JP6036635B2 - Intake device - Google Patents

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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。   The present invention relates to an intake device that includes an air cleaner that purifies intake air taken into an internal combustion engine, and an intake air amount measurement device that measures the intake air amount discharged from the air cleaner.

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。   Conventionally, a technique using a thermoacoustic effect to reduce the temperature of intake air has been disclosed (see Patent Document 1). In Patent Document 1, a stack that generates a temperature gradient when acoustic energy propagates is disposed inside the intake pipe, and the intake air is cooled using the low temperature side of the stack.

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。   However, in this technique, the intake resistance in the intake pipe increases significantly due to the stack, and it may be difficult to obtain a sufficient intake amount.

特開２００７−２７０６１９号公報JP 2007-270619 A

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。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to cool intake air while minimizing an increase in intake resistance in the intake device.

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。 The intake device of the present invention includes an air cleaner, an intake air amount measuring device, a duct, an outer pipe, a stack, and a rectifying grid.
The air cleaner purifies the intake air taken into the internal combustion engine.
The intake air amount measuring device is provided downstream of the air cleaner and measures the intake air amount.
The duct guides the intake air from the air cleaner to the intake air amount measuring device.

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。 The outer tube is a tube surrounding the duct.
The stack is arranged on the outer periphery of the duct in the outer pipe and receives acoustic energy from the intake downstream side to form a temperature gradient in the axial direction of the outer pipe.
The rectifying grid is arranged in the duct inside the portion on the low temperature side of the stack, and rectifies the intake air upstream of the intake air amount measuring device, and is made of metal.

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。 According to this, the rectifying grid is cooled by the stack, and the intake air passing through the rectifying grid is cooled. The rectifying grid is a member provided for the purpose of rectifying the intake air introduced to the intake air amount measuring device conventionally, and the degree of increase in the intake resistance by providing the rectifying grid is small.
Accordingly, it is possible to cool the intake air while minimizing an increase in the intake resistance.

吸気装置の模式的断面図である（実施例）。It is a typical sectional view of an air intake device (example). 図１のII−II断面図である（実施例）。It is II-II sectional drawing of FIG. 1 (Example). 吸気装置の模式的断面図である（変形例）。It is a typical sectional view of an air intake device (modification).

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。   The mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.

〔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。 [Configuration of Example]
The structure of the intake device 1 of an Example is demonstrated using FIG.1 and FIG.2.
As shown in FIG. 1, the intake device 1 includes an air cleaner 2, an intake air amount measurement device (AFM 3), a duct 4, an outer pipe 5, a stack 6, and a rectifying grid 7.

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。 The air cleaner 2 purifies intake air taken into an internal combustion engine (not shown), and includes an element 10 that filters the intake air and a cleaner case 11 that incorporates the element 10.
The cleaner case 11 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape with a resin, and an intake inlet 11a serving as an intake inlet into the cleaner case 11 and an intake outlet 11b serving as an intake outlet are opened on the wall surface of the cleaner case 11. Yes.

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。   The element 10 is made of a filter medium such as a synthetic fiber non-woven fabric or filter paper, and is disposed between the intake inlet 11 a and the intake outlet 11 b in the cleaner case 11. Thereby, the intake air that has entered from the intake inlet 11a passes through the element 10 and travels toward the intake outlet 11b. An intake pipe 14 that forms an intake passage 13 upstream of the air cleaner 2 is formed at the intake inlet 11a, and an intake pipe 15 that forms an intake passage 13 downstream of the air cleaner 2 is formed at the intake outlet 11b.

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。   The AFM 3 includes a housing 17 that forms a bypass flow path (not shown) that takes in a portion of the intake air flowing out from the cleaner case 11, and a flow rate sensor (not shown) that detects the intake flow rate in the bypass flow path. It has a well-known structure. The AFM 3 is disposed in the intake pipe 15.

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。 The duct 4 guides the intake air from the air cleaner 2 to the AFM 3, is connected to the intake outlet 11 b of the cleaner case 11, and forms a part of the intake pipe 15.
The duct 4 is made of, for example, resin, and has a flange 4a at the upstream end. The flange 4 a forms part of the wall surface of the cleaner case 11.
A pipe 20 forming a part of the intake pipe is disposed downstream of the duct 4, and the AFM 3 is attached to the pipe 20.

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。 The outer tube 5 is a tube that surrounds the outside of the duct 4.
Here, in the duct 4 and the outer pipe 5, the intake upstream direction is defined as one axial end side, and the intake downstream direction is defined as the other axial end side.

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。   The outer tube 5 has a closed axial end 5a. Specifically, one axial end 5a of the outer tube 5 is sealed by a flange 4a.

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。 And the other axial end 5b of the outer tube 5 is located on the other axial end side (intake downstream side) than the other axial end 4b of the duct 4, and the other axial end 5b of the outer tube 5 is It is connected to the pipe 20. That is, the outer pipe 5 and the pipe 20 form a different diameter pipe whose outer diameter becomes smaller on the downstream side via the step 21. And the axial direction other end 4b of the duct 4 is located upstream from the step 21 of this different diameter pipe.
Thereby, the outer pipe 5 communicates with the intake passage 13 on the downstream side of the other axial end 4 b of the duct 4. This communicating opening is called a communicating port 23.

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。 The stack 6 has a plurality of fine parallel passages 24 extending in the axial direction, and when a sound wave enters from one end, the acoustic energy is converted into thermal energy to generate a temperature gradient. That is, there is a temperature gradient in which one end on the sound wave introduction side has a low temperature and the other end has a high temperature.
The stack 6 is formed of a thin metal plate 25 such as an aluminum alloy. In this embodiment, it is formed as a multiple tube, and a parallel passage 24 is formed between the tubes.

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。 The stack 6 is arranged in a cylindrical space between the outer tube 5 and the duct 4.
A pulsating wave from the downstream side of the intake air is introduced into the outer pipe 5 from the communication port 23 and propagates from the one axial end 6b to the other axial end 6a. At this time, the acoustic energy of the pulsating wave is converted into thermal energy in the stack 6, and a temperature gradient is generated in the stack 6 such that the axial one end 6 a is high temperature and the axial other end 6 b is low temperature.
The pulsating wave is generated by opening and closing an intake valve (not shown) that opens and closes an intake port of the internal combustion engine.

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。 In the outer tube 5, a space 26 is formed that is sealed off by the axial end 6 a of the stack 6 and the wall surface of the cleaner case 11. That is, one end 6 a in the axial direction which is the end portion on the high temperature side of the stack 6 is exposed to this space 26.
At least a part of the tube wall of the outer tube 5 forming the space 26 is a heat radiating plate 27 formed of a metal such as an aluminum alloy having excellent thermal conductivity.
In the present embodiment, the heat radiating plate 27 is formed in an annular shape so as to surround the outer periphery of the space 26.

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。   The rectifying grid 7 is arranged in the duct 4 and rectifies the intake air upstream of the AFM 3. There is a possibility that the flow of the intake air from the air cleaner 2 is disturbed due to variations in the shape of the cleaner case 11 and the elements 10. For this reason, the characteristics of the AFM 3 are stabilized by rectifying the intake air upstream of the AFM 3.

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。 Further, the rectifying grid 7 is arranged in the duct 4, and the axial position thereof is an axial position on the low temperature side of the temperature gradient of the stack 6. That is, in the axial direction of the stack 6, the rectifying grid 7 is disposed inside a portion having a temperature necessary for obtaining a desired cooling ability.
In this embodiment, the other axial end of the rectifying grid 7 is located at substantially the same axial position as the other axial end 6 b of the stack 6.

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）。   The rectifying grid 5 is formed of, for example, a thin metal plate such as an aluminum alloy having excellent thermal conductivity. That is, a plurality of thin plates 30 arranged in such a manner that the flow direction is the plane direction of the thin plates and extending in one radial direction, and a plurality of thin plates 31 extending in one radial direction perpendicular thereto are formed in a lattice shape. (See FIG. 2).

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。 Each of the thin plates 30 and 31 extends on the outer periphery of the duct 4, and a portion protruding from the outer periphery of the duct 4 is joined to the thin plate 25 that forms the stack 6.
For example, the resin-made duct 4 is formed so that both ends of the thin plates 30, 31 protrude outward from the wall surface of the duct 4 using a thin plate 30, 31 with a lattice formed as an insert part. And the thin plates 30 and 31 and the thin plate 25 are joined by welding etc., for example.

〔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。 [Effects of Example]
The intake device 1 of the present embodiment is arranged on the outer periphery of the duct 4 in the outer tube 5 that surrounds the outside of the duct 4, and forms a temperature gradient in the axial direction by receiving acoustic energy from the downstream side of the intake air. The stack 6 is provided. Further, a metal rectifying grid 7 is provided in the duct inside the portion on the low temperature side of the stack 6 and rectifies the intake air upstream of the AFM 3.

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。 According to this, the rectifying grid 7 is cooled by the low temperature portion of the stack 6, and the intake air can be cooled by the rectifying grid 7.
In the present embodiment, since a part of the thin plates 30 and 31 forming the rectifying grid 7 are joined to the thin plate 25, the rectifying grid 7 can be cooled more efficiently.

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。 Note that the rectifying grid 7 is disposed in the intake passage 13. The rectifying grid 7 is a member provided for the purpose of rectifying the intake air introduced to the AFM 3 conventionally. The degree of increase is small.
Accordingly, it is possible to cool the intake air while minimizing an increase in the intake resistance.

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。 Further, in the present embodiment, a space 26 to which the end portion on the high temperature side (one axial end 6 a) of the stack 6 is exposed is formed in the outer tube 5. At least a part of the tube wall surrounding the space 26 is a heat radiating plate 27.
According to this, it is possible to prevent the heat of the end portion on the high temperature side of the stack 6 from escaping to the outside of the outer tube 5 by the heat radiating plate 27 and to increase the intake air temperature due to the high temperature side of the stack 6. The cooling effect on the low temperature side of the stack 6 can be further enhanced.

〔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。 [Modification]
In the present embodiment, the pipe 20 and the outer pipe 5 form different diameter pipes, but as shown in FIG. 3, the outer pipe 5 and the pipe 20 may have the same diameter. In this case, an opening at one end in the axial direction of the outer tube 5 serves as a communication port 23, and a pulsating wave is introduced into the stack 6 from the communication port 23.

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。 In this embodiment, the pulsating wave is mainly generated by opening and closing the intake valve. However, other modes may be introduced into the stack 6 including, for example, opening / closing of a pressure relief valve provided in the crank chamber and pulsation waves generated by the operation of a machine around the internal combustion engine.
Further, a pulsation generator may be provided to introduce a pulsation wave generated by the pulsation generator into the stack 6.

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intake device 2 Air cleaner 3 AFM (Intake amount measuring device)
4 Duct 5 Outer pipe 6 Stack 7 Rectification grid

Claims (3)

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。 An air cleaner (2) for purifying intake air taken into the internal combustion engine;
An intake air amount measuring device (3) provided downstream of the air cleaner (2) for measuring the intake air amount;
A duct (4) for guiding intake air from the air cleaner (2) to the intake air amount measuring device (3);
An outer pipe (5) surrounding the duct (4);
A stack (6) that is arranged on the outer periphery of the duct (4) in the outer pipe (5), receives acoustic energy from the intake air downstream side, and forms a temperature gradient in the axial direction of the outer pipe (5);
A metal rectifying grid (7) disposed inside the duct on the low temperature side of the stack (6) and rectifying the intake air upstream of the intake air amount measuring device (3). Intake device. 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。 The intake device according to claim 1,
Metal thin plates (30, 31) forming the rectifying grid (7) are extended outward in the radial direction of the duct (4) and joined to the stack (6). Intake device. 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。 The intake device according to claim 1 or 2,
In the outer pipe (5), there is formed a space (26) to which the end portion on the high temperature side of the stack (6) is exposed, and the outer pipe (5) forming the space (26) is formed. An air intake apparatus characterized in that at least a part of the tube wall is a metal heat radiating plate (27).
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