JPH0674116A - 内燃機関空気吸入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は空気吸入系の吸気固有振動数を変える
ことにより、吸排気脈動の影響を受けない、内燃機関空
気吸入装置を提供する事を目的としている。 【構成】内燃機関空気吸入装置を構成するエアクリーナ
ダーティサイドの空気通路に吸気固有振動数変更用の開
放孔を設置する。 【効果】開放孔の設置により、空気吸入系内部の圧力変
動振幅の最小部が開放孔部と一致する、これは空気吸入
系の全長を変更したのと同様の効果があり、吸気固有振
動数を変更することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の空気吸入装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関空気吸入装置の共振周波数に関
する従来技術としては、自動車技術会発行，自動車技術
ハンドブック第二分冊（１９９１年）第８９頁から第９
０頁に見られるように、吸気騒音低減効果及び共鳴過給
効果を考慮した吸気レゾネータがあげられるが、内燃機
関の空気吸入通路における吸入空気の気柱振動による空
気流量測定装置への影響に対する考慮は特に見られな
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、吸気
騒音低減効果及び共鳴過給効果に対する技術であり、空
気吸入通路の気柱振動に対する考慮は特になされていな
い。上記従来技術に於いても空気吸入装置の吸気固有振
動数を変える効果はあるものの、レゾネータ容量がある
程度必要なため車両搭載性が悪化する問題がある。ま
た、吸気騒音低減効果及び共鳴過給効果と空気吸入装置
の吸気固有振動数を変える効果を両立することは、技術
的に困難である。

【０００４】本発明は、吸気通路の構成を変えること無
く、また車両搭載性を悪化させることなく、吸気通路の
気柱振動の空気流量測定装置への影響を低減した自動車
内燃機関の空気吸入装置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】上記目的を達成するため
に、空気吸入通路に設置されたエアクリーナエレメント
のダーティサイドに設置された、吸気ダクトに開放孔を
設け、空気吸入装置全体の吸気固有振動数を変更するも
のである。

【０００６】また、エアクリーナ本体のエレメントダー
ティサイドに開放孔を設けることによっても同様の効果
を得ることが出来る。

【０００７】

【作用】内燃機関の空気吸入通路は内燃機関側が閉端、
エアクリーナ側が開放端の管路であり、必ず気柱振動の
共振点を持っている。また、内燃機関の空気吸入通路に
は、内燃機関の吸排気による脈動が注入される。内燃機
関の吸排気により生じる脈動周波数と内燃機関の空気吸
入通路の気柱振動の共振点が一致した場合、脈動振幅が
気柱共振により増幅され、空気吸入通路内の圧力変動振
幅及び流速変動振幅が大きくなり、空気流量測定装置に
よる正確な空気流量の計測が困難となる。また、この時
空気吸入通路が１／４λの共振点を持っている場合、圧
力振幅は空気吸入通路の開放端で最小となり、スロット
ルバルブまたはピストンヘッドの閉端で最大となること
が知られている。

【０００８】本発明によれば、空気通路部に設けられた
開放孔は無限大の容量をもつレゾネーターと同様の効果
を持ち、このため開放孔部で圧力変動振幅を最小とする
ことができ、空気吸入通路の気柱振動の共振モードが変
化する。これは、空気吸入通路の全長を変更するのと同
様の効果を持つため、吸気固有振動数を変更することが
出来る。この時、吸気固有振動数が空気通路内の脈動振
幅の影響の小さい周波数となる位置に開放孔を設置する
ことにより内燃機関の脈動の影響を受けずに正確な空気
流量を測定することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。エアクリーナ１内部にはエアクリーナエレメント２
が設置され、エアクリーナダーティサイド８には吸入空
気通路(１)３が接続されている。また、エアクリーナク
リーンサイド９には吸入空気通路(２)４が接続され、吸
入空気通路(２)４の一部は空気流量測定装置５により構
成されている。また、吸入空気通路(２)４の端部にはス
ロットルバルブ６が設置されている構成の内燃機関用空
気吸入装置に於いて、吸入空気通路(１)３またはエアク
リーナダーティサイド８部に開放孔７が設けられる。開
放孔７は、吸気通路径の１／４以上の直径の丸孔または
前記直径と同等の面積を持つスリットおよび角形の孔と
する。本実施例によれば、気柱共振発生時に、圧力振幅
の最小部が開放穴７部となり、開放孔の無い場合に対
し、空気吸入系の吸気固有振動数を変える効果がある。
この時、吸気固有振動数が空気吸入通路内の脈動周波数
と異なる周波数となる位置に開放孔７の位置を設定する
ことにより、測定誤差の少ない空気流量計測装置５の出
力を得ることが可能となる。

【００１０】図２により２次空気導入装置であるエアサ
クションシステムを備えた、自動車用内燃機関空気吸入
系の一実施例を説明する。エアサクションシステム配管
１１はエアクリーナクリーンサイド９とエキゾーストマ
ニホールド１０に接続され、エアサクションシステム配
管１１の中間には逆流防止用のリードバルブ１２が設置
されている。この時エアサクションシステム配管１１は
４気筒内燃機関の排気脈動を利用し、エアクリーナクー
リンサイド９からエキゾーストマニホールド１０へ２次
空気を導入する役割を持つ。その他の構成は、図１と同
一である。本実施例によれば、空気吸入装置の吸気固有
振動数がエアサクションシステム配管１１から空気吸入
通路内に注入される脈動周波数と異なる周波数となる位
置に開放孔７の位置を設定することにより、測定誤差の
少ない空気流量計測装置５の出力を得ることが可能と成
る。

【００１１】図３により吸気固有振動数可変型の内燃機
関空気吸入装置の一実施例を説明する。エアクリーナダ
ティサイド８に設置された吸入空気通路(１)３には複数
個の開放孔７が設けられている。また開放孔７にはそれ
ぞれ開閉弁１３が設置されている。開閉弁１３は内燃機
関の回転数に応じて開閉し、開放孔７の位置を可変させ
る構造となっている。また、空気吸入通路内に注入され
る脈動の周波数は内燃機関の回転数に同期している。本
実施例によれば、開閉弁１３により開放孔７の位置を変
えることにより、空気吸入装置の吸気固有振動数を内燃
機関の回転数に応じて変化する脈動周波数と異なる周波
数に設定することが可能と成るため、内燃機関の如何な
る運転条件に於いても、空気吸入通路内の脈動振幅の影
響を受けない測定誤差の少ない空気流量計測装置５の出
力を得ることが可能と成る。

【００１２】図４により吸気固有振動数可変型の内燃機
関空気吸入装置の制御方法の一実施例を説明する。エン
ジンの回転数はクランク角センサにより測定され、クラ
ンク角センサの信号はコントロールユニットに入力され
る。コントロールユニットは測定したエンジン回転数に
応じて吸気固有振動数可変用開閉弁を制御し脈動振幅の
影響を受けない最適な位置に開放孔を設定する。ここ
で、エンジン回転数を測定するのはクランク角センサに
依らず、カム角センサ等エンジン回転数に同期した信号
を測定するセンサであれば代替可能である。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、内燃機関空気吸入装置
の吸気固有振動数を吸気通路に開放孔を設けることによ
り変更することが可能であり、吸気通路内の脈動振幅の
影響を受けること無く、安定した空気流量計測装置の出
力を得ることが可能となる。

【００１４】また、本発明によれば吸気レゾネーター等
の付加物を設けること無くまた、内燃機関空気吸入装置
のレイアウトを変更すること無く、吸気固有振動数を変
更することが可能であり、開発工数を大幅に低減するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である内燃機関空気吸入装置
の断面図である。

【図２】本発明の一実施例である２次空気導入装置であ
るエアサクションシステムを備えた、内燃機関空気吸入
装置の断面図である。

【図３】本発明の一実施例である吸気固有振動数可変型
の内燃機関空気吸入装置の断面図である。

【図４】本発明の一実施例である吸気固有振動数可変型
の内燃機関空気吸入装置の制御方法を示す図である。

【符号の説明】

１…エアクリーナ、２…エアクリーナエレメント、３…
吸入空気通路(１)、４…吸入空気通路(２)、５…空気流
量測定装置、６…スロットルバルブ、７…開放孔、８…
エアクリーナダーティサイド、９…エアクリーナクリー
ンサイド、１０…エキゾーストマニホールド、１１…エ
アサクションシステム配管、１２…リードバルブ、１３
…開閉弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 忠雄 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 西村 豊 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関へ供給する、吸入空気中のダスト
   を捕捉するエアクリーナエレメントと、エアクリーナエ
   レメントを収納するエアクリーナと、エアクリーナとス
   ロットルバルブ間を接続する空気通路と、前記空気通路
   中に設置された空気流量測定装置を有する、自動車用内
   燃機関空気吸入装置に於いて、エアクリーナダーティサ
   イドもしくは、エアクリーナのダーティサイドに接続し
   た空気吸入ダクトに開放孔を設けたことを特徴とする、
   内燃機関空気吸入装置。
2. 【請求項２】請求項１に於いて、開放孔の孔径を空気吸
   入ダクトの内径の１／４以上としたことを特徴とする、
   内燃機関空気吸入装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２に於いて、開放孔は、内燃
   機関空気吸入装置の吸気固有振動数と吸気通路内に導入
   される空気脈動周波数が一致しない位置に設けることを
   特徴とする、内燃機関空気吸入装置。
4. 【請求項４】請求項１，２又は３に於いて、内燃機関空
   気吸入装置の吸気固有振動数を100Ｈｚ以上にしたこと
   を特徴とする内燃機関空気吸入装置。
5. 【請求項５】エアクリーナダーティサイドの空気通路に
   複数個の開放孔と開放孔を封止する開閉弁を持ち、内燃
   機関の回転数に応じて開放孔の位置を変えることを特徴
   とする請求項１，２，３又は４記載の内燃機関空気吸入
   装置。