JP2020190227A - 整流構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 幅広い流量にわたって、エアフローセンサの出力を安定化し、センシング性能を高めうる整流構造体を提供する。【解決手段】 整流構造体１は、内燃機関の吸気系において、エアクリーナとエアフローセンサの間に設けられる。整流構造体は、エアクリーナからエアフローセンサに向けて気流を流す管路１１を有する。管路１１は円弧状に屈曲した部分を有する。管路１１には、管路の内部空間を前記円弧の内側部分ＩＳと外側部分ＯＳとに区画する導風板が、管路の中心線と略平行に設けられている。導風板は、２つのリブ１５Ａ，１５Ｂにより構成されている。２つのリブはそれぞれ、円弧状であり、管路の内側に、互いに相手方のリブに向かうように対向して立設されている。２つのリブの端縁１５Ｘ，１５Ｙは、少なくとも管路１１のエアフロ—センサの側において、リブの立設方向で０．５〜５ｍｍ離間している。【選択図】 図４

Description

本発明は、内部を通流する気流を整流する整流構造体に関する。特に、内燃機関に供給する空気が通流する吸気系に設けられる整流構造体に関する。

内燃機関は、自動車や自動２輪車や発電装置など、多彩な用途に使用されている。内燃機関に供給される空気は、吸気系（吸気システム）に設けられたエアクリーナによって濾過され、清浄な空気が内燃機関に供給される。近年、内燃機関の吸気系には、エアフローセンサ（空気流量計）が設けられて、内燃機関が吸い込む空気の量を測定し、それに応じた燃料を供給するよう制御が行われる。通常、エアフローセンサは、エアクリーナよりも下流側の流路内に設けられる。

エアフローセンサの測定精度を高めるために、エアフローセンサとエアクリーナの間に整流構造が採用されることがある。
例えば、特許文献１には、エアクリーナからエアフローセンサに向けて分岐する管体の分岐部に、流路断面積を徐々に小さくする徐変部が設けられた整流技術が開示されており、かかる整流構造によって、エアフローセンサの上流で空気を整流する。
また、特許文献２には、エアフローセンサが設けられたダクトに空気を導くための湾曲した導風板を用いた整流構造が開示され、湾曲導風板の曲率が下流側にむかって小さくされている。かかる整流技術によって、流量の測定精度が向上する。

特開２０１５−１０８３３６号公報 特開２０１４−０４０７７９号公報

特許文献２のような湾曲した導風板を利用して整流構造を構成すると、流れが効率的に整流されやすい。しかしながら、このような導風板を流路中に設けた構造を採用しても、エアフローセンサの出力が安定しにくく、精度の高いセンシングができないことがあることが判明した。
エアフローセンサの出力が安定せず、センシング性能の応答性が悪いと、内燃機関の制御にあたって素早い制御が困難となるため、内燃機関の出力や燃費性能の低下につながりやすい。

また、エアフローセンサの出力は、幅広い流量範囲において安定化される必要がある。低流量域では出力が安定していても、高流量になると出力が不安定になるのでは、内燃機関の制御がうまくできないためである。
本発明の目的は、幅広い流量にわたって、エアフローセンサの出力を安定化し、センシング性能を高めうる整流構造体を提供することにある。

発明者は、鋭意検討の結果、湾曲した導風板の内外での流速の差が大きくなると、エアフローセンサの出力が不安定化しやすくなることを発見した。特に高い流量になると、導風板の内外での流速の差が大きくなり、エアフローセンサの出力が不安定化しやすくなることを突き止めた。

発明者は、エアフローセンサの上流に設けられる整流構造において、さらに検討を行い、管路内に配置される導風板に特定の形態の隙間を設けるようにすると、幅広い流量にわたって、エアフローセンサの出力を安定化できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、内燃機関の吸気系において、エアクリーナとエアフローセンサの間に設けられる整流構造体であって、整流構造体は、エアクリーナからエアフローセンサに向けて気流を流す管路を有し、前記管路は円弧状に屈曲した部分を有しており、前記管路には、管路の内部空間を前記円弧の内側部分と外側部分とに区画する導風板が、管路の中心線と略平行に、設けられており、前記導風板は、２つのリブにより構成されており、２つのリブはそれぞれ円弧状であり、２つのリブはそれぞれ、管路の内側に、互いに相手方のリブに向かうように対向して立設されており、２つのリブの端縁は、少なくとも管路のエアフロ―センサの側において、リブの立設方向で０．５〜５ｍｍ離間している整流構造体である（第１発明）。

第１発明において、好ましくは、実質的に、２つのリブが１つの連続した曲面上に設けられている（第２発明）。また、第１発明もしくは第２発明において、好ましくは、２つのリブの端縁は、管路の中心線に沿って、リブ全体にわたって離間している（第３発明）。また、第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、好ましくは、２つのリブの端縁が離間する箇所が、管路の中心線と直交する管路の断面において略中央部に位置する（第４発明）。また、第３発明において、好ましくは、２つのリブの端縁が離間する箇所が、管路の中心線と直交する管路の断面において略中央部に位置する
（第５発明）。

本発明の整流構造体（第１発明）によれば、幅広い流量にわたって、エアフローセンサの出力が安定化され、センシング性能が高められる。

さらに、第２発明や第４発明のようにした場合には、エアフローセンサの出力がより安定化される。
また、さらに、第３発明、第５発明のようにした場合には、整流効果の高い整流構造体が効率的に製造しやすくなる。

第１実施形態の整流構造体が組み込まれた内燃機関の吸気系の一部を示す斜視図である。 第１実施形態の整流構造体の構造を示す分解斜視図である。 第１実施形態の整流構造体の構造を示す平面図である。 第１実施形態の整流構造体の構造を示す断面図である。 他の実施形態の整流構造体の構造を示す断面図である。 他の実施形態の整流構造体の構造を示す断面図である。 従来技術の整流構造体の出口側の流速分布を模式的に示す断面図である。 第１実施形態の整流構造体の気流シミュレーションによる流速分布を示す図である。 従来技術の整流構造体の気流シミュレーションによる流速分布を示す図である。 気流シミュレーションで計算した、整流構造体の出口側流れの乱れの大きさを、流速変化に対しプロットした図である。 第１実施形態の整流構造体の気流シミュレーションによる渦度の分布を示す図である。 従来技術の整流構造体の気流シミュレーションによる渦度の分布を示す図である。 さらに他の実施形態の整流構造体の構造を示す平面図および断面図である。 さらに他の実施形態の整流構造体の構造を示す平面図および断面図である。

以下図面を参照しながら、自動車の内燃機関に空気を供給する吸気系に使用される整流構造体を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。例えば、内燃機関が使用される対象は、自動車に限定されず、自動２輪車や発電設備、動力設備等であってもよい。

図１には、第１実施形態の整流構造体１が組み込まれた内燃機関の吸気系の一部を示す。図１では、主にエアクリーナ８１からエアフローセンサ８２までの部分のみを示し、他の部分は省略している。なお、エアフローセンサ８２は通常通気ダクト１２の内側に突出する形態で設けられるが、図１、図２においては、直方体状のエアフローセンサ８２を透視したように図示している。内燃機関の吸気系において、整流構造体１は、エアクリーナ８１とエアフローセンサ８２の間に設けられる。
空気は、エアクリーナ８１の上流側に接続される吸気ダクト（図示せず）から吸い込まれ、エアクリーナ８１の内部の濾過材により濾過され、整流構造体１を経て、エアフローセンサ８２が設けられたダクト１２を通過し、スロットルボディ（図示せず）やインテークマニフォールド（図示せず）を経て、内燃機関に供給される。

図２に、本実施形態の整流構造体１の構造を分解斜視図で示す。また、図３に、本実施形態の整流構造体の構造を平面図で示す。また、図３のＸ−Ｘ断面を図４に示す。なお、図４では、図を見やすくするため、断面のハッチングを省略している。
整流構造体１は、エアクリーナ８１からエアフローセンサ８２に向けて気流を流す管路１１を有する。管路１１は円弧状に屈曲した部分を有しており、気流は管路の円弧状部分により曲がって流れる。

整流構造体１において、管路１１の円弧状屈曲部分により流れが屈曲して流れる。管路のの屈曲の形態や程度は特に限定されず、Ｃ字状やＬ字状の屈曲であってもよいし、流れが蛇行するＳ字状の屈曲であってもよい。管路の一部が直線状となっていてもよい。これら形態は円弧状の屈曲形態に含まれる。必須ではないが、本実施形態では、管路１１に流れ込む空気が、図３のビューで見て円弧状に約９０度流れの向きを変えて、管路１１からエアフローセンサ８２へと流出する。流れが曲がる角度は、典型的には３０度〜１２０度程度である。

管路１１の断面形状（管路１１の中心線ｍに直交する平面での断面形状）は特に限定されないが、本実施形態では略円形である。後述する他の実施形態のように、管路１１の断面形状が矩形状であってもよいし、管路１１の断面形状が楕円形状もしくは長円状などの他の断面形状であってもよい。また、管路１１の断面は、その形状や流路の断面積が、管路１１の中心線ｍの延在方向にわたって一定とされていてもよいが、管路１１の中心線にわたって管路の断面形状や流路の断面積が変化していてもよい。

前記管路１１の内部には、導風板（１５Ａ、１５Ｂ）が設けられている。図３、図４に示すように、導風板（１５Ａ、１５Ｂ）は、管路１１の内部空間を、前記円弧の半径方向で内側部分ＩＳと外側部分ＯＳとに区画するように設けられる。そして、導風板（１５Ａ、１５Ｂ）は、管路１１の中心線ｍと略平行に、設けられている。ここで、管路１１の中心線ｍと導風板（１５Ａ、１５Ｂ）の関係は、完全に平行である必要はなく、管路の中心線に沿うような整流効果が得られるのであれば、多少傾いていてもよい。また、管路１１の中心線ｍが、導風板（１５Ａ、１５Ｂ）の中心面に含まれるように、すなわち、導風板により管路の内部空間がほぼ２等分されるように構成されていてもよいが、管路１１の中心線ｍが、導風板（１５Ａ、１５Ｂ）の中心面に対し、オフセットしていてもよい。すなわち、仕切られた内部空間の内側部分ＩＳと外側部分ＯＳのいずれか一方が他方よりも広くなるように、導風板が構成されていてもよい。

なお、本実施形態では管路１１の内部に１つの導風板（１５Ａ、１５Ｂ）が設けられた例を示したが、管路に設けられる導風板は複数であってもよく、例えば、管路の円弧の内周側と外周側に２つの導風板を並べて設けるようにしてもよい。

前記導風板は、２つのリブ１５Ａ、１５Ｂにより構成されている。図２ないし図４に示されるように、２つのリブ１５Ａ、１５Ｂはそれぞれ円弧状に、管路１１の内側に立設されている。リブ１５Ａ、１５Ｂが立設された方向に沿って見て（即ち、図３のビューで見て）、リブ１５Ａ，１５Ｂは、滑らかに曲がる導風板となるよう、円弧状に設けられるが、流れが滑らかに導かれる限りにおいて、その具体的形態は、円弧に限定されず、楕円や長円、円弧と直線の組み合わせ、曲率が変化する曲線等に代表される円弧状形態であればよい。

さらに、図４の管路断面図に示すように、２つのリブ１５Ａ、１５Ｂはそれぞれ、互いに相手方のリブに向かうように対向して立設されている。必須ではないが、本実施形態のように、実質的に、２つのリブ１５Ａ、１５Ｂが１つの連続した曲面上に設けられていることが好ましい。すなわち、図４のような管路の断面で見て、第１のリブ１５Ａの断面と、第２のリブ１５Ｂの断面とが、ほぼ一直線に並ぶことが好ましい。

なお、図５（ａ）に示すように、２つのリブ１６Ａ、１６Ｂは、互いに、リブの面直方向に（図５（ａ）の左右方向に）オフセットするように配置されていてもよい。また、図５（ｂ）に示すように、２つのリブ１７Ａ、１７Ｂは、管路の断面で見て、第１のリブ１７Ａの断面と、第２のリブ１７Ｂの断面とが、折れ線状に対向して並ぶものであってもよい。また、導風板を構成するリブは、これら実施形態に示すように、中実の板状であってもよいが、図６に示したリブ７２Ａ，７２Ｂのように、中空のリブであってもよい。

図４に示すように、２つのリブ１５Ａ、１５Ｂの端縁１５Ｘ、１５Ｙは、少なくとも管路１１のエアフローセンサの側において、リブの立設方向で０．５〜５ｍｍ離間している。ここで、リブの立設方向とは、図４における上下方向のことである。離間する距離は１〜４ｍｍであることが特に好ましい。
リブ１５Ａ、１５Ｂの端縁１５Ｘ、１５Ｙが離間した部分では、導風板（１５Ａ、１５Ｂ）にスリット状の隙間Ｇが設けられたことになる。導風板（１５Ａ、１５Ｂ）により隔てられた管路内部空間の内側部分ＩＳと外側部分ＯＳとは、このスリット状の隙間Ｇを通じて連通しており、この隙間Ｇを空気が流れることができる。

必須ではないが、本実施形態のように、２つのリブ１５Ａ、１５Ｂの端縁１５Ｘ、１５Ｙは、管路の中心線に沿って、リブ全体にわたって離間していることが好ましい。２つのリブ１５Ａ、１５Ｂの端縁１５Ｘ、１５Ｙを一部で接合し、リブ１５Ａ、１５Ｂを１枚の板のように構成する場合には、少なくとも、管路のエアフローセンサの側において、リブの端縁１５Ｘ、１５Ｙの間にスリット状の隙間Ｇが設けられるようにする。管路１１が円弧状に屈曲する区間の下流側１／３の区間を含む範囲で、導風板にスリット状の隙間Ｇが設けられることが好ましい。

必須ではないが、本実施形態のように、２つのリブの端縁１５Ｘ、１５Ｙが離間する箇所（Ｇ）が、図４に示したように、管路の中心線と直交する管路の断面において、管路１１の略中央部に位置することが好ましい。

必須ではないが、本実施形態のように、管路１１は、半割れ状に分割形成された第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂが一体化されて構成されることが好ましい。この場合、第１ケース１Ａには、前記リブの一方１５Ａが略円弧状に立設され、第２ケース１Ｂには、前記リブの他方１５Ｂが略円弧状に立設されることが好ましい。
典型的には、図４に示したように、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂに、それぞれフランジ状の接合部１３，１３を設けて、かかる接合部１３，１３を利用して、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂを接着や溶着などの手段により接合して、管路１１が構成される。
なお、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの半割れ状の分割は、第１ケース２と第２ケース３の一方が、ハット状断面を呈する開口した樋のような形態となり、他方が板状のふたのような形態となる分割形態であってもよい。

本実施形態においては、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂが一体化されて、管路１１となる。管路１１を上流側や下流側の部材（管路）に接続するための接続部を、第１ケース１Ａや第２ケース１Ｂのいずれか一方にあらかじめ形成しておいてもよいし、本実施形態のように、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂを一体化した際に、両者のあわせ部に接続部が形成されるようにしてもよい。また、これらケースには、支持部や取付部などをあらかじめ一体成型しておくことが好ましい。

第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの一体化の具体的手段は特に限定されないが、典型的には、上述したように、フランジ部１３，１３で溶着により一体化がなされる。溶着は熱盤溶着であってもよいし、振動溶着や他の溶着方法であってもよい。また、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの一体化を、接着剤を用いて行ってもよい。また、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの一体化を、クリップやバンド、ネジなどの締結部材を用いて行うようにしてもよい。第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの一体化に際し、管路１１が気密を保つように一体化がなされることが好ましい。第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの一体化に際し、両者の間にシール部材を設けてもよい。なお、後述する他の実施形態のように、整流構造体の管路が機密性を有しないものであってもよい。

必須ではないが、管路１１にヘルムホルツレゾネータや４分の１波長共鳴管のような共鳴型消音器を設けてもよい。また、必須ではないが、管路１１の内周面に露出するように吸音部材を設けてもよい。

整流構造体１の第１ケース１Ａや第２ケース１Ｂ、第１リブ１５Ａや第２リブ１５Ｂなどを構成する材料は特に限定されないが、これらを熱可塑性樹脂等（特にポリプロピレン樹脂やポリアミド樹脂等）により形成するようにしてもよい。また、整流構造体１の製造は、公知の製造方法を利用して行うことができる。例えば、熱可塑性樹脂の射出成型により、第１リブ１５Ａが一体化された第１ケース１Ａや、第２リブ１５Ｂが一体化された第２ケース１Ｂを形成し、それらを振動溶着により一体化して整流構造体１を製造することができる。後述するように、他の方法、例えばブロー成型法で整流構造体を製造することもできる。

上記実施形態の整流構造体１の作用及び効果について説明する。上記第１実施形態の整流構造体１によれば、幅広い流量にわたってエアフローセンサの出力が安定化され、センシング性能が高められる。

まず、従来技術において、流量が高まった際にエアフローセンサの出力が不安定化しやすくなる要因について説明する。従来技術においては、整流構造体に導風板を設ける場合、通常、隙間やスリットが存在しない連続した導風板が設けられていた。このような連続した導風板によって流路が内側部分と外側部分に仕切られると、気流は、内側部分と外側部分でそれぞれ独立して流れるようになる。そして流路が屈曲していると、それぞれの流路における流れは、半径方向外側に膨らむように流れる。そのため、流路の出口付近では、図７に模式的に示すように、流路の内側部分（ＩＳ）と外側部分（ＯＳ）で、それぞれ、屈曲部の半径方向外側に対応する側の流速が高く、半径方向内側に対応する側の流速が低くなるような流速分布を有する流れとなる。その結果、整流構造体の出口付近では、導風板を挟んで流れる気流の流速の差が大きくなる。そして、導風板がなくなった箇所で、こうした流速の異なる流れが合流することになる。この流速差により、導風板の下流側の部分に渦が生じ、流れが乱れることになる（図７）。

図７に示したような整流構造体出口部の流速の差は、下流側に渦や乱れを生じさせ、これが、エアフローセンサの出力に影響する。エアフローセンサに流れ込む流れに乱れが生じることにより、エアフローセンサの出力は不安定化する。導風板を設けても、こうした流れの乱れがあると、エアフローセンサの出力が不安定なものとなり、センシング性能が低くなってしまう。特に、管路を通流する流量が多くなると、流速が高まり、こうした導風板の下流の流速差も大きくなるため、大きな渦や乱れが発生しやすくなる。

一方、上記実施形態の整流構造体１においては、整流構造体１に設けられた２つのリブ１５Ａ，１５Ｂは、それぞれ、管路の内側に、互いに相手方のリブに向かうように対向して立設されており、２つのリブ１５Ａ，１５Ｂの端縁１５Ｘ，１５Ｙは、少なくとも管路１１のエアフローセンサの側において、リブの立設方向で０．５〜５ｍｍ離間している。そのため、この離間したスリット状の隙間Ｇによって、管路の内側部分ＩＳと外側部分ＯＳの間で空気の移動が可能となっている。この空気の移動により、整流構造体の出口付近における導風板を挟んだ流速差が小さくなる。これにより、導風板の下流側での渦や乱れの発生が緩和される。したがって、上記実施形態の整流構造体１によれば、エアフローセンサの出力の不安定化が未然に防止され、センシング性能が高められる。

２つのリブ１５Ａ，１５Ｂの端縁１５Ｘ，１５Ｙが離間する距離が０．１ｍｍ以下であると、隙間が小さく、隙間を通じた空気の流れが弱くなるため、導風板内外の流速差を小さくする効果が十分に生じなくなりやすい。逆に、２つのリブ１５Ａ，１５Ｂの端縁１５Ｘ，１５Ｙが離間する距離が１０ｍｍ以上であると、流れをスムーズに屈曲させる導風板の作用が十分に発揮されにくくなる。上記効果を得る観点からは、２つのリブ１５Ａ，１５Ｂの端縁１５Ｘ，１５Ｙが離間する距離が１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが特に好ましい。

上記第１実施形態の整流構造体１を、エアクリーナ８１とエアフローセンサ８２の間に組み込んだ場合の、エアクリーナからエアフローセンサに向かう、整流構造体１の内部の流れを、数値流体シミュレーションにより解析した。図８に、第１実施形態の整流構造体１における解析結果の流速分布を示す。
一方、導風板にスリットや隙間（Ｇ）が設けられていない従来構造の整流構造体を、エアクリーナ８１とエアフローセンサ８２の間に組み込んだ場合の、エアクリーナからエアフローセンサに向かう、整流構造体の内部の流れを、数値流体シミュレーションにより解析した。図９に、従来技術における解析結果の流速分布を示す。

いずれのシミュレーションも、管路の直径を６０ｍｍとし、管路の中心線ｍの曲げ半径が７５ｍｍとなるよう管路を９０°円弧状に屈曲させ、上流側に２５ｍｍ、下流側に７５ｍｍの直線区間を設けた整流構造体モデルを対象に計算を行った。導風板は管路の中心線に沿って、管路全長にわたって設けている。また、第１実施形態の整流構造体１におけるリブの端縁１５Ｘ，１５Ｙの間隔、すなわちスリット状の隙間Ｇの大きさは３ｍｍである。

整流構造体の流れの数値流体シミュレーションは、整流構造体の入り口側の平均流速が１ｍ／ｓｅｃ、１０ｍ／ｓｅｃ、３０ｍ／ｓｅｃとなる３つの条件で行った。また、それぞれのシミュレーションにおいて、整流構造体の出口側（エアフローセンサ側）で、導風板の終端から５０ｍｍ下流側の位置における管路の断面で、渦度（／ｓｅｃ）を計算し、管路の中央部の直径３０ｍｍの領域での渦度の平均値を求めた。この渦度の平均値は、整流構造体の下流側における流れの乱れの大きさを代表している。

図８は、第１実施形態の整流構造体１の気流シミュレーション結果を示す流速分布図である。図９は、導風板にスリットや隙間が設けられていない、従来技術の整流構造体の気流シミュレーション結果を示す流速分布図である。なお、これら流れ図では、管路の中心線ｍに沿った断面で結果を表示しており、矢印の長さが流速の大きさを表している。気流は図の下側から流れてきて、図の右側に流れ出ていく。いずれも管路入り口側の平均流速が１ｍ／ｓｅｃでのシミュレーション結果である。

図９の従来技術では、整流構造体の導風板の内側と外側のそれぞれの部分で、屈曲の外側のほうが内側よりも流速が高くなる現象（流速勾配が生ずる現象）が顕著にみられ、その結果、整流構造体の出口部分で、導風板を挟んだ位置で、流速の差が大きくなっている様子が見て取れる。

一方、図８の第１実施形態の整流構造体１では、導風板に設けられたスリット状の隙間を通じて、気流が導風板の内側から外側に流れることができ、これにより、導風板を挟んだ位置で、導風板の内側と外側での流速の差が小さくなっている。これにより、導風板の下流側での渦や乱れの発生が抑制される。

図１０には、気流シミュレーション計算で求めた、整流構造体の出口側流れの乱れの大きさを、流速変化に対しプロットした図である。各流速に対し、導風板の終端から下流側５０ｍｍ位置での、管路の中心部の直径３０ｍｍの領域における渦度の平均値（／ｓｅｃ）が示されている。実線が、第１実施形態の整流構造体１（実施例）による計算結果であり、破線が、従来技術の整流構造体（従来例）による計算結果である。渦度の計算結果は、流速１，１０，３０ｍ／ｓｅｃに対し、第１実施形態の整流構造体１が、４６，２７９，７２５（／ｓｅｃ）であり、従来技術の整流構造体が、５５，３４５，８１２（／ｓｅｃ）であった。第１実施形態の整流構造体１によれば、導風板にスリット状の隙間Ｇが設けられた管路中央部の領域で、渦や乱れの発生が広い流量範囲で、１割強ないし２割弱抑えられていることが確認できた。

図１１、図１２には、気流シミュレーション計算で求めた管路内の渦度の分布を示す。いずれも、流速１０ｍ／ｓｅｃでの、導風板の終端から下流側５０ｍｍ位置での計算結果である。これら図では、色の濃い部分で渦度が大きく、両図は同じ渦度のスケールで色付けしている。図１１は第１実施形態の整流構造体１によるものであり、図１２は従来技術の整流構造体によるものである。図中の破線の円は、渦度の平均値の計算を行った管路の中心から直径３０ｍｍの円領域を表している。図１２の従来技術の整流構造体によれば、管路中央部に渦度が大きな領域が強く現れているが、図１１の第１実施形態の整流構造体１によれば、渦度が大きな領域が小さくなっている。

以上のように、上記第１実施形態の整流構造体１によれば、整流構造体の下流側において流れの乱れ（渦）が発生することを抑制でき、幅広い流量にわたって、エアフローセンサの出力が安定化され、センシング性能が高められる。

必須ではないが、上記第１実施形態の整流構造体１のように、実質的に、２つのリブ１５Ａ，１５Ｂが１つの連続した曲面上に設けられていると、２つのリブにより構成される導風板に段差が生じないので、整流効果が高められ、エアフローセンサの出力がより安定化され、センシング性能が高められる。

また、必須ではないが、本実施形態のように、２つのリブの端縁１５Ｘ，１５Ｙは、管路の中心線ｍに沿って、リブ全体にわたって離間しているようにされていると、２つの半割れケース１Ａ，１Ｂを組み立てて整流構造体１を製造しやすくなり、整流効果の高い整流構造体が効率的に製造しやすくなる。この場合、離間する隙間Ｇの大きさは、管路１１の流れ方向にわたって一定であってもよいが、上流から下流に向かうにしたがって、隙間Ｇが単調増加するよう構成されていてもよい。

必須ではないが、上記第１実施形態の整流構造体１のように、２つのリブの端縁１５Ｘ、１５Ｙが離間する箇所が、管路の中心線ｍと直交する面における管路の断面において略中央部に位置することが好ましく、これにより、エアフローセンサの出力が特に安定化され、センシング性能が高められる。図１２に示した従来技術の整流構造体における渦の発生の状況からわかるように、導風板を設けた屈曲管路の下流では、管路の断面の中央部に渦度の強い部分が生じやすく、この部分の流速差を小さくすることにより、渦や乱れの発生を効果的に抑えることが可能となるからである。

また、必須ではないが、管路は、半割れ状に分割形成された第１ケースと第２ケースが一体化されて構成され、第１ケースには、前記リブの一方が略円弧状に立設されており、第２ケースには、前記リブの他方が略円弧状に立設されていることが好ましい。かかる構成によれば、２つのケース１Ａ、１Ｂをそれぞれ射出成型により製造し、両者を溶着などにより一体化して、第１実施形態の整流構造体１を効率的に製造できる。

発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

図５には、他の実施形態の整流構造体を示す。図５に示す実施形態の整流構造体は、第１実施形態の整流構造体１と比べ、管路の断面形状や導風板（リブ）の構造・配置が異なっており、他の点では第１実施形態の整流構造体１と同様である。図５には、第１実施形態の図４に対応するＸ−Ｘ断面の断面図を示している。

図５（ａ）には、第２実施形態の整流構造体５を示す。整流構造体５では、第１リブ１６Ａが、第２リブ１６Ｂに対し、リブの面直方向（図５（ａ）の左右方向）にオフセットして設けられている。２つのリブの端縁同士が、リブの立設方向（図５（ａ）の上下方向）に所定距離離間していて、隙間Ｇとなっている点は、第１実施形態の整流構造体１と同様である。第１リブ１６Ａが、第２リブ１６Ｂに対しオフセットする量Ｏは、リブの端縁同士がリブの立設方向に離間する距離Ｇよりも小さくされることが好ましい。また、第２実施形態の整流構造体５では、管路の断面形状が、矩形状である。

図５（ｂ）には、第３実施形態の整流構造体６を示す。整流構造体６では、第１リブ１７Ａと第２リブ１７Ｂとが、断面で見て、それぞれのリブの断面が折れ線状となるように互いに傾いて設けられている。また、第３実施形態の整流構造体６では、管路の断面形状が、六角形状である。

第２実施形態の整流構造体５でも、第３実施形態の整流構造体６でも、第１実施形態の整流構造体１と同様に、少なくとも管路のエアフローセンサの側において、導風板となる２つのリブ１６Ａ，１６Ｂ（１７Ａ，１７Ｂ）の端縁の間に、リブの立設方向で０．５〜５ｍｍ離間した隙間Ｇが設けられている。そのため、この隙間Ｇにより、導風板の内外の流速の差が緩和され、導風板の下流における渦や乱れの発生を抑制できて、エアフローセンサの出力を安定化し、センシング性能を高めることができる。

図６には、第４実施形態の整流構造体７を示す。整流構造体７では、管路７１および中空の第１リブ７２Ａ、中空の第２リブ７２Ｂがブロー成型により一体成型されるが、他の点はおおむね第１実施形態の整流構造体１と同様である。この整流構造体７でも、同様に、エアフローセンサの出力を安定化し、センシング性能を高めることができる。

図１３には、第５実施形態の整流構造体２を示す。整流構造体２は、内部の容積が拡幅、拡大された拡張室（チャンバー）２１を有しており、整流構造体２では、管路が拡張室２１の内部に区画されて形成されている。すなわち、拡張室の内側には、外周側の管路壁２３Ａ，２３Ｂと、内周側の管路壁２４Ａ，２４Ｂが、それぞれ円弧状に立設されている。外周側の管路壁２３Ａ，２３Ｂと、内周側の管路壁２４Ａ，２４Ｂの間の部分が、拡張室２１の入り口と出口につながっていて、この部分が実質的な管路となって、エアクリーナ８１から流れ込む空気を円弧状に屈曲させてエアフローセンサ８２へと導いていく。

本実施形態においても、管路の内部空間を円弧の内側部分ＩＳと外側部分ＯＳとに区画する導風板（２７Ａ，２７Ｂ）が、管路の中心線と略平行に設けられている。本実施形態においても、導風板は、２つのリブ２７Ａ，２７Ｂにより構成されている。２つのリブはそれぞれ、円弧状に、互いに相手方のリブに向かって延出するように対向して立設されている。２つのリブ２７Ａ，２７Ｂの端縁はリブの立設方向で０．５〜５ｍｍ離間し、スリット状の隙間Ｇが設けられている。かかる構成により、本実施形態においても、他の実施形態と同様に、導風板（２７Ａ，２７Ｂ）の離間した隙間Ｇにより、導風板の内外の流速の差が緩和され、導風板の下流における渦や乱れの発生を抑制できて、エアフローセンサの出力を安定化し、センシング性能を高めることができる。

なお、本実施形態においては、外周側の管路壁と、内周側の管路壁は、それぞれ円弧状の２つのリブの組２３Ａ，２３Ｂ、（２４Ａ，２４Ｂ）により構成されている。これらリブの組を構成するリブは、互いに相手方のリブに向かって延出するように対向して立設されている。これらリブの組２３Ａ，２３Ｂ、（２４Ａ，２４Ｂ）において、リブの端縁同士は互いに接続一体化されていてもよいし、本実施形態のように、リブの端縁同士の間に所定の間隔の隙間Ｓ１、（Ｓ２）が設けられていてもよい。すなわち、整流構造体における管路は、その一部に隙間や通気性を有する部分が設けられた管路であってもよい。

図１４には、第６実施形態の整流構造体３を示す。整流構造体３も、容積が拡大された拡張室（チャンバー）３１を有している。整流構造体３では、拡張室の外周側壁面３１Ａ，３１Ｂと、内周側管路壁３４Ａ，３４Ｂとの間が管路とされている。管路の内部空間を円弧の内側部分ＩＳと外側部分ＯＳとに区画する導風板（３３Ａ，３３Ｂ）が、管路の中心線と略平行に設けられている。

本実施形態においても、導風板が２つのリブ３３Ａ，３３Ｂにより構成されている。２つのリブはそれぞれ、円弧状に、互いに相手方のリブに向かって延出するように対向して立設されている。２つのリブ３３Ａ，３３Ｂの端縁はリブの立設方向で０．５〜５ｍｍ離間し、スリット状の隙間Ｇが設けられている。かかる隙間Ｇを有する導風板３３Ａ，３３Ｂを備える構成により、他の実施形態と同様に、導風板の内外の流速の差が緩和され、導風板の下流における渦や乱れの発生を抑制できて、エアフローセンサの出力を安定化し、センシング性能を高めることができる。すなわち、本実施形態のように、整流構造体の管路は、いわゆるチャンバー壁（３１Ａ，３１Ｂ）と、チャンバー内を間仕切りする管路壁３４Ａ，３４Ｂの組み合わせにより構成されるものであってもよい。

また、本実施形態のように、管路壁となる２つのリブ３４Ａ，３４Ｂの端縁の間に所定幅の隙間Ｓが設けられていてもよく、管路は、その一部に隙間や通気性を有する部分が設けられた管路であってもよい。

また、上記実施形態の説明においては、整流構造体が備えるべき具体的な取付構造等の説明は省略した。整流構造体は必要に応じ、ステーやグロメットなどの取付構造を備えることができる。また、整流構造体とエアクリーナの接続構造や、エアフローセンサが取付けられる管体との接続構造等についても、詳細な説明は省略したが、整流構造体は必要に応じ、こうした接続部位に、シール材や固定バンド等の固定構造を備えることができる。

また、上記実施形態の整流構造体の説明においては、もっぱら、エアクリーナとは別体に整流構造体が設けられる例について説明したが、エアクリーナに整流構造体が一体化されていてもよい。

整流構造体は内燃機関の吸気系に使用でき、エアフローセンサに向かう気流を整流できて産業上の利用価値が高い。

１ 整流構造体
１１ 管路
１Ａ 第１ケース
１５Ａ 第１リブ
１Ｂ 第２ケース
１５Ｂ 第２リブ
８１ エアクリーナ
８２ エアフローセンサ

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気系において、エアクリーナとエアフローセンサの間に設けられる整流構造体であって、
   整流構造体は、エアクリーナからエアフローセンサに向けて気流を流す管路を有し、
   前記管路は円弧状に屈曲した部分を有しており、
   前記管路には、管路の内部空間を前記円弧の内側部分と外側部分とに区画する導風板が、管路の中心線と略平行に、設けられており、
   前記導風板は、２つのリブにより構成されており、
   ２つのリブはそれぞれ円弧状であり、
   ２つのリブはそれぞれ、管路の内側に、互いに相手方のリブに向かうように対向して立設されており、
   ２つのリブの端縁は、少なくとも管路のエアフロ―センサの側において、リブの立設方向で０．５〜５ｍｍ離間している
   整流構造体。
2. 実質的に、２つのリブが１つの連続した曲面上に設けられている、
   請求項１に記載の整流構造体。
3. ２つのリブの端縁は、管路の中心線に沿って、リブ全体にわたって離間している、
   請求項１または請求項２に記載の整流構造体。
4. ２つのリブの端縁が離間する箇所が、管路の中心線と直交する管路の断面において略中央部に位置する、
   請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の整流構造体。
5. 管路は、半割れ状に分割形成された第１ケースと第２ケースが一体化されて構成され、
   第１ケースには、前記リブの一方が略円弧状に立設されており、
   第２ケースには、前記リブの他方が略円弧状に立設されている、
   請求項３に記載の整流構造体。