特許 5774098 エンジン吸気系統用の最適統合型吸気口

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5774098

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月2日

(54)【発明の名称】エンジン吸気系統用の最適統合型吸気口

(51)【国際特許分類】

   F02M 35/10 20060101AFI20150813BHJP

【ＦＩ】

   F02M35/10 101E

   F02M35/10 101G

   F02M35/10 301D

   F02M35/10 301F

   F02M35/10 101F

【請求項の数】18

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-515333(P2013-515333)

(86)(22)【出願日】2011年3月29日

(65)【公表番号】特表2013-528750(P2013-528750A)

(43)【公表日】2013年7月11日

(86)【国際出願番号】US2011030249

(87)【国際公開番号】WO2011159386

(87)【国際公開日】20111222

【審査請求日】2014年1月17日

(31)【優先権主張番号】61/355,846

(32)【優先日】2010年6月17日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/011,373

(32)【優先日】2011年1月21日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】508210310

【氏名又は名称】カミンズ フィルトレイション アイピー インク．

(74)【代理人】

【識別番号】100068618

【弁理士】

【氏名又は名称】萼 経夫

(74)【代理人】

【識別番号】100104145

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 嘉夫

(74)【代理人】

【識別番号】100109690

【弁理士】

【氏名又は名称】小野塚 薫

(74)【代理人】

【識別番号】100135035

【弁理士】

【氏名又は名称】田上 明夫

(74)【代理人】

【識別番号】100131266

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼ 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】ルカサビッツ，ジョン，シー

(72)【発明者】

【氏名】ベンカタラマン，カールティック

(72)【発明者】

【氏名】ズロスキー，マイケル，ティー

【審査官】 川口 真一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２４７４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３９９８６１４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２２３６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００５５５７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４４６３６０１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ３５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気ダクトを有するエンジン吸気系統用の統合型気流コンポーネントであって、
気流ガイド面をエアクリーナーの下流側に有する気流セパレータを前記ダクト内に含み、
ａ）連続的や断続的な状況を含む様々な気流の状況下における、クリーンに濾過された燃焼用空気の前記エンジンへの供給源と、
ｂ）ＭＡＦＳの検知結果への影響を最小限に抑えると共に、連続的や断続的な状況を含む前記燃焼用空気の前記様々な気流の状況下における、クリーンに濾過されたセンサー用空気の前記ＭＡＦＳへの供給源と、
ｃ）連続的や断続的な状況を含む前記燃焼用空気の前記様々な気流の状況下における、特定の付属機器へ供給するクリーンに濾過された付属機器用空気の供給源と、
を結合的に提供し、
前記気流セパレータは、前記エアクリーナーから空気を受ける吸気口と、第１の排気口と、第２の排気口と、第３の排気口とを含み、
前記第１の排気口は、前記エンジンへ前記燃焼用空気を供給し、
前記第２の排気口は、前記ＭＡＦＳへ前記センサー用空気を供給し、
前記第３の排気口は、前記特定の付属機器へ前記付属機器用空気を供給し、
前記第１の排気口は、前記吸気口と前記エンジンとの間に直列に配置され、
前記第２の排気口と前記第３の排気口とは、互いに並列に配置され、
前記第２の排気口と前記第３の排気口との少なくとも一方は、前記吸気口と並列に配置され、
前記第２の排気口と前記第３の排気口との他方は、前記吸気口と直列に配置されることを特徴とする統合型気流コンポーネント。

【請求項2】

前記第２の排気口と前記第３の排気口との前記他方は、前記第１の排気口と並列に配置されることを特徴とする請求項１記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項3】

前記気流セパレータは、インナスリーブと同軸のアウタスリーブを含み、それらの間に環状の容積部を構成し、
前記インナスリーブは、前記吸気口から前記第１の排気口に至る軸方向流路を構成し、
前記第２の排気口は、前記インナスリーブと前記アウタスリーブとを貫通して延び、前記インナスリーブ内から前記センサー用空気を受けて、該センサー用空気を前記インナスリーブと前記アウタスリーブとの外部に位置する前記ＭＡＦＳへ供給し、
前記第３の排気口は、前記アウタスリーブを貫通して延び、前記インナスリーブと前記アウタスリーブとの間の前記環状の容積部から前記付属機器用の空気を受けて、該付属機器用空気を前記アウタスリーブの外部に位置する前記特定の付属機器へ供給することを特徴とする請求項１記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項4】

前記インナスリーブは、前記軸方向流路とそこを通る前記燃焼用空気の軸方向の流れとを最適化するように、かつ、前記第２の排気口を通る前記ＭＡＦＳへの気流の分断を最小化するように形成されることを特徴とする請求項３記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項5】

前記インナスリーブは、前記ＭＡＦＳの検知結果の安定性と正確さが保たれるべく、前記第２の排気口を通る前記ＭＡＦＳへの気流の分断の前記最小化を成し遂げるために、前記燃焼用空気の前記軸方向の流れを加速させるように形成されることを特徴とする請求項４記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項6】

前記吸気口は、互いに並列に配置され、前記エアクリーナーからの気流を受ける第１の部位と第２の部位とを含み、
前記第２の部位は、前記インナスリーブと前記アウタスリーブとの間の前記環状の容積部への吸気口を含むことを特徴とする請求項３記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項7】

前記第２の部位は、同軸状に前記第１の部位を囲む連続した環状を成していることを特徴とする請求項６記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項8】

前記第２の部位は、前記インナスリーブと前記アウタスリーブとの間の一連の複数の開口部であり、同軸状に前記第１の部位を囲む環状に沿って、互いに間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項６記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項9】

前記気流セパレータは、前記吸気口から前記第１の排気口に至る軸方向流路を構成するスリーブを含み、
前記第２の排気口は、前記スリーブを貫通して延び、前記スリーブ内から前記センサー用空気を受けて、該センサー用空気を前記スリーブの外部に位置する前記ＭＡＦＳへ供給し、
前記第３の排気口は、前記スリーブを貫通して延び、前記スリーブ内から前記付属機器用空気を受けて、該付属機器用空気を前記スリーブの外部に位置する前記特定の付属機器へ供給することを特徴とする請求項１記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項10】

前記スリーブは、前記軸方向流路とそこを通る前記燃焼用空気の軸方向の流れとを最適化するように、かつ、前記第２の排気口を通る前記ＭＡＦＳへの気流の分断を最小化するように形成された構造部位を含み、
前記第２の排気口は、前記スリーブの前記構造部位に配置されることを特徴とする請求項９記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項11】

前記燃焼用空気は、上流から下流へ、前記吸気口から前記第１の排気口へ、前記スリーブを通って軸方向に流れ、
前記第３の排気口は、前記第２の排気口の上流側に位置することを特徴とする請求項１０記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項12】

前記第３の排気口は、前記スリーブの前記構造部位の上流側に位置することを特徴とする請求項１１記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項13】

前記スリーブ内の前記第２の排気口の上流側に、整流機構を備えることを特徴とする請求項１１記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項14】

前記整流機構は、前記第３の排気口の下流側に位置することを特徴とする請求項１３記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項15】

前記スリーブは、前記ＭＡＦＳの検知結果の安定性と正確さが保たれるべく、前記第２の排気口を通る前記ＭＡＦＳへの気流の分断の前記最小化を成し遂げるために、前記燃焼用空気の前記軸方向の流れを加速させるように形成されることを特徴とする請求項１０記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項16】

前記スリーブは、アウタスリーブに同軸状に囲まれたインナスリーブを含み、それらの間に環状の容積部を構成し、
前記インナスリーブは、ノイズを低減させるために、前記環状の容積部に連通することでノイズを減衰させる穴が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項17】

前記特定の付属機器は、エアブレーキのコンプレッサであることを特徴とする請求項１記載の統合型気流コンポーネント。

【請求項18】

上流から下流へと延びる壁を有するアウタチュ−ブと、
前記アウタチューブの前記壁に固定された下流部位を有し、上流から下流へと気流を加速させることで最適化することが可能なノズル吸気口を備えた最適型吸気インナチューブとを含み、
前記アウタチューブと前記最適型吸気インナチューブとは、前記最適型吸気インナチューブの内径が、前記アウタチューブの内径よりも小さくなるように、かつ、前記最適型吸気インナチューブと前記アウタチューブとの間の空間に前記気流の一部をそらす、少なくとも円周の一部に延びた開口部を形成するような大きさに形成され、
前記少なくとも円周の一部に延びた開口部を通って前記空間へそらされた前記気流の一部を受け、前記アウタチューブの前記壁を貫通して前記そらされた気流の一部を送り出す付属機器用のポートと、
前記最適型吸気インナチューブを通過する気流を測定するマスエアフローセンサとを更に含み、
前記最適型吸気インナチューブを通過する際の気流の加速は、前記マスエアフローセンサへの気流を乱さないことを特徴とするエンジン用吸気ダクト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃エンジン用の吸気系統に関するものである。

【発明の概要】

【0002】

本発明は、吸気ダクトを有するエンジン用吸気系統に関する開発を、鋭意継続する過程で発明されたものである。

【図面の簡単な説明】

【0003】

【図1】従来のエンジン吸気系統の斜視図である。

【図2】本発明に係る統合型気流コンポーネントの側面断面図である。

【図3】図２に示すコンポーネントの部分的な斜視図である。

【図4】他の実施形態を図２と同じように示したものである。

【図5】図４に示すコンポーネントの部分的な斜視図である。

【図6】更に他の実施形態を図２と同じように示したものである。

【図7】図６に示すコンポーネントの斜視図である。

【図8】更に他の実施形態を図２と同じように示したものである。

【図9】図８に示すコンポーネントの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0004】

図１は、エアクリーナー２４からクリーンに濾過された燃焼用の空気を内燃エンジン２６へと供給する吸気ダクト２２を有する、エンジン吸気系統２０を示している。マスエアフローセンサ（ＭＡＦＳ）２８は、燃焼用の空気の流れを検知し、空気の流れの検知結果を、例えば燃料の供給量やタイミング等のエンジンの動作を管理するための、エンジンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）へ提供する。エンジン吸気系統は、例えば、エアブレーキシステムのコンプレッサ３２へのポート３０に、クリーンで乾燥した空気を供給するといった、エンジン付属機器へのクリーンで乾燥した空気の供給源として利用されてもよい。六角セル等の整流機構を、ＭＡＦＳ２８の上流部３４に備えていてもよい。

【0005】

図２及び図３は、吸気ダクト４２を有するエンジン吸気系統４０のための、統合型気流コンポーネントを示している。統合型気流コンポーネント４４は、気流ガイド面をエアクリーナーの下流側に有する、気流セパレータ４６をダクト内に有しており、次のような機能を全て具備するものである。すなわち、ａ）連続的や断続的な状況を含む様々な気流の状況下における、クリーンに濾過された燃焼用空気のエンジンへの供給源、ｂ）ＭＡＦＳの検知結果への影響を最小限に抑えると共に、連続的や断続的な状況を含む上述した燃焼用空気の様々な気流の状況下における、クリーンに濾過されたセンサー用空気のＭＡＦＳ２８への供給源、ｃ）連続的や断続的な状況を含む上述した燃焼用空気の様々な気流の状況下において、コンプレッサ３２等の特定の付属機器へ供給する、クリーンに濾過された付属機器用空気の供給源、を結合的に提供するものである（conjunctively providing）。気流セパレータは、エアクリーナー２４から空気を受ける吸気口５０と、第１の排気口５２、第２の排気口５４、第３の排気口５６とを夫々有している。第１の排気口５２は、エンジン２６へ燃焼用の空気を供給する。第２の排気口５４は、ＭＡＦＳ２８へセンサー用の空気を供給する。第３の排気口５６は、特定の付属機器３２へ付属機器用の空気を供給する。第１の排気口５２は、吸気口５０とエンジン２６との間に直列に配置されている。第２の排気口５４及び第３の排気口５６は、互いに並列に配置されている。第３の排気口５６が吸気口５０と並列に配置されているといったような態様で、第２及び第３の排気口の少なくとも一方は、吸気口と並列に配置される。又は、排気口５４が吸気口５０と直列に配置されているといったような態様で、第２及び第３の排気口の他方は、吸気口と直列に配置される。又は、排気口５４が排気口５２と並列に配置されているといったような態様で、上述した第２及び第３の排気口の他方は、第１の排気口と並列に配置される。

【0006】

気流セパレータ４６は、インナスリーブ６０と同軸の、アウタスリーブ５８を有しており、それらの間に環状の容積部６２を構成している。インナスリーブ６０は、吸気口５０から第１の排気口５２に至る、軸方向流路６４を構成している。第２の排気口５４は、インナスリーブ６０及びアウタスリーブ５８を貫通して内部端６６まで延びており、インナスリーブ６０内からセンサー用の空気を受け、このセンサー用の空気を、インナスリーブ６０とアウタスリーブ５８との外部に位置する、ＭＡＦＳ２８へ供給する。第３の排気口５６は、アウタスリーブ５８を貫通して延びており、インナスリーブ６０とアウタスリーブ５８との間の環状の容積部６２から、付属機器用の空気を受け、この付属機器用の空気を、アウタスリーブ５８の外部に位置する、エアブレーキシステムのコンプレッサ等の特定の付属機器３２へ供給する。インナスリーブ６０は、軸方向流路と、そこを通る燃焼用空気の軸方向の流れとが最適化されるように、かつ、第２の排気口５４を通るＭＡＦＳへの気流の分断が最小になるように形成されている。インナスリーブ６０は、第２の排気口５４を通るＭＡＦＳへの気流の分断の最小化を成し遂げるために、燃焼用空気の軸方向の流れを加速させるように形成されており、これにより、ＭＡＦＳの検知結果の安定性と正確さが保たれる。

【0007】

吸気口５０は、互いに並列に配置された第１の部位６８及び第２の部位７０を有しており、エアクリーナー２４からの気流を受けている。第２の部位７０は、インナスリーブ６０とアウタスリーブ５８との間の環状の容積部６２への吸気口を含んでいる。図２及び図３において、第２の部位７０は、同軸状に第１の部位６８を囲む、連続した環状を成している。別の実施形態を示す、上述した形態と同様の符号を使用した図４及び図５において、上述した第２の部位は、符号７０ａで規定され、インナスリーブ６０とアウタスリーブ５８との間の一連の複数の開口部として構成されており、同軸状に第１の部位６８を囲む環状に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。

【0008】

図６及び図７は、更に別の実施形態を示しており、理解を容易にするために適切な箇所には、上述した形態と同様の符号を使用している。気流セパレータ８０は、吸気口５０から第１の排気口５２に至る軸方向流路６４を構成する、スリーブ８２を有している。第２の排気口５４は、スリーブ８２を貫通して内部端６６まで延びており、スリーブ８２内でセンサー用の空気を受け、このセンサー用の空気を、スリーブ８２の外部に位置するＭＡＦＳ２８へ供給する。第３の排気口５６ａは、スリーブを貫通して延びており、スリーブ内から付属機器用の空気を受け、この付属機器用の空気を、スリーブの外部に位置するエアブレーキシステムのコンプレッサ等の特定の付属機器３２へ供給する。スリーブ８２は、軸方向流路と、そこを通る燃焼用空気の軸方向の流れとが最適化されるように、かつ、第２の排気口５４を通るＭＡＦＳ２８への気流の分断が最小になるように形成された、構造部位８４を有しており、第２の排気口は、スリーブのこの構造部位８４に配置されている。燃焼用空気は、上流から下流へ、すなわち、吸気口５０から第１の排気口５２へ、スリーブを通って軸方向に流れる。第３の排気口５６ａは、第２の排気口５４の上流側に位置している。第３の排気口５６ａは、スリーブの構造部位８４の上流側に位置している。整流機構８６が、スリーブ内の第２の排気口５４の上流側に備えられていてもよい。整流機構８６は、第３の排気口５６ａの下流側に位置している。スリーブ８２は、第２の排気口５４を通るＭＡＦＳへの気流の分断の最小化を成し遂げるために、燃焼用空気の軸方向の流れを加速させるように形成されており、これにより、ＭＡＦＳの検知結果の安定性と正確さが保たれる。

【0009】

図８及び図９は、更に別の実施形態を示しており、理解を容易にするために適切な箇所には、上述した形態と同様の符号を使用している。上述したスリーブは、アウタスリーブ９２で囲まれたインナスリーブ９０を有しており、それらの間に環状の容積部９４を構成している。インナスリーブ９０には、ノイズを低減させるために、環状の容積部９４に連通することでノイズを減衰させる、図示のごとき穴９６が穿設されている。

【0010】

上記説明では、上流から下流へ延びる壁を備えたアウタチューブ５８、９２と、アウタチューブの壁に固定された符号９８で示されるような下流部位を備え、上流から下流へ流れる空気を加速させることで最適化することが可能な吸気ノズル１００を備えた、最適型吸気インナチューブ６０、９０とを有する、エンジン用吸気ダクト４２を提供する。アウタチューブと最適型吸気インナチューブとは、最適型吸気インナチューブの内径が、アウタチューブの内径よりも小さくなるように、そして、最適型吸気インナチューブとアウタチューブとの間の空間６２に気流の一部をそらす、少なくとも円周の一部に延びた開口部７０、７０ａを形成するような、大きさに形成される。付属機器用のポート５６は、少なくとも円周の一部に延びた開口部７０、７０ａを通って空間６２へそらされた気流の一部を受け、アウタチューブの壁を貫通して、このそらされた気流の一部を送り出している。ＭＡＦＳ２８は、最適型吸気インナチューブを通過する気流を測定する。最適型吸気ノズルを通過する際の、気流の加速は、マスエアフローセンサへの気流を乱さないようにしている。

【0011】

上記説明では、上流から下流へと気流が通過するチューブ８２、９０を有する、エンジン用吸気ダクト４２を提供する。付属機器用のポート５６ａは、このチューブから気流の一部をそらせる。理想的な吸気ノズル８４、１００は、付属機器用のポート５６ａの下流側に位置し、上流から下流へと気流を加速させる。マスエアフローセンサは、このチューブを通る気流を測定する。最適型吸気ノズルを通過する際の、気流の加速は、マスエアフローセンサへの気流を乱さないようにしている。

【0012】

以上の記載では、いくつかの用語を、簡潔にするため、明瞭にするため、そして理解するために使用してきた。これらの用語は、記述的な目的のために使用され、広く解釈されることを意図したものであるため、先行技術の要件を超えた、不要な制限を暗示するものではない。ここに記載された様々な構成、系統、方法手順は、単独で、或いは、他の構成、系統、方法手順と組み合わせて、使用され得るものである。追加クレームの範囲内で、様々な同等物の使用、代替案の利用、部分的な変更が可能であることが期待される。追加クレーム内の個々の限定は、「〜する手段（means for）」或いは「〜する工程（step for）」という用語が、夫々の限定内で明白に記載された場合のみ、米国特許法第１１２条第６段落の下での解釈を願うことを意図している。

【符号の説明】

【0013】

２４：エアクリーナー、２６：エンジン、２８：マスエアフローセンサ（ＭＡＦＳ）、３２：コンプレッサ（特定の付属機器）、４０：エンジン吸気系統、４２：（エンジン用）吸気ダクト、４４：統合型気流コンポーネント、４６、８０：気流セパレータ、５０：吸気口、５２：第１の排気口、５４：第２の排気口、５６、５６ａ：第３の排気口（付属機器用のポート）、５８、９２：アウタスリーブ（アウタチューブ）、６０、９０：インナスリーブ（最適型吸気インナチューブ）、６２、９４：環状の容積部（空間）、６４：軸方向流路、６８：第１の部位、７０、７０ａ：第２の部位（開口部）、８２：スリーブ（チューブ）、８４：構造部位（最適型吸気ノズル）、８６：整流機構、９６：穴、９８：下流部位、１００：最適型吸気ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】