JPH0642344A

JPH0642344A - エアフローメータ具備内燃機関の２次空気供給装置

Info

Publication number: JPH0642344A
Application number: JP4200039A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Naito; 広海内藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】エアフローメータの出力が２次空気取入口か
らの排気脈動の影響を受けないようにすること。【構成】２次空気取入口８、８′を、エアフローメー
タ２の吸気流れ方向に直交する中心線２ａ上を含み該中
心線２ａに対して対称となる位置に設けた。こうするこ
とによって、エアフローメータ中心線２ａ上にあるエア
フローメータ検知部２３は、排気脈動の影響を本質的に
受けなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エアフローメータを具
備した内燃機関の２次空気供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気系に２次空気を導入して排気ガス中
のＨＣ、ＣＯを浄化させるようにした内燃機関におい
て、２次空気の取入口は、通常、内燃機関用エアクリー
ナのクリーン側に開口しているか、または別置の２次空
気用の専用フィルタを使用しているかが大半である。た
とえば、特開平３−２７１５３６号公報は、エアクリー
ナ下流でかつエアフローメータ上流に２次空気取入口を
設け、内燃機関の排気系に生じる内燃機関の排気脈動を
利用して、２次空気を内燃機関排気系に導入するように
した２次空気供給装置を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来装置に
は、次の問題があった。（イ）エアクリーナクリーン側に２次空気取入口が開口
している場合には、排気脈動が２次空気供給通路を介し
て吸気系に伝わり、さらに下流の熱線式エアフローメー
タにも伝わって、エアフローメータの出力値に影響を与
えるので、空燃比制御が乱される。図６は、エアフロー
メータ２近傍の脈動伝播を示しており、エアフローメー
タ２の入口２１と出口２２とで脈動による圧力差Ｐ₀−
Ｐ₁が生じるので、脈動によって局部流れが生じ、感熱
部２３はその影響を受ける。その結果空燃比制御が乱さ
れ、排気浄化、燃費に悪影響を及ぼす。

【０００４】（ロ）別置の専用フィルタから２次空気を
取入れる場合には、フィルタのメンテナンスフリーから
容積を大きくとる必要があり、狭いエンジンルームへの
搭載上不利が生じる。また、コストアップも招く。

【０００５】本発明の目的は、エアクリーナ下流から２
次空気を取入れるタイプのエアフローメータ具備内燃機
関の２次空気供給装置において、吸気系に設けた２次空
気取入口を通して伝わる排気脈動が吸気系に設けたエア
フローメータの出力値に悪影響を及ぼさないようにする
構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る、次のエアフローメータ具備内燃機関の２次空気供給
装置によって達成される。すなわち、エアフローメータ
の上流に設けた内燃機関用エアクリーナの下流から２次
空気を取入れ、内燃機関の排気脈動を利用して内燃機関
の排気系に２次空気を導入するエアフローメータ具備内
燃機関の２次空気供給装置において、２次空気取入口
を、エアフローメータの吸気流れ方向に直交する中心線
上を含み該中心線に対して対称となる位置に設けたエア
フローメータ具備内燃機関の２次空気供給装置。

【０００７】

【作用】２次空気供給通路を介して２次空気取入口まで
伝わってきた排気脈動は、ホイヘンスの原理に従い２次
空気取入口を波源として吸気通路内に伝播していく。本
発明では、２次空気取入口がエアフローメータの吸気流
れ方向に直交する中心線上または該中心線に対し対称の
位置に設けられているので、エアフローメータ入口、出
口の脈動圧は、常に互いに同一であり、排気脈動による
圧力差が生じない。したがって、エアフローメータ内通
路を流れる吸気ガスの流量は排気脈動の影響（エアフロ
ーメータ出入口部差圧による流量変化）を受けない。

【０００８】エアフローメータ出入口における排気脈動
圧が互いに同圧の関係を維持しつつ変動するとき、エア
フローメータ内通路には脈動が生じるが、この脈動は入
口と出口との中間点を中心にして入口側、出口側で対称
に生じるので、この脈動によってエアフローメータ内通
路内に誘起される流れ（空気分子の移動）は入口と出口
との中間点では常に静止した状態にある。そして、そこ
にエアフローメータの検知部（熱線式エアフローメータ
では感熱部）が位置しているので、エアフローメータは
排気脈動の影響を本質的に受けず、常に吸気流量を正し
く検出し出力する。このため、空燃比制御も正確にな
り、排気浄化性能、燃費も良好に維持される。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、図１〜図５を参
照して説明する。図１は、２次空気取入口８を除けば従
来公知の構造である。内燃機関１３の吸気系１４には、
内燃機関用エアクリーナ１、エアフローメータ２、スロ
ットルバルブ３、サージタンク、燃料噴射弁（インジェ
クタ）９が、吸気流れ方向にこの順で配設される。吸気
はピストンの往復動により、燃焼室５内に吸引導入され
る。内燃機関の排気系１５にはエキゾーストマニホルド
６、酸素センサ１６、触媒７が排気流れ方向にこの順で
配設される。

【００１０】エアフローメータ２の出力は電子制御装置
に送られる。電子制御装置のＣＰＵ（セントラルプルセ
ッサユニット）１１で必要噴射燃料量が演算され、それ
に見合った噴射時間だけ、インジェクタ９に指令が出力
されて燃料が噴射される。また、酸素センサ１６の出力
もＣＰＵ１１に供給され、空燃比が触媒７が正常に働く
空燃比にフィードバック制御される。また、必要時に、
排気ガス中のＨＣ、ＣＯを触媒７で酸化するために、吸
気系１４の新気の一部を排気系１５に導入するための２
次空気導入装置１２が設けられている。

【００１１】２次空気供給装置１２の２次空気供給通路
１７の一端は排気マニホルド６に開口し、他端はエアク
リーナ１のフィルタより下流側の吸気系部位に開口して
おり、エキゾーストマニホルド６内に生じる内燃機関の
排気脈動を利用して、吸気を引き、エキゾーストマニホ
ルド６内に導入するようになっている。

【００１２】従来は、２次空気取入口は、図１に符号１
０を付した点線で示したようにエアクリーナ１内でかつ
フィルタのクリーン側に開口されていた。しかし、本発
明では、図１、図２、または図３に示すように、２次空
気取入口８、または８′は、エアフローメータの、吸気
流れ方向に直交する中心線２ａに対称となる位置（中心
線２ａ上を含む）に設けられている。

【００１３】図１および図２に示した例（第１実施例）
では、エアフローメータ２は熱線式エアフローメータか
ら成り、２次空気取入口８は１個であり、エアフローメ
ータ２の中心線２ａと取入口８の中心線とは同一平面内
にある。また、エアフローメータ内通路２４は吸気流れ
方向に向けられており、その入口２１と出口２２の丁度
中間に、空気の流れの熱伝達を利用して流量を検知する
感熱部２３が設けられている。感熱部２３はエアフロー
メータ中心線２ａ上に設けられていることになる。

【００１４】図３は本発明のもう一つの実施例（第２実
施例）に係るもので、エアフローメータ２は第１実施例
と同じであるが、２次空気取入口８′が２個設けられて
いる場合である。２個の２次空気取入口８′はエアフロ
ーメータ２の中心線２ａを対称の中心として、吸気流れ
方向に、対称に配置されている。すなわち、一方はエア
フローメータ中心線２ａより吸気流れ方向上流側にあ
り、他方は下流側にある。

【００１５】つぎに、作用を説明する。排気脈動によっ
て、エキゾーストマニホルド６側の、２次空気供給通路
の出口部位の圧力が、２次空気取入口８の圧力より一時
的に低くなったときに、吸気の一部が２次空気として、
吸気系１４から排気系１５に導入され、触媒７でのＨ
Ｃ、ＣＯの酸化に利用される。

【００１６】排気脈動は２次空気供給通路１７を介して
排気系１５から２次空気取入口８に伝わる。排気脈動
は、図４に示すように、さらに、２次空気取入口８を波
源として吸気内に拡がり、エアフローメータ２に伝播す
る。波は２次空気取入口８を中心とした球面波で伝播し
ていく（ホイヘンスの原理）。したがって、エアフロー
メータ内通路２４の入口２１、出口２２は、常に、互い
に同圧で脈動する。すなわち、入口２１の圧力がＰ₀の
ときは出口２２の圧力もＰ₀であり、入口２１の圧力が
−Ｐ₀になったときは出口２２の圧力も−Ｐ₀になって
いる。このため、出入口間に排気脈動による圧力差は生
じず、この圧力差による流量の増減は生じない。

【００１７】図５は、エアフローメータ出入口２１、２
２の圧力が互いに同圧という条件を保持しながら排気脈
動で変動したときに、エアフローメータ内通路２４に生
じる圧力脈動の変化を示している。図５に示すように、
入口２１、出口２２では、一方の端部の圧力（実線）と
他方の端部からの圧力（破線）とが互いに位相が逆にな
って相殺するので、合成圧（一点鎖線）において常に脈
動の影響は０となるが、出入口２１、２２から隔たった
通路内位置では圧力の変動が生じる。しかし、この脈動
は、エアフローメータ中心線２ａに対して左右対称（入
口側と出口側とが対称）となるので、空気分子の動きは
エアフローメータ中心線２ａに対して対称となる。した
がって、中心線２ａ上にある感熱部２３の位置では空気
分子は静止しており、脈動による流れは感熱部２３の部
位では生じない。

【００１８】上記のように、排気脈動による出入口間の
相対圧差は０であり、かつエアフローメータ内通路の感
熱部２３における排気脈動による流れも０であるから、
排気脈動があっても、感熱部２３は本質的に影響を受け
ず、吸気の流量を正しく検知する。

【００１９】図３のように、２次空気取入口８′が２個
ある場合でも、エアフローメータ出入口２１、２２は互
いに同圧を保ちつつ脈動することに変りがないから、図
１、図２の実施例と同様の作用が得られる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、２次空気取入口をエア
フローメータの中心線上を含み該中心線に対して対称の
位置に配置したので、エアフローメータは伝達されてく
る排気脈動の影響を受けることなく、吸気流量を検知で
きる。したがって、良好な空燃比制御、排気浄化制御、
燃費が維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るエアフローメータ具
備内燃機関の２次空気供給装置の系統図である。

【図２】図１のエアフローメータおよび２次空気取入口
近傍の拡大断面図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るエアフローメータ具
備内燃機関の２次空気供給装置のエアフローメータおよ
び２次空気取入口近傍の概略構成図である。

【図４】本発明の第１実施例における空気取入口からエ
アフローメータに向っての排気脈動の伝播の状態を示す
波動伝播図である。

【図５】本発明の第１実施例におけるエアフローメータ
内通路の圧力変動の移り変りを示す各状態の波形図であ
る。

【図６】２次空気取入口がエアフローメータより上流に
ある従来例の排気脈動のエアフローメータへの伝播図で
ある。

【符号の説明】

１エアクリーナ２エアフローメータ２ａエアフローメータ中心線６エキゾーストマニホルド８２次空気取入口（第１実施例）８′ ２次空気取入口（第２実施例）１２２次空気導入装置１７２次空気供給通路２１入口２２出口２３感熱部２４エアフローメータ内通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エアフローメータの上流に設けた内燃機
関用エアクリーナの下流から２次空気を取入れ、内燃機
関の排気脈動を利用して内燃機関の排気系に２次空気を
導入するエアフローメータ具備内燃機関の２次空気供給
装置において、２次空気取入口を、エアフローメータの
吸気流れ方向に直交する中心線上を含み該中心線に対し
て対称となる位置に設けたことを特徴とするエアフロー
メータ具備内燃機関の２次空気供給装置。