JP3830173B2 - 内燃機関の吸気構造 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の吸気構造に関するもので、内燃機関の吸気通路に取付けられる空気流量計とエアクリーナの位置、形状並びに構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の排ガス規制、環境汚染等を考慮し、排気系の触媒に吸入空気の一部を供給することで生ガスの燃焼効率を向上する技術が知られている。この種の内燃機関の吸気構造においては、エアクリーナから供給されたエアの一部を吸気通路から分岐する配管を通して外部の排気系の触媒へ送気し、生ガスの燃焼効率を向上するようにしている。例えば、図8に示されるような内燃機関の吸入空気側の構造においては、入口管1からエアクリーナケース2内に取り入れた空気を円筒型エレメント3を経由してL字状キャップ4を経由して熱式空気流量計5を通して内燃機関の燃焼室に供給する。キャップ4の内壁には二次エア吸出ポート9が開口し、この二次エア吸出ポート9に連通する通路を有する二次エア導出管6がキャップ4に設けられている。そして、ポンプ8によりキャップ4内のエアの一部を二次エア吸出ポート9から二次エア導出管6、ポンプ8を経由して排気系に供給する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の内燃機関の吸気構造においては、図8に示すように、熱式空気流量計5の上流側のキャップ4内の吸入空気の一部が二次エア吸出ポート9から吸い出されるため、この二次エア吸出ポート9の近傍で吸入空気の主流に乱れが発生しやすい。特に内燃機関のアイドル運転時あるいは減速運転時においては二次エアの吸い出し量が増大するためキャップ4を流れる空気の主流に乱れを及ぼしやすいので、このような運転条件下においては熱式空気流量計5での吸入空気量の計測に誤差が発生しやすいという問題がある。
【0004】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、空気流量計の上流側の主流に乱れを及ぼしにくい箇所に二次エア吸入ポートを開口することで吸入空気量の測定精度を向上するようにした内燃機関の吸気構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明請求項1による内燃機関の吸気構造は、
2分割可能なように2つの容器のそれぞれの開口面同士を組み合せて連続した空間を形成して、その内部に空気を流通する通路を有するエアクリーナケースと、
前記2つの容器のうちの一方であって、通路入口と一体に形成された容器部と、
前記2つの容器のうちの他方であって、通路出口と一体に形成されたキャップ部と、
前記エアクリーナケース内に収容され、前記通路を流れる空気中の異物を捕集するエレメントと、
前記エアクリーナケースの前記通路出口に取付けられる空気流量計と、
前記エレメントと前記空気流量計入口との間の前記エアクリーナケースの内部に形成されるエア導出口と、
前記エア導出口と前記空気流量計入口との間に設けられた仕切り部またはパイプ部とを備え、
前記通路内に延びる前記仕切り部または前記パイプ部の先端部により形成されて前記エア導出口へ前記通路から空気を分割させる開口部は、前記容器部の開口面乃至底部近傍にて前記キャップ部側から前記容器部の底部側方向に向けて開口していることを特徴とする。
【0006】
【作用】
本発明の内燃機関の吸気構造によると、空気流量計入口とエア導出口との間に設けられた仕切り部またはパイプ部とを備え、
通路内に延びるその仕切り部またはパイプ部の先端部により形成されてエア導出口へ通路から空気を分割させる開口部は、容器部の開口面乃至底部近傍にてキャップ部側から容器部の底部側方向に向けて開口している構成としたので、エレメント出口側から空気流量計入口に吸入される空気はエア導出口近傍の空気の乱れの影響を受け難い。このため、空気流量計入口から吸入される空気の主流は乱れを発生し難いため、空気流量計における流量計測の精度を高くすることができる。さらに、エア導出口からエアが吸い出される場合、エアクリーナ内の主流への影響は少なく、空気流量計の入口における空気の流速分布の変化を小さくすることができる。
【0007】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の第1実施例を図1に示す。
図1において、エアクリーナ10の出口部に熱式空気流量計5が取り付けられている。エアクリーナ10は、入口管1と、有底円筒状の容器12と、この容器12の上部に形成されるキャップ13とからなる。入口管1は、容器12に対しその外周部に開口穴14を通して容器12の内部に連通している。
【0008】
容器12の内部に収容される円筒状のエレメント15は、容器底部に接合される平板16の係止部16aにより容器12の略中央部に係止されている。容器12の上部に蓋をする平板23は、スプリング24により容器12の上端に弾性保持されている。平板23の中央開口部19に接続されるキャップ13は、入口17が容器12の内部に連通しており、出口18が熱式空気流量計5に接続されている。キャップ13はL字状に曲折されており、そのL字部に二次エア導出管6が接続されている。
【0009】
そして二次エア導出管6に二次エア導出パイプ20が接続されている。この二次エア導出パイプ20は、容器12の内部にエレメント15の筒内側の軸方向に沿って延びている。この二次エア導出パイプ20の下端に形成されるエア導出口20aは、エレメント15の円筒中心部から偏心した位置で容器12の底部に狭いクリアランスδをもつ位置に開口している。エア導出口20aと平板16の間には狭い空間部51が形成される。これは、空間部51から二次エア導出パイプ20のエア導出口20aへ空気に一部が吸い出されることが、エレメント15からキャップ13に流れる空気の主流に乱れを及ぼさないようにするためである。二次エア導出パイプ20は、溶接によってキャップ13に固定組み付けされている。
【0010】
次に本実施例の作動について説明する。
エアクリーナ10の入口管1より吸入された空気は、容器12に入りエレメント15を径方向内側に通過し、キャップ13に形成される吸気通路21を通して熱式空気流量計5に流入する。エアクリーナ10内に吸入された空気中のダスト、ごみ等はエレメント15で除去され、ダスト、ごみ等が除去された空気が吸気通路21を経由して熱式空気流量計5に導入される。熱式空気流量計5を通過した空気は内燃機関の燃焼室に供給される。
【0011】
内燃機関の排気系に設けられる触媒に二次エアを供給する二次エアシステムが作動する時、エアクリーナ10の内部から二次エア導出パイプ20のエア導出口20aから空気の一部を吸入し、この二次エア導出パイプ20を通して二次エア導出管6を経由してポンプ8に吸い込まれ、このポンプ8から吐出される二次エアが排気系触媒に導入される。
【0012】
本実施例では、二次エア吸入系統において、二次エア導出パイプ20を使用し、熱式空気流量計5の入口から離れたエレメント15の底部近傍に二次エア導出パイプ20のエア導出口20aが開口しているため、二次エア導出パイプ20の先端部のエア導出口20aから空気を吸い出す場合、エアクリーナ10内の主流への影響は少なく、熱式空気流量計11の入口における空気の流速分布の変化を小さくすることができる。従って、二次エアシステム作動時においても空気の主流に乱れがほとんど生じないので、熱式空気流量計5が発生する出力特性への影響を小さくすることが可能となる。
【0013】
次に、実験データを示す。本実験は、この第1実施例と図8に示す従来例について熱式空気流量計が測定した流量の誤差を計測する実験である。二次エアシステム作動有と作動無での誤差結果を図2に示す。本実験条件は、単位時間当たりの二次エアポンプ吸入量を6リットル/秒の供給の条件下で行った。図2に示すグラフから判るように、流量誤差0は二次エアシステム作動無時を基準とするもので、この基準線に対し従来例と本実施例では流量誤差が大きく異なることが判明した。
【0014】
次に本発明の第2実施例を図3に示す。
図3に示す第2実施例は、エアクリーナに円筒型エレメントを使用したものに本発明を適用した例を示す。二次エア導出管6の二次エア吸出ポート9の近傍にキャップ13の内壁からこの近傍と熱式空気流量計5へ通じる吸気通路21とを仕切る仕切り板30を設けている。仕切り板30とキャップ13の内壁との間には狭い空間部52が形成される。仕切り板30は、キャップ13の上部内壁から湾曲してキャップ13のエルボー部の湾曲する内壁に沿って下方の容器12の入口側まで垂れ下がっている。この仕切り板30の下端30aにおいてキャップ13の内部が二次エア吸出側通路27と熱式空気流量計5に通じるキャップ出口18への通路21とに分割されている。仕切り板30の付根部30bは、二次エア導出管6と熱式空気流量計5の間に主流の乱れを発生させないようにキャップ13の内壁に溶接固定されている。
【0015】
この第2実施例によると、二次エアの流路とエアクリーナ主流の流路とが別流路に仕切られるため、前記第1実施例と同様に二次エアシステムの作動による熱式空気流量計5の入口での流速分布の変化を小さくすることができる。このため主流の乱れを発生しないので、熱式空気流量計5の出力誤差が低減できる。
第2実施例による流量誤差について実験した結果を図4に示す。
【0016】
実験条件は、前述した実験条件と同様であり、図8に示す従来例と図3に示す第2実施例とを比較した結果である。図4に示す結果から明らかなように、従来例に比べ第2実施例においては、二次エアシステム作動有時と作動無時における流量誤差が小さいことが判る。次に参考例を図5に示す。
【0017】
図5に示す参考例は、エアクリーナに平面型エレメントを使用した例である。エアクリーナ31は、平面型エレメント32を備え、このエレメント32の上流側にエアクリーナ吸入口33が形成され、この吸入口33から流路を狭くする絞り部分34を経由してエレメント入口面32bに連通している。エレメント出口面32aの一部分は、エアクリーナ内壁と対面して狭い絞り部(空間部)35を形成する。エレメント出口面32aの他の部分は、主通路36より出口37に連通する。出口37には熱式空気流量計5が取り付けられている。
【0018】
そして出口面エレメント32aの下流側には、エアクリーナケース40の内壁39とエレメント出口面32aとの間の隙間が絞られる絞り部35を形成し、この絞り部35の熱式空気流量計5の入口から離れる側位置に二次エア導出管6が開口されている。
この第3実施例では、二次空気エアシステムは、エアクリーナ31の内部に二次エア導出パイプ無しで、エアクリーナケース40の内壁39とエレメント出口32aとの間に絞り部35を形成し、この絞り部35から離れた位置に出口37が形成される。
【0019】
この参考例によると、二次エア導出管6から吸い出される空気は、エレメント入口面32bからエレメント32を通ってエレメント出口面32aより絞り部35を経由して導出されるものであるから、エレメント出口面32aから主通路36を経由して出口37に流れる主流に前述の吸い出される空気が与える影響が少なく、前記第1実施例と同様に出口37から熱式空気流量計5に流入する空気の流速分布の変化を小さくする。従って、二次エア吸入システムが作動した場合にも、主通路36を流れる空気の主流に乱れが生じにくいので、熱式空気流量計5で計測する流量の出力に大きな変化を及ぼさないので測定誤差を最小限に抑える。
【0020】
次にこの参考例と従来例とを比較した実験データを図6に示す。図6に示す実験データは、図9に示す従来例と図5に示す参考例を対比した例である。図9に示す従来例はエアクリーナ31の絞り部35より離れた出口37に近いエアクリーナ内壁に二次エア吸出口50を形成した例である。この従来例によると、二次エア吸出口50から吸出される二次エアの影響により通路36から出口37を経由して熱式流量計5に導入される空気の主流に乱れが発生するものと考えられる。この従来例の実験結果が図6に示され、また図5に示す参考例の実験結果が図6に示される。図6から明らかなように、本参考例による二次エアシステムの作動時の流量誤差は極めて小さい。これに対し従来例の流量計測誤差はかなり大きいことが判る。
【0021】
本発明の第3実施例を図7に示す。図7に示す第3実施例は、平面型エレメント32を使用するエアクリーナに本発明を適用したもので、エレメント出口面32aケース40の内壁に仕切り板41を一体成形した例である。この仕切り板41によって分割される一方の狭い通路(空間部)42は二次エア吸入口50に連通し、他方の通路43は熱式空気流量計5に連通する。仕切り板41により通路42と43が分割されるため、通路42から二次エアが吸い出される時、熱式空気流量計5に流入する空気流に乱れを及ぼしにくい。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の吸気構造によると、エアクリーナ内に空気流量計と外部へのエア導出口とを設けた吸気構造において、空気流量計入口とエア導出口との間に設けられた仕切り部またはパイプ部とを備え、通路内に延びるその仕切り部またはパイプ部の先端部により形成されてエア導出口へ通路から空気を分割させる開口部は、容器部の開口面乃至底部近傍にてキャップ部側から容器部の底部側方向に向けて開口している構成としたことにより、空気流量計に導かれる空気の主流に乱れを及ぼしにくいので、二次エアシステム作動時の吸入空気量の計測を正確に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の内燃機関の吸気構造を示す断面図である。
【図2】 第1実施例と従来例との実験データ図である。
【図3】 本発明の第2実施例の内燃機関の吸気構造を示す断面図である。
【図4】 第2実施例と従来例との実験データ図である。
【図5】 参考例の内燃機関の吸気構造を示す断面図である。
【図6】 参考例と他の従来例との実験データ図である。
【図7】 本発明の第3実施例の内燃機関の吸気構造を示す断面図である。
【図8】 従来例を示す断面図である。
【図9】 他の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
5 熱式空気流量計
6 二次エア導出管
9 二次エア吸出ポート
10 エアクリーナ
12 容器(エアクリーナケース)
13 キャップ(エアクリーナケース)
15 エレメント
20 二次エア導出パイプ
20a 下端
21 通路
51 空間部
60 空間部
Claims (1)
- エアクリーナケース内に空気流量計と外部に連通するエア導出口とを有する内燃機関の吸気構造であって、
2分割可能なように2つの容器のそれぞれの開口面同士を組み合せて連続した空間を形成して、その内部に空気を流通する通路を有するエアクリーナケースと、
前記2つの容器のうちの一方であって、通路入口と一体に形成された容器部と、
前記2つの容器のうちの他方であって、通路出口と一体に形成されたキャップ部と、
前記エアクリーナケース内に収容され、前記通路を流れる空気中の異物を捕集するエレメントと、
前記エアクリーナケースの前記通路出口に取付けられる空気流量計と、
前記エレメントと前記空気流量計入口との間の前記エアクリーナケースの内部に形成されるエア導出口と、
前記エア導出口と前記空気流量計入口との間に設けられた仕切り部またはパイプ部とを備え、
前記仕切り部またはパイプ部の前記通路内に延びる先端部により形成されて前記エア導出口へ前記通路から空気を分割させる開口部は、前記容器部の開口面乃至底部近傍にて前記キャップ部側から前記容器部の底部側方向に向けて開口していることを特徴とする内燃機関の吸気構造。
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