において、１はエンジン本体、２はエンジン本体１に接続された吸気マニホールド、３は吸気マニホールド２の上流端に接続されたスロットルボディ、４はスロットルボディ３に可撓性ホース５を介して接続されたエアクリーナである。
【００２２】
エンジン本体１は、インタミディエイトハウジング１０と左右のサイドハウジング１２との間にそれぞれロータハウジング１１が設けられ、各ロータハウジング１１内にロータ１３が配置されている。インタミディエイトハウジング１０には、左右のロータハウジング１１の作動室１４に各々連通する２つの一次吸気ポート１５が形成されている。左右のサイドハウジング１２の各々には、対応する作動室１４に連通する二次吸気ポート１６が形成されているとともに、補助二次吸気ポート１７が形成されている。
【００２３】
吸気マニホールド２は、スロットルボディ３に上流端が接続された主管部３２の下流端で２つの主吸気管３３と２つの補助吸気管４４とに分岐している。２つの主吸気管３３の吸気通路は連通路３４で結ばれ、該連通路３４に開閉弁３５が設けられている。各主吸気管３３は連通路３４の下流側で一次吸気管２１と二次吸気管２２とに分岐し、一次吸気管２１は一次吸気ポート１５に接続され、二次吸気管２２は二次吸気ポート１６に接続されている。２本の二次吸気管２２にはその吸気通路を同時に開閉するシャッター弁３６が取付けられている。補助吸気管４４は補助二次吸気ポート１７に接続されており、補助二次吸気ポート１７には該ポートを開閉するロータリ弁３７が設けられている。
【００２４】
スロットルボディ３の内部には、吸気流量を調節するバタフライ形の電気式スロットルバルブ６が設けられている。スロットルバルブ６は、図２に示すように円板状に形成され、その中心を通る軸７によってスロットルボディ３に回動自在に支持されている。
【００２５】
また、スロットルバルブ６は、上記軸７を基準にして片側部分８が吸気通路４０の上流側に位置し、反対側部分９が当該吸気通路４０の下流側に位置し、バルブ全閉時にバルブ周縁と吸気通路壁３ａとの間に隙間を形成するようになっている。
【００２６】
そうして、上記片側部分８の吸気通路４０における上流側を向いた面の上半分の位置に底部が平坦になった円形凹部４１が形成されている。この凹部４１は、該凹部４１に流入した吸気の一部を反転させて上記反対側部分９の上流の方向へ向かわせるように、上記底部から略垂直に立ち上がった側壁４２を備えている。さらに、この凹部４１は、該凹部４１に流入した吸気の残部が当該片側部分８のバルブ周縁に流出するように該バルブ周縁に開口した流出口４３を備えている。
【００２７】
上記凹部４１は、例えば、その直径をスロットルバルブ６の直径の１／４以上１／３以下、深さをスロットルバルブ６の板厚の１／４以上３／４以下とすればよい。流出口４３の開口幅は凹部４１の直径のよりも小さくすることが好ましく、例えば１／２以上１／１未満とすればよい。なお、流出口４３の開口幅は凹部４１の直径と同じにしてもよい。
【００２８】
次に上記スロットルバルブ６における凹部４１の働きについて説明する。
【００２９】
まず、図３に示す従前の（上記凹部４１がない）スロットルバルブ６’についてみると、バルブ全閉時において、上流側から流れる吸気は、スロットルバルブ６’の軸７を境として上流側に位置する片側部分８と下流側に位置する反対側部分９の両側に分かれ、各部分８，９のバルブ周縁と吸気通路壁３ａとの隙間を通ってバルブ裏側（下流側）に流れる。
【００３０】
バルブ全閉時のスロットルバルブ６’の傾きは大きくはない。そのため、片側部分８の周縁からバルブ裏側へ向かう気流と、反対側部分９の周縁からバルブ裏側へ向かう気流とでは、その流量ないしは流速に大差がないから、この両気流がバルブ裏側で衝突し、渦流ないしは乱流を生じて音の発生原因となる。
【００３１】
また、片側部分８及び反対側部分９の各々の周縁を通過した気流の一部はそれぞれバルブ裏側で渦流となるから、その渦流の強さに応じた音を発生し、スロットルバルブ下流側の吸気通路が空洞共鳴して比較的大きな音を発生する場合がある。
【００３２】
これに対して、上記実施形態に係るスロットルバルブ６によれば、その全閉時、片側部分８の凹部４１に流入する吸気の一部は、反対側部分９に向かうが、その際、気流は凹部４１の側壁４２に当たることによってスロットルバルブ６から剥離し、反対側部分９の上流の方向に向かう反転流になる。この反転流と、吸気通路４０の上流側から反対側部分９に向かう気流とが干渉し、この干渉により、反対側部分９の周縁からバルブ裏側へ流れる吸気の流速が弱められる、あるいはその吸気流量が少なくなる。このため、片側部分８の周縁からバルブ裏側に回る気流と、反対側部分９の周縁からバルブ裏側に回る気流とのバランスが崩れ、この両気流の衝突による音の発生が抑制される。
【００３３】
一方、片側部分８の凹部４１に流入する吸気の残部は、該凹部４１の流出口４３より流出し、該片側部分８の周縁を通ってバルブ裏側へ流れる。その場合、この流出口４３より流出してバルブ裏側へ向かう気流と、凹部４１に入ることなく流出口４３の両側から片側部分８の周縁を伝ってバルブ裏側へ向かう気流とでは、その流速ないしは流量が異なるものになる。
【００３４】
すなわち、上記凹部４１のない従前のスロットルバルブ６’の場合は、片側部分８の周縁からバルブ裏側へ回る吸気の流速・流量の分布は当該周縁の全長にわたって連続的に変化したものになるが、本実施形態の場合は、上記凹部４１によって吸気の流れが変わるから、上述の吸気の流速・流量の分布が上記凹部４１のないスロットバルブ６’とは異なるものになる。このように吸気の流速・流量分布が変化する結果、バルブ裏側で生ずる渦流ないしは乱流による音の周波数が変化し、スロットルバルブ下流側の吸気通路が空洞共鳴することが防止される。
【００３５】
また、先に説明したように、上記凹部４１によって反転流を生じて反対側部分９の周縁からバルブ裏側へ向かう吸気の流れが弱くなるため、この反対側部分９のバルブ裏側で生ずる渦流や乱流も弱いものになり、異音の発生が防止される。加えて、反対側部分９の周縁からバルブ裏側へ向かう吸気の流れが弱くなる結果、相対的に片側部分８の周縁からバルブ裏側に回る吸気の流れが強まることも、上記周波数変化の一因になっていると考えられる。
【００３６】
図４は他の実施形態を示す。本実施形態では、上記凹部４１の上記側壁４２は、上記底部から上記反対側部分９に向かって該凹部４１の開口径が漸次大きくなるように傾斜して立ち上がっている、すなわち、テーパになっていることを特徴とする。従って、上記凹部４１に流入した吸気は、上記傾斜した側壁４２が案内となって、上記反対側部分９の上流方向へ向かい易くなり、反対側部分９の周縁からバルブ裏側へ向かう吸気の流れを弱めて上記異音の発生を防止する上で有利になる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、凹部４１を円形にしたが、多角形或いはその他の形状にしてバルブ周縁に開口する流出口を形成してもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、凹部４１は、その中心がスロットルバルブ６の中心を通り上記軸７と直交する線上に位置するように１つ設けられているが、複数の凹部をバルブ周方向に並べて設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの吸気装置を示す断面図。
【図２】（ａ）は同実施形態のスロットルボディ部分の縦断面図。（ｂ）は同横断面図。
【図３】（ａ）は従前のスロットルボディ部分の断面図。（ｂ）は同横断面図。
【図４】（ａ）は本発明の他の実施形態に係るスロットルボディ部分の断面図。（ｂ）は同横断面図。
【符号の説明】
１  エンジン
２  吸気マニホールド
３  スロットルボディ
３ａ  吸気通路壁
６  スロットルバルブ
７  軸
８  片側部分
９  反対側部分
４０  吸気通路
４１  凹部
４２  側壁
４３  流出口
【図１】
2004162562.tif 000003
【図２】
2004162562.tif 000004
【図３】
2004162562.tif 000005
【図４】
2004162562.tif 000006