JPS60239627A - エンジンの吸気管内に設けた空気測定機構を吸気管内の空気柱の振動から保護する方法と装置 - 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 本発明はエンジンの吸気管内に設けた空気測定機構を吸
気管内の空気柱の振動から保護する方法と装置に関する
。

従来の技術 ピストン機関として形成されたエンジンでは、シリンダ
内でのそのつどの燃焼のために必要な空気量を吸気管を
通して吸込むさいに空気量は均一に吸込まれない。なぜ
ならば、４サイクルエンジンでは圧縮、燃焼、排気の過
程では吸気弁が閉じたままであり、従って吸気管による
空気の搬送が中断されるからである。エンジンの気筒数
に応じて吸気管中の空気柱の脈動若しくは振動が生じる
。この振動は吸気管系の形状並びに排気管の形状によっ
ては積極的な加給効果な生せしめることができるが、し
かし、吸込み過程に振動が生じることは、空気装入量を
規定する測定装置に信号の誤りを生せしめるので問題で
ある。

本発明が解決しようとする問題点 エンジンにおいては、吸込んだ空気量に比例して混合気
形成機構から燃料が供給されなければならないため、最
終的に各時点においてエンジンによって吸込まれた空気
量又はいつでも必要な空気量についての電気的又は機械
的な表示を得るために、吸込まれた空気量の測定又は決
定が不可欠である。これに関連して、吸気管中の圧力を
測定し、これを以ってそのつど吸込まれた空気量を表わ
すか又は機械的な構成部品から成る空気測定機構を利用
した混合気形成機構、例えば燃料噴射装置を使用するこ
とが公知である。この空気測定機構は、吸気管中にヒン
ジ結合された動圧フラップを、流れる空気の影響によっ
て旋回させて、例えば燃料配分のための量分配器を制御
する（ボッシュ形に−Ｊｅｔｒｏｎｉｃ　）。

空気量測定に対する吸気管中の空気柱振動の影響は、吸
込まれた空気量に可能な限り比例した表示を行なう熱線
形空気測定機構を吸気管内に配置する場合にも生じる。

それのみならず、吸気管内の空気柱振動によって問題が
生じるようなあらゆる空気測定機構について、空気柱振
動の影響を考慮しなければならない。空気測定機構とし
て熱線が使用された場合、吸込まれた空気柱の往復運動
によっても空気装入量の表示にエラーが生じる。なぜな
らば、吸気管入口からエンジンへ向う空気流のみならず
、エンジンから吸気管入口へ向かう逆流空気が差別なく
熱線に、よって検出されてしまうからである。要するに
、空気柱の往復振動によって、同じ空気が二度測定され
、従って、実際量よりも多い空気装入量が表示されるた
め、低回転数での全負荷のような運転状態では、どうし
ても燃料供給量が多くなる。このため、系全体のチュー
ニングが困難となる。

そこで本発明の課題は、エンジンの不均一な吸込み作用
によって生じる吸気管内の空気柱振動を制御し、これに
よって、少なくとも所定の回転数範囲並びに運転パラメ
ータ（アイドリング、部分負荷、全負荷）については空
気測定機構の出力信号に空気柱振動が影響しないような
方法及び装置を提供することにある。

問題点を解決した本発明の手段 上記課題な解決した本発明の方法の要旨は、エンジンの
吸気弁領域と空気測定機構との間で吸気管に弾性的なダ
イヤフラム部材な結合し、このダイヤスラム部材内に、
吸気管周囲空気に対して閉鎖されほぼ一定の圧力に保た
れる室を形成することにあり、装置の要旨は、エンジン
の吸気弁領域と空気測定機構との間にダイヤフラム部材
が配置されて吸気管に結合されており、このダイヤプラ
ム部材が、周囲空気に対して密に閉鎖されたさいに内室
内にほぼ一定の圧力を維持することにある。

特許請求の範囲の従属項に記載した手段は本発明の有利
な実施態様である。特に有利には、圧力波を受止める管
状の波形ポースとして形成された軸方向のダイヤフラム
又はほぼ半径方向に延びる二重ダイヤフラムが、格子管
がら成る吸気管中間部に支承され又はそれと境を接して
おり、その場合、二重ダイヤフラムの直径は少なくとも
吸気管直径の二倍である。

吸気管のこの部位に、一般的にゴム状の材料から成る波
形ホース等として形成された弾性的な中間部材を配置し
ても、よい。その場合、この中間部材の形状は、分離個
所における吸気管圧力波吸収のために、一定の圧力の維
持を排除するように設計される。この種の連結ベローズ
は、公知エンジン、例えばボッシュ形ケージエトロニク
（Ｋ−Ｊｅｔｒｏｎｉｃ　）装置においても、ゴム支承
部材内ではめったに激しく振動しな（・が震動するエン
ジンを、これに接続された導管に対して震動技術的に遮
断し、これによって、他の定置の部分、ケージエトロニ
クでは例えば動圧フラップ形空気測定機構へ通じたこれ
ら導管の材料の疲れによる破損を排除する。さらにこの
種の震動が固体的な存在物により壁を介して動圧フラッ
プ形空気測定機構領域へ伝達され、これによって空気測
定機構が機械的に影響され、同様に、長い間には破損さ
れることが回避される。

自動車の異なるエンジン領域の間、例えばエアフィルタ
と気化器との間に配置されろこの種の機械的な遮断ベロ
ーズは本発明の妨げとならな（１゜ 実施例 第１図で符号２はエンジン、符号３は吸気弁を示す。エ
ンジンはスロットルバルブ６及び吸気管１を介して燃焼
空気を吸いこむ。吸気管１内には空気測定機構４が配置
されており、この空気測定機構４は図示の実施例では熱
線形空気測定機構として構成されている。空気測定機構
４とスロットルバルブ６との開に、領域もしくは室７が
形成されており、この室７は吸気管内部に関連して大気
圧的な状態を示し、この状態によって吸気管内の圧力波
はそのエネルギーを周囲空気に伝達することができる。

室７はスロットルバルブ６の後方、要するにスロットル
バルブ６と吸気弁領域との間に配置されてもよい。

この室７は任意の、有利には弾性的なダイヤプラムから
成り、これは吸気管内部を周囲空気から、要するに大気
から完全にシールすることができ、これによって空気測
定機構が申し分なく空気装入量を決定することができる
とともに、吸気管内のこの場所にほぼ一定の大気圧的な
圧力を維持することができ、これによって、吸気管から
圧力波を受け取ってこれを周囲空気へ、要するに外部へ
伝達し、吸いこまれた空気柱の往復振動が生じる振動室
を生ゼしぬ、空気測定機構に対する空気振動の影響を排
除することができる。それ散弾性的なダイヤフラムは単
１なダイヤフラムまたは二重ダイヤフラムまたは適当に
形成された弾性的な管片がら成ることができる。

図示の実施例では、二重ダイヤフラムが設けられており
、この二重ダイヤフラム５は弾性的な材料から成る２つ
の互いに対向して位置するリング面から成り、その外周
部は互いに結合されており、内側に向かって次第に大き
く開いている。リング面は夫々中央の孔または切欠な有
しており、この孔によってリング面は対応する吸気管部
分に固定される。

この構成によって、大気圧に対する吸気管内部機構の一
種の呼吸能力が生じ、これによって、吸気弁領域におい
て振動した吸気管内の空気柱はその振動を空気測定機構
４へ伝達することができず、むしろ二重ダイヤフラム５
までしか伝達できない。そのため、空気測定機構は吸込
み過程の際に吸込まれる空気を妨げなく検出することが
でき、空気振動による検出誤差が生じない。

二重ダイヤフラム５がスロットルバルブ６と吸気管１の
それに続く部分との間に配置されている場合は、スロッ
トルバルブが著しく絞られたときにこの領域におけろ大
きな吸気管負圧のために、二重ダイヤフラムは著しく収
縮する。

しかし、このことは二重ダイヤフラムの有効性を全く撰
わない。何故ならば、この運転状態では、スロットルバ
ルブ６が著しく絞られているために、空気振動が空気測
定機構にさしたる影ｅｔｔ与えないからである。

第２図に示す有利な実施例では、二重ダイヤプラムが格
子管部分８の外周面に支承されている。この格子管部分
８は第２図で丸く破断して示すように、その周面全体に
切欠または貫通孔を有している。これによって、二重ダ
イヤフラム５が確実に保持されるとともに、その両側に
位置する吸気管部分の接続が適当に行なわれる。

この二重ダイヤフラムはイムまたはその他の適当な弾性
材料から成る２つのリング板５ａ。

５ｂから成っており、その外周部９の所で互いに結合さ
れており例えば接着されており、その相互間隔は内部に
向かって増大して開いており、その内側の縁範囲は外向
きに、要するに吸気管の軸方向に曲げられており、これ
によって円筒部分１０が形成されており、この円筒部分
によって両方の弾性的なリング板５ａ、５ｂは例えばホ
ース結合部材によって格子管部分８に締付固定される。

第２図かられかるように、この二重ダイヤフラム５によ
って吸気管内部容積に対して付加的に加えられる容積は
極めてわずかであるが、圧力衝撃または圧力波はこの箇
所から大気に達し、その際そのエネルギーをこの二重ダ
イヤフラムを介して周囲空気に伝達するので、空気測定
機構に対する圧力波の悪影響を同様に排除することがで
きる。両方の弾性的なリング板は比較的薄肉の材料から
成り、第２図に示すような構造によってその形状を保つ
ことができろ。

吸気管内の空気振動に対する本発明の作用を、本発明の
実験の結果を示す第６図に関連して、第４図、第５図、
第６図及び第７図について説明する。

第４図、第５図、第６図、第７図に示す線図は第５図を
除いて、それぞれ２つの異なる曲線を示しており、この
曲線は熱線形空気測定機構の出力電圧を示し、その数値
はほぼ２ないし５ボルトである。この出力電圧ＨＬＭは
クランク角に関連して明らかな周期性を有している。測
定はクランク角口ないし７２００にわたって行なわれて
いる。線図には、与えられた回転数について、第２図に
示す弾性的な二重ダイヤフラムを使用した場合の出力電
圧の平均値ＭＷが示されており、同様に二重ダイヤフラ
ムをロンジした場合（使用しない場合）の出力電圧の平
均値が示されている。図面かられかるように、弾性的な
二重ダイヤフラムが存在する場合には、激しい振動が著
しく滑らかに表れており、かつその他、図示の実施例及
びこれに該当する測定構造において、第４図、第６図及
び第７図の場合の出力電圧の平均値はそれぞれ比較的わ
ずかしか互いに変化していない。要するに回転数１００
Ｏｒｐｍ、２０００ｒｐｍ及びろ０００　ｒｐｍでは実
際に同様な曲線が表れている。しかし、第５図に相応し
かつ回転数ｎ二１４００ｒｐｍでの測定に相応して、弾
性的な二重ダイヤフラム、比較的弾性度の少ないダイヤ
フラム及びロックされたダイヤプラムによる測定が実施
された場合には、平均値が種々異なっている。出力電圧
の著しく異なる曲線層状を度外視すれば、ロックされた
ダイヤプラムでの平均値ば４ボルトであり、他面におい
て弾性的なダイヤフラムを使用した場合は平均値が６．
５４ボルトとなっている。

測定された値を第６図に示すグラフに書いてみると、ロ
ックされたダイヤフラム、要するに熱線形空気測定機構
の従来一般の作業形式では、エンジンの所定の回転数及
び相応する空気柱振動同波数、この場合毎分１０口０及
びほぼ１７００の範囲の振動数では、熱線形空気測定機
構の系統的誤差が明らかに認められる（実線で示した曲
線）が、第６図の破線で示した曲線では回転数に関連し
た熱線の出力電圧の著しい改善及び修正が明らかである
。

このように空気測定機構の前に弾性的な二重ダイヤフラ
ムな設けることによって出力信号の履歴が極めて滑らか
になる。

本発明は二重ダイヤフラム機構に制限されず、所定の吸
気管領域内における実際に大気圧的な任意の状態によっ
て示される機構によっても実現され、本発明の第６図に
示す別の実施例は吸気管から圧力波を取り出し、これを
その作用によって円囲空気（大気）に伝達する弾性的な
機構が本発明の意味において有効に使用されるのに適し
ている。

第８図に示す実施例では、スロットルバルブ６と空気測
定機構４との間で吸気管１′に結合された弾性的なダイ
ヤプラム部材８が使用されており、このダイヤプラム部
材８はこの場合円筒状に形成されており、波形ホースの
特性を有しており、かつわずかな間隔で吸気管をとりま
いておりかつ適当な固定可能性を有している（接着、締
付け、管フランジ固定部９）。ダイヤフラム部材８は軸
方向に比較的長く延びておりかつ吸気管表面に密着する
かまたは場合によって吸気管内に配置されることができ
る。どのように取り付けるかは波形ホース領域の特別な
形状によって決まり、または波形管が第８図に示すよう
な波形ホース特性を有するかどうかは重要ではない。重
要な点は、ダイヤフラム機構の弾性的な材料が、空気測
定機構４を有する吸気管部分な空気振動技術的に吸気管
から保護し、これによって吸気管内に存在する振動を空
気測定機構に伝達させないようにすることができること
にある。

第８図に示す実施例では、ダイヤプラム部材８の領域内
で孔１０を有しており、この孔１０な介してダイヤフラ
ム部材８と吸気管とが接続される。小さな二重矢印はダ
イヤフラム部材８によって生じる圧力補償機構を表した
ものである。吸気管はこの領域内に孔の代わりに別体の
格子管部分を有していても良い。吸気管の強度に考慮な
払う必要がない場合には、（何故ならば吸気管はダイヤ
フラム部材のための仕切り箇所が存在する範囲の両側で
定置に保持されているから）圧力補償機構を吸気管のた
だ１つの延長部として構成しかつ機械的に実施された吸
気管をはふくことができる。第８図で符号Ａで示す二重
振動はダイヤフラム部材８の機能において二重矢印を介
してダイヤフラム部材へ向かっていかなる場合も充分に
減衰され、それ故、図示された空気測定機構４の範囲に
、振動によるネガテフな作用が全く生じない。空気測定
機構４は第８図に詳細に示されており、いずれの場合も
それぞれ１つの温度依存性の抵抗４ａを有しており、こ
の抵抗４ａは空気の流れの作用によって冷却され、これ
によって最終的に、吸気管を流れる空気量を決定する。

本発明の利点 本発明方法及び装置によれば、実際のエンジンの運転に
おいて、実際の空気装入量に対してほぼ直線的に比例し
て、それぞれ使用された空気測定機構（熱線形空気測定
機構）の表示が行なわれ、しかも、そのさい、複雑な直
線化装置及び補償装置で表示を処理する必要ない。要す
るに１本発明によれば、エンジンの限界回転数及び限界
負荷範囲のために空気柱振動を実際に消失させることが
でき、いつでも空気測定機構への空気柱振動の作用が緩
和され、空気測定機構が空気柱振動から保護され、従っ
て測定ミスが生じない。発生を制御することのできない
この空気柱７振動から空気測定機構を保護し又は遠ざけ
るために、本発明によれば、吸気管内でいずれも吸気弁
領域と空気測定機構との間に弾性的な部材が挿入される
。この弾性的な部材は、エンジンから見て空気測定機構
の手前に室が形成され、この室内にほぼ一定な圧力、例
えば大気圧が維持できるように設計される。この宕は有
害な振動を吸収し、これを空気測定機構がら遠ざけ、し
かも空気測定機構の応答の遅れを生ゼしぬない。

本発明のさらに利点とするところは、実現が簡単であり
、エンジンへ向かって下流の吸気管部分を、空気測定機
構に関連して空気柱振動から確実に分離することにある
。有利な実施態様では、弾性的なダイヤフラム又は二重
ダイヤフラムが吸気管の長手方向に配置され、このダイ
ヤフラムによって、吸気管から来る圧力波が受取られ、
この圧力波の作用が周囲空気へ伝達される。要するにこ
のダイヤフラムは振動技術的な溜めを形成し、受取られ
た圧力波が反作用なしに吸収される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく第１実施例の略示図、第２図は
第１図で符号５で示した二重ダイヤプラムの拡“大間、
第３図は熱線形空気測定機構の平均出力電圧への弾性的
な二重ダイヤプラムの影響を示す図、第４図、第５図、
第６図、第７図はエンジン回転数１００　Ｏｒｐｍ　、
　１４００ｒｐｍ。 ２００　Ｏｒｐｍ　、　３０００　ｒｐｍについて二重
ダイヤフラムを使用しない場合と使用した場合の熱線形
空気測定機構の出力電圧なりランク１＼角との関係にお
いて示す図及び第８図は本発明の第２実施例の略示図で
ある。 １・・吸気管、２・・・エンジン、３・・・吸気弁、４
・・・空気測定機構、４ａ・・・抵抗、５・・二重ダイ
ヤフラム、５ａ、５ｂ・・・リング板、６・・・スロッ
トルバルブ、７・・・室、８・・・格子管部分、９・・
・外周部、１０・・・円筒部分

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　エンジンの吸気管内に設けた空気測定装置をエン
   ジンの不均一な吸込み作用による空気柱振動から保護し
   かつ遠ざける方法において、エンジン（２）の吸気弁領
   域と空気測定機構（４）との間で吸気管に弾性的なダイ
   ヤフラム部材（５，８）を結合し、このダイヤフラム部
   材内に、吸気管周囲空気に対して閉鎖されほぼ一定の圧
   力に保たれる室を形成することを特徴とするエンジンの
   吸気管内に設けた空気測定機構を吸気管内の空気柱の振
   動から保護する方法。 ２、　吸気管に結合された一定圧の室のダイヤフラム壁
   を弾性可撓的に形成し、吸気管の吸気弁領域から流れて
   来る圧力波を受け止め、そのエネルギ的な作用を周囲空
   気に伝達し、これによって空気測定機構領域を空気振動
   技術的に吸気管から保護する特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ６、　エンジンの不均一な吸込み作用によって生じる空
   気柱振動から、吸気管内に設けた空気測定機構を保護し
   かつ遠ざける装置において、エンジン（２）の吸気弁領
   域と空気測定機構（４）との間にダイヤフラム部材が配
   置されて吸気管に結合されており、このダイヤフラム部
   材が、周囲空気に対して密に閉鎖されたさいに内室内に
   ほぼ一定の圧力を維持することを特徴とするエンジンの
   不均一な吸込み作用によって生じる空気柱振動から、吸
   気管内に設けた空気測定機構を保愚しかつ遠ざける装置
   ６ ４、　ダイヤフラム部材は少なくとも部分的に、空気測
   定機構（４）の領域が空気振動技術的に吸気管から遮断
   されるような弾性可撓的な材料を備えた壁領域を有して
   いる特許請求の範囲第６項記載の装置。 ５．　弾性的なダイヤフラム部材がその軸方向の終端領
   域で、対応する吸気管外周部の外側に固定されており、
   かつ、吸気管がダイヤフラム部材内部で、同じ寸法の格
   子管となって続いている特許請求の範囲第３項又は第４
   項記載の装置。 ６、　付加的な小容積の吸込み内室を形成する弾性的な
   ダイヤプラム部材が二重ダイヤフラム（５）として形成
   されており、この二重ダイヤフラムが弾性的若しくはゴ
   ム状の互いに対向して位置する２つのリング板面（５ａ
   。 ５ｂ）から成り、このリング板面がその外周部で互いに
   結合されており、かつ内向きに次第に開いている特許請
   求の範囲第６項から第５項までのいずれか１項記載の装
   置。 Ｚ　各リング板面の内側のリング縁領域が外向きに吸気
   管の軸方向で曲げられており、かつ格子機構から成る内
   側の格子管（８）に支持固定されている特許請求の範囲
   第６項記載の装置。 ８、　両側のリング板面がその外周部で互いに接着され
   ており、かつその曲げられた部分円筒状領域で格子管（
   ８）に支持固定されている特許請求の範囲第６項又は第
   ７項記載の装置。 ９　ダイヤフラム部材が、吸気管に結合された所定長の
   波形ホース（８）から形成されている特許請求の範囲第
   ６項がら第５項までのいずれか１項記載の装置。 １０、波形ホースはわずかな付加吸気管容積を形成しつ
   つ所定間隔だけ、孔を備えた吸気管領域な取囲んでいる
   特許請求の範囲第９項記載の装置。