JP2013108456A - インテークマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの複数の気筒毎に接続される複数の分岐管の各上流側が合流して１つの共有管に連接された構成のインテークマニホールドにおいて、比較的簡易な構成で、圧力センサの出力に基づく吸入空気量の検出精度を向上可能とする。
【解決手段】共有管２１においてスロットルバルブが設置される場所の下流側には、吸気を方向転換させるための屈曲部２６が設けられている。屈曲部２６の下流部２６ｂにおいて上流部２６ａ寄りでかつ屈曲部２６の内側領域には圧力センサを装着するためのセンサ装着孔２８が設けられている。センサ装着孔２８に圧力センサが装着された状態では圧力センサの筒状圧力導入部が共有管２１内に露呈される。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの複数の気筒毎に接続される複数の分岐管の各上流側が合流して１つの共有管に連接された構成のインテークマニホールドに関する。本発明は、特にインテークマニホールドに対する圧力センサの設置形態を工夫している。

従来のインテークマニホールドは、エンジンの複数の気筒毎に接続される複数の分岐管の各上流側が合流して１つの共有管に連接された構成になっている。

一般に、インテークマニホールドには、吸気の圧力を検出するための圧力センサが設置され、この圧力センサの出力に基づいてマイクロコンピュータなどにより吸入空気量を推定するようにしている。

前記圧力センサは、その先端側に円筒状の筒状圧力導入部が設けられるようになっており、この筒状圧力導入部が前記共有管内に露呈するようにインテークマニホールドの所定場所に設置される。

ところで、インテークマニホールドの共有管に設置されるスロットルバルブの下流側の直ぐ近くに圧力センサを設置すると、スロットルバルブと共有管との間を吸気が通過することに伴い当該通過部分の下流側で乱気流が発生することがあり、この乱気流によって前記圧力センサの設置場所付近の圧力がばらつきやすくなる。そのために、圧力センサによる出力ばらつきが大きくなるなど、当該圧力センサの出力に基づいて吸入空気量を検出する際の精度が低下する、ということが懸念される。

そこで、例えば特許文献１では、直線形状の共有管においてスロットルバルブの設置場所の下流側直ぐ近くにボア内管（３４）を設置して二重管構造とすることにより、このボア内管と共有管との間に円筒状空間（３７）を確保し、この円筒状空間の存在位置に対応する共有管から径方向外向きに突出する圧力導入管（５２）を設け、この圧力導入管にゴムホースを介して圧力センサを取り付けるようにしている。

特開２００５−３３７１９８号公報（段落０００３、０００４、００２８参照）

上記特許文献１の場合、スロットルバルブと共有管との間を通過する吸気の乱気流の影響を受けずに圧力センサで吸気の圧力を比較的安定して検出することが可能になっていると言えるが、そのようにするための構造が前記したように複雑になっているので、インテークマニホールドの製造コストが嵩むことが懸念される。

ここで、仮に、圧力センサをインテークマニホールドの前記共有管と前記複数の分岐管との連接部分に設置することにより、圧力センサをスロットルバルブの設置場所から遠く離すことが考えられるが、そのようにした場合には、次のような懸念が生じる。

つまり、エンジンの排気バルブと吸気バルブとが同時に開くタイミングで排気ガスの吹き返しが発生したときに、当該吹き返しによって前記圧力センサの設置場所で吸気が大きく乱れやすくなる。このことに起因して、圧力センサの設置場所の圧力がばつらきやすくなる場合があるので、当該圧力センサの出力に基づいて吸入空気量を検出する際の精度が低下することが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、エンジンの複数の気筒毎に接続される複数の分岐管の各上流側が合流して１つの共有管に連接された構成のインテークマニホールドにおいて、比較的簡易な構成で、圧力センサの出力に基づく吸入空気量の検出精度を向上可能とすることを目的としている。

本発明は、エンジンの複数の気筒毎に接続される複数の分岐管の各上流側が合流して１つの共有管に連接された構成のインテークマニホールドであって、前記共有管においてスロットルバルブが設置される場所の下流側には、吸気を方向転換させるための屈曲部が設けられており、この屈曲部の下流部において上流部寄りでかつ前記屈曲部の内側領域には、圧力センサを装着するためのセンサ装着孔が設けられており、前記センサ装着孔に前記圧力センサが装着された状態では、当該圧力センサの筒状圧力導入部が前記共有管内に露呈される、ことを特徴としている。

この構成では、前記共有管と前記スロットルバルブとの間を吸気が通過することに伴いスロットルバルブの下流側（前記屈曲部の上流部）で乱気流が発生して当該場所における圧力がばらつきやすくなることは避けられない。

しかしながら、本発明の構成では、前記上流部から前記下流部に吸気が流れる過程では、前記上流部から流れてくる吸気が前記下流部の内周面において前記屈曲部の外側領域に衝突して当該外側領域に沿って案内されながら下流側へ向けて流れるようになる。

これにより、前記下流部において前記上流部寄りでかつ前記屈曲部の内側領域に圧力センサを設置しているので、この圧力センサの筒状圧力導入部の下側開口付近では前記乱気流の影響を受けにくくなり、当該場所の圧力がばらつきにくくなる。そのために、圧力センサによる出力ばらつきが比較的小さくなるので、当該圧力センサの出力に基づいて吸入空気量を検出する際の精度が向上することになる。

しかも、仮にエンジンの排気バルブと吸気バルブとが同時に開くタイミングで排気ガスの吹き返しが発生したときでも、この吹き返しにより吸気が乱れやすい場所（共有管と複数の分岐管との連接部分）から遠く離した場所に前記センサ装着孔を設置しているので、当該センサ装着孔の設置場所では前記吹き返しが原因となる圧力ばらつきが発生せずに済むようになる。

好ましくは、前記屈曲部の前記上流部は、前記エンジンのシリンダヘッド側からクランクシャフト側へ向かう方向に吸気を流通させる流路とされ、前記屈曲部の前記下流部は、前記上流部から流れてくる吸気を方向転換させて流通させる流路とされる。

好ましくは、前記スロットルバルブは、その回転軸が前記気筒の配列方向に沿う直線に対してほぼ直交しかつ前記上流部の中心線に対してほぼ直交するように設置され、前記圧力センサは、その筒状圧力導入部の中心線が、前記スロットルバルブの回転軸の中心線を前記上流部の中心線に沿って仮想変位させることで得られる仮想平面に重なるように設置される。

しかしながら、本発明の構成において、前記乱気流が発生しやすくなる場所は、前記屈曲部における前記上流部内の全域ではなく、前記上流部内において前記スロットルバルブの開く角度範囲に対応する領域となり、前記上流部内においてスロットルバルブの回転軸の存在場所に対応する領域では乱気流が発生しにくくなる。

一般に、インテークマニホールドの前記共有管と前記スロットルバルブとの間を吸気が通過するときに、当該吸気の通過部分の下流側で乱気流が発生することになり、スロットルバルブの回転軸の存在場所に対応する下流側では前記乱気流が発生しにくくなる。

この点に着目し、センサ装着孔に装着される圧力センサの筒状圧力導入部の設置形態を特定しているから、圧力センサの筒状圧力導入部の設置場所における圧力がばらつきにくくなる。そのために、圧力センサによる出力ばらつきが比較的小さくなるので、当該圧力センサの出力に基づいて吸入空気量を検出する際の精度が向上することになる。

好ましくは、前記インテークマニホールドは、前記センサ装着孔に前記圧力センサが装着された構成とされるものとされる。

本発明は、エンジンの複数の気筒毎に接続される複数の分岐管の各上流側が合流して１つの共有管に連接された構成のインテークマニホールドにおいて、比較的簡易な構成で、圧力センサの出力に基づく吸入空気量の検出精度を向上することが可能になる。

本発明に係るインテークマニホールドの一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図１のインテークマニホールドに対する圧力センサの取り付け形態を説明するための斜視図である。 図１のインテークマニホールドの共有管の断面を示す図である。 図１のインテークマニホールドの共有管の平面を示す図である。 図１の圧力センサの外観を示す斜視図である。 図５の圧力センサの内部構成を模式的に示す断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図６に本発明の一実施形態を示している。この実施形態で例示するエンジン１は例えば直列４気筒になっているが、その気筒数やエンジンの型式については特に限定されるものではない。

エンジン１には、複数の気筒１ａ・・・に吸入空気を分配して供給するためのインテークマニホールド２と、複数の気筒１ａ・・・から排出される排気ガスを集合させるためのエキゾーストマニホールド（図示省略）とが取り付けられる。

インテークマニホールド２は、複数の分岐管２２〜２５が合流して１つの共有管２１に連接された構成になっている。

４本の分岐管２２〜２５は、エンジン１の複数の気筒１ａ・・・毎に接続されるものであり、複数の気筒１ａ・・・の配列方向に沿って一直線上に隣り合うように並べられている。

共有管２１の上側開口には、図示していないが、外部から空気を取り込むための空気導入管が接続される。この共有管２１において下記するスロットルバルブ３が設置される場所の下流側には、エンジン１の前端側から見てほぼＬ字形状に屈曲する屈曲部２６が設けられている。

この屈曲部２６の上流部２６ａは、エンジン１の図示していないシリンダヘッド側からクランクシャフト側へ向かう方向（または気筒１ａ・・・の中心軸線１００の上死点側から下死点側に向かう方向）に吸気を流通させる流路とされる。また、屈曲部２６の下流部２６ｂは、上流部２６ａの下側から流れてくる吸気をエンジン１から遠ざかる向きに方向転換させて流通させる流路とされる。

下流部２６ｂの下流側には、直線部２７が設けられている。この直線部２７は、４本の分岐管２２〜２５の配列方向に延びていて、当該分岐管２２〜２５の上流端が直線部２７の長手方向に並んで連通連結される。

図３に示すように、上流部２６ａの中心線３００は、気筒１ａ・・・の中心軸線１００に対してほぼ平行となるように設定されている。なお、この実施形態では、インテークマニホールド２をエンジン１に取り付けた状態においてエンジン１の前端から見たときに、上流部２６ａの中心線３００が、気筒１ａ・・・の中心軸線１００に対して所定角度θ１（図３参照）傾斜されている。この傾斜の方向は、上流部２６ａの下側が気筒１ａ・・・の中心軸線１００に徐々に近づくような傾斜とされている。

このことから、上流部２６ａの中心線３００が気筒１ａ・・・の中心軸線１００に対して平行となる場合だけでなく、所定角度傾斜するような場合も含むようにするために、前記したように「上流部２６ａの中心線３００は、気筒１ａ・・・の中心軸線１００に対してほぼ平行となる」という記載にしている。

このようなインテークマニホールド２には、スロットルバルブ３と、圧力センサ４とが設置されるので以下で詳しく説明する。

まず、スロットルバルブ３は、インテークマニホールド２の共有管２１の上流部２６ａの上側開口に設置されている。このスロットルバルブ３は、図示していないスロットルモータによって開閉作動されるようになっており、このスロットルモータは図示していないエレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ）によって制御されるようになっている。

スロットルバルブ３は、バタフライ弁方式とされており、図２および図４に示すように、平面視がほぼ楕円形の板状部材とされている。このスロットルバルブ３の回転軸３ａは、気筒１ａ・・・の配列方向に沿う直線２００に対してほぼ直交しかつ上流部２６ａの中心線３００に対してほぼ直交するように設置される。このように、「ほぼ直交」と記載しているのは、完全に直交する場合だけでなく、例えば直交よりも適宜大きい角度となる場合や直交よりも適宜小さくなる場合も含むからである。

圧力センサ４は、インテークマニホールド２の下流部２６ｂにおいて上流部２６ａ寄りでかつ屈曲部２６の内側領域に設置されている。この屈曲部２６の内側領域とは、屈曲部２６がＬ字形状であるから、内側でカーブする部分のことであり、また、外側でカーブする部分が外側領域となる。この屈曲部２６の内側領域には、圧力センサ４を差込み装着するためのセンサ装着孔２８が、下流部２６ｂの径方向内外に貫通するように設けられている。

詳しくは、圧力センサ４は、図５および図６に示すように、その胴部４１内に吸気の圧力を感知するための圧電素子（図示省略）などを含む感知部４２が設けられている。

この圧力センサ４の胴部４１の下側には、インテークマニホールド２の共有管２１内の吸気を感知部４２に導入するための筒状圧力導入部４３が設けられている。この筒状圧力導入部４３は、この実施形態においてほぼ円筒形に形成されている。

この圧力センサ４の感知部４２および当該感知部４２から引き出される電気配線４４の一部は、胴部４１の素材となるモールド樹脂によりモールドされることにより密閉保護されている。なお、胴部４１には、電気配線４４に図示していない外部配線を接続するための凹状の差込み部４５が設けられている。

センサ装着孔２８は、円形孔とされており、このセンサ装着孔２８内に圧力センサ４の筒状圧力導入部４３が共有管２１の外径側から差込み装着されることにより、圧力センサ４の筒状圧力導入部４３が共有管２１内に露呈される状態になる。これにより、筒状圧力導入部４３の下側開口が共有管２１内で開放されることになる。この実施形態では、筒状圧力導入部４３の下側開口は、下流部２６ｂの内周面と面一になるように、あるいは前記内周面よりも所定量突出するように配置されている。

このため、上流部２６ａから下流部２６ｃに流れる吸気は圧力センサ４の筒状圧力導入部４３の下端開口から内部に入り込むようになるので、感知部４２により吸気圧力を感知するとともに電気信号に変換して、図示していないエレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ）に入力するようになる。このＥＣＵは、圧力センサ４から入力される電気信号に基づいて吸気圧力を検出するとともに吸入空気量を算出する。

そして、図２に示すように、インテークマニホールド２のセンサ装着孔２８に圧力センサ４を装着したときに、この圧力センサ４は、その筒状圧力導入部４３の中心線（センサ装着孔２８の中心線）４００が、スロットルバルブ３の回転軸３ａの中心線５００を上流部２６ａの中心線３００に沿って仮想変位させることで得られる仮想平面６００に重なるように設置される。

なお、この実施形態では、圧力センサ４の筒状圧力導入部４３の中心線（センサ装着孔２８の中心線）４００が、上流部２６ａの中心線３００に対して所定角度θ２（図３参照）傾斜されている。この傾斜の方向は、筒状圧力導入部４３の下側が上流部２６ａの中心線３００に徐々に近づくような傾斜とされている。

次に、上記実施形態の構成であれば、圧力センサ４が吸気の乱れによる影響を受けにくくなるので、その理由を説明する。

まず、エンジン１の運転に伴いインテークマニホールド２の共有管２１に空気が吸入されると、この共有管２１とスロットルバルブ３との間を吸気が通過することに伴いスロットルバルブ３の下流側で乱気流が発生することになって、当該場所の圧力がばらつきやすくなることは避けられない。

しかしながら、前記乱気流が発生しやすくなる場所は、共有管２１の屈曲部２６における上流部２６ａ内の全域ではなく、上流部２６ａ内においてスロットルバルブ３の開く角度範囲に対応する領域（図４の破線で囲む領域）３０，３１となり、上流部２６ａ内においてスロットルバルブ３の回転軸３ａの存在場所に対応する領域では乱気流が発生しにくくなる。

そのことに加え、上流部２６ａから下流部２６ｂに吸気が流れる過程では、図３の実線矢印５０で示すように、上流部２６ａから流れてくる吸気が下流部２６ｂの内周面において屈曲部２６の外側領域に衝突して当該外側領域に沿って案内されながら下流側へ向けて流れるようになる。

これにより、下流部２６ｂにおいて上流部２６ａ寄りでかつ屈曲部２６の内側領域に圧力センサ４を設置しているので、この圧力センサ４の筒状圧力導入部４３の下側開口付近では前記乱気流の影響を受けにくくなり、当該場所における圧力がばらつきにくくなる。

しかも、仮にエンジン１の図示していない排気バルブと吸気バルブとが同時に開くタイミングで排気ガスの吹き返しが発生したときでも、この吹き返しにより吸気が乱れやすい場所（分岐管２２〜２５および直線部２７）から遠く離した場所にセンサ装着孔２８を設置しているので、当該センサ装着孔２８の設置場所では前記吹き返しが原因となる圧力ばらつきが発生せずに済むようになる。

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、インテークマニホールド２に対する圧力センサ４の設置場所について、共有管２１とスロットルバルブ３との間を通過するときに発生する吸気の乱気流や、エンジン１の図示していない排気バルブと吸気バルブとが同時に開くタイミングで発生する排気ガスの吹き返しの影響を受けにくい場所（屈曲部２６の下流部２６ｂにおいて上流部２６ａ寄りでかつ屈曲部２６の内側領域）に特定している。

これにより、圧力センサ４による出力ばらつきが比較的小さくなるので、当該圧力センサ４の出力に基づいて吸入空気量を検出する際の精度を向上させることが可能になる。

しかも、本発明を適用した実施形態では、圧力センサ４が吸気の乱れによる影響を受けにくくするために、共有管２１においてスロットルバルブ３の設置場所の下流側にＬ字形状の屈曲部２６を設けるとともに、この屈曲部２６の上流部２６ａにスロットルバルブ３を設置し、この屈曲部２６の下流部２６ｂにおいて上流部２６ａ寄りの内角側に圧力センサ４を設置するようにしているだけであるから、特許文献１に比べると、構成が簡易となって、インテークマニホールド２の製造コストを上昇を抑制することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では４本の分岐管２２〜２５を備えるタイプのインテークマニホールド２を例に挙げているが、本発明は特に限定されるものではなく、前記インテークマニホールド２の分岐管２２〜２５の数は、当該インテークマニホールド２の使用対象となるエンジン１の気筒数に対応して設定される。

（２）上記実施形態では、共有管２１の屈曲部２６において上流部２６ａおよび下流部２６ｂを、４本の分岐管２２〜２５のうちの最前列の分岐管２２に隣り合うように設けた例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明は、エンジンの複数の気筒毎に接続される複数の分岐管の各上流側が合流して１つの共有管に連接された構成のインテークマニホールドに好適に利用することが可能である。

１ エンジン
１ａ エンジンの気筒
２ インテークマニホールド
２１ インテークマニホールドの共有管
２２〜２５ インテークマニホールドの分岐管
２６ 共有管の屈曲部
２６ａ 屈曲部の上流部
２６ｂ 屈曲部の下流部
２８ インテークマニホールドのセンサ装着孔
３ スロットルバルブ
３ａ スロットルバルブの回転軸
４ 圧力センサ
４１ 圧力センサの胴部
４２ 圧力センサの感知部
４３ 圧力センサの筒状圧力導入部
１００ 気筒１ａの中心軸線
２００ 気筒１ａの配列方向に沿う直線
３００ 上流部２６ａの中心線
４００ 筒状圧力導入部４３の中心線
５００ スロットルバルブ３の回転軸３ａの仮想直線
６００ 仮想平面

Claims (4)

1. エンジンの複数の気筒毎に接続される複数の分岐管の各上流側が合流して１つの共有管に連接された構成のインテークマニホールドであって、
   前記共有管においてスロットルバルブが設置される場所の下流側には、吸気を方向転換させるための屈曲部が設けられており、
   この屈曲部の下流部において上流部寄りでかつ前記屈曲部の内側領域には、圧力センサを装着するためのセンサ装着孔が設けられており、
   前記センサ装着孔に前記圧力センサが装着された状態では、当該圧力センサの筒状圧力導入部が前記共有管内に露呈される、ことを特徴とするインテークマニホールド。
2. 請求項１に記載のインテークマニホールドにおいて、
   前記屈曲部の前記上流部は、前記エンジンのシリンダヘッド側からクランクシャフト側へ向かう方向に吸気を流通させる流路とされ、
   前記屈曲部の前記下流部は、前記上流部から流れてくる吸気を方向転換させて流通させる流路とされる、ことを特徴とするインテークマニホールド。
3. 請求項１または２に記載のインテークマニホールドは、
   前記スロットルバルブは、その回転軸が前記気筒の配列方向に沿う直線に対してほぼ直交しかつ前記上流部の中心線に対してほぼ直交するように設置され、
   前記圧力センサは、その筒状圧力導入部の中心線が、前記スロットルバルブの回転軸の中心線を前記上流部の中心線に沿って仮想変位させることで得られる仮想平面に重なるように設置される、ことを特徴とするインテークマニホールド。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のインテークマニホールドは、
   前記センサ装着孔に前記圧力センサが装着された構成とされる、ことを特徴とするインテークマニホールド。

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