JP3995386B2 - 吸気装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気装置に関し、例えば熱式流量計を用いてエンジンに導入する吸気流量を測定する吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のエンジンに空気を導入する吸気装置において、吸気流量を測定する流量計として熱式流量計を用いるものが知られている。熱式流量計は流路径に比べて体格の小さい発熱抵抗体からの熱伝達量の変化により流路断面の一部の流速を感知し、全体の吸気流量を測定するものである。熱式流量計は直接空気の質量が検出できるので、吸気流量を高精度に測定できる利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
熱式流量計は吸気流れの僅かな乱れも吸気流量の変化として測定するので、熱式流量計の上流側で吸気流れに乱れが生じると出力変動が増大し高精度に吸気流量を測定することができない。熱式流量計の上流側近傍にエアクリーナを配設する吸気装置では、クリーナエレメントを通過する際に吸気流れに乱れが生じ易いので吸気流量を高精度に測定することが困難である。
【０００４】
このような吸気流れの乱れを低減するために、特開平７−１２８１０７号公報に開示される吸気装置では、図６に示すように熱式流量計１０５の上流側においてエアクリーナ１００の出口管１０３に吸気流れを整流する整流部材１０４を設けている。ここで吸気流れを整流するとは、不規則な方向に流れている吸気流れを同一方向に流れるように整えることをいう。
【０００５】
しかしながら、上記公報に開示されている従来の軸流式エアークリーナー１００のようにエレメント１０１を通過した吸気がエレメント軸方向１０１ａに略直角に曲げられる場合、若しくはエアクリーナの出口部１０２付近において流れの急変部（急曲部）がある場合等のエアクリーナ１００を通過した吸気流れの乱れが大きい場合においては、エアクリーナ１００の出口管１０３に設ける整流部材１０４では効果が得られにくく、効果を向上させた整流部材１０４とするには整流する格子を多く設ける等の対応が必要となる。しかし、エアクリーナ１００の出口管１０３の流路面積は小さいので、上述した整流部材１０４を配設すると通気抵抗が増大する。したがって、例えば内燃機関においてはエンジンに導入される吸気流量が減少し、エンジン出力が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は上記の点に鑑み、吸気流量を低減することなく流量計の上流側における吸気流れの乱れを低減し、吸気流量を高精度に測定可能にする吸気装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１記載の吸気装置によると、クリーナケースの開口部と接続され、エレメントの各部分を通過して合流したクリーナケース内の吸気を、この吸気の流れ方向と略直交する方向に導くために曲げられた吸気通路を形成する吸気ダクト内に、吸気流量を検出する流量計が配設される吸気装置において、クリーナケースの開口部とエレメントの下流部との間に、エレメントを通過した吸気の流れを整流する整流部を備え、この整流部は吸気通路の曲り方向の内側位置のみに設けられ、曲り方向に沿った曲面形状を有する曲面部と、吸気の流れを整流する整流板とを有し、整流板は曲面部の上面まで重なって形成されている。
【０００８】
吸気流れの乱れ発生部分は、主にエレメントの各部分を通過したのち合流する部分、およびクリーナケース内の吸気流れを急変させるクリーナケースと吸気ダクトの接続部分である。
【０００９】
上述した位置に配置された整流部は、エレメントの各部分を通過したのち合流する吸気流れの乱れ発生位置、すなわちエレメントの下流部位置で整流され、さらにクリーナケースと吸気ダクトの接続部分にて急変する吸気流れを乱すことなく吸気通路の曲り方向へ案内することを可能にしている。
【００１０】
つまり上述した整流部は、乱れ発生直後の位置で吸気乱れを整流し、案内するようにしたので、吸気通路中に整流部である抵抗体を配置したにもかかわらず、効果的に通気抵抗増を抑えながら整流している。
【００１１】
よって、吸気ダクトに配設された流量計を通過する吸気流れの乱れは低減され、吸気流量を高精度に測定可能にする。
【００１３】
さらに整流部の曲面部は、吸気通路の曲り方向の内側角部のみに設けられ、曲り方向に沿った曲面形状としたので、内側角部によって発生する吸気乱れが抑制される。
【００１４】
また、エレメントの下流部からクリーナケースの開口部にかけて配設された曲面部は、それ自体の曲面に沿って、吸気の流れをなめらかに吸気ダクト方向に案内でき、吸気流れの乱れを整流するとともに、吸気乱れの低減により通気抵抗を軽減させる効果がある。
【００１６】
また、整流部を曲面部と整流板により構成し、整流板は曲面部の上面まで重なって形成されているので、吸気流れの乱れが大きい場合であっても曲面部と整流板との相乗効果により、吸気流れの乱れおよび通気抵抗を軽減させる効果のある吸気装置とすることができる。
【００１７】
本発明の請求項２記載の吸気装置によると、整流部は、吸気ダクトと一体成型した。一体成型することで吸気ダクトと整流部との接合段差が無くなり通気抵抗が低減する。また部品点数が減ってコスト削減効果のある吸気装置とすることができる。
【００１８】
本発明の請求項３記載の吸気装置によると、整流部は、クリーナケースと一体成型した。一体成型することでクリーナケースと整流部との接合段差が無くなり通気抵抗が低減する。また部品点数が減ってコスト削減効果のある吸気装置とすることができる。
【００１９】
本発明の請求項４記載の吸気装置によると、整流部は、クリーナケース、および吸気ダクトと一体成型した。一体成型することでクリーナケース、および吸気ダクトと整流部との接合段差が無くなり通気抵抗が低減する。また部品点数が減ってコスト削減効果のある吸気装置とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の吸気装置における、吸気流量を高精度に測定可能にする技術を自動車用エンジンの吸気装置に適用した一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による吸気装置を示す詳細図である。図１に示した吸気装置は、吸気流れの乱れを低減する整流部を曲面部８と整流板７により構成した例を示す。
【００２２】
１は軸流式エアークリーナー（以下、エアークリーナーと呼ぶ）で、樹脂製のケース本体３とケースふた部４よりなるクリーナーケース内に中空円筒状のエレメント２が収納されている。５は吸気ダクトで、エアークリーナー１の下流側においてエアークリーナー１に一体的に接続配置されている。そして、吸気ダクト５内には熱式流量計６が装備されている。
【００２３】
エアークリーナー１と吸気ダクト５とは、ケースふた部４と吸気ダクト５を樹脂材により一体成型することで接続される。吸気ダクト５の下流側はエンジンに接続され、吸気通路を形成している。
【００２４】
また、吸気ダクト５は、エレメント２の各部分を通過（吸気流れ１０）して合流したエレメント２の軸方向の吸気流れ１１を、この吸気流れ方向１１と略直交する方向に導くために曲げられた吸気通路を形成している。
【００２５】
上述した構成の吸気装置は、エレメント２の中心軸を直立させることで、吸気中の異物を除去した後、エレメントを目詰まりさせることなく異物を下方に落下させている。その後、吸気は吸気ダクト５により略直交する方向に曲げられることで、限られた空間にエンジンとともに収納することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の吸気流れの乱れを整流する整流部は、曲面部８と整流板７により構成され、エアークリーナケースのケースふた部４の開口部４Ａとエレメント２の下流部１Ａ、つまりエレメント２の各部分を通過した吸気流れ１０が集まる下流部集合部との間に設けられている。
【００２７】
なお、エアークリーナー１と吸気ダクト５とが別体で構成されている場合の整流部は、エアークリーナー１もしくは吸気ダクト５側と一体樹脂成型されるか、エアークリーナー１もしくは吸気ダクト５側へ整流部が通気抵抗にならないように別体で組付けられる。
【００２８】
曲面部８は、上述した吸気通路の曲り部９において吸気通路の曲り方向（この場合左方向）の内周側の内側角部に設けられ、曲り方向に沿った曲面形状に形成されている。
【００２９】
整流板７は曲面部８と連なって設けられ、本実施例では吸気ダクト５方向の吸気流れ１２と略平行する向きに整流格子７ａを配列させた例を示す。この例以外にも整流格子７ａの向きは、吸気ダクト５方向の吸気流れ１２と略直交する向き、あるいはこれらを組合わせた格子状に配設することもできる（図３、図４）。
【００３０】
このように、吸気ダクト５方向の吸気流れ１２と略平行、または略直交する向きに整流格子７ａを配列させると、整流格子７ａがエレメント２の軸方向の吸気流れ１１をねじれ流れ（旋回流）とせずに、吸気ダクト５方向に沿った乱れのない吸気流れ１２として整流できる効果がある。
【００３１】
なお、整流格子７ａの数は、増やすと整流効果が向上するものの、通気抵抗が増大するので吸気乱れの程度に応じて最適な整流格子７ａの数が選択される。
【００３２】
次に、上述した吸気装置の内部、つまり吸気通路内の吸気流れを説明する。
【００３３】
吸気はエアークリーナー１の吸気入口１３より導かれ、エレメント２の各部を通過した吸気流れ１０は、互いにぶつかり合い吸気ダクト５の下流側の方向に向きを変え、乱れた状態となってエレメント２の軸方向の吸気流れ１１として整流部７、８へ導かれる。
【００３４】
上述した吸気流れ１１は、乱れ発生直後の位置で整流板７の整流格子７ａに沿って流れることにより同一方向に整流される。さらに、従来生じていたクリーナケース３、４と吸気ダクト５の境界位置にある曲り部９の内側角部によって発生する吸気乱れを、曲面部８を設けることで低減させ、曲り部９にて急変する吸気流れ１１を曲面部８の曲面に沿って吸気ダクト５の左方向になめらかに案内させることで整流された吸気流れ１２にするとともに、吸気乱れの低減により通気抵抗を軽減させている。
【００３５】
整流された吸気流れ１２により、熱式流量計６は吸気流量を高精度に測定可能になる。
【００３６】
上述した吸気装置による熱式流量形６の出力変動を（イ）とし、同吸気装置において整流部７、８を装着しない場合（ロ）とを比較して図５に示す。
【００３７】
図５の（イ）特性線に示すように、整流部７、８を設けることで吸気ダクト５に配設された熱式流量計６を通過する吸気流れの乱れは低減されて、出力変動は抑えられる。それにより吸気流量を高精度に測定可能にするとともに、吸気乱れの低減により通気抵抗を低減し、吸気流量の減少を防止できる吸気装置とすることができる。
【００３８】
（参考例）前記一実施形態において、整流部は、曲面部８と整流板７により構成されているが、本参考例では図２に示すように整流部を、整流板７のみとした例を示す。第１の実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付し説明を省略する。
【００４０】
なお、図２に示すように、吸気通路の通気抵抗の増大が許容される範囲内で、熱式流量計６の吸気上流側に吸気を整流する整流板１４を追加配置してもよい。この整流板１４と本発明の整流部７、８とを組合わせることで、より優れた整流効果が得られる。
【００４１】
また、図示しないが整流部を、曲面部８のみの構成としてもよい。その場合、クリーナケース３、４と吸気ダクト５の境界位置にある曲り部９の内側角部によって発生する吸気乱れを低減させ、整流された吸気流れ１２にするとともに、吸気乱れの低減により通気抵抗を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による吸気装置を示す詳細図である。
（ａ）吸気装置を示す断面図である。
（ｂ）図１（ａ）中のＸ方向からみた整流部を示す矢視図である。
【図２】 参考例による吸気装置の詳細図である。
（ａ）吸気装置を示す断面図である。
（ｂ）図２（ａ）中のＸ方向からみた整流部を示す矢視図である。
【図３】 本発明の一実施形態の変形例による整流部を示す上面図である。
【図４】 本発明の一実施形態の変形例による整流部を示す上面図である。
【図５】 本発明の一実施形態および従来例の熱式流量形の出力変動比較特性図である。
【図６】 従来の吸気装置を示す断面図である。

Claims (4)

1. 吸気中の異物を除去するエレメントを収納するクリーナケースと、
   前記クリーナケースの開口部と接続され、前記エレメントの各部分を通過して合流した前記クリーナケース内の吸気を、この吸気の流れ方向と略直交する方向に導くために曲げられた吸気通路を形成する吸気ダクトと、
   前記吸気ダクト内に配設され、吸気流量を検出する流量計と、
   前記クリーナケースの開口部と前記エレメントの下流部との間に、前記エレメントを通過した前記吸気の流れを整流する整流部を備え、
   前記整流部は、前記吸気通路の曲り方向の内側位置のみに設けられ、前記曲り方向に沿った曲面形状を有する曲面部と、前記吸気の流れを整流する整流板とを有し、前記整流板は前記曲面部の上面まで重なって形成されていることを特徴とする吸気装置。
2. 前記整流部は、前記吸気ダクトと一体成型されていることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
3. 前記整流部は、前記クリーナケースと一体成型されていることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
4. 前記整流部は、前記クリーナケース、および前記吸気ダクトと一体成型されていることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。

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