JP2011106445A

JP2011106445A - エンジンの可変吸気ダクト構造

Info

Publication number: JP2011106445A
Application number: JP2010192610A
Authority: JP
Inventors: Woomin Jung; 雨ミン鄭
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2011-06-02
Also published as: KR20110055276A; US20110114050A1; CN102072024A; DE102010036726A1

Abstract

【課題】複数の段階に分けられたエンジン回転数領域に応じて、各燃焼室に供給される空気量を調節することができる可変吸気ダクト構造を提供する。
【解決手段】車両のエンジンに供給される空気量を調節するために、内部にエアダクトが形成され、エアダクトが備える開閉バルブによって、連通可能であるように構成された吸気ダクトを含む吸気装置において、エアダクトは、第１エアダクト、第２エアダクト、第３エアダクトがそれぞれ形成され、エンジン回転数領域に応じてエアダクトが選択的に開閉される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの可変吸気ダクト構造に係り、より詳しくは、複数の段階に分けられたエンジン回転数領域に応じて、各燃料室に供給する空気量を調節するようにした可変吸気ダクト構造に関する。

自動車などの車両に搭載されるエンジンの吸気ダクトは、吸気ダクトから吸入した空気をエアクリーナーで濾過し、エンジンの吸気ポットに供給する構造になっている。そして、エンジンを高速高負荷領域で運転する時の空気量を充足するために、複数の吸気ダクトを備えるのが一般的になっている。

従来、このようなエンジンの可変吸気ダクトの構造は、特許文献１に記載された吸気装置にあるように、二つに分枝される吸気ダクトを有し、エンジンを低速低負荷領域で運転する時には、吸気ダクトの片側だけを開口し、エンジンを高速高負荷領域で運転する時には、吸気ダクトの両側を全て開放するようになっている。

そして、このようなエンジンの可変吸気ダクトは、対称形デュアル吸入システムとシングル吸入システムに分けられるが、対称形デュアル吸入システムの可変吸気ダクト構造は、コスト及び重量が過度に増大すること、エンジンルームの設計上の空間が制約を受けるという問題点を有している。
一方、シングル吸入システムの可変吸気ダクト構造は、高いエンジン出力性能が期待し難く、ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）の面で信頼性を確保するのが難しいという問題点があった。

特開２００４−７６６５７号公報

本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、複数の段階に分けられたエンジン回転数領域に応じて、各燃焼室に供給する空気量を調節し、安定なエンジン状態を維持することができる可変吸気ダクト構造を提供することにある。

このような目的を達成するための本発明の可変吸気ダクト構造は、車両のエンジンに供給される空気量を調節するために、内部にエアダクトが形成され、エアダクトが備える開閉バルブによって、連通可能であるように構成された吸気ダクトを含む吸気装置において、エアダクトは、第１エアダクト、第２エアダクト、第３エアダクトがそれぞれ形成され、エンジン回転数領域に応じてエアダクトが選択的に開閉されることを特徴とする。

また、第１エアダクト、第２エアダクト、第３エアダクトの内部には、それぞれ第１開閉バルブ、第２開閉バルブ、第３開閉バルブが設置されていることが好ましい。

エンジン回転数領域は、第１設定回転数領域、第２設定回転数領域、第３設定回転数領域に分類され、これらの設定範囲に応じて開閉バルブの開閉を制御することが好ましく、第１設定回転数領域は、エンジンの回転数が０ＲＰＭ以上、２４００ＲＰＭ未満の範囲であり、この場合、第１開閉バルブが開放され、第２開閉バルブ、第３開閉バルブは閉鎖され、第２設定回転数領域は、エンジンの回転数が２４００ＲＰＭ以上、５５００ＲＰＭ未満の範囲であり、この場合、第１開閉バルブ、第２開閉バルブが開放され、第３開閉バルブは閉鎖され、第３設定回転数領域は、エンジンの回転数が５５００ＲＰＭ乃至６４００ＲＰＭの範囲であり、この場合、第１開閉バルブ、第２開閉バルブ、第３開閉バルブが全て開放されることが好ましい。

また、第１、第２エアダクトからの吸入空気が合流して通過する位置に第１エアクリーナーが形成され、第３エアダクトからの吸入空気が通過する位置に第２エアクリーナーが形成されることが好ましい。
更にまた、エアダクトと開閉バルブは、複数備えられることが好ましい。

前述のように、本発明のエンジンの可変吸気ダクト構造によれば、エンジン回転数に応じた多段制御が可能なので、エンジン回転数に応じた空気量の制御が可能となる。

また、装着されたチャンバーエアクリーナーは、低中速及び中高速時にＮＶＨ低減装置の役割を果たし、最高速時にエンジン出力を増大させる役割を果たし、さらに、車両のＨＣ蒸気ガス及びブローバイガス（Ｂｌｏｗ−ｂｙｇａｓ）を低減させることができる。

さらにまた、始動ＯＦＦ時、チャンバーエアクリーナーバルブをクローズ状態にすることによって、別途の低減装置を必要とすることなく、エミッションを遮断することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造を通過する空気の流れを示した平面図である。本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造が車両に適用された状態を示した平面図である。本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造のエンジンが低中速領域にある場合の空気の流れを示した図である。本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造のエンジンが中高速領域にある場合の空気の流れを示した図である。本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造のエンジンが最高速領域にある場合の空気の流れを示した図である。

以下、本発明の好ましい実施形態の一例を、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造を通過する空気の流れを示した平面図である。図２は、本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造が車両に適用された状態を示した平面図である。図３は、本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造のエンジンが低中速領域にある場合の空気の流れを示した図である。図４は、本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造のエンジンが中高速領域にある場合の空気の流れを示した図である。図５は、本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造のエンジンが最高速領域にある場合の空気の流れを示した図である。

本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの吸気装置は、図１及び図２に示したように、第１吸気口（図示せず）及び第２吸気口（図示せず）がエンジンの吸気ポット（図示せず）に連通するための連通口を備えた、第１エアクリーナー及び第２エアクリーナーが具備されている。

第１エアクリーナー１１０及び第２エアクリーナー１２０は、樹脂材料を利用して射出成型によって形成され、それらの内部にはフィルターエレメントＦが設けられている。フィルターエレメントＦは、吸入する空気を濾過するために、公知の濾過材料からなる。

図１、２に示すように、本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの吸気装置には、第１エアクリーナー１１０及び第２エアクリーナー１２０に連通する第１エアダクト１０１、第２エアダクト１０２、第３エアダクト１０３が具備されている。
第１エアダクト１０１は、車両の中央前方からの外気を吸入するように配置され、第１エアダクト１０１の両側に第２エアダクト１０２、第３エアダクト１０３が各々配置されている。
以下、本発明の図面に表記された点線の矢印は、各々のエアダクト及びこれを通した空気の流れを示したものである。

第１エアダクト１０１は、第１エアクリーナー１１０と連通するように配置され、第２エアダクト１０２も、第１エアクリーナー１１０と連通するように配置されている。
即ち、本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの吸気装置では、第２エアダクト１０２から吸入した空気が、第１エアダクト１０１から吸入した空気と合流して、第１エアクリーナー１１０に連通するように形成されている。
そして、第３エアダクト１０３は、第１エアクリーナー１１０の反対側に配置される第２エアクリーナー１２０と連通するように配置されている。

図３〜図５に示すように、それぞれのエアダクトには、それぞれ連通するエアクリーナーとの間に開閉バルブが設けられている。
即ち、第１エアダクト１０１と第１エアクリーナー１１０の連結部位には、第１開閉バルブ２０１が設けられ、第２エアダクト１０２と第１エアクリーナー１１０の連結部位には、第２開閉バルブ２０２が設けられ、第３エアダクト１０３と第２エアクリーナー１２０の連結部位には第３開閉バルブ２０３が設けられている。
また、これら３個のエアダクト以外にも、設置空間の制約のない範囲でエアダクトを追加することができ、４個以上のエアダクトによって精密な制御を行っても良い。

上記のような構成からなる本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの吸気装置は、第１エアダクト１０１、第２エアダクト１０２、第３エアダクト１０３をそれぞれ区画を分けて形成し、これらのエアダクトに設けられた第１開閉バルブ２０１、第２開閉バルブ２０２、第３開閉バルブ２０３を選択的に開閉することによって、エンジンの駆動状態（高速、中速、低速）に応じて段階的に空気の流入量を調整して、安定なエンジン状態を維持できるようになっている。

つまり、エンジンは運転状態に応じて必要とする空気量が変わるので、低速の時には少量の空気が流入するようにし、高速の時には多量の空気を流入させて、エンジン性能が十分発揮できるようにして、それぞれのエアダクトからの空気量を調節して、安全で最適なエンジン稼働が実現するようにしている。

より詳細に説明すれば、エンジンの運転状態を３段階に分け、低中速領域を第１設定回転数領域、中高速領域を第２設定回転数領域、最高速領域を第３設定回転数領域とする。
エンジンの低中速領域である第１設定回転数領域は、エンジンの回転数が０ＲＰＭ以上、２４００ＲＰＭ未満の範囲であり、この場合、第１開閉バルブ２０１は開放し、第２開閉バルブ２０２、第３開閉バルブ２０３は閉鎖して、３個の空気吸入経路のうちの一つのルートを通してのみ空気が吸入されるので、３段階のうち最も吸入空気量の少ない状態である。

また、エンジンの中高速領域である第２設定回転数領域は、エンジンの回転数が２４００ＲＰＭ以上、５５００ＲＰＭ未満の範囲であり、この場合、第１開閉バルブ２０１、第２開閉バルブ２０２を開放し、第３開閉バルブ２０３のみ閉鎖して、３個の空気吸入経路のうち２つのルートから空気が吸入される。
この時、第３開閉バルブ２０３が閉鎖されて第３エアダクトが遮断されるので、ＮＶＨの低減効果を高めることができる。

そして、エンジンの最高速領域である第３設定回転数領域は、エンジンの回転数が５５００ＲＰＭ乃至６４００ＲＰＭの範囲であり、この場合、第１開閉バルブ２０１、第２開閉バルブ２０２、第３開閉バルブ２０３が全て開放され、３個の空気吸入経路全てを通して空気が吸入されるので、３段階のうち最も多量の空気を吸入する状態になり、エンジンが最高出力で作動できるようになる。

また、エンジン停止時に吸気系を通って出てくる排気ガス（ＨＣ蒸気ガス／ブローバイガス）については、第２エアクリーナー１２０が排気ガスの流出を遮断するので、別途の低減装置の必要はなくなる。
さらに、第２エアクリーナー１２０は、安定した発進を導き、レゾネーター機能も果たすことになり、周波数安定度を高め、特定周波数を減殺させる効果を発揮する。

前述のように、本発明の一実施形態に係るエンジンの可変吸気ダクト構造によれば、エンジンが中高速領域にある場合、第２エアダクト１０２が開放され、空気の吸入ルートが増加して、より多くの空気がエンジンに流入し、エンジン出力を上昇させる。この段階でも、低中速領域の状態と同様に、チャンバーエアクリーナーは、ＮＶＨ低減装置の役割を果たす。
また、エンジンが最高速領域にある場合、最高のエンジン出力を出すために、最も多い空気量が要求されるが、全ての空気の吸入ルートが開放されるので、エンジンの最高出力の達成が可能になる。

以上、本発明に関する望ましい一実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるわけではなく、本発明の実施例から当該発明が属する技術分野において通常の知識を有するものによる容易に変更されて、均等であると認められる範囲の全ての変更を含む。

１００・・・吸気装置
１０１・・・第１エアダクト
１０２・・・第２エアダクト
１０３・・・第３エアダクト
１１０・・・第１エアクリーナー
１２０・・・第２エアクリーナー
２０１・・・第１開閉バルブ
２０２・・・第２開閉バルブ
２０３・・・第３開閉バルブ
Ｆ・・・・・フィルターエレメント

Claims

車両のエンジンに供給される空気量を調節するために、内部にエアダクトが形成され、前記エアダクトが備える開閉バルブによって、エアダクトと連通可能であるように構成された吸気ダクトを有する吸気装置において、
前記エアダクトは、第１エアダクト、第２エアダクト、第３エアダクトがそれぞれ形成され、エンジン回転数領域に応じて前記エアダクトが選択的に開閉されることを特徴とするエンジンの可変吸気ダクト構造。
前記第１エアダクト、第２エアダクト、第３エアダクトの内部には、それぞれ第１開閉バルブ、第２開閉バルブ、第３開閉バルブが設置されていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの可変吸気ダクト構造。
前記エンジン回転数領域は、第１設定回転数領域、第２設定回転数領域、第３設定回転数領域に分類され、これらの設定範囲に応じて前記開閉バルブの開閉を制御することを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの可変吸気ダクト構造。
前記第１設定回転数領域は、エンジンの回転数が０ＲＰＭ以上、２４００ＲＰＭ未満の範囲であり、この場合、第１開閉バルブが開放され、前記第２開閉バルブ、第３開閉バルブは閉鎖されることを特徴とする、請求項３に記載のエンジンの可変吸気ダクト構造。
前記第２設定回転数領域は、エンジンの回転数が２４００ＲＰＭ以上、５５００ＲＰＭ未満の範囲であり、この場合、第１開閉バルブ、第２開閉バルブが開放され、前記第３開閉バルブは閉鎖されることを特徴とする、請求項３に記載のエンジンの可変吸気ダクト構造。
前記第３設定回転数領域は、エンジンの回転数が５５００ＲＰＭ乃至６４００ＲＰＭの範囲であり、この場合、第１開閉バルブ、第２開閉バルブ、第３開閉バルブが全て開放されることを特徴とする、請求項３に記載のエンジンの可変吸気ダクト構造。
前記第１エアダクト及び第２エアダクトからの吸入空気が合流して通過する位置に第１エアクリーナーが形成され、前記第３エアダクトからの吸入空気が通過する位置に第２エアクリーナーが形成されることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの可変吸気ダクト構造。
前記エアダクトと前記開閉バルブは、複数備えられていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの可変吸気ダクト構造。