JP2012184674A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気側ダクトを１本で構成することができて構成を簡単にすることができるとともに、吸気側ダクトの搭載スペースを節約することができ、組付け作業性を向上させることができる内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】自動車用エンジンの吸気装置１０における吸気側ダクト１４は１本で構成され、該吸気側ダクト１４にはその吸気通路１６を全開開度及び半開開度に設定する流量調整機構１７が設けられている。この流量調整機構１７は、吸気側ダクト１４内をその軸線方向ｘにスライドする流量調整パイプ１８により構成され、該流量調整パイプ１８が下流側へスライドしたとき吸気側ダクト１４内の吸気通路１６が全開開度となり、流量調整パイプ１８が上流側へスライドしたとき流量調整パイプ１８のフランジ２０がハウジング１２の側壁１２ａに当接して吸気側ダクト１４内の吸気通路１６が半開開度になるように構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば自動車用エンジンの吸気系統に配置されてエンジンの燃焼室に吸入されるエアを清浄化するためのエアクリーナを備え、特にエアクリーナに接続される吸気側ダクトの構成を簡易にした内燃機関の吸気装置に関する。

従来、この種の内燃機関の吸気装置は、一般に図５に示すように構成されている。すなわち、自動車用エンジンの吸気装置５０を構成するエアクリーナ５１のハウジング５２内にはフィルタエレメント５３が配置され、該フィルタエレメント５３より上流側（図５の下部側）の底壁５２ｂには低速吸気側ダクト５４が接続され、側壁５２ａ下部には高速吸気側ダクト５５が接続されている。高速吸気側ダクト５５内にはその通路５６を開閉するバルブ５７が配置され、エンジンの低回転域においては図５の実線で示すようにバルブ５７は閉弁され、低速吸気側ダクト５４からのみ吸気される。

その一方、エンジンの高回転域においては図５の二点鎖線に示すようにバルブ５７は開弁され、低速吸気側ダクト５４及び高速吸気側ダクト５５の双方から吸気される。前記ハウジング５２のフィルタエレメント５３より下流側の側壁５２ａ上部には送気側ダクト５８が接続され、該送気側ダクト５８は図示しないエンジンの吸気系に接続されている。

このようなタイプの自動車用エンジンの吸気装置が特許文献１に開示されている。この従来構成においては、自動車用エンジンの吸気系におけるエアクリーナのインホースとアウトホースのそれぞれを複数の通路に分岐するとともに、複数の通路の一部に上流側と下流側に別個のバルブを設け、それらのバルブが各々開閉制御されるように構成されている。

特開平１０−２４６１６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている従来構成では、前記のようにインホースとアウトホースのそれぞれに複数の通路を設け、それらの通路の一部にバルブを設けなければならないことから、分岐板、バルブ、シール部材等の部品が必要となり、部品点数が多くなる。このため、複数の通路を形成し、それぞれの部品を搭載するためのスペースが必要になるとともに、各部品の組付け作業が煩雑になるという問題があった。

この発明は、このような従来構成に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、吸気側ダクトを１本で構成することができて構成を簡単にすることができるとともに、吸気側ダクトの搭載スペースを節約することができ、組付け作業性を向上させることができる内燃機関の吸気装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明の内燃機関の吸気装置は、吸気側ダクトからエアクリーナのハウジング内に吸入されるエアをフィルタエレメントで清浄化し、得られた清浄エアをハウジングから送気側ダクトを介して内燃機関に送り込む内燃機関の吸気装置であって、前記吸気側ダクトを１本で構成し、該吸気側ダクトにはその吸気通路を全開開度及び半開開度に設定する流量調整機構を備えることを特徴とする。

従って、この発明の内燃機関の吸気装置においては、１本の吸気側ダクトに設けられた流量調整機構により、吸気側ダクトの吸気通路を全開開度にしてエンジンの高回転時に必要なエアの吸入量を得ることができるとともに、吸気側ダクトの吸気通路を半開開度にしてエンジンの低回転時に必要なエアの吸入量を得ることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に係る発明において、前記流量調整機構は吸気側ダクト内をその軸線方向に進退可能にスライドする流量調整パイプにより構成され、該流量調整パイプが下流側へスライドしたときには吸気側ダクト内の吸気通路が全開開度となり、流量調整パイプが上流側へスライドしたときには流量調整パイプに設けられたフランジがエアクリーナのハウジングに当接して吸気側ダクト内の吸気通路が半開開度になるように構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項２に係る発明において、前記半開開度における吸気側ダクトからハウジング内へ吸入されるエアの流量は、流量調整パイプ内の断面積に基づいて設定されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に係る発明において、前記全開開度において吸気側ダクトからハウジング内へ吸入されるエアの流量に対する半開開度において吸気側ダクトからハウジング内へ吸入されるエアの流量の比は、吸気側ダクト内の断面積に対する流量調整パイプ内の断面積の比で表されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項２から請求項４のいずれか１項に係る発明において、前記流量調整パイプは、インテークマニホールド内の負圧を利用し、吸気側ダクトの軸線方向に進退するように構成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１から請求項５のいずれか１項に係る発明において、前記流量調整機構は、吸気側ダクト内に設けられたバルブにより構成され、該バルブの弁体には貫通孔が形成され、バルブの全閉状態でエアが貫通孔を通過して半開開度をとり得るように構成されていることを特徴とする。

以上のように、この発明の内燃機関の吸気装置によれば、吸気側ダクトを１本で構成することができて構成を簡単にすることができるとともに、吸気側ダクトの搭載スペースを節約することができ、組付け作業性を向上させることができるという効果を発揮する。

第１実施形態における内燃機関の吸気装置を示す図であって、（ａ）は流量調整機構の半開開度状態を示す断面図、（ｂ）は流量調整機構の全開開度状態を示す断面図。 スライド機構を備えた流量調整パイプを示す側面図。 自動車用エンジンの吸気装置を備えたエアクリーナを示す断面図。 第２実施形態におけるバルブを用いた流量調整機構を備えた自動車用エンジンの吸気装置を示す断面図。 従来の自動車用エンジンの吸気装置を示す断面図。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化した第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図３に示すように、内燃機関として自動車用エンジンの吸気装置１０を構成するエアクリーナ１１のハウジング１２は箱状に形成され、該ハウジング１２内のほぼ中央位置にはフィルタエレメント１３が配置されている。このフィルタエレメント１３より上流側（図３の下部側）の側壁１２ａ下部には吸気側ダクト１４が接続され、この吸気側ダクト１４からハウジング１２内のフィルタエレメント１３に被濾過ガスとしてのエアが吸入されるようになっている。一方、ハウジング１２のフィルタエレメント１３より下流側の側壁１２ａ上部には送気側ダクト１５が接続され、この送気側ダクト１５は図示しないエンジンの吸気系に接続されている。

そして、吸気側ダクト１４からハウジング１２内に吸入されたエアはフィルタエレメント１３で濾過、清浄化されて清浄エアが送気側ダクト１５へ流出され、エンジンの吸気系に送られるようになっている。フィルタエレメント１３はハウジング１２内のエアの流れに交差するように配置されている。

前記吸気側ダクト１４は１本で構成され、該吸気側ダクト１４の下流側端部にはその吸気通路１６を全開開度及び半開開度に設定する流量調整機構１７としての流量調整パイプ１８が吸気側ダクト１４内をスライド機構１９によりその軸線方向ｘに進退可能にスライドするように構成されている。すなわち、図１（ａ）及び図２に示すように、流量調整パイプ１８の下流側端部にはフランジ２０が形成され、該フランジ２０の下端部には下流側に向かって支持片２１が延出されている。この支持片２１の両端下部には一対の支持脚２２が垂下され、ハウジング１２の底壁１２ｂに透設された一対のガイド孔２３に挿通されてスライド可能になっている。前記フランジ２０の下部には差し込み孔２４が開口され、アクチュエータ２５に連結された連結部材２６が差し込まれて固定されている。スライド機構１９は、フランジ２０の支持片２１、支持脚２２、ハウジング１２のガイド孔２３、アクチュエータ２５、連結部材２６等により構成されている。

そして、流量調整パイプ１８は、図示しないインテークマニホールド内の負圧を利用し、アクチュエータ２５が作動することにより、連結部材２６を介して吸気側ダクト１４の軸線方向ｘに進退するように構成されている。流量調整機構１７は、前記流量調整パイプ１８、スライド機構１９等により構成されている。

図１（ａ）に示すように、流量調整パイプ１８が最もエア上流側へスライドしたとき、フランジ２０の上流側面がハウジング１２の側壁１２ａの内面に当接して流量調整パイプ１８及び吸気側ダクト１４の間の調整用通路２７とハウジング１２内との連通が遮断されるようになっている。一方、図１（ｂ）に示すように、流量調整パイプ１８が下流側へスライドしたときには、流量調整パイプ１８及び吸気側ダクト１４の間の調整用通路２７が開放されるようになっている。従って、流量調整パイプ１８が下流側へスライドしたときには吸気側ダクト１４内の吸気通路１６が全開開度となり、流量調整パイプ１８が上流側へスライドしたときには吸気側ダクト１４内の吸気通路１６が半開開度になるように構成されている。

前記半開開度における吸気側ダクト１４からハウジング１２内へ吸入されるエアの流量は、流量調整パイプ１８内の通路２８の断面積に基づいて設定される。また、全開開度と半開開度とのエアの流量の比は、吸気側ダクト１４内の吸気通路１６の断面積に対する流量調整パイプ１８内の通路２８の断面積の比で表される。

次に、以上のように構成された自動車用エンジンの吸気装置１０について作用を説明する。
さて、このエアクリーナ１１がエンジンの吸気側に接続された状態で、エンジンが作動されると、エアが吸気側ダクト１４からハウジング１２内に吸入され、フィルタエレメント１３を通過して濾過され、濾過された清浄エアは送気側ダクト１５からエンジンの吸気系に送られる。この場合、図１（ａ）に示すように、エンジンの低回転時など、吸気音を低減させたいときには、流量調整パイプ１８は上流側へスライドし、そのフランジ２０がハウジング１２の側壁１２ａに当接して流量調整パイプ１８と吸気側ダクト１４との間の調整用通路２７が閉鎖され、吸気通路１６は半開開度状態を示す。このため、吸気側ダクト１４からのエアは流量調整パイプ１８内の通路２８を通ってハウジング１２内に吸入される。

一方、図１（ｂ）に示すように、エンジンの高回転時など、吸気流量が多く必要なときには、流量調整パイプ１８は下流側へスライドし、そのフランジ２０がハウジング１２の側壁１２ａから離間して流量調整パイプ１８と吸気側ダクト１４との間の調整用通路２７が開放され、吸気通路１６は全開開度状態に到る。このため、吸気側ダクト１４からのエアは流量調整パイプ１８内の通路２８及びその外周部の調整用通路２７の双方を通ってハウジング１２内に吸入される。このように、インテークマニホールド内の負圧を利用し、流量調整パイプ１８が吸気側ダクト１４の軸線方向ｘに進退するように構成されていることから、流量調整パイプ１８が全開開度及び半開開度の位置に容易に設定される。

従って、この第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）この第１実施形態の自動車用エンジンの吸気装置１０では、１本の吸気側ダクト１４に設けられた流量調整パイプ１８の下流側へのスライドにより、吸気側ダクト１４の吸気通路１６を全開開度にしてエンジンの高回転時に必要なエアの吸入量を得ることができる。一方、流量調整パイプ１８の上流側へのスライドにより、吸気側ダクト１４の吸気通路１６を半開開度にしてエンジンの低回転時に必要なエアの吸入量を得ることができる。

よって、この吸気装置１０によれば、吸気側ダクト１４を１本で構成することができて構成を簡単にすることができるとともに、吸気側ダクト１４の搭載スペースを節約することができ、組付け作業性を向上させることができるという効果を発揮する。

また、流量調整機構１７は吸気側ダクト１４内をその軸線方向ｘに進退可能にスライドする流量調整パイプ１８により構成されている。そして、該流量調整パイプ１８が下流側へスライドして吸気通路１６が全開開度を示し、流量調整パイプ１８が上流側へスライドして吸気通路１６が半開開度を示すように構成されている。

このため、流量調整機構１７は流量調整パイプ１８を吸気側ダクト１４の軸線方向ｘへスライドさせるという簡易な構造で容易に形成することができる。
（２）前記半開開度における吸気側ダクト１４からハウジング１２内へ吸入されるエアの流量は、流量調整パイプ１８内の通路２８の断面積に基づいて設定される。このため、半開開度において必要とされるエアの流量を流量調整パイプ１８の通路２８の断面積により容易に設定することができる。
（３）前記全開開度において吸気側ダクト１４からハウジング１２内へ吸入されるエアの流量に対する半開開度において吸気側ダクト１４からハウジング１２内へ吸入されるエアの流量の比は、吸気側ダクト１４内の吸気通路１６の断面積に対する流量調整パイプ１８内の通路２８の断面積の比で表される。従って、全開開度と半開開度におけるエアの流量の比を吸気側ダクト１４と流量調整パイプ１８の断面積の比に基づいて容易に設定することができる。
（４）前記流量調整パイプ１８は、インテークマニホールド内の負圧を利用し、吸気側ダクト１４の軸線方向ｘに進退するように構成されている。そのため、特別な作動装置を用いることなく流量調整パイプ１８を進退移動可能とし、エンジンの低回転及び高回転に対応して吸気系に適切な流量のエアを供給することができる。
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。なお、この第２実施形態では前記第１実施形態と異なる部分について説明し、同一部分については説明を省略する。

図４に示すように、吸気側ダクト１４にはその吸気通路１６を開閉する調整バルブ３０が配置され、該調整バルブ３０の弁体２９がダイヤフラム３１の作動で上下動する作動軸３２により回動軸３３を中心に回動し、図４の実線で示す閉弁状態と図４の二点鎖線で示す開弁状態とをとり得るように構成されている。調整バルブ３０の弁体２９には一定間隔をおいて複数の貫通孔３４が形成され、閉弁状態で貫通孔３４を介してエアが通過できるようになっている。なお、弁体２９の貫通孔３４は調整バルブ３０の閉弁状態で吸気側ダクト１４の軸線方向ｘに延びるように形成され、エアの流通が円滑に行われるようになっている。貫通孔３４全体の断面積は弁体２９全体の断面積のほぼ２分の１に形成され、吸気通路１６が半開開度をとり得るようになっている。前記吸気側ダクト１４の上部には、ダイヤフラム３１を作動させるダイヤフラム機構３５が設けられている。

このダイヤフラム機構３５について説明すると、ダイヤフラム３１は作動軸３２の上端部においてバネ保持プレート３６と支持プレート３７との間に挟持された状態でかしめ固定されている。ダイヤフラム３１の上方を覆うダイヤフラムキャップ３８の内面に突設されたバネ係止片３９の外周と前記バネ保持プレート３６との間にはコイルスプリング４０が装着され、常にはダイヤフラム３１を下方へ付勢して調整バルブ３０が閉弁されるようになっている。ダイヤフラムキャップ３８には図示しないインテークマニホールドから吸気切替弁を介して連結された連結管４１が接続され、インテークマニホールド内の負圧によってダイヤフラムキャップ３８内が減圧されるようになっている。

さて、図４に示すように、エンジンの低回転時など、吸気音を低減させたいときには、負圧タンク（図示しない）との経路を遮断し、ダイヤフラムキャップ３８内の負圧よりもコイルスプリング４０の付勢力が大きいため作動軸３２が下方へ付勢され、図４の実線に示すように調整バルブ３０は閉弁状態となる。このとき、弁体２９には貫通孔３４が設けられていることから、吸気通路１６は半開開度を示す。従って、吸気側ダクト１４からのエアは弁体２９の貫通孔３４を通ってハウジング１２内に吸入される。

一方、エンジンの高回転時など、吸気流量が多く必要なときには、負圧タンクと接続し、ダイヤフラムキャップ３８内の負圧がコイルスプリング４０の付勢力よりも大きくなるため、作動軸３２が上方へ引き上げられ、図４の二点鎖線に示すように調整バルブ３０は開弁状態となり、吸気通路１６は全開開度を示す。従って、吸気側ダクト１４からのエアは開弁状態の調整バルブ３０を通ってハウジング１２内に吸入される。このように、インテークマニホールド内の負圧を利用し、調整バルブ３０が開閉し、全開開度と半開開度とをとり得るように構成されていることから、吸気通路１６が簡単に全開開度及び半開開度に設定される。

以上のように、この第２実施形態の吸気装置１０によれば、調整バルブ３０の弁体２９に貫通孔３４をあけるという簡単な構成で流量調整機構１７を形成することができ、吸気通路１６の全開開度及び半開開度を容易に得ることができる。
（変更例）
なお、前記各実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 図１（ａ）の一点鎖線に示すように、流量調整パイプ１８を下流側に延長して延出部１８ａとし、フランジ２０が流量調整パイプ１８の中間に位置するように構成することもできる。

・ 前記半開開度における吸気側ダクト１４からハウジング１２内へ吸入されるエアの流量や全開開度におけるエアの流量に対する半開開度におけるエアの流量の比を、エンジンの低回転時に必要とされる流量に応じて適宜変更することができる。

・ 前記流量調整パイプ１８のフランジ２０の上流側面又はハウジング１２の側壁１２ａ内面にシール部材を設け、吸気通路１６の半開開度においてフランジ２０と側壁１２ａとの間のエアの漏れを防止するように構成することもできる。

１０…吸気装置、１１…エアクリーナ、１２…ハウジング、１３…フィルタエレメント、１４…吸気側ダクト、１５…送気側ダクト、１６…吸気通路、１７…流量調整機構、１８…流量調整パイプ、２０…フランジ、２９…弁体、３０…調整バルブ、３４…貫通孔、ｘ…軸線方向。

Claims (6)

1. 吸気側ダクトからエアクリーナのハウジング内に吸入されるエアをフィルタエレメントで清浄化し、得られた清浄エアをハウジングから送気側ダクトを介して内燃機関に送り込む内燃機関の吸気装置であって、
   前記吸気側ダクトを１本で構成し、該吸気側ダクトにはその吸気通路を全開開度及び半開開度に設定する流量調整機構を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記流量調整機構は吸気側ダクト内をその軸線方向に進退可能にスライドする流量調整パイプにより構成され、該流量調整パイプが下流側へスライドしたときには吸気側ダクト内の吸気通路が全開開度となり、流量調整パイプが上流側へスライドしたときには流量調整パイプに設けられたフランジがエアクリーナのハウジングに当接して吸気側ダクト内の吸気通路が半開開度になるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記半開開度における吸気側ダクトからハウジング内へ吸入されるエアの流量は、流量調整パイプ内の断面積に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記全開開度において吸気側ダクトからハウジング内へ吸入されるエアの流量に対する半開開度において吸気側ダクトからハウジング内へ吸入されるエアの流量の比は、吸気側ダクト内の断面積に対する流量調整パイプ内の断面積の比で表されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記流量調整パイプは、インテークマニホールド内の負圧を利用し、吸気側ダクトの軸線方向に進退するように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
6. 前記流量調整機構は、吸気側ダクト内に設けられたバルブにより構成され、該バルブの弁体には貫通孔が形成され、バルブの全閉状態でエアが貫通孔を通過して半開開度をとり得るように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。

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