JP5995632B2 - 内燃機関の吸気通路 - Google Patents

Description

本発明は、外部から空気を取り入れて各気筒の吸気ポートへと導く内燃機関の吸気通路に関するものである。

車両に搭載し吸気を導入するためのエアクリーナを気筒やスロットルバルブから離間させて車体フレームに装着したブラケットに弾性体のグロメットを介して取り付けることにより、内燃機関の振動が車体にフレームに伝わることを有効に回避して車体の振動及び騒音を低減する構造が提案されている(例えば、特許文献１参照)。斯かる構造により、内燃機関の振動が車体フレームを介してドライバに伝わることが有効に回避され、ドライバビリティが有効に向上し得る。

ところで、エアクリーナからスロットルバルブ或いはスロットルバルブを配したスロットルボディまでは、例えばゴム製のエアクリーナホースが繋がれており、このエアクリーナホースの長さが、一般に吸気管長の一部とされる。この吸気管長は、その長短により固有振動数が変わることで、内燃機関のトルク特性に影響を与えることが知られている。これは、内燃機関の回転数の変化により起こる内燃機関の振動特性が変化するのに対してエアクリーナホースの固有振動数が一定であるため、内燃機関の回転数如何によりエアクリーナから吸気の導入具合が変化することによる。このことから現状の内燃機関では、頻繁に使用する回転域で最も吸気が促され高いトルクが得られるよう、吸気管長が調整されることが望ましい。

しかしながら上記特許文献のようにエアクリーナを実際に配置すると、最も良いトルク特性が得られる望ましい吸気管長よりもエアクリーナホースの長さが長くなってしまう。その結果頻繁に使用する回転域よりも低速側の回転域での吸気がより促されるようになり、望ましいトルク特性が得られないということが起こり得る。

その反面、望ましいトルク特性を得るために吸気管長を維持しようとすれば実際にはエアクリーナを気筒の近傍に設けなければならならず、エアクリーナの搭載自由度が制限されてしまう。すなわち、内燃機関搭載の制約上、エアクリーナを気筒の近傍に設けることができない場合は、トルク特性といった性能を犠牲にしなければならないのが現状である。

特開平１１−３５１０８３号公報

本発明は、このような不具合に着目したものであり、ドライバビリティとトルク特性を両立させ得る内燃機関の吸気通路を提供することを目的としている。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち本発明に係る内燃機関の吸気通路は、上流側にエアクリーナを配するとともに下流側にスロットルバルブを配した吸気を導入するための管状のものでありその内側が所定の断面積に設定されたエアクリーナホースと、前記エアクリーナとの間に前記エアクリーナホースを介在させた入口及び前記スロットルバルブとの間に前記エアクリーナホースを介在させた出口を有しこれら入口及び出口の間における内側が前記所定の断面積よりも大きな断面積に設定された拡大経路と、この拡大経路内に配された吸気を通過させ且つ吸気に対する抵抗となり得る抵抗体とを具備し、前記抵抗体と前記スロットルバルブとの間の距離を変更することを通じて前記エアクリーナと抵抗体との間の距離を自由に設定しながら所望のトルク特性を得ることを可能としたものである。

このようなものであれば、吸気通路の振動が抵抗体とスロットルバルブとの間の距離に対応した固有振動数に基づいてスロットルバルブ側へ伝えられる。しかも、エアクリーナから抵抗体までの距離は、スロットルバルブ側に伝わる吸気通路の振動に影響を及ぼさない。つまりエアクリーナから抵抗体までの距離は自由に設定することができる。すなわちエアクリーナの搭載自由度を有効に向上させることが可能となる。

本発明によれば、ドライバビリティとトルク特性を両立させ得る内燃機関の吸気通路を提供する内燃機関の吸気通路を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る概略構成図。 同実施形態に係る要部の構成説明図。 同実施形態の変形例に係る図２に対応した説明図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。内燃機関は、例えば火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

しかして本実施形態に係る内燃機関の吸気通路３は、上流側にエアクリーナ３１を配するとともに下流側に電子スロットルバルブ３２を配した吸気を導入するための管状のものでありその内側が所定の断面積３ａｓに設定されたエアクリーナホース３ａと、前記エアクリーナ３１との間に前記エアクリーナホース３ａを介在させた入口３５ａ及び前記電子スロットルバルブ３２との間に前記エアクリーナホース３ａを介在させた出口３５ｂを有しこれら入口３５ａ及び出口３５ｂの間における内側が前記所定の断面積３ａｓよりも大きな断面積に設定された拡大経路３５と、この拡大経路３５内に配された吸気を通過させ且つ吸気に対する抵抗となり得る抵抗体３６とを具備してなる。以下、吸気通路３の構成の一部であるエアクリーナホース３ａ、拡大経路３５及び抵抗体３６について図２に示して説明する。

エアクリーナホース３ａは、図２に示すように、例えば可撓性を有するゴムや合成樹脂からなるものであり、拡大経路３５により上流側ホース３ｃと下流側ホース３ｂとに分断されている。上流側ホース３ｃはエアクリーナ３１と拡大経路３５とに介在したものである。下流側ホース３ｂは拡大経路３５と電子スロットルバルブ３２、詳細には電子スロットルバルブ３２を搭載した図示しないスロットルボディとに介在したものである。そして本実施形態ではこの下流側ホース３ｂの内部の断面積が吸気を導入する為に相応しい所定の断面積３ａｓに設定してある。

拡大経路３５は、図２に示すように、エアクリーナホース３ａと同じ素材か、或いはエアクリーナホース３ａよりも硬質の素材からなる概略円柱形状をなしたものである。この拡大経路３５は、内部の断面積が前記所定の断面積３ａｓよりも大きく設定されており、上流側の端部において上流側ホース３ｃに連結する入口３５ａと、下流側の端部において下流側ホース３ｂに連結する出口３５ｂとを有している。これら入口３５ａ及び出口３５ｂは上流側ホース３ｃ及び下流側ホース３ｂの径と略等しく設定されており、止着部３５ｃ、３５ｄにより確実に密閉された状態で止着されている。

抵抗体３６は、図２に示すように、拡大経路３５の中間部分において内部を塞ぐように配された板状のものであり、本実施形態では複数、図示では例えば４つの開口３７を設けて吸気の通過を許容している。この開口３７の断面積３７ｓは、およそ上記所定の断面積３ａｓの４分の１に設定されている。

つまり本実施形態では、上記４つの開口３７の断面積３７ｓの和が、前記所定の断面積３ａｓと略等しくなる様に設定してある。これにより、抵抗体３６が電子スロットルバルブ３２側から伝わる振動を反射するように吸気通路３を遮りつつも吸気の導入の妨げとならないようにしている。

そして内燃機関の振動に起因する吸気通路３の振動周波数は、抵抗体３６から電子スロットルバルブ３２までの部分であるみなし吸気管長Ｌの長さに依存する。すなわち、みなし吸気管長Ｌの長さを適宜設定することにより、内燃機関において最も頻繁に使用される回転域で吸気が促され、最も高いトルク得られるように調整することができる。

また他方、抵抗体３６よりも上流側の構成は内燃機関の振動周波数に影響を与えない。つまり上流側ホース３ｃの長さを自由に設定でき、エアクリーナ３１を所望の位置に設定し得る。

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る吸気通路３は、途中に抵抗体３６を設けることにより、内燃機関の振動によって起こる吸気通路３の振動周波数は、抵抗体３６と電子スロットルバルブ３２との間の距離であるみなし吸気管長Ｌに対応した固有振動数に基づいて電子スロットルバルブ３２側へ伝えられる。すなわち拡大経路３５の位置を変更することで、みなし吸気管長Ｌを変更でき、望ましいトルク特性を獲得し得る。しかもみなし吸気管長Ｌが一定であればエアクリーナ３１から抵抗体３６までの上流側ホース３ｃの長さはみなし吸気管長Ｌを構成する部分の振動周波数には影響が及ばない。つまりエアクリーナ３１から抵抗体３６までの上流側ホース３ｃの長さは自由に設定することができる。これにより、エアクリーナ３１を内燃機関の回転による振動の影響を受けたり、当該振動を車体に伝えたりすることが無い所望の箇所に設定できる。その結果内燃機関の振動が車体を介してドライバに伝わり難くすることで、ドライバビリティの向上にも資する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、上記実施形態では拡大経路３５の形状を概略円柱形状としたが勿論、拡大経路３５の形状は当該円柱形状に限定されることは無く、例えば球或いは立方体、直方体形状としても良い。

＜変形例＞
以下、本実施形態の変形例について説明する。なお当該変形例において上記実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。

上記実施形態では抵抗体３６の形状を、円形の開口３７を設けた板状のものとしたが勿論本発明の抵抗体は上記に限らず、格子状板などの形状であるなど、吸気の抵抗となり得るような構造であれば良い。

図３では上記実施形態に係る抵抗体３６の代わりに２枚重ねて配されたメッシュ３６Ｍを配した態様を示している。このように本発明の抵抗体３６としては決して単層のものとはかぎられず、同変形例のように複数の層をなすものであっても良い。

このようなものであっても上記実施形態同様、拡大経路３５の位置を変更することで、みなし吸気管長Ｌを変更でき、望ましいトルク特性を獲得し得るとともに、エアクリーナ３１から抵抗体３６までの上流側ホース３ｃの長さは自由に設定し、エアクリーナ３１の設置自由度を向上させ得る。

また本発明は上記実施形態並びに変形例のものに限定されることはない。例えば上記実施形態及び変形例においてはエアクリーナホースと拡大経路とを別体に形成したが勿論、一体に構成しても良い。この場合、伸縮可能な素材により拡開可能なエアクリーナホースの内側に、前記素材を拡開伸長させるインナーを配置することにより拡大経路を形成するといった態様が挙げられる。その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は外部から空気を取り入れて各気筒の吸気ポートへと導く内燃機関の吸気通路として利用することができる。

３…吸気通路
３ａ…エアクリーナホース
３１…エアクリーナ
３２…スロットルバルブ
３５…拡大経路
３５ａ…入口
３５ｂ…出口
３６…抵抗体
Ｌ…みなし吸気管長

Claims (1)

1. 上流側にエアクリーナを配するとともに下流側にスロットルバルブを配した吸気を導入するための管状のものでありその内側が所定の断面積に設定されたエアクリーナホースと、
   前記エアクリーナとの間に前記エアクリーナホースを介在させた入口及び前記スロットルバルブとの間に前記エアクリーナホースを介在させた出口を有しこれら入口及び出口の間における内側が前記所定の断面積よりも大きな断面積に設定された拡大経路と、
   この拡大経路内に配された吸気を通過させ且つ吸気に対する抵抗となり得る抵抗体と
   を具備し、前記抵抗体と前記スロットルバルブとの間の距離を変更することを通じて前記エアクリーナと抵抗体との間の距離を自由に設定しながら所望のトルク特性を得ることを可能とした内燃機関の吸気通路。

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