JP2009150341A

JP2009150341A - 内燃機関の吸気構造

Info

Publication number: JP2009150341A
Application number: JP2007330194A
Authority: JP
Inventors: Yoshizo Koshidaka; 義三腰高
Original assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Current assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】簡便な構成でエアフローメータの検出精度を向上させる吸気構造を得る。
【解決手段】エンジンカバー１の裏面に形成された扁平なエアクリーナ２と、エアクリーナ２に隣接し、エンジンカバー１に沿ってエアクリーナ２の側方に張り出すようにエンジンカバー１の裏面に形成され、エアクリーナ２のクリーンサイド１３に扁平な連通路１４を介して接続された拡張室４と、拡張室に接続された直線状に延びる吸気管５と、吸気管５に取り付けられたエアフローメータ６と、を有し、拡張室４は、エンジンカバー１に沿った底壁部１８を有し、吸気管５は、断面円形で拡張室４の底壁部１８に接続されている。これによって、吸気管５内の流れを整流することができ、エアフローメータ６の出力ノイズが低減されるので、エアフローメータ６の検出精度を向上させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の吸気構造に関する。

特許文献１には、クリーナエレメントによって濾過されたエアを内燃機関に導くためのエア導出通路が湾曲する管状の湾曲部を有し、この湾曲部内に実質的に円筒の内周面を有する整流筒が設けられ、さらにこの整流筒の下流側に隣接してエアフローメータが取り付けられた構成が開示されている。

このような特許文献１においては、整流筒内でエアの流れが層流に近くなり、エアフローメータでエアの流量を高精度に測定することができるようになっている。
特開２００４−１２４７４１号公報

しかしながら、上記構成のものでは、エア導出通路内の湾曲部に整流筒が設けられるという複雑な構成を取るため、部品点数の増加や組み立て作業が煩雑となってしまうという問題がある。

また、内燃機関及びそれに付随するエアクリーナ等の各種機器を狭いエンジンルーム内に可能な限りコンパクトにかつ整然と収めるために、従来より様々な手段が講じられている。例えば搭載スペースの制約上、エアフローメータが取り付けられる位置の吸気通路の断面形状を円形にすることができないような場合、すなわち所望の吸気流量を確保する上でエアフローメータが取り付けられる位置の吸気通路の断面形状を楕円形にしなければならない場合がある。

このような場合、上述した特許文献１においても、エア導出通路が断面楕円形となってしまうこととなり、仮に整流筒が円筒であったとしても、総じてエアフローメータの取り付け位置において吸気通路内で吸気の剥離が発生する虞があり、吸気流量を精度良く測定できなくなる虞がある。

そこで、本発明の請求項１の内燃機関の吸気構造は、エンジンカバーの裏面に形成された扁平なエアクリーナと、上記エアクリーナに隣接し、上記エンジンカバーに沿って上記エアクリーナの側方に張り出すように上記エンジンカバーの裏面に形成され、上記エアクリーナのクリーンサイドに扁平な連通路を介して接続された拡張室と、上記拡張室に接続された直線状に延びる吸気管と、上記吸気管に取り付けられ、上記吸気管の内部を流れる吸気流量を検知するエアフローメータと、を有し、上記拡張室は、上記エンジンカバーに沿った底壁部を有し、上記連通路よりも通路断面積が大きくなるよう形成され、上記吸気管は、断面円形で上記拡張室の上記底壁部に接続されていることを特徴としている。これによって、エンジンカバー裏面の拡張室の底壁部にエアフローメータが取り付けられる吸気管が接続されているので、搭載スペースの制約を受けることなく、吸気管の断面形状を所望の大きさの円形に形成することができる。つまり、所望の吸気流量を確保することが可能な吸気管の断面形状を、搭載スペースの制約を実質的に受けることく、断面円形に設定することができる。

本発明の請求項２は、上記請求項１に記載の内燃機関の吸気構造において、上記吸気管の延長方向に対して、上記拡張室の底壁部が直交するよう形成されていることを特徴としている。これによって、底壁部と吸気管の延長方向とが直交しない場合に比べて、拡張室から吸気管に流れ込む吸気の流れを乱すことがなくなる。

本発明によれば、簡便な構成で、吸気管内の流れを整流することができ、エアフローメータの出力ノイズが低減されるので、エアフローメータの検出精度を向上させることができる。また、拡張室を設けることで、拡張室にて吸気の流速を下げることができるので、この点でもエアフローメータの出力ノイズが低減され、エアフローメータの検出精度を向上させることができる。

また、吸気管の延長方向に対して拡張室の底壁部が直交するよう形成すれば、拡張室から吸気管に流れ込む吸気の流れが乱されるのを防止できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図３に示すように、樹脂製で細長い略矩形状のエンジンカバー１の裏面には、扁平でエンジンカバー１の長手方向に沿って細長いエアクリーナ２と、エアクリーナ２に外気を導入するべく接続され、エンジンカバー１の長手方向に沿って細長い外気導入管３と、エアクリーナ２と隣接し、エアクリーナ２と連通する拡張室４と、拡張室４に接続された断面円形で直線状に延びる吸気管５と、が形成されている。吸気管５には、エアフローメータ６が取り付けられ、この吸気管５内の吸気流量がエアフローメータ６によって測定される構成となっている。

エンジンカバー１の長手方向の一端部に開口する外気導入管３の上流側開口部７から流入した吸気は、外気導入管３内をエンジンカバー１の他端側に向かって流れ、外気導入管３の下流側開口部８からエアクリーナ２に導入される。そして、エアクリーナ２に導入された吸気は、エンジンカバー１の長手方向の一端部側に位置する拡張室４を経て吸気管５に流れ込む。つまり、エンジンカバー１の一端部に位置する上流側開口部７から流入した吸気は、エンジンカバー１の裏面をエンジンカバー１の他端側に向かって流れ、エアクリーナ２で塵や埃等が取り除かれた後、Ｕターンしてエンジンカバー１の一端部側の吸気管５から吸気系の下流側へと流れるようになっている。

外気導入管３は、図４に示すように、エンジンカバー１と、エンジンカバー１の裏面に組み付けられた樹脂製の第１ボディ部材９と、によって構成されている。そして、外気導入管３は、その下流側開口部８がエアクリーナ２のダストサイド１０と連通するよう構成され、上流側開口部７から流入した吸気をエアクリーナ２に導入している。

エアクリーナ２は、図４及び図５に示すように、エンジンカバー１と、エンジンカバー１の裏面に組み付けられた第１ボディ部材９と、第１ボディ部材９の下面に組み付けられた樹脂製の第２ボディ部材１１と、第２ボディ部材１１に組み付けられたフィルタエレメント１２と、によって構成されている。詳述すると、エアクリーナ２のダストサイド１０が、第２ボディ部材１１によって構成され、この第２ボディ部材１１に、第１ボディ部材９に形成された外気導入管３の下流側開口部８が接続されている。このダストサイド１０は、扁平でエンジンカバー１の長手方向（図５の紙面垂直方向）に沿って全体が細長くなるよう形成されている。そして、エアクリーナ２のクリーンサイド１３が、エンジンカバー１と第１ボディ部材９とによって構成されている。クリーンサイド１３は、同じくエンジンカバー１と第１ボディ部材９とによって構成された扁平な連通路１４を介して拡張室４と連通している。このクリーンサイド１３は、扁平でエンジンカバー１の長手方向（図５の紙面垂直方向）に沿って全体が細長くなるよう形成されている。また、フィルタエレメント１２は、扁平でエンジンカバー１の長手方向（図５の紙面垂直方向）に沿って細長くなるよう形成されている。つまり、エアクリーナ２は、ダストサイド１０、フィルタエレメント１２、クリーンサイド１３がこの順番で層状に積層された構成となっている。尚、図４及び図５中の１５は、第１ボディ部材９と第２ボディ部材１１との間、より詳しくはエアクリーナ２のダストサイド１０とクリーンサイド１３との間をシールする環状のシール部材である。

拡張室４は、図４及び図５に示すように、エンジンカバー１と、エンジンカバー１の裏面に組み付けられた第１ボディ部材９と、によって構成され、エンジンカバー１に沿ってエアクリーナ２の側方に張り出すよう形成されている。つまり、拡張室４は、上方（図４及び図５における上方）の上壁部１６がエンジンカバー１によって構成され、周囲の側壁部１７及び下方（図４及び図５における下方）のエンジンカバー１に沿った平板上の底壁部１８が第１ボディ部材９によって形成されている。この底壁部１８は、吸気管５の延長方向に対して直交するよう形成されている。また、拡張室４の通路断面積は、連通路１４の通路断面積よりも大きくなるよう設定されている。

吸気管５は、図４〜図６に示すように、第１ボディ部材９に形成されており、拡張室４の底壁部１８に接続されている。吸気管５は、この吸気管５の下流側に配置された吸気系部品の位置に応じて傾くよう設定されている。

そして、第１ボディ部材９は、振動溶着によりエンジンカバー１に接合され、第２ボディ部材１１は、第１ボディ部材９に着脱可能に取り付けられている。

図７及び図８は、エンジンルーム内における上述したエンジンカバー１の一部とエンジン１９及びその周辺の吸気系部品の位置関係を模式的に示した説明図である。尚、図７、図８においては、エンジンカバー１のうち裏面に外気導入ダクト３が設けられている部分を省略し、エンジンカバー１のうち裏面にエアクリーナ２及び拡張室４が形成されている部分のみを示したものである。つまり、実際は外気導入ダクト３がエンジン１９の上方に位置している。尚、図７及び図８において、２０はフード、２１は吸気マニホールド、２２は吸気マニホールド２１が接続された吸気コレクタ、２３は吸気コレクタ２２の一端に接続されたスロットルチャンバ、２４は吸気管５とスロットルチャンバ２３との間に介装された断面円形のダクト部材である。

図６〜図８に示すように、吸気管５は、下流側に位置するスロットルチャンバ２３の位置に応じて、その延長方向が設定されている。換言すれば、吸気管５は、吸気管５の下流側に配置された吸気系部品の位置に応じて、拡張室４に対して傾くよう設定されている。すなわち、ダクト部材２４は、吸気管５とスロットルチャンバ２３を接続するに当たって略Ｌ字形に湾曲させているが、このときダクト部材２４の中心軸が、全長に亙って同一平面上に位置するように、吸気管５の延長方向（図６における直線Ｌの傾き）が設定されている。

このような本実施形態においては、エンジンカバー１に沿ってエアクリーナ２の側方に張り出すように拡張室４が設けられ、この拡張室４の底壁部１８にエアフローメータ６が取り付けられる吸気管５が接続されているので、エンジンルーム内の搭載スペースの制約を受けることなく、吸気管５の断面形状を所望の大きさの円形に形成することができる。

例えば、図９に示す比較例のように、内部にダストサイドが形成されるダストサイドボディ３１の上方に、内部にクリーンサイドが形成されるクリーンサイドボディ３２が位置するよう構成されたエアクリーナ３３において、クリーンサイドボディ３１の側壁に接続された吸気管３４と吸気コレクタ３５の一端に取り付けられたスロットルチャンバ３６をダクト部材３７で接続するような場合、エンジンルーム内の高さ方向（図９における上下方向）で搭載スペースの制約があると、エアクリーナ３３自体を扁平な形状にしなければならない。つまり、クリーンサイドボディ３２に十分は高さを設定できないと、必要な吸気流量を確保するためには吸気管３４の断面形状を円形ではなく楕円形にしなければならなくなる。そのため、このような断面楕円形の吸気管３４においては、吸気管３４内で吸気の剥離が発生する虞がある。従って、この吸気管３４にエアフロメータが取り付けられた場合には、精度良く吸気管３４内の流量を測定できない虞がある。尚、図９において、３８はフード、３９はエンジン、４０は吸気コレクタ３５に接続された吸気マニホールドである。

一方、本実施形態においては、エアクリーナ２の側方に張り出した拡張室４の底壁部１８に吸気管５を設ける構成となっているので、エンジンルーム内の搭載スペースの制約によりエアクリーナ２が扁平な形状であっても、エアフローメータ６が取り付けられる吸気管５の断面形状を円形に設定することができる。そのため、吸気管５内の流れを整流することができ、吸気管５内の吸気の流速が均等となって、エアフローメータ６の出力ノイズが低減され、エアフローメータ６の検出精度を向上させることができる。

そして、拡張室４を設けることで、拡張室４にて吸気の流速を下げることができるので、この点でもエアフローメータ６の出力ノイズが低減され、エアフローメータ６の検出精度を向上させることができる。

また、吸気管５の延長方向に対して拡張室４の底壁部１８が直交するよう形成されているので、拡張室４から吸気管５に流れ込む吸気の流れを乱すことを防止することができるので、吸気管５内の流れを効果的に整流することができる。

そして、ダクト部材２４の中心軸が、全長に亙って同一平面上に位置するように、吸気管５の延長方向を設定すれば、ダクト部材２４内の吸気流れを乱すことがない。

また、拡張室４を設けることにより、扁平なエアクリーナ２からエアフロメータ６に到達するまでの吸気経路長を長く設定することができるので、この点でも吸気の整流化を図る上で有利な構成となっている。

さらに、拡張室４の底壁部１８に吸気管５が接続された構成となっているので、エンジンカバー１の長手方向（図５の紙面左右方向）の搭載スペースに制約がある場合には、拡張室４のエンジンカバー１の長手方向（図５の紙面左右方向）の寸法を変更することで対応することが可能なので、エアクリーナ２のエンジンカバー１の長手方向（図５の紙面左右方向）の寸法を変更する必要がなく、搭載スペースの制約に対するレイアウト自由度及び設計自由度を高くすることができる。

本発明に係る内燃機関の吸気構造の構成要素であるエンジンカバーを表側から見た斜視図。本発明に係る内燃機関の吸気構造の構成要素であるエンジンカバーを裏側から見た斜視図。図１に示す斜視図の一部を切り欠いて示す説明図。図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図。本発明に係る内燃機関の吸気構造の構成要素であるエンジンカバーの側面図。本発明に係る内燃機関の吸気構造の構成要素であるエンジンカバーの一部がエンジンルーム内に配置された状態を吸気系部品と伴に模式的に示した説明図。本発明に係る内燃機関の吸気構造の構成要素であるエンジンカバーの一部がエンジンルーム内に配置された状態を吸気系部品と伴に模式的に示した説明図。比較例を模式的に示した説明図。

符号の説明

１…エンジンカバー
２…エアクリーナー
４…拡張室
５…吸気管
６…エアフローメータ
１８…底壁部

Claims

エンジンカバーの裏面に形成された扁平なエアクリーナと、
上記エアクリーナに隣接し、上記エンジンカバーに沿って上記エアクリーナの側方に張り出すように上記エンジンカバーの裏面に形成され、上記エアクリーナのクリーンサイドに扁平な連通路を介して接続された拡張室と、
上記拡張室に接続された直線状に延びる吸気管と、
上記吸気管に取り付けられ、上記吸気管の内部を流れる吸気流量を検知するエアフローメータと、を有し、
上記拡張室は、上記エンジンカバーに沿った底壁部を有し、上記連通路よりも通路断面積が大きくなるよう形成され、
上記吸気管は、断面円形で上記拡張室の上記底壁部に接続されていることを特徴とする内燃機関の吸気構造。
上記吸気管の延長方向に対して、上記拡張室の底壁部が直交するよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気構造。