JP2019190291A - 内燃機関の吸気系部品 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の吸気系部品の体格の増大を抑制しつつ、吸気の脈動がエアフロメータの検出値に与える影響を低減すること。【解決手段】内燃機関の吸気系部品１０は、内燃機関の吸気流量を検出するエアフロメータよりも吸気流れ方向の下流側に設けられる。吸気系部品１０は、弾性部材からなり、吸気通路を構成する筒状部１１を備え、筒状部１１の側壁１１ａの一部には、側壁１１ａの他の部分よりも脆弱に形成され、吸気の脈動によって共振する共振部１４が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の吸気流量を検出するエアフロメータよりも吸気流れ方向の下流側に設けられる吸気系部品に関する。

内燃機関では、吸気通路に設けられたエアフロメータにより吸気流量が検出され、その検出値に基づいて燃料噴射量を設定するなどの機関制御が行われる。
また、吸気通路を流れる吸気は機関本体側から上流側へ伝播する脈動波の影響を受けることから、こうした吸気の脈動によってエアフローメータの検出値が真値からずれることとなる。

そこで、従来、こうした吸気の脈動がエアフロメータの検出値に与える影響を低減する吸気系部品が提案されている（例えば特許文献１）。
特許文献１に記載の吸気系部品は、吸入空気量検出装置と、吸入空気量検出装置の上流側に連通して設けられたエアクリーナの空気清浄室と、吸入空気量検出装置の下流側に連通するとともに空気清浄室に隣接して設けられた膨張室とを備えており、空気清浄室と膨張室とは振動膜を隔てて区画されている。

こうした吸気系部品によれば、吸気の脈動に応じて振動膜が振動することで、吸入空気量検出装置内を流れる吸気の脈動が低減される。これにより、吸気の脈動が吸入空気量検出装置の検出値に与える影響が低減される。

特公昭５８−４７６４５号公報

ところで、特許文献１に記載の吸気系部品においては、吸気通路において吸入空気量検出装置を迂回する通路の途中に、同通路を空気清浄室側と膨張室側とに区画する上記振動膜が設けられている。そのため、こうした通路を設けることに起因して装置全体の体格が大きくなるといった問題が生じる。

本発明の目的は、体格の増大を抑制しつつ、吸気の脈動がエアフロメータの検出値に与える影響を低減することのできる内燃機関の吸気系部品を提供することにある。

上記目的を達成するための内燃機関の吸気系部品は、内燃機関の吸気流量を検出するエアフロメータよりも吸気流れ方向の下流側に設けられるものであって、弾性部材からなり、吸気通路を構成する筒状部を備え、前記筒状部の側壁の一部には、前記側壁の他の部分よりも脆弱に形成され、吸気の脈動によって共振する共振部が設けられている。

同構成によれば、吸気の脈動で筒状部の共振部が共振されることによって、同共振部の共振周波数と同一の周波数の脈動が低減されることとなる。これにより、筒状部よりも吸気流れ方向の上流側に位置するエアフロメータに対して伝播される吸気の脈動が低減される。また、共振部が吸気通路を構成する筒状部の側壁の一部として設けられているため、体格の増大を抑制できる。したがって、体格の増大を抑制しつつ、吸気の脈動がエアフロメータの検出値に与える影響を低減することができる。

本発明によれば、体格の増大を抑制しつつ、吸気の脈動がエアフロメータの検出値に与える影響を低減することができる。

内燃機関の吸気系部品の一実施形態について、吸気系部品が設けられた吸気通路を示す略図。 同実施形態の吸気系部品を示す断面図。 図２の３−３線に沿った断面図であって、挟持部材が第１の位置にある状態を示す断面図。 図２の３−３線に沿った断面図であって、挟持部材が第２の位置にある状態を示す断面図。 吸気系部品における収容凹部の変更例を示す断面図。 他の変更例の吸気系部品を示す断面図。

以下、図１〜図４を参照して、内燃機関の吸気系部品（以下、吸気系部品１０）の一実施形態について説明する。なお、以降において、内燃機関の吸気通路における吸気流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側と称する。

図１に示すように、内燃機関の吸気通路には、吸気を濾過するエアクリーナ４０が設けられている。エアクリーナ４０のアウトレット４１には、吸気流量を検出するエアフロメータ５０が取り付けられている。また、アウトレット４１の下流側には、吸気系部品１０が接続されており、吸気系部品１０の下流側には、スロットルボディ６０が接続されている。

図２に示すように、吸気系部品１０は、弾性部材により形成され、略円筒状をなし、吸気通路を構成する側壁１１ａを有する筒状部１１を備えている。本実施形態の弾性部材は、ゴムなどのエラストマーである。

筒状部１１の上流側端部には、同筒状部１１の長さ方向の中央部分よりも拡径された導入部１２が設けられている。導入部１２がエアクリーナ４０のアウトレット４１に接続される。

筒状部１１の下流側端部には、同筒状部１１の長さ方向の中央部分よりも拡径された導出部１３が設けられている。導出部１３がスロットルボディ６０に接続される。
筒状部１１の長さ方向の中央部には、側壁１１ａの他の部分よりも肉厚が全周にわたって薄くされた共振部１４が設けられている。共振部１４は、側壁１１ａの他の部分よりも脆弱に形成されており、吸気の脈動によって共振する。

側壁１１ａの内面における共振部１４よりも上流側部分には、収容凹部１５が設けられている。収容凹部１５は、側壁１１ａの周方向における一部が外周側に向けて膨出されることで形成されている。収容凹部１５は、外周側ほど上流側に位置するように傾斜している。収容凹部１５の開口周縁のうち上流側部分には、内周側に向けて突出する突出壁１６が設けられている。突出壁１６は、収容凹部１５の内面に連なっており、内周側ほど下流側に位置するように傾斜している。

収容凹部１５には、吸気の脈動圧を検出する圧力センサ３０（例えば圧電素子）が収容されている。圧力センサ３０は、収容凹部１５の頂壁１１ｂから突設された支持部材３１に支持されている。圧力センサ３０は、所定の周波数の脈動圧を検出するとともに、その検出信号を電子制御装置９０に対して出力する。

吸気系部品１０には、圧力センサ３０により共振部１４の共振周波数と同一の上記所定の周波数の吸気の脈動圧が検出されたときには、共振部１４の共振を許容する一方、上記所定の周波数の吸気の脈動圧が検出されていないときには、共振部１４を補強する切替機構２０が設けられている。

図３及び図４に示すように、切替機構２０は、略半割円筒状をなし、共振部１４を外周側から挟持可能な一対の挟持部材（第１挟持部材２１Ａ，第２挟持部材２１Ｂ）を備えている。

また、切替機構２０は、共振部１４の外周面を挟持して共振部１４を補強する第１の位置（図３参照）と、共振部１４の外周面から離間して共振部１４の共振を許容する第２の位置（図４参照）との間で一対の挟持部材２１Ａ，２１Ｂを駆動する駆動部２５を備えている。

まず、一対の挟持部材２１Ａ，２１Ｂについて説明する。
各挟持部材２１Ａ，２１Ｂは共に、断面円弧状をなす円弧状部２２ａ，２２ｂと、円弧状部２２ａ，２２ｂの周方向の両側から延びる板状部２３ａ，２３ｂとを有している。

第２挟持部材２１Ｂの両板状部２３ｂは共に、第１挟持部材２１Ａの両板状部２３ａの外周側に位置しており、同両板状部２３ａに対して共振部１４の径方向Ａ（同図の上下方向）において重なり合っている。

これにより、第１挟持部材２１Ａと第２挟持部材２１Ｂは、共振部１４の径方向Ａに直交する接線方向Ｂ（同図の左右方向）に沿って相対変位可能に設けられている。
各挟持部材２１Ａ，２１Ｂは共に共振部１４よりも高い剛性を有する硬質の合成樹脂材料により形成されている。

第１挟持部材２１Ａの周方向における両端部周辺には、外周側に向かって突出する一対の対向壁２４ａが設けられている。また、第２挟持部材２１Ｂの周方向における両端部周辺には、外周側に向かって突出する一対の対向壁２４ｂが設けられている。第１挟持部材２１Ａの各対向壁２４ａと第２挟持部材２１Ｂの各対向壁２４ｂとは接線方向Ｂにおいて対向している。

次に、駆動部２５について説明する。
図３及び図４に示すように、駆動部２５は、第１挟持部材２１Ａの一対の対向壁２４ａと、第２挟持部材２１Ｂの一対の対向壁２４ｂとの間にそれぞれ設けられている。

各駆動部２５は、各挟持部材２１Ａ，２１Ｂを互いに近接する方向、すなわち第１の位置に向けて付勢する引張コイルばね２６と、各挟持部材２１Ａ，２１Ｂを互いに離間する方向、すなわち第２の位置に向けて駆動するアクチュエータ２７とを備えている。引張コイルばね２６が本発明に係る付勢部材に相当する。また、各駆動部２５のアクチュエータ２７は、内燃機関の吸気管負圧を用いて駆動される負圧式のアクチュエータである。

電子制御装置９０は、圧力センサ３０からの検出信号が入力されると、アクチュエータ２７を駆動する。
次に、電子制御装置９０により行われる駆動部２５（切替機構２０）の駆動制御について説明する。

図３に示すように、通常、各挟持部材２１Ａ，２１Ｂは、各引張コイルばね２６の弾性復元力（圧縮力）によって付勢されることにより、第１の位置に位置している。このとき、共振部１４の外周面が各挟持部材２１Ａ，２１Ｂの円弧状部２２ａ，２２ｂによって挟持されるため、共振部１４が補強される。

圧力センサ３０によって上記所定の周波数の吸気の脈動圧が検出され、その検出信号が電子制御装置９０に対して入力されると、電子制御装置９０を通じてアクチュエータ２７が駆動される。

これにより、図４に示すように、一対の対向壁２４ａ，２４ｂが各引張コイルばね２６の付勢力に抗して互いに離間する方向へ駆動されて第２の位置へ変位される。
このとき、各挟持部材２１Ａ，２１Ｂの円弧状部２２ａ，２２ｂが共振部１４の外周面から離間する。これにより、共振部１４が吸気脈動によって共振することが許容される。このため、共振部１４が共振することによって、共振周波数と同一の周波数の脈動が低減されることとなる。

また、圧力センサ３０によって上記所定の周波数の脈動圧が検出されなくなると、電子制御装置９０を通じてアクチュエータ２７の駆動が停止される。これにより、引張コイルばね２６の弾性復元力（圧縮力）によって各挟持部材２１Ａ，２１Ｂが第２の位置から第１の位置へと復帰する。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
（１）吸気系部品１０は、弾性部材からなり、吸気通路を構成する筒状部１１を備えている。筒状部１１の側壁１１ａの一部には、側壁１１ａの他の部分よりも脆弱に形成され、吸気の脈動によって共振する共振部１４が設けられている。

こうした構成によれば、吸気の脈動で筒状部１１の共振部１４が共振されることによって、共振部１４の共振周波数と同一の周波数の脈動が低減されることとなる。これにより、筒状部１１よりも上流側に位置するエアフロメータ５０に対して伝播される吸気の脈動が低減される。また、共振部１４が吸気通路を構成する筒状部１１の側壁１１ａの一部として設けられているため、体格の増大を抑制できる。したがって、体格の増大を抑制しつつ、吸気の脈動がエアフロメータ５０の検出値に与える影響を低減することができる。

（２）共振部１４は、側壁１１ａの一部の肉厚を他の部分よりも薄くすることにより構成されている。
こうした構成によれば、共振部１４を有する筒状部１１の構成を簡単にすることができる。

（３）筒状部１１内には、吸気の脈動圧を検出する圧力センサ３０が設けられている。圧力センサ３０により共振部１４の共振周波数と同一の周波数の吸気の脈動圧が検出されたときには、共振部１４の共振を許容する一方、共振周波数と同一の周波数の吸気の脈動圧が検出されていないときには、共振部１４を補強する切替機構２０を備える。

こうした構成によれば、吸気の脈動を低減することが必要なときだけ共振部１４の共振が許容され、それ以外のときには共振部１４が補強される。これにより、相対的に脆弱な共振部１４の耐久性を向上させることができる。

（４）切替機構２０は、半割筒状をなし、共振部１４を外周側から挟持可能な一対の挟持部材２１Ａ，２１Ｂと、共振部１４の外周面を挟持して共振部１４を補強する第１の位置と、共振部１４の外周面から離間して共振部１４の共振を許容する第２の位置との間で一対の挟持部材２１Ａ，２１Ｂを駆動する駆動部２５とを備える。

こうした構成によれば、上述した駆動制御により、共振部１４を補強する状態と共振部１４の共振を許容する状態との切り替えを効果的に行うことができる。
（５）駆動部２５は、一対の挟持部材２１Ａ，２１Ｂの間に設けられ、一対の挟持部材２１Ａ，２１Ｂを第１の位置に向けて付勢する引張コイルばね２６と、一対の挟持部材２１Ａ，２１Ｂの間に設けられ、一対の挟持部材２１Ａ，２１Ｂを第２の位置に向けて駆動するアクチュエータ２７とを備えている。アクチュエータ２７は、圧力センサ３０により共振部１４の共振周波数と同一の周波数の吸気の脈動圧が検出された際に、駆動される。

こうした構成によれば、アクチュエータ２７は、挟持部材２１Ａ，２１Ｂを第２の位置に向けて駆動すればよく、挟持部材２１Ａ，２１Ｂの第１の位置への駆動は引張コイルばね２６によって行われる。このため、アクチュエータが挟持部材２１Ａ，２１Ｂを第１の位置へ駆動する機能を要する場合に比べて、アクチュエータ２７の構成を簡単にすることができる。したがって、駆動部２５の構成を簡単にすることができる。

（６）側壁１１ａの内面には、収容凹部１５が設けられており、圧力センサ３０は、収容凹部１５に収容されている。
こうした構成によれば、圧力センサ３０が吸気（新気）の流れの影響を受けにくい収容凹部１５に収容されている。このため、圧力センサ３０によって、吸気の脈動圧を精度よく検出することができる。

（７）収容凹部１５の開口周縁のうち吸気流れ方向の上流側部分には、内周側に向けて突出する突出壁１６が設けられている、
こうした構成によれば、突出壁１６によって収容凹部１５内への吸気（新気）の流入が抑制される。これにより、上記効果（６）を奏することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・アクチュエータ２７は負圧式のアクチュエータに限定されず、電磁アクチュエータなどの他のアクチュエータを採用することもできる。

・アクチュエータ２７は、各挟持部材２１Ａ，２１Ｂを第２の位置に向けてのみ駆動するアクチュエータに限定されず、第１の位置と第２の位置との間において各挟持部材２１Ａ，２１Ｂを往復可能に駆動するアクチュエータを採用することもできる。この場合、引張コイルばね２６を省略することができる。

・共振部１４は、筒状部１１の側壁１１ａの肉厚を薄くすることにより構成されるものに限定されない。他に例えば、共振部を、側壁の他の部分よりも硬度の低い異なる種類のエラストマーにより構成してもよい。また、共振部を、側壁の他の部分よりも肉厚が薄くされ、且つ硬度の低い異なる種類のエラストマーにより構成してもよい。

・図５に示すように、吸気系部品１１０の収容凹部１１５を筒状部１１１の径方向（同図の上下方向）に沿って設けることもできる。
また、突出壁１１６を、筒状部１１１の径方向（同図の上下方向）に沿って内周側へ向けて突出させてもよい。なお、同図において、上記実施形態の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことにより重複する説明を省略する。

・図６に示すように、吸気系部品２１０の筒状部２１１の一部に蛇腹部２１７を設けた構成としてもよい。こうした構成によれば、機関本体側からの振動が蛇腹部２１７によって吸収されるため、同振動がエアクリーナに伝達されることを抑制できる。また、蛇腹部２１７を有しているため、筒状部２１１を曲げることが可能となる。このため、吸気系部品２１０の設置の自由度が向上する。なお、同図において、上記実施形態の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことにより重複する説明を省略する。

１０，１１０，２１０…吸気系部品、１１，１１１，２１１…筒状部、１１ａ…側壁、１１ｂ…頂壁、１２…導入部、１３…導出部、１４…共振部、１５，１１５…収容凹部、１６，１１６…突出壁、２０…切替機構、２１Ａ，２１Ｂ…挟持部材、２２ａ，２２ｂ…円弧状部、２３ａ，２３ｂ…板状部、２４ａ，２４ｂ…対向壁、２５…駆動部、２６…引張コイルばね（付勢部材）、２７…アクチュエータ、３０…圧力センサ、３１…支持部材、４０…エアクリーナ、４１…アウトレット、５０…エアフロメータ、６０…スロットルボディ、９０…電子制御装置、２１７…蛇腹部。

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気流量を検出するエアフロメータよりも吸気流れ方向の下流側に設けられる吸気系部品であって、
   弾性部材からなり、吸気通路を構成する筒状部を備え、
   前記筒状部の側壁の一部には、前記側壁の他の部分よりも脆弱に形成され、吸気の脈動によって共振する共振部が設けられている、
   内燃機関の吸気系部品。
2. 前記共振部は、前記側壁の前記一部の肉厚を前記他の部分よりも薄くすることにより構成されている、
   請求項１に記載の内燃機関の吸気系部品。
3. 前記筒状部の内部に設けられ、吸気の脈動圧を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサにより前記共振部の共振周波数に対応する周波数の吸気の脈動圧が検出されたときには、前記共振部の共振を許容する一方、前記共振周波数に対応する周波数の吸気の脈動圧が検出されていないときには、前記共振部を補強する切替機構と、を備える、
   請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気系部品。
4. 前記切替機構は、半割筒状をなし、前記共振部を外周側から挟持可能な一対の挟持部材と、
   前記共振部の外周面を挟持して前記共振部を補強する第１の位置と、前記共振部の外周面から離間して前記共振部の共振を許容する第２の位置との間で前記一対の挟持部材を駆動する駆動部と、を備える、
   請求項３に記載の内燃機関の吸気系部品。
5. 前記駆動部は、前記一対の挟持部材の間に設けられ、前記一対の挟持部材を前記第１の位置に向けて付勢する付勢部材と、前記一対の挟持部材の間に設けられ、前記一対の挟持部材を前記第２の位置に向けて駆動するアクチュエータとを備え、前記圧力センサにより前記共振部の共振周波数に対応する周波数の吸気の脈動圧が検出された際に、前記アクチュエータを駆動する、
   請求項４に記載の内燃機関の吸気系部品。
6. 前記側壁の内面には、収容凹部が設けられており、
   前記圧力センサは、当該収容凹部に収容されている、
   請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気系部品。