(57)【要約】【課題】スロットルバルブの急閉時又は急開時に発生する異音を低減すると共に、スロットルバルブの開度が大きい場合には、吸気抵抗を悪化させることなく内燃機関の運転効率を確保することのできるスロットルの異音低減構造を提供すること。【解決手段】内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路内に設けられたスロットルバルブの下流側に、前記スロットルバルブの開度に応じて開閉動作する傘型構造の乱流低減網を設けたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路内に設けられたスロットルバルブの下流側に、前記スロットルバルブの開度に応じて開閉動作する傘型構造の乱流低減網を設けたことを特徴とするスロットルの異音低減構造。
【請求項２】
前記乱流低減網は、前記吸気通路内に配置されたメインシャフトの先端に設けられた放射状に延びる複数本のロッドと該ロッドに同心状に設けられた伸縮可能な弾性体とからなる網状部と、前記メインシャフトを伸縮動作させることによりリンク機構によって前記網状部を開閉動作させるソレノイドとを有することを特徴とする請求項１記載のスロットルの異音低減構造。
【請求項３】
前記乱流低減網は、前記メインシャフトの先端が前記スロットルバルブ側に向かい、且つ、前記ロッドが前記スロットルバルブ側に向かって開動作するように、前記吸気通路の長さ方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項２記載のスロットルの異音低減構造。
【請求項４】
前記ソレノイドの外径は、前記網状部が閉じた時の最大外径以下であることを特徴とする請求項２又は３記載のスロットルの異音低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスロットルの異音低減構造に関し、詳しくは自動車エンジン等の内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路内に設けられたスロットルバルブ付近から生じる異音を、内燃機関の運転効率を悪化させることなく低減することのできるスロットルの異音低減構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路（インテークマニホールド）により吸気を行う際、吸気量を制御するためのスロットルバルブを急激に閉じると又は急激に開けると、吸気通路内壁面とスロットルバルブとの狭小な隙間に流入空気が集中することによって、スロットルバルブの下流側に乱流が発生する。この乱流は吸気通路内で共鳴等の異音を発生することが知られている。
【０００３】
従来、この異音を低減する技術として、吸気通路内のスロットルバルブの下流側に網目状等を有する乱流低減板を設けておき、スロットルバルブを通過した流入空気を整流にすることにより、吸気通路で発生する異音を低減させる技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２９５３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来技術では、スロットルバルブの開度に関わらず常に乱流低減板が流入空気と衝突するため、スロットルバルブの全開時等のように開度一定で開度が大きい場合、乱流低減板が吸気抵抗となり、内燃機関の運転効率を悪化させる問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、スロットルバルブの急閉時又は急開時に発生する異音を低減すると共に、スロットルバルブの開度が大きい場合には、吸気抵抗を悪化させることなく内燃機関の運転効率を確保することのできるスロットルの異音低減構造を提供することを課題とする。
【０００６】
本発明の他の課題は以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【０００８】
（請求項１）
内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路内に設けられたスロットルバルブの下流側に、前記スロットルバルブの開度に応じて開閉動作する傘型構造の乱流低減網を設けたことを特徴とするスロットルの異音低減構造。
【０００９】
（請求項２）
前記乱流低減網は、前記吸気通路内に配置されたメインシャフトの先端に設けられた放射状に延びる複数本のロッドと該ロッドに同心状に設けられた伸縮可能な弾性体とからなる網状部と、前記メインシャフトを伸縮動作させることによりリンク機構によって前記網状部を開閉動作させるソレノイドとを有することを特徴とする請求項１記載のスロットルの異音低減構造。
【００１０】
（請求項３）
前記乱流低減網は、前記メインシャフトの先端が前記スロットルバルブ側に向かい、且つ、前記ロッドが前記スロットルバルブ側に向かって開動作するように、前記吸気通路の長さ方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項２記載のスロットルの異音低減構造。
【００１１】
（請求項４）
前記ソレノイドの外径は、前記網状部が閉じた時の最大外径以下であることを特徴とする請求項２又は３記載のスロットルの異音低減構造。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スロットルバルブの急閉時又は急開時に発生する異音を低減すると共に、スロットルバルブの開度が大きい場合には、吸気抵抗を悪化させることなく内燃機関の運転効率を確保することのできるスロットルの異音低減構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１４】
図１、図２は本発明に係るスロットルの異音低減構造を示す側面断面図、図３、図４は正面断面図であり、図１、図３は乱流低減網が開いた状態、図２、図４は閉じた状態を示している。
【００１５】
本発明に係るスロットルの異音低減構造は、スロットルボディ１内の吸気通路１１の途中に、スロットルバルブ２とその下流側に乱流低減網３とが配置されている。吸気通路１１の乱流低減網３よりも更に下流側は、図示しない内燃機関の燃焼室に通じている。
【００１６】
スロットルバルブ２は、いわゆるバタフライバルブからなり、回動軸２１が図示しない駆動手段によって回動することによって、吸気通路１１の開閉度合を調整して吸気量を制御する。図１はスロットルバルブ２によって吸気通路１１を閉じようとしている状態（又は開こうとしている状態）を示しており、吸気通路１１内を流れる空気は、スロットルバルブ２の外縁と吸気通路１１の内壁面との間の僅かな隙間に集中し、スロットルバルブ２の通過後に乱流状態となっている。図２はスロットルバルブ２を全開にした開度一定状態を示しており、吸気通路１１内の空気は、ほとんど滞ることなく流れている。スロットルバルブ２の開度は開度センサ４によって検出され、ＣＰＵ５に送られる。
【００１７】
乱流低減網３は、図１に示すようにスロットルバルブ２の通過後に乱流状態となった流入空気を整流にするためのものであり、いわゆる雨傘等と同様の開閉動作をする傘型構造をなし、スロットルバルブ２の開度に応じて開閉動作（拡開及び縮小）するようになっている。
【００１８】
乱流低減網３の具体的構造は、スロットルバルブ２の開度に応じて開閉動作可能であれば特に問わないが、本実施形態に示すように、ソレノイドを使用して開閉動作を行うものが好ましい。ソレノイドへのON/OFFによって瞬時に開閉動作を行うことができるためである。
【００１９】
すなわち、本実施形態に示す乱流低減網３は、吸気通路１１の中心部に円筒状の固定ブッシュ３１が２本の固定シャフト３２によって支持固定されており、この固定ブッシュ３１に棒状のメインシャフト３３が吸気通路１１の長さ方向に沿って摺動可能に設けられている。各固定シャフト３２は、吸気通路１１内においてスロットルバルブ２の回動軸２１と同一の向き（図３、４中の左右方向）で設けられており、スロットルバルブ２の全開時の吸気抵抗が小さくなるようにしている。
【００２０】
メインシャフト３３のスロットルバルブ２側を向いた先端３３ａには、傘の親骨に相当する複数本のロッド３４が揺動可能に取り付けられている。各ロッド３４は、例えばステンレス等の棒状体からなり、一端がメインシャフト３３の先端３３ａの周囲に複数本が均等間隔で揺動可能に取り付けられることで、図１及び図３に示すように各ロッド３４を開くと、メインシャフト３３を中心にしてその周囲に放射状に広がるようになる。各ロッド３４は、完全に拡開した時に他端がスロットルボディ１の内壁面に近接する程度の長さを有している。
【００２１】
ロッド３４には、複数本の伸縮可能な弾性体３５がメインシャフト３３を中心とする同心状に固着されている。図示する弾性体３５は環状の線状体からなり、この複数本の弾性体３５及び複数本のロッド３４によって、乱流低減網３において乱流状態の流入空気を整流にする機能を担う網状部３０を構成している。
【００２２】
弾性体３５としてはゴムが好ましく用いられる。乱流低減網３の網状部３０は、図１及び図３に示す拡開状態と図２及び図４に示す縮小状態とに開閉動作することで径が大小に変化するが、弾性体３５にゴムを用いることで、拡開時には弾性によって容易に伸張して網状部３０を展開させることができ、縮小時には元の状態に容易に復帰して径を小さくし、吸気抵抗を小さくすることができる。
【００２３】
弾性体３５の太さ、本数、間隔は、乱流低減効果を顕著に得る観点から適宜決めることができる。ここで、乱流低減効果というのは、流入空気が乱流状態にあるときの運動エネルギーを吸収して整流状態まで運動エネルギーを低減させる効果をいう（いずれも水平方向の空気移動なので位置エネルギーは無視できる）。
【００２４】
また、弾性体３５の断面形状は、円形状、楕円形状、半円形状、矩形状、三角形状等任意である。
【００２５】
図１〜４に示す態様では、複数本の弾性体３５は空気流路とするための間隔をあけて同心状に設けられている。隣接する弾性体３５同士の隙間３５ａは等間隔にするものに限らず、異なる間隔であってもよい。乱流は、図１に示すようにスロットルバルブ２の開度が極く小さい場合に吸気通路１１の内壁面近くに発生するため、吸気通路１１の内壁面に近い外側にいくに従って隙間３５ａを狭くすることも、整流効果を高める上で好ましい。
【００２６】
各弾性体３５は、張力がかけられていない状態で、図２及び図４に示すように閉じられた各ロッド３４に対して接着剤を用いて固着される。
【００２７】
各ロッド３４の中途部と固定ブッシュ３１とに亘って、傘の受け骨に相当する受けロッド３６が架け渡されてリンク機構を構成しており、メインシャフト３３が固定ブッシュ３１内を摺動してスロットルバルブ２とは反対側に移動（収縮）すると、図１及び図３に示すように各ロッド３４は放射状に拡開する。このとき、各ロッド３４に固着された弾性体３５は、ロッド３４の拡開に伴って伸長し、隣接するロッド３４間で緊張して、吸気通路１１内に網状部３０を構築する。一方、メインシャフト３３がスロットルバルブ２側に移動（伸長）すると、図２及び図４に示すように各ロッド３４はメインシャフト３３に沿うように閉じて径を縮小し、弾性体３５は収縮して元の張力がかけられていない状態に復帰する。
【００２８】
このように乱流低減網３が閉じて網状部３０の径を最も縮小したときの最大外径ｄ（図４）は、吸気抵抗を極力小さくして内燃機関の運転効率を維持する観点から、吸気通路１１の内径の好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下、更に好ましくは２０％以下となるようにすることが好ましい。
【００２９】
このようなシャフト３３の固定ブッシュ３１内の摺動動作は、メインシャフト３３の後端側に設けられたソレノイド３７の駆動によって瞬時に行われる。ソレノイド３７は、２本の固定シャフト３８によって吸気通路１１の中心部に支持固定されており、ＣＰＵ５によって駆動制御される。各固定シャフト３８は、吸気通路１１内においてスロットルバルブ２の回動軸２１と同一の向き（図３、４中の左右方向）で設けられており、スロットルバルブ２の全開時の吸気抵抗が小さくなるようにしている。
【００３０】
かかる乱流低減網３は、図１及び図２に示すように、接続管６の内部にユニット化して組み込まれ、この接続管６がスロットルバルブ２よりも下流側のスロットルボディ１の途中に、メインシャフト３３の先端３３ａ側がスロットルバルブ２側を向くように接続されることにより、吸気通路１１の途中に配設される。
【００３１】
以上のスロットルの異音低減構造によれば、図１に示すように、開状態のスロットルバルブ２が急に閉じ始めた時（又は閉状態のスロットルバルブ２が急に開き始めた時）、その開度が開度センサ４によって検出されると、ＣＰＵ５はメインシャフト３３を収縮させるようにソレノイド３７を駆動して、傘を開くように各ロッド３４を拡開して乱流低減網３の網状部３０を瞬時に展張させる。これにより、吸気通路１１の内壁面とスロットルバルブ２の外縁との狭小な隙間を通過する流入空気によってスロットルバルブ２の下流側に発生する乱流が、網状部３０を通過することによって整流とされ、異音の発生を低減する。
【００３２】
図５は、吸気通路１１内に乱流低減網３を設けない状態でのスロットルバルブ２付近の異音の音圧レベル（Ａ）と、吸気通路１１内に乱流低減網２を設けた状態でのスロットルバルブ２付近の異音の音圧レベル（Ｂ）とを比較したグラフであるが、乱流が生じた場合に乱流低減網３を開くことにより、音圧レベルが低下していることがわかる。
【００３３】
一方、スロットルバルブ２の全開等の開度一定によって異音の発生の恐れがない場合、その開度が開度センサ４によって検出されると、ＣＰＵ５はメインシャフト３３を伸長させるようにソレノイド３７を駆動して、傘を閉じるように各ロッド３４を瞬時に閉じる。これにより、網状部３０は径が縮小され、吸気抵抗を小さくするので、流入空気は円滑に燃焼室に向けて流れることができ、吸気抵抗を悪化させることなく内燃機関の運転効率を確保することができる。
【００３４】
本実施形態に示す乱流低減網３は、メインシャフト３３の先端３３ａ側が上流のスロットルバルブ２側に向いており、且つ、ロッド３４がスロットルバルブ２側に向かって開動作するように配置されているので、網状部３０が縮小した時に上流側が最も径が小さくなり、吸気抵抗の低減効果は一層良好となる。
【００３５】
また、ソレノイド３７の外径は、縮小時の網状部３０の最大外径ｄ以下であることが、吸気抵抗を小さくする上で好ましい。
【００３６】
本発明者が実験したところによると、スロットルバルブ２を全開にして、図１及び図３に示すように乱流低減網３の網状部３０を拡開状態とした時の吸気抵抗に対して、図２及び図４に示すように乱流低減網３の網状部３０を最も閉じた状態とした時の吸気抵抗は、９０％以上低下することが確かめられた。
【００３７】
特に、スロットルバルブ２が乱流を発生させるような図１に示す開度から、吸気量を増大させるために開度を次第に上げていくのに伴って、吸気通路１１は内壁面側から通路中心に向けて次第に拡大していくが、乱流低減網３は開閉動作する傘型構造であるため、乱流低減網３の閉動作によって吸気通路１１は内壁面側から通路中心に向かって広がっていくので、スロットルバルブ２の開度が次第に大きくなるのに伴って増大する流入空気の円滑な流れを阻害することがない。
【００３８】
図６及び図７は、網状部３０の別の態様を示しており、図６はロッド３４の部分断面図、図７は拡開状態を示す部分正面図である。
【００３９】
この態様では、複数本の弾性体３５をロッド３４に隙間をあけずに密に接するように並べて設けている。網状部３０が拡開した際には、弾性体３５はロッド３４間で引き延ばされて緊張することにより、このロッド３４間の弾性体３５の太さが細くなって、隣接する弾性体３５の間に隙間３５ａを形成するので、乱流を整流にするための空気流路を形成することができる。しかも、網状部３０が縮小した際は、複数本の弾性体３５の間は密に接しているため、密に並んだ弾性体３５の表面によって傾斜面を滑らかに形成することができ、圧力損失を軽減できて吸気抵抗の悪化を抑えることができる。
【００４０】
各弾性体３５は、断面が例えば矩形状等のように、網状部３０が縮小した際に外表面が平坦面となるような形状であると、傾斜面をより滑らかに形成できるために好ましい。
【００４１】
図８及び図９は、弾性体の別の態様を示しており、図８は１つの弾性体３５０を示す斜視図、図９はその弾性体３５０を用いた網状部３０の拡開状態を示す部分正面図である。
【００４２】
この弾性体３５０は幅広の環状の帯状体からなり、その全周に亘って、弾性体３５０の幅方向に沿う多数の切れ目３５１が貫通形成されている。この弾性体３５０を適宜の本数用いてロッド３４に設けて網状部３０を構成すると、網状部３０が拡開した際には、弾性体３５０はロッド３４間で引き延ばされて緊張し、このとき各切れ目３５１が引き延ばされて開口３５２を形成するので、乱流を整流にするための空気流路を形成することができる。しかも、網状部３０が縮小した際は、弾性体３５０は幅広の帯状体であるため、弾性体３５０の表面によって傾斜面を滑らかに形成することができ、圧力損失を軽減できて吸気抵抗の悪化を抑えることができる。
【００４３】
図６〜図９に示した態様では、網状部３０が縮小した時の流入空気の滑らかな流れを促進して吸気抵抗をより低減させるために、弾性体３５、３５０の表面に滑り処理を施すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るスロットルの異音低減構造を示す側面断面図であり、乱流低減網が開いた状態を示す。
【図２】本発明に係るスロットルの異音低減構造を示す側面断面図であり、乱流低減網が閉じた状態を示す。
【図３】本発明に係るスロットルの異音低減構造を示す正面断面図であり、乱流低減網が開いた状態を示す。
【図４】本発明に係るスロットルの異音低減構造を示す正面断面図であり、乱流低減網が閉じた状態を示す。
【図５】吸気通路内に乱流低減網を設けない状態でのスロットルバルブ付近の異音の音圧レベルと、吸気通路内に乱流低減網を設けた状態でのスロットルバルブ付近の異音の音圧レベルとを比較したグラフ。
【図６】別の態様に係る網状部のロッドの部分断面図
【図７】図６に示す態様に係る網状部の拡開状態を示す部分正面図
【図８】別の態様に係る弾性体の斜視図
【図９】図８に示す弾性体を用いた網状部の拡開状態を示す部分正面図
【符号の説明】
【００４５】
１：スロットルボディ
１１：吸気通路
２：スロットルバルブ
２１：回動軸
３：乱流低減網
３０：網状部
３１：固定ブッシュ
３２：固定シャフト
３３：メインシャフト
３４：ロッド
３５、３５０：弾性体
３５１：切れ目
３５２：開口
３６：受けロッド
３７：ソレノイド
３８：固定シャフト
４：開度センサ
５：ＣＰＵ
６：接続管
【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】
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【図９】
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