JP2015075027A - 吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気装置において、吸気抵抗の増大を最小限に抑えつつ吸気を冷却することにある。
【解決手段】吸気装置１は、ダクト４の外側を囲う外管５と、外管５内でダクト４の外周に配され、吸気下流側からの音響エネルギを受けて軸方向に温度勾配を形成するスタック６と、スタック６の低温側となる部分の内側でダクト内に配され、ＡＦＭ３の上流で吸気を整流する金属製の整流格子７とを備える。これによれば、スタック６の低温部によって整流格子７が冷却されて、整流格子７によって吸気を冷却することができる。整流格子７は、従来よりＡＦＭ３へ導かれる吸気を整流する目的で設けられる部材であって、整流格子７を設けることによる吸気抵抗の増大度合いは小さい。従って、吸気抵抗の増大を最小限に抑えつつ吸気を冷却することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に吸入される吸気を浄化するエアクリーナと、エアクリーナから排出される吸気量を測定する吸気量測定装置とを備える吸気装置に関する。

従来より、吸気の温度を低下させるために、熱音響効果を用いる技術が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１では、音響エネルギが伝搬すると温度勾配を生じるスタックを吸気管内部に配置し、スタックの低温側を用いて吸気を冷却している。

しかし、この技術では、スタックにより吸気管での吸気抵抗が著しく増加し、十分な吸気量を得ることが困難となる場合がある。

特開２００７−２７０６１９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、吸気装置において、吸気抵抗の増大を最小限に抑えつつ吸気を冷却することにある。

本発明の吸気装置は、エアクリーナ、吸気量測定装置、ダクト、外管、スタック、及び整流格子を備える。
エアクリーナは、内燃機関に吸入される吸気を浄化するものである。
吸気量測定装置は、エアクリーナの下流に設けられて吸気量を測定するものである。
ダクトは、エアクリーナからの吸気を吸気量測定装置へ導くものである。

外管は、ダクトを囲う管である。
スタックは、外管内でダクトの外周に配され、吸気下流側からの音響エネルギを受けて外管の軸方向に温度勾配を形成するものである。
整流格子は、スタックの低温側となる部分の内側でダクト内に配され、吸気量測定装置の上流で吸気を整流するものであり、金属で形成されている。

これによれば、整流格子がスタックによって冷却され、整流格子を通過する吸気が冷却される。整流格子は、従来より吸気量測定装置へ導かれる吸気を整流する目的で設けられる部材であって、整流格子を設けることによる吸気抵抗の増大度合いは小さい。
従って、吸気抵抗の増大を最小限に抑えつつ吸気を冷却することができる。

吸気装置の模式的断面図である（実施例）。 図１のII−II断面図である（実施例）。 吸気装置の模式的断面図である（変形例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例の構成〕
実施例の吸気装置１の構成を、図１及び図２を用いて説明する。
図１に示すように、吸気装置１は、エアクリーナ２、吸気量測定装置（ＡＦＭ３）、ダクト４、外管５、スタック６、及び整流格子７を備える。

エアクリーナ２は、内燃機関（図示せず）に吸入される吸気を浄化するものであって、吸気をろ過するエレメント１０と、このエレメント１０を内蔵するクリーナケース１１とを有している。
クリーナケース１１は、樹脂により略直方体に形成されており、クリーナケース１１の壁面にはクリーナケース１１内への吸気の入口となる吸気入口１１ａと、吸気の出口となる吸気出口１１ｂが開口している。

エレメント１０は、例えば合成繊維の不織布や濾紙などの濾材によって構成され、クリーナケース１１内の吸気入口１１ａと吸気出口１１ｂとの間に配置されている。これにより、吸気入口１１ａから入った吸気はエレメント１０を通過して吸気出口１１ｂへ向かう。吸気入口１１ａにはエアクリーナ２上流側の吸気通路１３を形成する吸気配管１４が、吸気出口１１ｂにはエアクリーナ２下流側の吸気通路１３を形成する吸気配管１５が形成されている。

ＡＦＭ３は、クリーナケース１１から流出する吸気の一部を取り込むバイパス流路（図示せず）を形成するハウジング１７と、バイパス流路内の吸気流量を検出する流量センサ（図示せず）とを有する周知の構造を有する。ＡＦＭ３は、吸気配管１５に配されている。

ダクト４は、エアクリーナ２からの吸気をＡＦＭ３へ導くものであり、クリーナケース１１の吸気出口１１ｂに接続されて、吸気配管１５の一部をなす。
ダクト４は、例えば樹脂で形成されており、上流端にフランジ４ａを有している。フランジ４ａは、クリーナケース１１の壁面の一部を形成する。
ダクト４の下流には、吸気配管の一部をなす配管２０が配されており、この配管２０にＡＦＭ３が装着されている。

外管５は、ダクト４の外側を囲む管である。
ここで、ダクト４及び外管５において、吸気上流方向を軸方向一端側、吸気下流方向を軸方向他端側とする。

外管５は軸方向一端５ａが閉端となっている。具体的には、外管５の軸方向一端５ａはフランジ４ａによって封鎖されている。

そして、外管５の軸方向他端５ｂは、ダクト４の軸方向他端４ｂよりも軸方向他端側（吸気下流側）に位置しており、外管５の軸方向他端５ｂは、配管２０に接続している。すなわち、外管５と配管２０とは、段２１を介して外径が下流側で小さくなる異径管を形成している。そして、この異径管の段２１よりも上流にダクト４の軸方向他端４ｂが位置する。
これにより、外管５は、ダクト４の軸方向他端４ｂよりも下流側で、吸気通路１３と連通する。この連通する開口を連通口２３と呼ぶ。

スタック６は、軸方向に延びる微細な平行通路２４を複数有し、一方の端から音波が入ると、音響エネルギが熱エネルギに変換されて、温度勾配を生じるものである。すなわち、音波の導入側となる一方の端が低温となり、他方の端が高温となるという温度勾配が生じる。
スタック６は、アルミ合金等の金属の薄板２５によって形成されている。本実施例では、多重管として形成されており、各管の間が平行通路２４となっている。

スタック６は、外管５とダクト４との間の円筒空間に配されている。
そして、吸気下流側からの脈動波が連通口２３から外管５内に導入されて軸方向一端６ｂから軸方向他端６ａへ伝播する。このとき、スタック６で脈動波の音響エネルギが熱エネルギに変換され、スタック６には軸方向一端６ａが高温となり軸方向他端６ｂが低温となるという温度勾配が生じる。
なお、脈動波は、内燃機関の吸気ポートを開閉する吸気バルブ（図示せず）の開閉により発生する。

外管５内には、スタック６の軸方向一端６ａとクリーナケース１１の壁面とで封鎖される空間２６が形成されている。すなわち、スタック６の高温側の端部である軸方向一端６ａは、この空間２６に曝されることになる。
空間２６を形成する外管５の管壁の少なくとも一部は、熱伝導性に優れたアルミ合金等の金属によって形成された放熱板２７となっている。
本実施例では、空間２６の外周を囲うように放熱板２７が環状に形成されている。

整流格子７は、ダクト４内に配されてＡＦＭ３の上流で吸気を整流するものである。エアクリーナ２からの吸気は、クリーナケース１１の形状やエレメント１０のばらつきなどによって、流れが乱れている可能性がある。このため、ＡＦＭ３の上流で吸気を整流することにより、ＡＦＭ３の特性安定化を図っている。

また、整流格子７は、ダクト４内に配されており、その軸方向位置は、スタック６の温度勾配の低温側となる軸方向位置となっている。すなわち、スタック６の軸方向において、所望の冷却能を得るのに必要な温度となっている部分の内側に整流格子７が配される。
本実施例では、整流格子７の軸方向他端がスタック６の軸方向他端６ｂと略同じ軸方向位置に位置している。

整流格子５は、例えば、熱伝導性に優れたアルミ合金等の金属の薄板により形成されている。すなわち、流れ方向が薄板の面方向となるように配されて径方向の一方向に延びる複数の薄板３０と、それと垂直な径方向の一方向に延びる複数の薄板３１とで格子状に形成されている（図２参照）。

薄板３０、３１は、それぞれ、ダクト４の外周に延設されており、ダクト４の外周に突出した部分が、スタック６を形成する薄板２５に接合されている。
例えば、薄板３０、３１で格子を形成したものをインサート部品として、薄板３０、３１の両端部がダクト４の壁面から外側に突出するように、樹脂製のダクト４が成形されている。そして、薄板３０、３１と薄板２５とは例えば溶接などによって接合されている。

〔実施例の作用効果〕
本実施例の吸気装置１は、ダクト４の外側を囲う外管５と、外管５内でダクト４の外周に配され、吸気下流側からの音響エネルギを受けて軸方向に温度勾配を形成するスタック６を備える。また、スタック６の低温側となる部分の内側でダクト内に配され、ＡＦＭ３の上流で吸気を整流する金属製の整流格子７を備える。

これによれば、スタック６の低温部によって整流格子７が冷却されて、整流格子７によって吸気を冷却することができる。
本実施例では、整流格子７を形成する薄板３０、３１の一部が薄板２５に接合しているため、より効率よく整流格子７を冷却することができる。

なお、吸気通路１３内に整流格子７を配することになるが、整流格子７は従来よりＡＦＭ３へ導かれる吸気を整流する目的で設けられる部材であって、整流格子７を設けることによる吸気抵抗の増大度合いは小さい。
従って、吸気抵抗の増大を最小限に抑えつつ吸気を冷却することができる。

また、本実施例では、スタック６の高温側の端部（軸方向一端６ａ）がさらされる空間２６が外管５内に形成されている。そして、空間２６を囲う管壁の少なくとも一部が放熱板２７となっている。
これによれば、スタック６の高温側の端部の熱を放熱板２７によって外管５の外部に逃し、スタック６の高温側の温度によって吸気温度が上昇してしまうのを防止できる。そして、スタック６の低温側での冷却効果をより高めることができる。

〔変形例〕
本実施例では、配管２０と外管５が異径管を形成していたが、図３に示すように、外管５と配管２０が同径であってもよい。この場合、外管５の軸方向一端の開口が連通口２３となり、この連通口２３から脈動波がスタック６に導入される。

また、本実施例では、脈動波の発生源は、主に吸気バルブの開閉であった。しかし、その他にも、例えばクランク室に設けられる圧抜きバルブの開閉や、内燃機関周辺の機械の動作によって生じる脈動波も含めてスタック６に導入される態様であってもよい。
また、脈動発生装置を設けて、脈動発生装置により生成される脈動波をスタック６に導入してもよい。

１ 吸気装置
２ エアクリーナ
３ ＡＦＭ（吸気量測定装置）
４ ダクト
５ 外管
６ スタック
７ 整流格子

Claims (3)

1. 内燃機関に吸入される吸気を浄化するエアクリーナ（２）と、
   このエアクリーナ（２）の下流に設けられて吸気量を測定する吸気量測定装置（３）と、
   前記エアクリーナ（２）からの吸気を前記吸気量測定装置（３）へ導くダクト（４）と、
   前記ダクト（４）を囲う外管（５）と、
   前記外管（５）内で前記ダクト（４）の外周に配され、吸気下流側からの音響エネルギを受けて前記外管（５）の軸方向に温度勾配を形成するスタック（６）と、
   前記スタック（６）の低温側となる部分の内側で前記ダクト内に配され、前記吸気量測定装置（３）の上流で吸気を整流する金属製の整流格子（７）とを備える特徴とする吸気装置。
2. 請求項１に記載の吸気装置において、
   前記整流格子（７）を形成する金属製の薄板（３０、３１）が、前記ダクト（４）の径方向外側に延長されており、前記スタック（６）に接合されていることを特徴とする吸気装置。
3. 請求項１または２に記載の吸気装置において、
   前記外管（５）内には、前記スタック（６）の高温側の端部が曝される空間（２６）が形成されており、前記空間（２６）を形成する前記外管（５）の管壁の少なくとも一部が金属製の放熱板（２７）となっていることを特徴とする吸気装置。

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