JP2014181585A - 車両の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンと共に揺動する吸気ダクトと、車体側に取付けられた外気取入部材との相対変位を吸収すると共に、エンジンの運転状態に応じてエンジンルーム内の空気と外気とを選択吸気して、エンジン出力及び燃費の向上を図る車両の吸気装置の提供を目的とする。
【解決手段】エンジン１１に取付けられたエアクリーナ５の吸気装置であって、一端６１がエアクリーナ５に連結する吸気ダクト６と、吸気ダクト６の他端６２と遊嵌し、バンパ１３に取付けられた外気取入部材７と、吸気ダクト６と外気取入部材７とが遊嵌した重合遊嵌部Ｍに介装され、膨張又は収縮して、重合遊嵌部Ｍの隙間を開放又は閉塞する膨張収縮部材２と、膨張収縮部材２の膨張又は収縮を制御する吸気ＥＣＵと、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンと共に揺動する吸気ダクトの揺動を吸収する車両の吸気装置に関する。

一般に、エンジンに供給される吸気は、温度が低く空気密度の高い外気を導入することにより、エンジン出力の向上を図っている。
エンジンフードの下側にエンジンを配置した車両においては、車両のレイアウトの都合で、エアクリーナがエンジンに装着されている。
また、エアクリーナに取入れる吸気は、多くの外気を取入れるために、車両走行時の風圧を利用して、車両前方側に外気取入口を配設している。
ところが、車両走行中、エンジンは、出力負荷の変動を生起し、該負荷変動の反動によってクランクシャフトの軸芯を中心にして揺動すると共に、コンプレッサーなどの補記類の振動、タイヤから伝わる振動などの外力によっても振動する。
そのため、エアクリーナと外気取入口との間には、エアクリーナの揺動を吸収するため、ゴム製の蛇腹ホースを介装している。

更に、特許文献１によると、エンジンフードに覆われたエンジンルーム内に、エアクリーナと、このエアクリーナに外気を導入する吸気ダクトを配置し、エアクリーナのエアインレットパイプをエアクリーナから斜め上方に延設し、吸気ダクトを外気取入口から斜め上方に延ばした後に、屈曲部で斜め下方に屈曲させて、エアインレットパイプに嵌合させた車両の吸気装置において、吸気ダクトの屈曲部をエンジンフードに対して所定間隔を隔てた衝撃吸収空間内に配置する一方、外力によってエンジンフードが変形して、吸気ダクトの屈曲部に接触した場合に、吸気ダクトがエアインレットパイプをガイドにして、エアクリーナに浸入するようにして、エンジンフードの変形量を拡大するように、吸気ダクトの下流端部をエアインレットパイプ内へスライド可能に挿入したものである。

特開２０１１−１５７９４３号公報

ところが、特許文献１によると、エンジンフードの変形時に備えて、エアクリーナのエアインレットパイプと吸気ダクトの下流端部とがスライド可能に嵌合したものであり、該スライドによって車両衝突時に、吸気ダクトの長さ変動を吸収させて、衝突エネルギーの吸収量を増加させるものである。
従って、エンジンの負荷変動によって、エンジンの揺動に伴いエアクリーナが揺動して、エアクリーナと外気取入口との吸気ダクト長さが変動した際の、その変動を吸収できる構造ではない。
また、エアインレットパイプと吸気ダクトとをスライド可能に嵌合することは、スライド部に既述の通り、エンジンと共に揺動するエアクリーナのエアインレットパイプと吸気ダクトとの間に大きな嵌合隙間が必要であり、隙間が大きいと、エンジンルーム内のエアクリーナへの吸気が多くなり、エンジンの出力が低下する。
一方、隙間を小さくすると、エンジンの振動によりエアインレットパイプとエアダクトとが干渉し、騒音を発生させる要因となる。

本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、エンジンと共に揺動する吸気ダクトと、車体側に取付けられた外気取入部材との相対変位を吸収すると共に、エンジンの運転状態に応じてエンジンルーム内の空気と外気とを選択吸気して、エンジン出力及び燃費の向上を図る車両の吸気装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明によれば、車両のエンジンに取付けられたエアクリーナに吸気を導く車両の吸気装置であって、
一端が前記エアクリーナに連結する吸気ダクトと、
前記吸気ダクトの他端と遊嵌し、車体側に取付けられた外気取入部材と、
前記吸気ダクトと前記外気取入部材とが遊嵌した重合遊嵌部に介装され、膨張又は収縮して、前記重合遊嵌部の隙間を開放又は閉塞する膨張収縮部材と、
前記膨張収縮部材の膨張又は収縮を前記エンジンの運転状態に基づいて制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする車両の吸気装置の提供ができる。

本発明によると、エンジンの出力変動に伴う吸気ダクトと、車体側に取付けられた外気取入部材との相対変動を重合遊嵌部にて吸収すると共に、エンジンの運転状態に応じて重合遊嵌部の隙間を閉塞又は開放できる。
従って、エンジンの運転状態に応じて重合遊嵌部が閉塞されると外気取入のみとなり、等外部が開放されると、エンジンルーム内の空気と外気とを吸気できる。
エンジン出力に沿った吸気が可能となり、エンジン出力及び燃費効率の向上が図れる。

また、本発明において好ましくは、前記吸気ダクトの前記他端は重力方向下方へ傾斜し、前記外気取入部材には、前記他端より重力方向下方に水貯溜部を設けるとよい。

このような構成にすることにより、雨天時、又は車両洗車時等に、外気取入部材より浸入した水を、吸気から分離して、エアクリーナ及びエンジンの燃焼室に水が入らないようにした。
これにより、エアクリーナの濾紙の湿潤による空気の濾過性能低下及びエンジンの燃焼室への水浸入によるウォータハンマ防止が図られる。

また、本発明において好ましくは、前記外気取入部材は外気取入側の吸気導入路空間に対して、前記水貯溜部側の通路空間を大きくするとよい。

このような構成にすることにより、外気取入部材の外気取入側の吸気導入路空間を、水貯溜部側の通路空間より小さくすることにより、走行時に、とりいれた空気を圧縮することができる。
吸気導入路空間で圧縮された吸気は、水貯溜部の通路空間で膨張することにより、吸気温度の低下及び吸気中に含まれる水分の凝縮による気水分離が行われ、エアクリーナ及びエンジンへの水浸入を防止できる。

また、本発明において好ましくは、前記制御装置は、前記エンジンルーム内の温度が外気温度より高い場合には、前記膨張収縮部材を膨張させて、外気取入を促進させるとよい。

このような構成にすることにより、膨張収縮部材を膨張させて、遊嵌部の隙間を閉じることにより、該遊嵌部からエンジンルーム内の空気が取入れられないようにして、空気温度が高く、空気密度の低いエンジンルーム内の空気取入れを遮断して、空気密度の高い外気を吸気することで、エンジン出力及び燃費向上を図ることができる。

また、本発明において好ましくは、前記制御装置は、前記車両の速度が設定速度以上の場合には、前記膨張収縮部材を膨張させて、外気取入を促進させるとよい。

このようにすることにより、車速が設定以上の場合は、車両の走行風を利用したラム圧によって、エンジンルーム内の空気より冷たい外気をより多く吸気することで、エンジン出力及び燃費向上を図る。

また、本発明において好ましくは、前記制御装置は、前記エンジン出力が設定出力以上の場合には、前記膨張収縮部材を膨張させて、外気取入を促進させるとよい。

このようにすることにより、登坂時等、スピードは遅いがエンジン出力（負荷）が大きい時は、エンジンからの熱で昇温したエンジンルーム内の空気より冷たい空気密度の高い外気を取入れることで、エンジン出力及び燃費向上が図れる。

また、本発明において好ましくは、前記制御装置は、エンジン出力が設定出力以上で、且つ外気温度が設定温度以上の場合には、前記膨張収縮部材を収縮させて、外気及びエンジンルーム内の空気を吸気するとよい。

このようにすることにより、エンジン出力が設定出力以上で、且つ外気温度が設定温度以上の場合には、エンジンルーム内空気及び外気の両方を吸気可能とすることで、車両の吸気装置の吸気抵抗を軽減させて、エンジンへの吸気量を多くすることで、エンジン出力及び燃費向上が図れる。

本発明によれば、エンジンと共に揺動する吸気ダクトと、車体側に取付けられた外気取入部材との相対変動を吸収すると共に、エンジンの運転状態に応じてエンジンルーム内の空気と外気とを選択吸気して、エンジン出力及び燃費の向上を図る車両の吸気装置の提供を目的とする。

本発明の実施形態における全体構成概略図を示す。 本発明の第１実施形態をエンジンルーム内における吸気装置構成部材の概略配置図を示す。 本発明の膨張収縮部材の取付構造で、（Ａ）は外気取入部材、（Ｂ）は吸気ダクトへの取付構造を示す。 本発明の第１実施形態における制御フロー図を示す。 本発明の第２実施形態における制御フロー図を示す。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態における全体構成概略図を示し、図２は、本発明の吸気装置１のエンジンルームＥＲ内における、各構成部材の概略配置図を示す。
１１はエンジンである。エンジン１１は、エンジン制御装置（Ｅ／Ｇ ＥＣＵ）３がドライバーのアクセルペダル３５ａの踏込み量を検知して、出力（負荷）及び回転数を制御される。

吸気装置１は、エンジン１１の上部に装着されたエアクリーナ５と、該エアクリーナ５に連結された吸気ダクト６と、吸気ダクト６に遊嵌し、外気を取入れる外気取入部材７と、吸気ダクト６と外気取入部材７との遊嵌部に介装され、該遊嵌部の隙間を閉塞又は、開放する膨張収縮部材２と、車両の速度を検知する車速センサ３２と、エンジンルームＥＲ内の温度を検知するエンジンルーム内温度センサ３３と、車両外部の温度を検知する外気温度センサ３４と、ドライバーのアクセルペダル３５ａの踏込み量を検知する負荷センサ３５と、これら各センサからの信号に基づいて膨張収縮部材２の膨張又は収縮の制御を行う制御装置である吸気ＥＣＵ３１と、該吸気ＥＣＵ３１の出力に基づいて膨張収縮部材２への圧縮空気の供給、又は排気を行うエアーポンプ＆モータ２５と、を備えている。

エンジンルームＥＲは、上面を覆うエンジンフード１２と、エンジンフード１２の車両前端側に配置されたバンパ１３とで囲まれている。
エンジンルームＥＲ内には、エンジン１１が該エンジン１１のクランクシャフト（図示省略）が車幅方向に延在する状態で搭載されている。
エンジン１１の上部にはエアクリーナ５が装着されている。
エアクリーナ５には、円筒状の吸気ダクト６の一端６１が図示されないバンド部材で固定されている。

エンジンルームＥＲの先端側のバンパ１３には外気取入部材７が装着されている。
外気取入部材７は、外気を取入れる吸気導入路空間７５と、取入れた吸気に含まれる水分を分離し、貯溜する水貯溜部７４と、吸気ダクト６の他端６２が嵌入する連結部７２と、を備えている。
外気取入部材７の吸気導入路空間７５の開口部７１は、バンパ１３に開口された筒状のフランジ部１３ａに外嵌した状態で装着されている。
外気取入部材７の吸気ダクト６との連結部７２には、吸気ダクト６の他端６２が内嵌している。

そして、外気取入部材７は、車両先端側が外気を導入する吸気導入路空間７５となっており、車両走行に伴い、バンパ１３の表面に沿って流れてくる気流を取入れる構造になっている。
従って、吸気導入路空間７５の気流（外気）は圧縮（ラム圧）された状態で流れる。
吸気導入路空間７５に続いて、水貯溜部７４が形成されている。
水貯溜部７４は、吸気ダクト６の他端６２の重力方向下方に位置し、水貯溜部７４に貯溜した水が、吸気ダクト６内に吸込まれないように形成されている。
そして、水貯溜部７４は、吸気導入路空間７５に対し吸気の通路空間を大きくして、吸気導入路空間７５を流れてきた吸気が膨張することによる気水分離が行われるようになっている。
水貯溜部７４の重力方向下部には水抜孔７３が配設されている。

連結部７２は、吸気ダクト６の他端６２の外径に対し、連結部７２の内径を大きくして、大きな隙間Ｓ［図３（Ａ）又は（Ｂ）参照］を有した重合遊嵌部Ｍを形成している。
これは、エンジン１１の出力に対し、車両側からの反力により、エンジン１１が車両の前後方向（図２において左右方向）に揺動する。
そのため、エアクリーナ５に装着された吸気ダクト６は揺動する。
図２に、エアクリーナ５と吸気ダクト６の揺動範囲を実線と、２点鎖線とで示すように、吸気ダクト６の他端６２は上下方向にＬ１、前後方向にＬ２の揺動をする。
従って、吸気ダクト６の他端と、外気取入部材７の連結部７２とが嵌合して遊嵌する重合遊嵌部Ｍは大きな隙間Ｓを必要とする。

図３（Ａ）に示すように、重合遊嵌部Ｍの隙間Ｓには、膨張収縮部材２が介装されている。
膨張収縮部材２は、エアーポンプ＆モータ２５によって製造された圧縮空気をエアホース２６を介し、供給されて膨張し、又は排出されて収縮する袋体２１と、該袋体２１を保持するステー２２と、連結部７２の外周面に沿って配設される取付フランジ２２ａと、該取付フランジ２２ａを連結部７２の外周面に締結する締結バンド２３と、を備えている。
図３（Ａ）において、実線は袋体２１が収縮して隙間Ｓを開放した状態を示し、２点鎖線は、袋体２１が膨張して隙間Ｓを閉塞した状態を示すものである。
従って、隙間Ｓが開放された状態では、吸気ダクト６は、エンジンルームＥＲ内の空気と、外気取入部材７からの外気とを吸気することができる。
一方、隙間Ｓが閉塞された状態では、吸気ダクト６は、外気取入部材７からの外気のみを吸気する。

図３（Ｂ）は膨張収縮部材５０を吸気ダクト６の他端６２に取付けたものである。
膨張収縮部材５０は、エアーポンプ＆モータ２５から供給されて膨張し、又は排出されて収縮する袋体５１と、該袋体５１を保持するステー５２と、吸気ダクト６の他端６２の外周面に沿って配設される取付フランジ５２ａと、該取付フランジ５２ａを吸気ダクト６の他端６２の外周面に締結する締結バンド５３と、を備えている。
尚、隙間Ｓの開放、閉塞の効果の説明は、図３（Ａ）と同じなので省略する。

本実施形態における制御装置である吸気ＥＣＵ３１の制御方法を図４に基づいて説明する。
ステップＳ１でスタートする。
ステップＳ２において、Ｅ／Ｇルーム内温度Ｔｉｎ≧外気温度Ｔｏｕｔを判定する。（フロー図及び説明の煩雑を防止するため、エンジン→Ｅ／Ｇと略す）
吸気ＥＣＵ３１は、Ｅ／Ｇルーム内温度センサ３３及び外気温度センサ３４の検知信号に基づいて判定する。
Ｅ／Ｇルーム内温度Ｔｉｎ≧外気温度Ｔｏｕｔの場合はＹＥＳを選択して、ステップＳ６に進み、ＢＡＬＮ２を膨張させる。（フロー図及び説明の煩雑を防止するため、膨張収縮部材→ＢＡＬＮと略す）
ＢＡＬＮ２を膨張させることにより、隙間Ｓを閉塞し、外気のみを吸気する。ステップＳ７で終了する。
この場合、Ｅ／Ｇルーム内温度Ｔｉｎが外気温度Ｔｏｕｔより高いと、Ｅ／Ｇルーム内の空気密度は、外気より低い。
従って、外気を導入することにより、実質吸気量が多くなりＥ／Ｇの出力が向上し、燃費向上効果を得ることができる。
また、実質吸気量が多くなると、燃焼室温度が高くなるので、Ｅ／Ｇ始動時等の暖機運転時間が短くなり、この面においても省燃費につながる。

Ｅ／Ｇルーム内温度Ｔｉｎ＜外気温度Ｔｏｕｔと判定した場合は、ＮＯを選択してステップＳ３に進む。
ステップＳ３においては、車速Ｖ≧設定車速Ｖｓを判定する。
吸気ＥＣＵ３１は、車速センサ３２の検知信号に基づいて判定する。
ＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ６に進む。
車速が設定車速Ｖｓ以上の場合には、外気取入部材７にラム圧が作用して、外気取入量の増加を図ることができ、燃焼室への吸気取入量が増加し、Ｅ／Ｇの出力が向上し、燃費向上効果を得ることができる。
ステップＳ３において、車速Ｖ＜設定車速Ｖｓと判定した場合は、ＮＯを選択してステップＳ４に進む。

ステップＳ４においては、Ｅ／Ｇ出力（負荷）Ｐ≧設定出力Ｐｓを判定する。
吸気ＥＣＵ３１は、負荷センサ３５の検知信号に基づいて判定する。
ＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ６に進む。
吸気装置１は、登坂路等のＥ／Ｇ出力（負荷）Ｐが大きいが、車速Ｖは低い場合においても、外気の取入量の増加を図り、Ｅ／Ｇの出力が向上し、燃費向上効果を得ることができる。
ステップＳ４において、Ｅ／Ｇ出力（負荷）Ｐ＜設定出力Ｐｓと判定した場合は、ＮＯを選択してステップＳ５に進む。
ステップＳ５において、ＢＡＬＮ２を収縮させて、隙間Ｓを開放する。
吸気ダクト６は、隙間Ｓ及び、外気取入部材７側から吸気できる。
この場合、車両の速度及び、出力共に設定値以下なので、Ｅ／Ｇ出力（負荷）は小さく、吸気ダクト６の吸気抵抗を下げることにより、燃費向上を図ることができる。
ステップＳ７で終了する。

このようにすることで、エンジン１１の出力変動に伴う吸気ダクト６と、車体側に取付けられた外気取入部材７との相対変動を重合遊嵌部Ｍにて吸収すると共に、エンジン１１の運転状態に応じて重合遊嵌部Ｍの隙間Ｓを閉塞又は開放できる。
従って、エンジン１１の運転状態に応じて重合遊嵌部Ｍが閉塞されると外気取入のみとなり、当該部が開放されると、エンジンルームＥＲ内の空気と外気とを吸気できる。
また、エンジン１１の運転状態に沿った吸気が可能となり、エンジン出力及び燃費効率の向上が図れる。

（第２実施形態）
本実施形態は吸気ＥＣＵ３１の制御方法が第１実施形態と異なる以外は、同じなので、制御フロー以外の説明は省略する。
尚、同じ部品については、同じ符号を付して、説明は省略する。

本実施形態における制御装置である吸気ＥＣＵ３１の制御方法を図５に基づいて説明する。
ステップＳ１１でスタートする。
ステップＳ１２において、Ｅ／Ｇルーム内温度Ｔｉｎ≧外気温度Ｔｏｕｔを判定する。
Ｅ／Ｇルーム内温度Ｔｉｎ≧外気温度Ｔｏｕｔの場合はＹＥＳを選択して、ステップＳ１６に進み、ＢＡＬＮ２を膨張させる。
ＢＡＬＮ２を膨張させることにより、隙間Ｓを閉塞し、外気のみを吸気する。ステップＳ１７で終了する。
この場合、外気を導入することにより、実質吸気量が多くなりＥ／Ｇの出力が向上し、燃費向上効果を得ることができる。
また、実質吸気量が多くなると、燃焼室温度が高くなるので、Ｅ／Ｇ始動時等の暖機運転時間が短くなり、この面においても省燃費につながる。

Ｅ／Ｇルーム内温度Ｔｉｎ＜外気温度Ｔｏｕｔと判定した場合は、ＮＯを選択してステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３においては、Ｅ／Ｇ出力（負荷）Ｐ≧設定出力Ｐｓを判定する。
吸気ＥＣＵ３１は、負荷センサ３５の検知信号に基づいて判定する。
負荷センサ３５は大きく踏み込まれて、Ｅ／Ｇ出力を高く維持されている。
この場合、吸気ＥＣＵ３１は、ＹＥＳと判定して、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４において、外気温度Ｔｏｕｔ≦設定温度Ｔｓを判定する。
ステップＳ１４において、吸気ＥＣＵ３１は、外気温度センサ３４の検知信号に基づいて判定する。
外気温度Ｔｏｕｔ≦設定温度Ｔｓの場合には、空気密度の高い外気のみを吸気してＥ／Ｇ出力を向上させるため、ＹＥＳを選択して、ステップＳ１６にてＢＡＬＮ２を膨張させる。ステップＳ１７にて終了する。

ステップＳ１４において、外気温度Ｔｏｕｔ＞設定温度Ｔｓと判定した場合は、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５において、ＢＡＬＮ２を縮小させて、隙間Ｓを開放する。
この場合、Ｅ／Ｇは高負荷運転であるが、外気温度Ｔｏｕｔが設定温度Ｔｓより高いので、隙間Ｓを開放する。
吸気ダクト６は、隙間Ｓを開放により、隙間Ｓ及び、外気取入部材７側から吸気を行うことにより、吸気装置１の吸気抵抗を抑制して、Ｅ／Ｇに大量の吸気を供給することで出力を向上させ、燃費の悪化抑制を図ることができる。

エンジンの揺動により移動吸気ダクトの移動を吸収するよる車両の吸気装置に利用できる。

１ 吸気装置
２、５０ 膨張収縮部材
３ エンジン制御装置
５ エアクリーナ
６ 吸気ダクト
７ 外気取入部材
１１ エンジン
１２ エンジンフード
１３ バンパ（車体）
２１、５１ 袋体
２５ エアーポンプ＆モータ
３１ 吸気ＥＣＵ（制御装置）
３２ 速度センサ
３３ エンジンルーム内温度センサ
３４ 外気温度センサ
３５ 負荷センサ
Ｍ 重合遊嵌部
ＥＲ エンジンルーム
Ｓ 隙間

Claims (7)

1. 車両に配設されたエンジンに取付けられたエアクリーナに吸気を導く車両の吸気装置であって、
   一端が前記エアクリーナに連結する吸気ダクトと、
   前記吸気ダクトの他端と遊嵌し、車体側に取付けられた外気取入部材と、
   前記吸気ダクトと前記外気取入部材とが遊嵌した重合遊嵌部に介装され、膨張又は収縮して、前記重合遊嵌部の隙間を開放又は閉塞する膨張収縮部材と、
   前記膨張収縮部材の膨張又は収縮を前記エンジンの運転状態に基づいて制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする車両の吸気装置。
2. 前記吸気ダクトの前記他端は重力方向下方へ傾斜し、前記外気取入部材には、前記他端より重力方向下方に水貯溜部を設けたことを特徴とする請求項１記載の車両の吸気装置。
3. 前記外気取入部材は外気取入側の吸気導入路空間に対して、前記水貯溜部側の通路空間を大きくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の車両の吸気装置。
4. 前記制御装置は、前記エンジンルーム内の温度が外気温度より高い場合には、前記膨張収縮部材を膨張させて、外気取入を促進することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の吸気装置。
5. 前記制御装置は、前記車両の速度が設定速度以上の場合には、前記膨張収縮部材を膨張させて、外気取入を促進することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の吸気装置。
6. 前記制御装置は、前記エンジン出力が設定出力以上の場合には、前記膨張収縮部材を膨張させて、外気取入を促進することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の吸気装置。
7. 前記制御装置は、エンジン出力が設定出力以上で、且つ外気温度が設定温度以上の場合には、前記膨張収縮部材を収縮させて、外気及びエンジンルーム内の空気を吸気することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の吸気装置。

Images