(57)【要約】【課題】吸気量を低減して内燃機関の出力を低下させることなく、気流騒音を抑制することができる内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】本発明に係る内燃機関の吸気装置は、内燃機関の吸気装置の吸気通路３にスロットル弁１を設け、当該スロットル弁１の一対の周縁部分１ａ，１ｂのうち、当該スロットル弁１を閉状態から開状態とする場合に、上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａの下流側に位置する吸気通路３に、内径拡大部４を設けることを特徴とする。【選択図】図２
2007138745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給される空気が上流側から下流側へ向かって流通する吸気通路と、
前記吸気通路に揺動軸を介して回転自在に設けられたスロットル弁と、
を具える内燃機関の吸気装置であって、
前記スロットル弁を回転させて、該スロットル弁を閉状態から開状態とする場合、該スロットル弁の周縁部のうち前記上流側へ傾倒する部分と対向する前記吸気通路の内壁部に内径拡大部を設け、
前記内径拡大部は、前記スロットル弁を閉状態としたときの前記スロットル弁の周縁部より、前記下流側に設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記吸気通路の内径を、前記スロットル弁を設けた位置から上流側および下流側に向けて、全周にわたって漸次拡大し、該吸気通路の内径を前記スロットル弁を設けた位置から下流側に向けて漸次拡大するにあたっての、前記スロットル弁の揺動軸から上流側へ傾倒する側の周縁部分の下流側に位置する部分の拡径量を、当該部分以外の拡径量よりも大きくすることにより前記内径拡大部を形成することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記吸気通路の内径を前記スロットル弁を設けた位置から下流側に向けて漸次拡大するにあたっての、前記スロットル弁の揺動軸から下流側へ傾倒する側の周縁部分の下流側に位置する部分の拡径量を、当該部分以外の拡径量よりも小さくすることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記吸気通路の内径を、前記スロットル弁を設けた位置から上流側および下流側に向けて、全周にわたって漸次拡大し、前記吸気通路の中心軸線を、前記スロットル弁を設けた位置から下流側に向けて、前記揺動軸から上流側へ傾倒する側の前記周縁部分に向かう方向にオフセットさせることにより前記内径拡大部を形成することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記内径拡大部は、前記スロットル弁の周縁部のうち、前記揺動軸から最も離隔した周縁部と対向する前記内壁部の前記下流側に設けられていることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に用いられるエンジン等の内燃機関の吸気装置に吸気量を調節する目的で設けられたスロットル弁の下流から発生する、気流騒音を抑制する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に用いられるエンジン等の内燃機関は、吸気装置を具えており、その吸気装置には吸気量を調整する目的でスロットル弁が設けられる。当該スロットル弁は円盤状の弁をその直径方向に設けた揺動軸を中心に揺動させて開閉を行うバタフライ型のものが多く用いられ、当該バタフライ型のスロットル弁においては、閉状態から開状態としたときに、当該スロットル弁の下流側において、流速が異なる複数の空気流が合流する際に相互に作用しあって、当該空気流が乱れて渦が発生し、これにより気流騒音が発生する。
【０００３】
近年、自動車の車室内の静粛性に対する要求が高まり、車室内の騒音のうち、比較的騒音レベルの高いものについては、騒音発生の防止および、その伝達経路の遮断等の対策が開発されて適用されることにより大幅に低減されており、それにつれて、従来は問題にならなかった、比較的騒音レベルの低い前記気流騒音が問題とされるようになってきた。
【０００４】
このような気流騒音を抑制するための手段として、例えば特許文献１に記載されているような気流騒音の防止装置があり、図８に示すように、バタフライ型のスロットル弁５１により形成される二箇所の流れの速い隙間部分α、β（スロットル弁５１の揺動軸５２から最も離隔する位置のスロットル弁の周縁部分５１ａ、５１ｂと吸気通路内壁５３との間に形成される一対の隙間部分）と、それ以外の流れの遅い隙間部分γとのそれぞれを通過した、速度の速い空気流と速度の遅い空気流とが、スロットル弁５１の下流において合流するに当たり相互に作用しあって、複数の不安定な流れの渦が発生することに着目し、フィンやディンプル、ワイヤなどの抵抗手段を、前記流れの速い隙間部分の下流側に設けて、当該隙間部分を流れる空気流の速度を低減させると共に、それらの流れが合流する点をずらせることにより、流れの大きな乱れを抑制して、気流騒音を抑制することが提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１３５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところがこのような気流騒音の防止装置においては、スロットル弁の下流に抵抗手段を設けることにより、吸気量をも低減してしまい、内燃機関の出力の低下を招くという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した課題を解決することであり、吸気量を低減して内燃機関の出力を低下させることなく、気流騒音を抑制することができる内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の吸気装置の気流騒音防止装置は、
内燃機関に供給される空気が上流側から下流側へ向かって流通する吸気通路と、
前記吸気通路に揺動軸を介して回転自在に設けられたスロットル弁と、
を具える内燃機関の吸気装置であって、
前記スロットル弁を回転させて、該スロットル弁を閉状態から開状態とする場合、該スロットル弁の周縁部のうち前記上流側へ傾倒する部分と対向する前記吸気通路の内壁部に内径拡大部を設け、
前記内径拡大部は、前記スロットル弁を閉状態としたときの前記スロットル弁の周縁部より、前記下流側に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
これによれば、当該スロットル弁の周縁部分のうち、当該スロットル弁を閉状態から開状態とする場合に、上流側に傾倒する側の前記周縁部分の下流側に位置する吸気通路に、内径拡大部を設けることにより、当該上流側に傾倒する側の前記周縁部分と吸気通路との間に形成される隙間部分を通過した空気流の速度を低減して、下流側に傾倒する側の前記周縁部分と吸気通路との間に形成される隙間部分を通過する空気流の速度との速度差を小さくすることにより、スロットル弁の下流側において、これらの空気流が合流することにより渦が発生することを抑制して、渦に起因する気流騒音を抑制することができる。加えて、従来技術のように、吸気通路内に空気流の流れを直接阻害するフィンやディンプル、ワイヤなどの抵抗手段を設けることを避けることができるので、吸気量を低下させて、内燃機関の燃費を低下させることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る内燃機関の吸気装置の原理を示す模式図である。
図２は本発明に係る内燃機関の吸気装置の一実施形態を示す模式図である。
【００１０】
一般に連続する管路内における流れにおいては、流れ方向の任意の位置における流量は一定であるため、図１のように管路を拡径してその断面積を途中から大きくすると、その分下流側の流速は小さくなる。
この法則に基づき、図２に示すように、図示しない内燃機関の吸気装置の吸気通路３にスロットル弁１を設け、当該スロットル弁１の揺動軸２から最も離隔した一対の周縁部分１ａ，１ｂのうち、当該スロットル弁１を閉状態から開状態とする場合に、上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａの下流側に位置する吸気通路３に、内径拡大部４を設けている。
なお、図２は、吸気通路３の中心軸線を含み、前記揺動軸２に垂直な断面を示すものとする。
【００１１】
これによれば、スロットル弁１の揺動軸２から最も離隔した一対の周縁部分１ａ，１ｂのうち、当該スロットル弁１を閉状態から開状態とする場合に、上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａの下流側に位置する吸気通路３に内径拡大部４を設けることにより、当該上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａと吸気通路３との間に形成される隙間部分αを通過した空気流の速度Ｖαを低減して、下流側に傾倒する側の前記周縁部分１ｂと吸気通路3との間に形成される隙間部分βを通過する空気流の速度Ｖβとの速度差を小さくすることにより、スロットル弁１の下流側において、これらの空気流が合流することにより渦が発生することを抑制して、渦に起因する気流騒音を抑制することができる。加えて、従来技術のように、吸気通路３内に空気流の流れを直接阻害する抵抗手段を設けることを避けることができるので、吸気量を低下させて、内燃機関の燃費を低下させることを防止することができる。
【００１２】
なお、吸気通路３の内径を、スロットル弁１を設けた位置から上流側および下流側に向けて、全周にわたって漸次拡大し、吸気通路３にスロットル弁１を取り付けるにあたり、その作業性を向上させている。
さらに、内径拡大部４は、図２に示すごとく、隙間部分αの下流側に設けられるが、内径拡大部４の上流側端Ａはスロットル弁１の設置位置の下流側に隣接して設けられ、内径拡大部４の下流側端Bの位置は、当該内径拡大部４が前記隙間部分αを通過した空気流と前記隙間部分βを通過した空気流が合流する位置以降は内径拡大部４を設置する必要がなくなるため、当該吸気通路３を流れる空気量、隙間部分αおよびβを通過する空気流の速度に基づき、適宜決定されるものである。このため、当該内径拡大部４の更に下流側においては、吸気通路３の内径は隙間部分α以外の周方向位置の内径と同様に復帰させるものとする。
【００１３】
図３は、図２のＣ−Ｃ方向の断面矢視を示す模式図である。
前述した、上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａと吸気通路３との間に形成される隙間部分αの下流側に前記内径拡大部４は形成されるが、内径拡大部４の周方向長さも、当該吸気通路３を流れる空気量と、隙間部分αおよびβを通過する空気流の速度に基づき、適宜決定されるものである。周縁部分１ａが揺動軸２から最も離隔する位置であるから、当然、周縁部分１ａは、揺動軸２に垂直かつ、吸気通路3の中心軸線方向を含む平面Ｄ上に位置するため、その周縁部分１ａの下流側に設けた内径拡大部４は、当該平面Ｄを含んで形成されることになる。
【００１４】
図４は本発明に係る内燃機関の吸気装置の他の実施形態を示す模式図である。
前述したように、一般には、吸気通路３の内径を、スロットル弁１を設けた位置から上流側および下流側に向けて、全周にわたって漸次拡大し、吸気通路３にスロットル弁１を取り付けるにあたり、その作業性を向上させている。そこで、そのもともとの吸気通路３の形態を利用して、前記吸気通路３の内径の、スロットル弁１を設けた位置から下流側に向けて漸次拡大するにあたっての、前記スロットル弁１の揺動軸2から上流側に傾倒する側の周縁部分１ａの下流側に位置する部分の拡径量を、当該部分以外の拡径量よりも大きくすることにより前記内径拡大部４を形成する（請求項２に相当）。
【００１５】
これによっても、吸気量を減少させることなく、スロットル弁１の揺動軸２から最も離隔した一対の周縁部分１ａ，１ｂのうち、当該スロットル弁１を閉状態から開状態とする場合に、上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａの下流側に位置する吸気通路３に、内径拡大部４を設けることにより、当該上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａと吸気通路３との間に形成される隙間部分αを通過した空気流の速度Ｖαを低減して、下流側に傾倒する側の前記周縁部分１ｂと吸気通路３との間に形成される隙間部分βを通過する空気流の速度Ｖβとの速度差を小さくすることにより、スロットル弁の下流側において、これらの空気流が合流することにより渦が発生することを抑制して、渦に起因する気流騒音を抑制することができる。
【００１６】
さらに、図４において、前記吸気通路３の内径の、スロットル弁１を設けた位置から下流側に向けて漸次拡大するにあたっての、前記スロットル弁１の揺動軸２から下流側に傾倒する側の周縁部分１ｂの下流側に位置する部分の拡径量を、当該部分以外の拡径量よりも小さくする（請求項３に相当）。
【００１７】
これによれば、吸気量を減少させることなく、下流側に傾倒する側の前記周縁部分１ｂと吸気通路３との間に形成される隙間部分βを通過する空気流の速度Ｖβを、当該スロットル弁１の周縁部分１ｂの下流側に位置する吸気通路３の内径を小さくすることにより、逆に増大させることができ、前記速度Ｖαと速度Ｖβの速度差を更に小さくすることができ、更に効果的に、スロットル弁の下流側において、これらの空気流が合流することにより渦が発生することを抑制して、渦に起因する気流騒音を抑制することができる。
【００１８】
図５は本発明に係る内燃機関の吸気装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。
前述したように、一般には、吸気通路３の内径を、スロットル弁１を設けた位置から上流側および下流側に向けて、全周にわたって漸次拡大し、吸気通路3にスロットル弁１を取り付けるにあたり、その作業性を向上させている。そこで、そのもともとの吸気通路３の形態を利用して、前記吸気通路3の中心軸線Fを、スロットル弁1を設けた位置から下流側に向けて、前記揺動軸２から上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａに向かう方向にオフセットさせることにより前記内径拡大部４を形成する（請求項４に相当）。
【００１９】
これによっても、吸気量を減少させることなく、スロットル弁１の揺動軸２から最も離隔した一対の周縁部分１ａ，１ｂのうち、当該スロットル弁１を閉状態から開状態とする場合に、上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａの下流側に位置する吸気通路３に、内径拡大部４を設けることにより、当該上流側に傾倒する側の前記周縁部分１ａと吸気通路３との間に形成される隙間部分αを通過した空気流の速度Ｖαを低減して、下流側に傾倒する側の前記周縁部分１ｂと吸気通路３との間に形成される隙間部分βを通過する空気流の速度Ｖβとの速度差を小さくすることにより、スロットル弁の下流側において、これらの空気流が合流することにより渦が発生することを抑制して、渦に起因する気流騒音を抑制することができる。
【００２０】
図６は本発明に係る内燃機関の吸気装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。
前記内径拡大部４は、上述した形態の他、図６に示すような種々の形態をとることができる。
図６(a)に示すように、スロットル弁１の揺動軸２から下流側に向けて、緩やかに拡径させ、そのさらに下流側において急峻に縮径させて、内径拡大部４を形成することもできるし、図６(b)に示すように、もともとの吸気通路3のスロットル弁から下流側に向けての拡径形状に連続する形態にて、スロットル弁１の揺動軸２から下流側に緩やかに拡径させ、そのさらに下流側においてこれも急峻に縮径させて、内径拡大部４を形成することもできる。
【００２１】
さらに、図６(c)に示すように、スロットル弁１の揺動軸２から下流側に向けて、急峻に拡径させ、そのさらに下流側において緩やかに縮径させて、内径拡大部４を形成することもできるし、図６(d)に示すように、スロットル弁１の揺動軸２から下流側に向けて、急峻に拡径させ、そのさらに下流側において曲線状に緩やかに縮径させて、内径拡大部４を形成することもできる。
これらの種々の形態は、当該内径拡大部４の形成のし易さを考慮して、適宜選択することが可能である。
【００２２】
加えて、図６(a)に示すように、当該内径拡大部４に吸気通路３内の結露した水分を取り除くための、排気管５を設けることも可能である。
【００２３】
図７は、本発明に係る内燃機関の吸気装置のさらに他の実施形態を図２に示したＣ−Ｃ断面矢視において示す模式図である。
内径拡大部４の、図２のＣ−Ｃ断面矢視における形態は、図３に示した形態の他、図７(a)に示すように、内径拡大部４と吸気通路３との間を滑らかにして、吸気通路３と内径拡大部４とをシームレスに形成することができる。
【００２４】
さらに、図７(b)に示すように、内径拡大部４の底部の形状を滑らかにして、底部をシームレスに形成することもできる。加えて、図７(c)に示すように、内径拡大部４の底部とそれ以外の部分とのつなぎ目の形状を滑らかにして、内径拡大部４全体をシームレスに形成することもできる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、揺動軸２より最も離隔した周縁部１ａの下流側に位置する吸気通路３に内径拡大部４を設けているが、これに代わり、吸気通路３ｂ，３ｃ（図２参照）の周縁部の下流側に設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の内燃機関の吸気装置は、特に静粛性が問題となる乗用車に用いて好適なものであり、気流騒音を効果的に抑制して、車内の静粛性を高め、快適性を高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る内燃機関の吸気装置の原理を示す模式図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の吸気装置の一実施形態を示す模式図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ方向の断面矢視を示す模式図である。
【図４】本発明に係る内燃機関の吸気装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の吸気装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係る内燃機関の吸気装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る内燃機関の吸気装置のさらに他の実施形態を図２に示したＣ−Ｃ断面矢視において示す模式図である。
【図８】一般的な内燃機関の吸気装置のスロットル弁近傍の空気流を示す模式図である。
【図９】一般的な内燃機関の吸気装置のスロットル弁近傍の空気流を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  スロットル弁
２  揺動軸
３  吸気通路
４  内径拡大部
【図１】
2007138745.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007138745.tif 000007
【図６】
2007138745.tif 000008
【図７】
2007138745.tif 000009
【図８】
2007138745.tif 000010
【図９】
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