JP2009085196A - レゾネータおよび吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】独立スロットル弁６を有する吸気装置２において、ポンプ等を追加することなくキャニスタ２１のパージを行えるようにする。
【解決手段】レゾネータ１は、容積室１１を形成するとともに吸気脈動により振動する薄膜１２と、容積室１１と吸気管７の内部とを接続する第１流路１３を開閉し、薄膜１２の振動に伴う容積室１１の縮小により開弁する第１逆止弁１４と、キャニスタ２１の内部と容積室１１とを接続する第２流路１５を開閉し、薄膜１２の振動に伴う容積室１１の拡大により開弁する第２逆止弁１６とを備える。これにより、レゾネータ１は、キャニスタ２１の内部から吸気管７の内部へ気体を流すためのポンプとして機能する。このため、新規のポンプ等を追加することなくキャニスタ２１のパージを行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸気脈動により振動するレゾネータ、およびこのレゾネータを備える吸気装置に関する。

従来から、スロットル弁下流側の吸気管に生じる負圧を利用して、キャニスタのパージや、クランク室からのブローバイガスの吸引（以下、ＰＣＶと略す）を行う技術が公知である（例えば、特許文献１、２参照）。
しかし、近年のリーンバーンエンジン、または独立スロットルもしくはスロットルレスを採用するエンジンでは、吸気管に負圧が発生しなかったり、負圧の発生部位がごく狭い範囲に限定されたりして負圧を利用することができない。

このため、リーンバーンエンジン等では、負圧を得ることのみを目的として吸気管に弁を配して流路を絞ったり、別途にポンプを配してポンプ動力によりキャニスタのパージやＰＣＶを行ったりする必要がある。そして、このような弁やポンプの追加は、当然にコストアップおよび燃費の悪化につながる。

なお、吸気管の負圧を利用できる通常のエンジンでも、高負荷時のように、燃焼室への吸気量が多くなって負圧が生じにくい状態がしばしば発生する。このため、通常のエンジンにおいて充分な負圧が生じないときでも、キャニスタのパージやＰＣＶを行えるようにする要請がある。
特開平５−３３７３４号公報 特開平６−１０６４５号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、吸気管の負圧を利用できないリーンバーンエンジン等において、ポンプ等を追加することなくキャニスタのパージやＰＣＶを行えるようにすることにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のレゾネータは、自身よりも高剛性の他部材とともに容積室を形成し、吸気脈動により振動する薄膜と、容積室に接続する第１流路を開閉し、薄膜の振動に伴う容積室の縮小により開弁して容積室から気体の流出を促す第１逆止弁と、第１流路とは別に容積室に接続する第２流路を開閉し、薄膜の振動に伴う容積室の拡大により開弁して容積室への気体の流入を促す第２逆止弁とを備える。

これにより、レゾネータは、第２流路の反容積室側の流路端から第１流路の反容積室側の流路端へ気体を流すための駆動力を付与する動力源（ポンプ）として機能する。このため、例えば、第２流路の反容積室側の流路端をクランク室に接続し、第１流路の反容積室側の流路端を吸気管に接続すれば、クランク室のブローバイガスを吸気管に流入させて燃焼室に導くことができる。

このように、既存のレゾネータをポンプとして機能できるように改変することで、リーンバーンエンジン等において、新規のポンプ等を追加することなくキャニスタのパージやＰＣＶを行うことができる。また、このレゾネータを用いれば、通常のエンジンにおいて充分な負圧が生じないときでも、キャニスタのパージやＰＣＶを行うことができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のレゾネータは、第１流路および第２流路の少なくとも一方に配され、各々の流路開度を可変する弁装置を備える。
これにより、第１、第２流路を通過する気体の流量を可変して容積室の圧力等を操作できる。このため、レゾネータの共鳴周波数を可変することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の吸気装置は、請求項１または請求項２に記載のレゾネータを備え、第１流路により容積室と吸気管の内部とが接続され、第１逆止弁が開弁することで容積室から吸気管の内部への気体の流出が促され、第２流路により容積室とキャニスタの内部とが接続され、第２逆止弁が開弁することでキャニスタの内部から容積室への気体の流入が促される。
この手段は、第２流路の反容積室側の流路端をキャニスタ内部に接続することで、レゾネータを、キャニスタのパージを行うポンプとして機能させるものである。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の吸気装置は、請求項１または請求項２に記載のレゾネータを備え、第１流路により容積室と吸気管の内部とが接続され、第１逆止弁が開弁することで容積室から吸気管の内部への気体の流出が促され、第２流路により容積室とクランク室とが接続され、第２逆止弁が開弁することでクランク室から容積室への気体の流入が促される。
この手段は、第２流路の反容積室側の流路端をクランク室に接続することで、レゾネータを、ＰＣＶを行うポンプとして機能させるものである。

最良の形態１のレゾネータは、自身よりも高剛性の他部材とともに容積室を形成し、吸気脈動により振動する薄膜と、容積室に接続する第１流路を開閉し、薄膜の振動に伴う容積室の縮小により開弁して容積室から気体の流出を促す第１逆止弁と、第１流路とは別に容積室に接続する第２流路を開閉し、薄膜の振動に伴う容積室の拡大により開弁して容積室への気体の流入を促す第２逆止弁とを備える。

そして、このレゾネータを備える吸気装置によれば、第１流路により容積室と吸気管の内部とが接続され、第１逆止弁が開弁することで容積室から吸気管の内部への気体の流出が促され、第２流路により容積室とキャニスタの内部とが接続され、第２逆止弁が開弁することでキャニスタの内部から容積室への気体の流入が促される。

最良の形態２のレゾネータは、第１流路および第２流路の少なくとも一方に配され、各々の流路開度を可変する弁装置を備える。

〔実施例１の構成〕
実施例１のレゾネータ１、およびレゾネータ１を備える吸気装置２の構成を、図１および図２を用いて説明する。
レゾネータ１は、吸気脈動により振動することで、吸気音を低減するとともに吸気を促進してエンジン出力を向上させるものである。

また、吸気装置２は、エンジン３の燃焼室４へ吸気を供給するものであり、例えば、吸気通路をなすインテークマニホールド５、インテークマニホールド５の分岐管の各々に配される独立スロットル弁６、インテークマニホールド５の分岐前の吸気管７に装着されるレゾネータ１等により構成される。

レゾネータ１は、容積室１１を形成するとともに吸気脈動により振動する薄膜１２と、容積室１１に接続する第１流路１３を開閉する第１逆止弁１４と、第１流路１３とは別に容積室１１に接続する第２流路１５を開閉する第２逆止弁１６とを備える。

薄膜１２は、自身よりも高剛性の他部材１９とともに容積室１１を形成し、吸気管７の内部に露出するように装着されている。そして、レゾネータ１は、薄膜１２の厚さ、弾性係数および容積室１１の容積、圧力等に応じて決まる共鳴周波数にてピークを示す振動特性を有する（図３参照）。すなわち、薄膜１２は、エンジン回転数に応じて決まる振幅で振動することで、吸気音を低減するとともに吸気を促進する。そして、エンジン回転数が共鳴周波数に略一致するときに、吸気音低減効果および吸気促進効果が最大になる。

第１逆止弁１４は、薄膜１２の振動に伴う容積室１１の縮小により開弁して容積室１１から気体の流出を促すように組み付けられている。ここで、第１流路１３の２つの流路端の内、容積室１１に接続する流路端とは反対側の流路端は吸気管７の内部に接続している。すなわち、第１流路１３により容積室１１と吸気管７の内部とが接続され、第１逆止弁１４が開弁することで容積室１１から吸気管７の内部への気体の流出が促される。

第２逆止弁１６は、薄膜１２の振動に伴う容積室１１の拡大により開弁して容積室１１への気体の流入を促すように組み付けられている。ここで、第２流路１５の２つの流路端の内、容積室１１に接続する流路端とは反対側の流路端はキャニスタ２１の内部に接続している。すなわち、第２流路１５により容積室１１とキャニスタ２１の内部とが接続され、第２逆止弁１６が開弁することでキャニスタ２１の内部から容積室１１への気体の流入が促される。

〔実施例１の効果〕
実施例１のレゾネータ１は、容積室１１を形成するとともに吸気脈動により振動する薄膜１２と、容積室１１と吸気管７の内部とを接続する第１流路１３を開閉し、薄膜１２の振動に伴う容積室１１の縮小により開弁して容積室１１から気体の流出を促す第１逆止弁１４と、キャニスタ２１の内部と容積室１１とを接続する第２流路１５を開閉し、薄膜１２の振動に伴う容積室１１の拡大により開弁して容積室１１への気体の流入を促す第２逆止弁１６とを備える。

これにより、レゾネータ１は、キャニスタ２１の内部から吸気管７の内部へ気体を流すための駆動力を付与する動力源（ポンプ）として機能する。このため、独立スロットル弁６を有する吸気装置２において、レゾネータ１をポンプとして機能させることで、新規のポンプ等を追加することなくキャニスタ２１のパージを行うことができる。

なお、実施例１のレゾネータ１によれば、第１、第２流路１３、１５の接続により、容積室１１の空気バネ特性が変化して吸気音低減効果が減少することが懸念される。しかし、容積室１１を若干大きめに設定する等の簡単なチューニングにより、吸気音低減効果の減少を防止することができる。

実施例２のレゾネータ１は、第１、第２流路１３、１５の各々の流路開度を可変する弁装置２３、２４を備える。弁装置２３、２４は、例えば、電動モータ（図示せず）の出力により弁体（図示せず）を駆動することで流路開度を可変するものである。そして、弁装置２３、２４によれば、例えば、エンジン回転数に応じて電動モータが駆動され、流路開度が可変される。

これにより、第１、第２流路１３、１５を通過する気体の流量を可変して容積室１１の圧力等を操作できるので、レゾネータ１の共鳴周波数を可変することができる。
また、エンジン３の始動時のように、パージガスに含まれる燃料蒸気が多い時に、弁装置２３、２４により第１、第２流路１３、１５の流路開度を低下させ、過剰な燃料がエンジン３に供給されないようにすることができる。

〔変形例〕
実施例１、２のレゾネータ１によれば、第２流路１５により容積室１１とキャニスタ２１の内部とが接続されていたが、第２流路１５により容積室１１とクランク室とを接続してもよい。これにより、レゾネータ１のポンプ機能を利用してＰＣＶを行うことができる。

また、実施例１、２の吸気装置２は、独立スロットル弁６を有するエンジン３（独立スロットル型エンジン）に吸気を供給するものであったが、吸気装置２によりリーンバーンエンジンやスロットルレス型エンジンに吸気を供給するようにしてもよく、吸気管７の負圧をキャニスタ２１のパージやＰＣＶに利用できる通常型エンジンに吸気を供給するようにしてもよい。吸気装置２により通常型エンジンに吸気を供給する場合、高負荷時のように充分な負圧が生じないときでも、レゾネータ１のポンプ機能によりキャニスタ２１のパージやＰＣＶを行うことができる。

また、実施例２のレゾネータ１は、第１、第２流路１３、１５の両方に弁装置２３、２４を備えていたが、第１流路１３のみに弁装置２３を配したり、第２流路１５のみに弁装置２４を配したりしても、共鳴周波数を可変することができる。

レゾネータの構成を示す説明図である（実施例１）。 吸気装置の構成を示す説明図である（実施例１）。 レゾネータの振動特性を示す特性図である（実施例１）。 レゾネータの構成を示す説明図である（実施例２）。

符号の説明

１ レゾネータ
２ 吸気装置
７ 吸気管
１１ 容積室
１２ 薄膜
１３ 第１流路
１４ 第１逆止弁
１５ 第２流路
１６ 第２逆止弁
１９ 他部材
２１ キャニスタ
２３、２４ 弁装置

Claims (4)

1. 自身よりも高剛性の他部材とともに容積室を形成し、吸気脈動により振動する薄膜と、
   前記容積室に接続する第１流路を開閉し、前記薄膜の振動に伴う前記容積室の縮小により開弁して前記容積室から気体の流出を促す第１逆止弁と、
   前記第１流路とは別に前記容積室に接続する第２流路を開閉し、前記薄膜の振動に伴う前記容積室の拡大により開弁して前記容積室への気体の流入を促す第２逆止弁とを備えるレゾネータ。
2. 請求項１に記載のレゾネータにおいて、
   前記第１流路および前記第２流路の少なくとも一方に配され、各々の流路開度を可変する弁装置を備えることを特徴とするレゾネータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のレゾネータを備え、
   前記第１流路により前記容積室と吸気管の内部とが接続され、前記第１逆止弁が開弁することで前記容積室から前記吸気管の内部への気体の流出が促され、
   前記第２流路により前記容積室とキャニスタの内部とが接続され、前記第２逆止弁が開弁することで前記キャニスタの内部から前記容積室への気体の流入が促されることを特徴とする吸気装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のレゾネータを備え、
   前記第１流路により前記容積室と吸気管の内部とが接続され、前記第１逆止弁が開弁することで前記容積室から前記吸気管の内部への気体の流出が促され、
   前記第２流路により前記容積室とクランク室とが接続され、前記第２逆止弁が開弁することで前記クランク室から前記容積室への気体の流入が促されることを特徴とする吸気装置。

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