JPH02124440A - 吸気管圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野、〕 本発明は内燃機関の吸気管内圧力を検出する吸気管圧力
検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、圧力センサによりスロットル弁下流側の吸気管内
圧力を検出して内燃機関の吸入空気量を知り、内燃機関
への燃料供給量等を制御することが行なわれている。圧
力センサは、通常、圧力導入管によりスロットル弁下流
側の吸気管壁に接続され、圧力導入管を介して圧力セン
サ内に吸気管内圧力が導入される。

ところで、吸気管内の特にスロットル弁下流側にはブロ
ーバイガス、ＥＧＲガス等の汚染物質が混在しており、
これら汚染物質が圧力センサ内に進入すると、汚染物質
の付着による精度の低下あるいは耐久性の低下といった
問題を生じる。そこで、実開昭５７−１３８０３６号公
報には、圧力導入管途中に新気導入路を接続し、圧力導
入管に清浄空気を導入することにより、汚染物質が圧力
センサ内に進入することを防止した圧力検出装置が提案
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の装置では、径の小さい圧力導
入管内に空気を導入するため、導入管内の圧力上昇を避
けるためには導入空気量をそれ程多くはできず、従って
汚染物質の進入を完全には防止できなかった。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたも
ので、その目的は十分な清浄空気を供給して汚染物質の
圧力導入管内への進入を確実に阻止するとともに、上記
圧力導入管内の圧力上昇を生じず、吸気管内圧力を精度
よく検出できる内燃機関の吸気管圧力検出装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記従来の問題を解決するための本発明の詳細な説明す
ると、内燃機関のスロットル弁下流側の吸気管内圧力を
検出する圧力検出装置において、吸気管内圧力を圧力セ
ンサ内に導入する圧力導入路と吸気管との接続部に上記
圧力導入路よりも開口面積の大きい混合室を形成して、
該混合室に上記圧力導入路の先端を連通させるとともに
上記混合室を上記吸気管内に開口させ、かつ上記混合室
の室壁には混合室より給気管方向へ向かう気流を生起さ
せる給気口を設けである。

〔作用〕

上記構造において、上記混合室の室壁に設けられた給気
口によって、混合室内より吸気管方向へ向かう気流が生
ずる。この時、上記混合室はその開口面積が圧力導入路
より十分大きく、かつ吸気管内に直接開口しているので
、給気口より多量の空気を導入しても混合室内の圧力上
昇はほとんどない。従って十分な空気を混合室内に導入
することができ、汚染物質の進入は確実に制御される。

［実施例］ 第１図には本発明の一実施例を示す。図においてｌは内
燃機関Ｅに連結する吸気マニホールドであり、吸気マニ
ホールドｌ内にはシャフトＳ１に支持せしめてスロット
ル弁Ｓが配設しである。そして、回路の機構によりアク
セルペダルに連結されたシャフトＳｌの回転によりスロ
ットル弁Ｓの弁開度を調節し、内燃機関Ｅに供給される
空気量を調節するようにしである。

吸気マニホールドｌのスロットル弁Ｓ下流側の管壁には
、半導体式圧力センサ２が接続しである。

圧力センサ２の本体ハウジング２１は、一端閉鎖の筒体
で、その内部に圧力室２２を形成するとともに、開口側
端面の一部を筒状に突出せしめて外周にネジ溝を有する
ネジ部２３としである。圧力室２２内には公知のシリコ
ンダイヤフラムを有する圧力検出体２２１が配設しであ
る。一方、吸気マニホールド１は、管壁の一部を突出せ
しめて該突出部１１中夫にネジ穴１２を設けてあり、上
記ネジ部１２に、圧力センサ２の上記ネジ部２３を環状
のガスケット３を介して螺結しである。

ネジ部２３内の空間は混合室４となっており、混合室４
は上記吸気マニホールド１内に開口するとともに小径の
圧力導入路２４により上記圧力室２２内の圧力検出体２
２１と連通している。か（して吸気管内圧は混合室４、
圧力導入路２４を経て上記圧力検出体２２１に導入され
る。

上記ガスケット３の内径はネジ部２３外径より大径とし
てあり、゛ネジ部２３周りに形成される環状の密閉空間
を環状室２５としである。該環状室２５と上記混合室４
とを区画する上記ネジ部２３の基端部には、両室４，２
５を連通する給気口４１が複数設けられている。ここで
、第２図には第１図のＡ−Ａ線断面図を示す。

上記ハウジング２１側壁には上記環状室２５に至る空気
導入路２６が設けてあり、該空気導入路２６０開口に空
気導入パイプ５１が圧入されて（第１図）、これに導管
５２の一端が接続されている。上記導管５２の他端はス
ロットル弁上流側の吸気マニホールド壁に貫設した空気
導出バイブ５３に接続しである。これによりスロットル
弁上流の清浄空気が導管５２．空気導入路２６．環状室
２５を経て上記給気口４１より上記混合室４に導入され
る。この時、上記給気口４１より供給する空気量が少な
いと汚染物質の進入を完全に制ｔｆｆｔｌできず、また
多すぎると給気口４１がら空気が噴出する際のノイズが
大きくなるため、混合室４への空気導入量が３〜３０１
　／１ＩＩｉｎ　　（内燃機関のアイドル時）、望まし
くは後述するように３〜１０ｆｆｉ／ｓｉｎとなるよう
に給気口４１の大きさおよび数を調整する。

さらに、混合室４の給気マニホールドｌ内への開口面積
が小さいと、給気口４１から供給される空気によって、
正確な圧力検出をすることが不可能となる。このため、
本実施例のように混合室４を円筒状とした場合には、そ
の径を４１１ＩＩ１１以上、好ましくは６〜１５ｍｍ程
度とする。これは圧力導入路２４の開口面積の約４倍〜
５倍に相当する。

また、汚染物質の進入を掻力防止するため、混合室４の
開口端より圧力導入路２４までの距離は混合室４の径の
２倍以上となっている。

次に本発明の圧力検出装置の作動を説明する。

上記構成において、内燃機関Ｅには吸気マニホールド１
より空気が導入されるが、内燃機関Ｅの出力制御をする
ために、吸気マニホールド１内はスロットル弁Ｓにより
空気通路が絞られ、スロットル弁Ｓ下流側の圧力が上流
側の圧力より低くなっている。

圧力センサ２の上記混合室４にはスロットル弁Ｓ下流側
の圧力が作用しており、このため、混合室４には、スロ
ットル弁Ｓ上流側と下流側の圧力差により、スロットル
弁Ｓ上流側の空気が導管５２、空気導入路２６．環状室
２５を経て上記給気口４１より常に導入することになる
。

一般に、吸気マニホールド１のスロットル弁Ｓ下流側の
圧力は、内燃機関Ｅの吸気脈動により大きく変動すると
同時にスロットル弁Ｓの開閉時にも大きく変動する。一
方、ブローバイガスあるいはＥＧＲガス等の汚染物質は
、通常、スロットル弁Ｓ下流側に導入され、ここに均一
に分散している。このため、混合室４内も圧力変動に応
じてガス交換が行なわれ、汚染物質が混合室４内に進入
しようとする。ところが、上述したように、上記混合室
４には常に給気口４１よりスロットル弁Ｓ上流側の清浄
な空気が導入し、混合室４内より吸気マニホールド１内
方向へ向かう気流を生起するとともに、混合室４と圧力
検出体２２１とを連通ずる圧力導入路２４との境界付近
に清浄な空気の層を形成する。従って汚染物質はこの清
浄な空気の層に阻まれて圧力導入路２４内へ進入するこ
とができず、圧力検出体２２１には清浄な空気のみが出
入りする。また、混合室４はその径が圧力導入路２４よ
り十分大きく、かつ吸気マニホールドｌ内に直接開口し
ているので、給気口４１より多量の空気を導入しても混
合室４内の圧力上昇はほとんどない。従って十分な空気
を混合室４内に導入することができ、汚染物質の進入を
確実に阻止できると同時に、吸気マニホールドｌ内の圧
力を正確に検出することが可能となる。また、本実施例
では、圧力センサを吸気マニホールドに接続するための
圧力導入管をなくし、圧力センサ本体にネジ部を設けて
直接吸気マニホールドに接続したので、コンパクトで取
付けも容易である。

第３図には本発明の第２実施例を示す。本実施例では、
ガスケット３の内周面に環状溝３１を設けるとともに、
ガスケット３を貫通してこの環状溝３１に連通ずる空気
導入バイブ５１を設け、該空気導入パイプ５１にスロッ
トル弁Ｓ上流側に連通ずる導管５２を接続しである。本
実施例によれば、ガスケット３に空気導入パイプ５１を
装着した構成であるため、圧力センサ２の取付は状態に
かかわらず、空気導入パイプ５１を常に自由な位置とす
ることができ、導管５２の空気導出パイプ５３への取付
けが容易となる。

第４図には本発明の第３の実施例を示す。本実施例では
、圧力センサ２の本体部２９を吸気マニホールドｌとの
接続部２７と別体に設け、両者を圧力導入管２日で連結
しである。接続部２７は下半部を中空のネジ部２３とし
てあり、該ネジ部２３を吸気マニホールド１管壁に設け
たネジ穴１２に螺結しである。ネジ部２３内は混合室４
としてあり、圧力導入路２４により上記圧力導入管２８
に連通している。本実施例では吸気マニホールドｌの圧
力が圧力導入管２８を介して本体部２９に導入されるよ
うにしたので、汚染物質が本体部２９内へ進入する危険
性がさらに減少し、より確実に汚染を防止することがで
きる。

また、本実施例においても上記第２実施例同様、スロッ
トル弁Ｓ上流側の空気を導入する空気導入パイプ５１が
ガスケット３に直接接続される構成としでもよいことは
もちろんである。

第５図には本発明の第４の実施例を示す。本実施例では
、混合室４に吸気マニホールドｌの上流側の空気ではな
く、大気が導入されるようにしである。図において、圧
力センサ２の本体部２９を吸気マニホールド１に接続す
る接続部２７の上半部には、フランジ部２７１，２７２
に挟持せしめて環状のエアブリードフィルタ６が配設し
てあり、該エアブリードフィルタ６内周壁と圧力導入路
２４外周壁との間の空間を環状室２５としである。

上記環状室２５を下方に位１する混合室４と区画する室
壁には画室を連通ずる給気口４１が複数形成されている
。ここで、第５図のＢ−Ｂ線断面図を第６図に示す。

上記構造において、吸気マニホールド１内はスロットル
弁Ｓにより吸気量を絞られているため、吸気マニホール
ド１下流側の圧力は大気より低くなっている。このため
、エアブリードフィルタ６を通過し、はこり等を除去さ
れた清浄な大気は環状室２５より給気口４１を経て混合
室４に導入される。このような構造にしても上記実施例
同様、汚染物質の圧力導入路２４への進入を防止するこ
とができる。

なお、本実施例では上記フランジ部２７１，２７２を一
体に設けたが、上方のフランジ部２７１を下方のフラン
ジ部２７２と別体に設け、エアブリードフィルタ６を装
着した後、フランジ部２７１を上方より嵌着し、エアブ
リードフィルタ６を固定するように構成してもよい。

第７図には本発明の第５の実施例を示す。本実施例では
、吸気マニホールド１の突出部１１の高さを高くなして
、その内周上半部に圧力センサ２を接続するネジ穴１２
を形成し、下半部内を混合室４としである。該混合室４
の側壁には給気口４１が設けられて、これと連通ずる空
気導入パイプ５１よりスロットル弁Ｓ上流側の空気が導
入されるようにしである。

第８図には本発明の第６の実施例を示す。本実施例では
、吸気マニホールドｌの管壁にスロットル弁Ｓ上流側と
下流側とを連通ずるバイパス流路７が形成しである。該
バイパス流路７内には途中隔壁７１を設けて、隔壁７１
下流側のバイパス流路７内を混合室４となし、上記隔壁
７１にはスロットル弁Ｓ上流側より混合室４に空気を供
給する給気口４１が設けである。上記混合室４の上面に
はこれを貫通するネジ穴１２が形成され、該ネジ穴１２
に圧力センサ２がネジ固定されている。

これら第５．第６実施例の構成によっても上記実施例同
様の作用効果が得られる。また、これら第５．第６実施
例において圧力センサ２を吸気マニホールド１の管壁に
直接接続せず、圧力センサ２本体部と接続部とを別体と
し、導管を介して接続する構成としてもよいことはもち
ろんである。

なお、上記実施例においては給気口４１の大きさおよび
数を調整することによって空気導入量を調節したが、空
気導入パイプ５１内に絞りを設けてこの絞りによって導
入空気量を規制するようにしてもよい。

次に、本発明者達が行った実験結果に基づいて、混合室
４の最適諸元と混合室４への最適空気導入ＩＱについて
説明する。

まず、第９図は混合室４への空気導入量Ｑと差圧との関
係を測定した結果である。測定においては第１０図に示
すような形状の実験用フィルタ１００を使用した。この
実験用フィルタｌＯＯは混合室４を形作っており、第１
０図中φＤは混合室４の径、ｌは混合室４の開口部から
給気口４１までの距離、Ｌは混合室４の開口部から圧力
導入路２４までの距離、Ｑは混合室４への空気導入量を
それぞれ示している。又、圧力導入路２４の径はφ２Ｍ
である。

尚、差圧とは第１１図に示す測定装置において圧力セン
サ１０１にて検出される吸気マニホールド１内の圧力か
らフィルタを介して圧力センサ１０２にて検出される圧
力を差し引いた圧力の絶対値である。又、第１１図中１
０３は電源、１０４はオシロスコープ、１０５はエアク
リーナ、１０６はＥＧＲガスの調整パルプである。第９
図からφＤ＝２の特性よりもφＤ＝４の特性の方が差圧
が小さい値になっており、従って、差圧を抑え圧力検出
精度を高める為にはφＤの値は大きい方が良いことがわ
かる。

次に、第１２図は空気導入量ＱとＥＧＲガス進入率、圧
力波乱れ率との関係を測定した結果である。この測定に
おいても第１０図のフィルタ１００を使用しており、φ
Ｄ＝８ｎｕｏ、Ｌ＝２８．５ｍｍとしｌの値がｆ＝４．
１１，１８．２５ｍ＋ａのフィルタを用いてそれぞれ測
定した結果である。ここで、ＥＧＲガス進入率とは第１
３図に示す測定装置において、混合室４へ空気を導入し
ないようにしたフィルタ２００を介してバキュームポン
プ２０１側に進入したＥＧＲガス量に対して、混合室４
へ空気導入するようにしたフィルタ１００を介してバキ
ュームポンプ２０１側に進入したＥＧＲガス量の率によ
り求められる。尚、第１３図中２０２はガス分析装置、
２０３はプリンタである。圧力波乱れ率とは第１１図に
示した測定装置を用いて、圧力センサ１０１にて検出さ
れオシロスコープ１０４にて観測される圧力波形の電圧
と圧力センサ１０２にて検出されオシロスコープ１０４
にて観測される圧力波形の電圧との差にて定義した。又
、この測定の内燃機関Ｅ側の条件は４０ｋｍ／ｈ定常状
態（１６００ｒ　ｐｍ、　　１．４ｋｇｍ）にてＥＧＲ
率８％、全空気流！　２７６１　／ｎ＋ｉｎである。

第１２図かられかるように混合室４への空気導入量Ｑを
３≦Ｑ≦１０１　／ｌｌｌ１ｎの範囲にすればＥＧＲガ
ス進入率および圧力波乱れ率を共に小さな値にすること
ができ、延いては汚染物質の進入を抑制すると共に圧力
検出精度が高い吸気管圧力検出装置を提供できる。

尚、ここで言う空気導入量Ｑとは、給気口４１の前後差
圧が３００ｍｍＨｇ以上、つまり流速が音速になった状
態においての量であり、この世Ｑは給気口４１の大きさ
および数を調整することにより給気口４１の全開口面積
を調整して制御する。

次に、ＥＣＲガス進入率について第１４図（ａ）。

（ｂ）を用いてより詳しく説明する。

第１４図（ａ）はＬ＝２１．５ｍの時の測定結果であり
、第１４図（ｂ）はＬ　＝　２８．５　ｍの時の測定結
果であり、又、図中、丸プロットはφＤ−４ｍ、四角プ
ロットはφＤ＝８１１Ｉｍの時の測定結果である。尚、
空気導入量Ｑ　＝　８１ｔ　／ｒａｉｎ一定で内燃機関
Ｅ側の条件は第１２図の測定と同じである。第１４図（
ａ）。

建）から２２１１ｍｍとすればＥＧＲガス進入率をかな
り小さくできるようになり、さらにφＤ−４ｍの時には
ＥＧＲガス進入率をほとんど０％にすることができる。

そこで、上述した第９図、第１２図、および第１４図（
ａ）、　（ｂ）の測定結果から、混合室４の最適諸元お
よび最適空気導入量Ｑは、φＤ≧４１ｎｆｆ１．ｌ≧ｔ
ｉｎｓ、３≦Ｑ≦１０１／ｍｉｎであり、このような値
になるように設計すれば汚染物質の進入を抑制すると共
に圧力検出精度が高い吸気管圧力検出装置を実現できる
。尚、第１２図ではφＤ　＝　８　ｍｍであり、これを
φＤ＝４ｍｍのように小さくすると圧力波乱れ率が大き
くなる傾向にあるが、第１５図（ａ）、　（ｂ）に示す
ようにφＤ＝８ａｍの時とφＤ−４園の時の圧力波乱れ
率の差は小さくφＤ＝４Ｍ程度までは、それ程問題とは
ならない。尚、第１５図（ａ）はＬ＝２１．５ｍの時の
測定結果、第１５図（ｂ）はＬ　＝　２８．５　ｔｍａ
の時の測定結果であり、又、図中丸プロットはφＤｗ４
ａｍ、四角プロットはφＤ＝８１ｎＩ１１の時の測定結
果である。

次に、混合室４内への給気口４１の開口方向および給気
口４１の数についてその望ましい態様を説明する。

まず、結果口４１の開口方向について第１６図（ａ）、
　（ｂ）を用いて説明する。この開口方向は第１６図（
ａ）に示すように混合室４１内へ導入した空気が混合室
４１の内壁に対して垂直に衝突する角度から、第１６図
（ｂ）に示すように混合室４１の開口部の端に向かう角
度までの範囲内に設定するのが望ましい。これは開口方
向が混合室４１の内壁に対して垂直よりも圧力導入路２
４側に向いていると導入空気が圧力導入路２４内に入り
易くなり圧力変動が起こり易くなるからであり、又、開
口方向が混合室４１の開口部の端より下方に向いている
と導入空気が混合室４１の内壁に衝突せずに吸気マニホ
ールド１へ導かれるので汚染物質進入の抑制効果が弱ま
るからである。

次に、給気口４１の数については、複数箇所に開口する
方が良く、望ましくは第１図、第２図に示した例のよう
に混合室４１の周囲に均等に開口するのが良い。給気口
４１の数が１つであると、混合室４１内へ片方向から導
入空気を流出することになり導入空気量が少ない場合に
は片側のみパージし、その逆側より圧力センサ側へＥＧ
Ｒガスが進入してしまう。それに対して、給気口４１を
複数箇所に開口し周囲より均等に導入空気を流出すれば
全面にわたり導入空気による層を形成し、導入空気量が
少ない場合にもＥＧＲガスの進入防止効果が大きくなる
。

又、過給機エンジンにおいては、吸気管内圧力が外気圧
より高くなるとエアブリードが逆流し、汚染等が増加す
る可能性がある。そこで、給気口４１０入口に吸気管内
からの逆流を防止する逆止弁を設ける。この場合、吸気
管内圧が外気圧より高くなるほど過給する場合はＥＧＲ
はおこなわれないので汚染の心配はない。又、逆止弁は
バツクファイア発生時にも有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、圧力センサと吸気管との接続部に圧力
導入部よりも開口面積の大きい混合室を設けて、この混
合室内に清浄な空気を導入するようにしたので、多量の
空気を導入しても導入空気による混合室内の圧力上昇が
ほとんどなく、吸気管内圧を精度よく検出することがで
きる。また、多量の空気を導入可能であるので、圧力セ
ンサ内への汚染物質の進入を確実に阻止でき、耐久性を
大幅に向上することができる。

又、φ≧４ｔａｍ、ｌ≧１１ｍｍ、３≦Ｑ≦１０１！／
ｍｉｎに設定することにより、汚染物質の進入を抑制す
ると共に圧力の変動を抑制し圧力検出精度を高めること
ができる。

又、前記給気口の開口方向を所定角度に設定するか、前
記給気口を複数箇所に開口すれば、そのような効果をよ
り助長することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
は圧力検出装置の全体断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ
線断面図、第３図〜第５図は本発明の第２〜第４の実施
例を示す圧力検出装置の全体断面図、第６図は第５図の
Ｂ−Ｂ線断面図、第７図および第８図は本発明の第５お
よび第６の実施例を示す圧力検出装置の全体断面図、第
９図は空気導入量と差圧との関係図、第１０図は実験用
フィルタの斜視断面図、第１１図は圧力測定装置の構成
図、第１２図は空気導入量とＥＧＲガス進入率、圧力波
乱れ率との関係図、第１３図はＥＧＲガス進入率の測定
装置の構成図、第１４図（ａ）、　（ｂ）は空気導入位
置とＥＧＲガス進入率との関係図、第１５図（ａ）、　
（ｂ）は空気導入位置と圧力波乱れ率との関係図、第１
６図（ａ）、　（ｂ）は給気口の開口方向を説明する為
の図である。 Ｅ・・・内燃機関、■・・・吸気マニホールド（吸気管
）２・・・圧力センサ、２４・・・圧力導入路、４・・
・混合室。 ４１・・・給気口。 第５図 第８回 侶徽導入量（ヌ／ｍ１ｎ） 第 図 県勢−雇一鑞層 Ｗ。匡′ｐ区剰浄！ナベ ｗＱｌ沫剰ＫＡ箒？ ｕＪ　（りＱ：’やにツに−直ご Ｌ＝２１．５ｍｍ Ｌ＝２８．５ｍｍ （ａ） Ｖ′−−Ｙ 嘱 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のスロットル弁下流側の吸気管内圧力を
   検出する圧力検出装置において、吸気管内圧力を圧力セ
   ンサ内に導入する圧力導入路と吸気管との接続部に上記
   圧力導入路よりも開口面積の大きい混合室を形成して、
   該混合室に上記圧力導入路の先端を連通させるとともに
   上記混合室を上記吸気管内に開口させ、かつ上記混合室
   の室壁には混合室より吸気管方向へ向かう気流を生起さ
   せる給気口を設けたことを特徴とする吸気管圧力検出装
   置。
2. （２）前記吸気管に開口する前記混合室の径φＤがφＤ
   ≧４ｍｍ、前記吸気管から前記給気口までの距離ｌがｌ
   ≧１１ｍｍ、前記給気口から前記混合室内へ向かう気流
   の量Ｑが３≦Ｑ≦１０ｌ／ｍｉｎである請求項（１）の
   吸気管圧力検出装置。
3. （３）前記給気口の前記混合室内への開口方向が、前記
   混合室の内壁に対して垂直に衝突する角度から、前記混
   合室の開口部の端に向かう角度までの範囲内に設定され
   ている請求項（１）又は（２）の吸気管圧力検出装置。
4. （４）前記給気口は、前記混合室内の複数箇所に開口し
   ている請求項（１）〜（３）のいずれかの吸気管圧力検
   出装置。