JP2004011604A

JP2004011604A - 内燃機関用吸気装置

Info

Publication number: JP2004011604A
Application number: JP2002169960A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Ozawa; 小澤　　正和; Shuya Mikami; 三上　　修也
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】吸気充填率の低下や音圧レベルの増加なしにエアクリーナ吸気拡張室内の別付けアウトレットホースを無くし、部品点数削減、組み付け工数削減を計り、製造が容易な内燃機関用エアクリーナを提供することを目的とする。
【解決手段】吸気拡張室の第１の部材及び第２の部材に一体に成形された吸気誘導板を設け、吸気拡張室の第１の部材と第２の部材を組み合わせることにより吸気流路を形成し、吸入空気の流速を保つように吸気絞り弁側の出口に導く。その結果、アウトレットホースが無くともアウトレットホース付きと同様の、エンジンシリンダ内への空気充填率が得られ、内燃機関の出力向上が図れる。
【選択図】　　　　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル、ガソリン等の内燃機関の吸気系に設けられる吸気装置に関し、例えば空気を濾過して供給するエアクリーナに適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気系には、吸気絞り弁、吸気量検出センサ、及び機関シリンダ等を粉塵等から保護するため吸入空気を濾過するためエアクリーナが設けられている。このエアクリーナを収納するエアクリーナケース内には、内燃機関の吸気音低減策として、エアクリーナ内に導入された吸入空気を吸気絞り弁に向けて供給する部分に拡がって形成された、吸気拡張室を設けることがある。この吸気拡張室の働きは、吸入空気が大気圧から吸気管負圧になる際、段階的に圧力を変化させることで、圧力変化によって発生する音を緩和させるものである。
【０００３】
一方、内燃機関の燃焼室内への空気充填率を向上させるため吸気管の長さを長くすることが望まれる。すなわち内燃機関の一定の運転条件において、吸気管の長さを長くすると吸入空気の慣性力により内燃機関シリンダ内への空気充填率が向上し、機関出力が向上する。
【０００４】
そのため、吸気管の吸気絞り弁より上流部での吸気管長を長くするため、吸気拡張室のスペースも有効利用して、吸気絞り弁の上流側にある吸気拡張室内の吸気出口側にアウトレットホースと呼ばれる吸気管とほぼ同一の断面積を有する筒状体を、吸気拡張室の吸気入口側に向けて取り付けることが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記エアクリーナは、エアクリーナケースとは別に成形されたアウトレットホースを吸気拡張室内の吸気出口に別途取り付ける必要がある。そのため前記アウトレットホースを吸気拡張室内の吸気出口部分に確実に固定する必要があり、構造が複雑化するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記の点に鑑み、吸気拡張室を有する吸気装置において、前記アウトレットホースを用いない簡易な構成においても長い吸気管長を確保し、機関の空気充填率が高く、その結果として機関出力の向上を図れる吸気装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明では以下のような技術的手段を講じた。
【０００８】
本発明の請求項１記載の吸気装置によれば、吸気絞り弁を有する内燃機関に吸入空気を供給する内燃機関用吸気装置において、導入された吸入空気の圧力変化を抑制して、吸気音を低減するため設けられ吸気経路にて拡がって形成された吸気拡張室内に、前記吸入空気拡張室における前記吸入空気入口部から前記吸入空気出口部との間に設置され、吸気拡張室筐体を構成する樹脂材によって一体的に形成された吸気誘導板を備えたことにより、前記吸気拡張室内に吸入された空気を吸気入口部から吸気出口部に至るまで所定の流速を保ったまま誘導できる。これにより前記アウトレットホースが無い簡易な構成でも前記アウトレットホース付きと同様に機関の空気充填率が高くなり機関出力の向上を図れる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の吸気装置では、前記吸気誘導板および前記筐体によって形成される吸気通路の断面幅が、前記吸気出口の断面幅と略同等であるため、吸入空気の流れ速度が、吸気流路を流れている間均一になり、前記吸気拡張室内に吸入された空気を前記吸気入口から前記吸気出口までの流速を保ったまま誘導できる。これにより前記アウトレットホースが無い簡易な構成でも前記アウトレットホース付きと同様に機関の空気充填率が高くなり機関出力の向上を図れる。
【００１０】
本発明の請求項３記載の吸気装置によると、前記吸気誘導路を構成する前記吸気誘導板が一体的に成形された前記筐体が、第１の部材と、第２の部材とを有し、前記筐体が、当該の第１の部材と第２の部材とを組み合わせた時に、前記吸気誘導板および前記筐体によって前記吸気通路を形成する構造である。これにより本発明の請求項２記載の吸気装置と同様の効果が図れる。
【００１１】
本発明の請求項４記載のエアクリーナによると、前記吸気拡張室内の前記吸気入口部と前記吸気誘導板の間に設置された吸気拡張用スリット部を除き、前記第１の部材と前記第２の部材とを組み合わせた際できる吸気流路の隙間が３ｍｍ以下とすることで、前記吸気誘導板および前記筐体によって形成される吸気流路の前記吸気入口から前記吸気出口までの空気の漏れ量を一定以下にして、吸入空気の流速を保ったまま誘導できる。これにより本発明の請求項３記載の吸気装置と同様の効果が図れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態の一実施例にかかる吸気装置が適用された内燃機関用吸気系装置の全体構成を示す概略図である。
【００１４】
ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等内燃機関では、燃焼室に供給する空気は、先ず、吸気絞り弁５、吸入空気量検出センサ（図示略）、及び内燃機関６シリンダ内部７を汚したり傷をつける恐れの有る粉塵等をエアクリーナ１によって濾過する。エアクリーナ１内では先ず吸入された空気をフィルタエレメント３にて濾過する。濾過された空気は吸気音を緩和するために形成された吸気拡張室１１ｂに送られる。そして吸気拡張室１１ｂ内の吸入空気を所定の流速に保ちながら導くために形成された吸気流路２を経由して吸気出口１１３よりエアクリーナ１の下流に送られる。その後濾過された空気は密閉された吸気管４を通り吸気絞り弁５に導かれ、そこで運転要求にあわせて流量を制御される。さらにその濾過された空気はサージタンク（図示略）、インマニ（図示略）等を通じて、内燃機関６のシリンダ７に分配され、燃料と混合されて燃焼する。
【００１５】
本発明の実施例を図２〜図６にて説明する。図２は本発明の実施例における、吸気拡張室の吸気入口側からみた外観図を示し、図３は吸気入口方向斜めからみた空気拡張室の分解図を示したものである。図４は図２入空気出口方向正面から見た吸気拡張室の平面図である。図５は図４の吸気拡張室のＶ−Ｖ断面を示したものである。図６は図４の吸気拡張室のＶＩ−ＶＩ断面を示したものである。
【００１６】
エアクリーナ１は空気を濾過するフィルタエレメント３と、濾過前後の空気が混ざりあわないように下流部へ導くエアクリーナケース１１によって構成される。さらにエアクリーナケース１１は大気が吸気管４に吸入される際発生する吸気音を低減するためにフィルタエレメント３の下流部に拡がって形成された空気拡張室１１ｂをもつ。この吸入空気拡張室１１ｂの働きは、吸入空気が大気圧から吸気管負圧になる際、段階的に圧力を変化させることで、圧力変化によって発生する音を緩和させるものである。空気拡張室１１ｂはエアクリーナケース１１の外壁１１８とエアクリーナケース１１をフィルタエレメント室と吸気拡張室１１ｂとを仕切る隔壁１１１にて閉空間が形成されている。この吸気拡張室１１ｂの空気の出入りができる場所は隔壁１１１にある吸気入口１１２と吸気絞り弁５側に空気を排出するエアクリーナケース１１の外壁１１８に設けられた吸気出口１１３の２箇所のみである。
【００１７】
ここでエアクリーナケース１１は樹脂材の成形により作られ、全面が囲まれた箱状の形状を形成するために、吸気拡張室筐体上部１１４、吸気拡張室筐体下部１１５等、２部品以上の部品を組み合わせることによって構成されている。この２部品以上の部品を組立てる方法は、振動溶着、又は超音波溶着によって気密が保たれるように接合される。なお、パッキン等シール材を接合面に挟んでねじ締めする方法でもよく、ねじの替わりにリベット、接着剤等を用いてもよい。フィルタエレメント交換口の蓋部（図示略）は容易に取り外し可能な様に、ねじ締めの他バックル等で固定する事も可能である。さらにエアクリーナケース１１の吸気拡張室１１ｂの内側には吸気誘導板１１６、１１７がそれぞれ吸気拡張室筐体上部１１４と吸気拡張室筐体下部１１５と一体的に樹脂で成形されている。そしてその吸気誘導板１１６、１１７は吸気拡張室筐体上部１１４と吸気拡張室筐体下部１１５が箱状に組立てられた際、吸気誘導板１１６、１１７、もしくは外壁１１８の内面が組み合わさって吸入空気を導く吸気流路２ａを形成するように配置されている。吸気流路２ａと隔壁１１１の間には吸気拡張用スリット１１９があり、この吸気拡張用スリット１１９を介して吸気流路２ａと吸気拡張室１１ｂが連通することにより、吸入空気が拡張して吸気音を緩和させる。次に吸入された空気は吸気流路２ａ、吸気出口１１３、吸気管４を通じ、吸気絞り弁５を経由して内燃機関６のシリンダ７内に吸引され混合された燃料とともに燃焼される。
【００１８】
ここで本実施例の吸気装置においては、エアクリーナ１に吸引された空気がフィルタエレメント３を通過して吸気拡張室１１ｂの吸気入口１１２に吸引されると、エアクリーナケース１１と一体に成形された吸気誘導板１１６、１１７と吸気拡張室の外壁１１８により形成された吸気流路２ａにて吸気入口１１２から吸気出口１１３へ吸気誘導板１１６、１１７に沿うように誘導される。この吸入空気の流れは、吸気誘導板１１６、１１７が無い場合と比べ、一定の幅の通路を一定の方向性をもって通過していくので、空気の流速を保ったまま流れる。そのため、空気に慣性力がついて、内燃機関６側への空気充填効果が向上する。ここで吸気誘導板１１６、１１７は、上下２分割に成型された吸気拡張室筐体上部１１４、同下部１１５とそれぞれ一体に成形されており、筐体を上下結合した際、吸気誘導板１１６、１１７も上下結合して一体となる。そのため従来のようなアウトレットホースを別途取り付けることなく吸入空気を誘導する流路が形成されるため、簡易な構造でアウトレットホース付きと同様な効果を得ることができる。
【００１９】
次に，本実施例の効果を図１２〜図１５を用いて説明する。
【００２０】
図１２は、アウトレットホース有りの吸気装置とアウトレットホース無しの吸気装置の内燃機関への空気充填率を確認した実験結果の比較である。空気充填率は体積効率という指標で示している。図示された実験の結果ではエンジン回転３５００ｒｐｍ近傍でアウトレットホース有りの吸気装置はアウトレットホース無しの吸気装置に対し空気充填率が向上していることが判る。図１３はアウトレットホース有りの吸気装置とアウトレットホース無しの吸気装置の吸入音を確認した実験結果の比較である。図示された実験の結果ではアウトレットホース有りの吸気装置はアウトレットホース無しの吸気装置に比較して、エンジン回転のほぼ全域において音圧レベルが低くなっていることが判る。図１４は本発明の実施例である吸気誘導板１１６、１１７付きの吸気装置とアウトレットホース有りの吸気装置の内燃機関への吸入空気充填率を確認した実験結果の比較である。空気充填率は体積効率という指標で示している。図１４より本発明の実施例がアウトレットホース付の吸気装置と同様の空気充填率が得られていることが判る。図１５は本発明の実施例である吸気誘導板１１６、１１７付きの吸気装置とアウトレットホース有りの吸気装置の吸入音を確認した実験結果の比較である。図１５より本発明の実施例がアウトレットホース付きの吸気装置と同様の低い音圧レベルに収まっていることがわかる。
【００２１】
次に本発明実施例の第１変形例を図７〜図１０にて説明する。図７は吸入空気入口方向斜めからみた空気拡張室の分解図を示したものである。図８は図７を吸入空気出口方向正面から見た空気拡張室の平面図である。図９は図８の空気拡張室のＩＸ−ＩＸ断面を示したものである。図１０は図８の空気拡張室のＸ−Ｘ断面を示したものである。
【００２２】
本発明実施例の第１変形例は吸気誘導板１２０、１２１、１２２、１２３にて構成されていることを除いて前記実施例と同様の構成・構造を持つ。前記実施例では吸気誘導板１１６、１１７と、外壁１１８にて吸気流路２ａが形成されているが本第１変形例では、吸気拡張室１１ｂを仕切る誘導板が吸気誘導板１２０と１２１で形成されるものと吸気誘導板１２２と１２３で形成されるものと２個所となって、外壁１１８とともに、吸気流路２ｂを構成する。これによりエアクリーナケース１１の形状にかかわらず、吸気流路２ｂの断面幅や流路形状の設定に自由度が増し、吸気流路２ｂの断面幅を吸気出口部１１３の断面幅と同等に設定できるため、前記実施例で述べたような効果が得られやすくなる。
【００２３】
次に本発明実施例の第２変形例を図１１にて説明する。図１１は図８の空気拡張室のＩＸ−ＩＸ断面を示したものである。
【００２４】
第２変形例では、上下２分割に成形されたエアクリーナケース１１の吸気拡張室筐体上部１１４と吸気拡張室筐体下部１１５を上下結合した際、吸気誘導板１２０と１２１の間、および１２２と１２３の間に隙間１２４が設定されていることが上記第１変形例と異なる。これは吸気拡張室筐体上部１１４と吸気拡張室筐体下部１１５を結合してエアクリーナケース１１を生産することを考慮したものである。すなわちエアクリーナケース上部１１４とエアクリーナケース１１５の合わせ面１１ａの寸法に対し、誘導板１２０、１２１、１２２、１２３がそれぞれ突き当たらない寸法とすれば、合わせ面１１ａが確実に突き当たるようになり、１１ａが隙間無く結合でき、充分な気密性と強度が得られる。これにより、合わせ面１１ａに対する吸気誘導板１２０、１２１、１２２、１２３の寸法ばらつきを許容しても、吸気拡張室筐体上部１１４と吸気拡張室筐体下部１１５の結合が確実になるので容易に生産することができるようになる。なお、本発明の効果である空気充填率向上性を考慮して隙間１２４は３ｍｍ以下とした。前記隙間が３ｍｍ〜０ｍｍまでは隙間０ｍｍと同様の空気充填率、および吸気音の音圧レベルが得られるが、隙間１２４が３ｍｍを超えると隙間の幅が大きくなるに従い徐々に空気充填率が低下しはじめ、吸気音の音圧レベルも上昇しはじめる。なお、この隙間１２４には吸気拡張用スリット１１９は含まない。
【００２５】
次に，本発明第２変形例の効果を図１６、図１７を用いて説明する。
【００２６】
図１６は本発明第２変形例である吸気誘導板１２０と１２１の間、および１２２と１２３の間に隙間１２４が３ｍｍの寸法で設定されている吸気装置とアウトレットホース有りの吸気装置の内燃機関への吸入空気充填率を確認した実験結果の比較である。空気充填率は体積効率という指標で示している。図１６より本発明第２変形例が前記実施例同様、アウトレットホース付の吸気装置と同様の空気充填率が得られていることが判る。図１７は本発明第２変形例である吸気誘導板１２０と１２１の間、および１２２と１２３の間に隙間１２４が３ｍｍの寸法で設定されている吸気装置とアウトレットホース有りの吸気装置の吸入音を確認した実験結果の比較である。図１７より本発明第２変形例がアウトレットホース付きの吸気装置と同様の低い音圧レベルに収まっていることがわかる。
【００２７】
以上のように本発明によれば、空気拡張室を有する吸気装置において、前記アウトレットホースを用いない簡易な構成においても長い吸入管長を確保し、機関の吸入空気充填率が高く、その結果として機関出力の向上を図れる吸気装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に関する内燃機関用吸気装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明、実施例の吸入空気入口側から見た外観図である。
【図３】図２に示した外観図を吸入空気入口側から見た内部構造図である。
【図４】図２に示した外観図を吸入空気出口側から見た平面図である。
【図５】図２に示した平面図をＶ−Ｖ方向から見た断面図である。
【図６】図２に示した平面図をＶＩ−ＶＩ方向から見た断面図である。
【図７】本発明の実施例に関する第１変形例の吸入空気入口側から見た内部構造図である。
【図８】本発明の実施例に関する第１変形例の吸入空気出口側から見た平面図である。
【図９】図８に示した第１変形例の平面図をＩＸ−ＩＸ方向から見た断面図である。
【図１０】図８に示した第１変形例の平面図をＸ−Ｘ方向から見た断面図である。
【図１１】本発明の実施例に関する第２変形例のＸ−Ｘ方向から見た断面図である。
【図１２】内燃機関用吸気装置におけるアウトレットホース有り、無しでの空気充填率の比較実験結果。
【図１３】内燃機関用吸気装置におけるアウトレットホース有り、無しとの音圧レベルの比較実験結果を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施例とアウトレットホース有りとの空気充填率の比較実験結果を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施例とアウトレットホース有りとの音圧レベルの比較実験結果を示す説明図である。
【図１６】第１１図および第１２図の実施第２変形例とアウトレットホース有りとの空気充填率の比較実験結果を示す説明図である。
【図１７】第１１図および第１２図の実施第２変形例とアウトレットホース有りとの音圧レベルの比較実験結果を示す説明図である。
【図１８】従来構造であるアウトレットホース付きの構成を示す概要図である。
【図１９】第１８図のアウトレットホース付きの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…エアクリーナ、
１１…エアクリーナケース、
１１ａ…合わせ面、
１１ｂ…吸気拡張室、
１１１…隔壁、
１１２…吸気入口、
１１３…吸気出口、
１１４…吸気拡張室筐体上部、
１１５…吸気拡張室筐体下部、
１１６、１１７…吸気誘導板、
１１８…外壁、
１１９…吸気拡張用スリット、
１２０、１２１、１２２、１２３…吸気誘導板、
１２４…隙間、
２…吸気誘導路、
２ａ、２ｂ…吸気流路、
３…フィルタエレメント、
４…吸気管、
５…吸気絞り弁、
６…内燃機関、
７…シリンダ内部７、
８０１…吸気拡張室上部、
８０２…吸気拡張室下部、
８０３…吸気入口、
８０４…吸気出口、
８１０…アウトレットホース、
８１１…アウトレットホース結合部。

Claims

吸気絞り弁を有する内燃機関に吸入空気を供給する内燃機関用吸気装置において、
導入された吸入空気の圧力変化を抑制して吸気音を低減するために吸気経路中にて拡がって形成された吸気拡張室を有する樹脂材によって成形された筐体と、
前記吸気拡張室における吸気入口部と吸気出口部との間に設置され、前記吸気拡張室内に吸入された空気を前記吸気入口部から前記吸気出口部に至るまで所定の流速を保ち誘導する吸気誘導路を前記筐体とともに形成する吸気誘導板を備え、
前記吸気誘導板は、前記筐体を構成する樹脂材によって一体的に成形されていることを特徴とする内燃機関用吸気装置。
前記吸気誘導路の断面幅が、前記吸気出口部の断面幅と略同等であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用吸気装置。
前記筐体が、前記吸気誘導板が一体的に成形された第１の部材と第２の部材とから構成され、前記第１の部材と第２の部材とを組み合せることで、前記第１の部材及び第２の部材の吸気誘導板と前記筐体とによって前記吸気通路を形成する構造であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関用吸気装置。
前記第１の部材と前記第２の部材とを組み合わせた際に、第１の部材の吸気誘導板と第２の吸気誘導板との間に隙間が形成されるように構成されており、該隙間が、３ｍｍ以下となるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用吸気装置。