特開 2022-161552 内燃機関の吸気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022161552

(43)【公開日】2022-10-21

(54)【発明の名称】内燃機関の吸気装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 35/10 20060101AFI20221014BHJP

   F02M 35/12 20060101ALI20221014BHJP

【ＦＩ】

F02M35/10 101D

F02M35/12 A

F02M35/12 H

F02M35/10 301D

F02M35/10 301G

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021066460

(22)【出願日】2021-04-09

(71)【出願人】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】加藤 英太

(72)【発明者】

【氏名】森田 明司

(57)【要約】

【課題】エアフローメータによって検出される吸気量と実際に内燃機関に吸入される吸気量との差を低減できる吸気装置を提供する。
【解決手段】吸気装置１２は、内燃機関１１に吸気を供給し且つ吸気の流量を検出するエアフローメータ２９が配置される吸気通路１３と、レゾネータ１４とを備えている。吸気通路１３は、内燃機関１１側から直線状に延びて先端側がレゾネータ１４に接続される第１通路３４と、吸気の流れ方向の上流側から直線状に延びて下流側が第１通路３４の途中位置に接続されるとともにエアフローメータ２９が配置される第２通路３５とを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関に吸気を供給し且つ前記吸気の流量を検出するエアフローメータが配置される吸気通路と、レゾネータとを備えた内燃機関の吸気装置であって、
前記吸気通路は、
前記内燃機関側から直線状に延びて先端側が前記レゾネータに接続される第１通路と、
前記吸気の流れ方向の上流側から直線状に延びて下流側が前記第１通路の途中位置に接続されるとともに前記エアフローメータが配置される第２通路と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

【請求項2】

前記第１通路における前記第２通路との接続部から前記レゾネータまでの部分と、前記第２通路とのなす角度は、鋭角であ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。

【請求項3】

前記第１通路における前記第２通路との接続部よりも前記内燃機関側の位置には、前記内燃機関側から逆流する前記吸気が前記第２通路に進入することを抑制する進入抑制部が配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項4】

前記レゾネータ内には、通気性を持つ通気性部材が配置されていることを特徴とする請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の内燃機関の吸気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸気の流量を検出するエアフローメータが配置される吸気通路を備えた内燃機関の吸気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の吸気装置として例えば特許文献１に示す吸気システムが知られている。こうした吸気システムは、自動車などの内燃機関に空気（吸気）を供給する吸気通路に、内燃機関への燃料噴射量を決定するべく内燃機関へ供給される空気の流量を測定するエアフローメータが配置された構成になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１９４３２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述のような吸気システムでは、直線状に延びる吸気通路にエアフローメータが配置された構成になっている。このため、吸気通路において内燃機関側からエアフローメータ側に向かって空気が逆流した場合には、当該逆流した空気がエアフローメータに検出される。したがって、エアフローメータで検出される空気量と実際に内燃機関に吸入される空気量との間に差が生じてしまう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する内燃機関の吸気装置は、内燃機関に吸気を供給し且つ前記吸気の流量を検出するエアフローメータが配置される吸気通路と、レゾネータとを備えた内燃機関の吸気装置であって、前記吸気通路は、前記内燃機関側から直線状に延びて先端側が前記レゾネータに接続される第１通路と、前記吸気の流れ方向の上流側から直線状に延びて下流側が前記第１通路の途中位置に接続されるとともに前記エアフローメータが配置される第２通路と、を備えることを要旨とする。

【0006】

この構成によれば、第１通路は内燃機関側から直線状に延びて先端側がレゾネータに接続されているため、吸気通路で内燃機関側から吸気が逆流した場合、当該逆流した吸気は第１通路を通ってレゾネータに流れ込み易くなる。このため、内燃機関側から逆流した吸気が第２通路に流れ込んでエアフローメータに検出されることを抑制できる。したがって、エアフローメータによって検出される吸気量と実際に内燃機関に吸入される吸気量との差を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態における内燃機関に吸気を供給する吸気装置の断面模式図。

【図2】図１の要部拡大図。

【図3】変更例の吸気装置を示す断面模式図。

【図4】別の変更例の吸気装置を示す断面模式図。

【図5】さらに別の変更例の吸気装置を示す断面模式図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、内燃機関の吸気装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両の内燃機関１１の吸気装置１２は、例えば多気筒の内燃機関１１に吸気を供給する吸気通路１３と、吸気通路１３と連通するレゾネータ１４とを備えている。吸気通路１３は、内燃機関１１に供給される吸気の流れ方向の上流側から下流側に向かって順に配置されたエアクリーナ１５、エアクリーナホース１６、分岐管１７、スロットルボディ１８、及びインテークマニホールド１９によって形成されている。なお、以下の説明においては、吸気通路１３における吸気の流れ方向の上流側及び下流側を単に上流側及び下流側と言う。

【0009】

エアクリーナ１５は、開口２０を有する有底箱状のケース２１と、開口２２を有する有蓋箱状のキャップ２３と、これらの開口２０，２２同士の間に設けられたフィルタエレメント２４とを備えている。ケース２１の側壁２５には、ケース２１の内外を連通するとともにケース２１の内部に吸気を導入する円筒状のインレットダクト２６が外側に向けて真っ直ぐに突設されている。

【0010】

キャップ２３の側壁２７には、キャップ２３の内外を連通するとともに内燃機関１１側に向けて吸気を導出する円筒状のアウトレットダクト２８が外側に向けて真っ直ぐに突設されている。フィルタエレメント２４は、ケース２１内からキャップ２３内に流れる吸気を濾過することによって、当該吸気に含まれる塵埃などの異物を除去する。

【0011】

アウトレットダクト２８の途中位置には、取付孔（図示略）が貫通して形成されている。この取付孔（図示略）には、アウトレットダクト２８内を上流側から下流側に向かって流れる吸気の流量を検出するエアフローメータ２９がアウトレットダクト２８の外側から挿通されて取り付けられている。すなわち、吸気通路１３には、吸気の流量を検出するエアフローメータ２９が配置されている。

【0012】

エアフローメータ２９は、車両の制御部３０と電気的に接続されている。エアフローメータ２９は、例えば、熱式の流量センサによって構成される。この熱式の流量センサは、加熱されている発熱抵抗体から吸気の流れによって持ち去られる熱量を検出し、持ち去られる熱量が大きいときほど吸気の流量が大きいとして高い電圧を出力する。

【0013】

分岐管１７は、直線状に延びる円筒状の第１管部３１と、第１管部３１の途中位置から分岐して外側へ直線状に突出する円筒状の第２管部３２とを備えている。第１管部３１は、一端部がスロットルボディ１８の上流端部に連結され、他端部がチャンバーによって構成されたレゾネータ１４に連結されている。レゾネータ１４は、内部の閉空間に第１管部３１から音波（定在波）が入ったときに、周知のヘルムホルツの共鳴器の原理に基づいて、特定の周波数の騒音を低減する。

【0014】

第１管部３１と第２管部３２とがなす小さい方の角度Ａは、鋭角となるように設定されることが好ましい。本例では角度Ａが５５°に設定されている。したがって、第２管部３２は、スロットルボディ１８から遠ざかるように第１管部３１に対して斜めに延びている。第２管部３２の先端部は、直線状に延びるフレキシブルな円筒状のエアクリーナホース１６を介してアウトレットダクト２８の先端部に連結されている。スロットルボディ１８は、内部に内燃機関１１に供給される吸気量を調整するスロットルバルブ３３を有している。

【0015】

吸気通路１３における第１管部３１内の領域は、第１通路３４とされている。すなわち、第１通路３４は、第１管部３１によって形成されている。第１通路３４は、内燃機関１１側から直線状に延びて先端側がレゾネータ１４に接続されている。吸気通路１３におけるアウトレットダクト２８内の領域、エアクリーナホース１６内の領域、及び第２管部３２内の領域は、第２通路３５とされている。すなわち、第２通路３５は、アウトレットダクト２８、エアクリーナホース１６、及び第２管部３２によって形成されている。

【0016】

第２通路３５は、吸気の流れ方向の上流側から直線状に延びて下流側が第１通路３４の途中位置に接続されるとともにエアフローメータ２９が配置されている。第１通路３４における第２通路３５との接続部からレゾネータ１４までの部分と、第２通路３５とのなす角度は、上述した第１管部３１と第２管部３２とがなす小さい方の角度Ａ（鋭角）と一致する。このため、本例では、第１通路３４における第２通路３５との接続部からレゾネータ１４までの部分と、第２通路３５とのなす角度が角度Ａと同じ５５°になっている。

【0017】

インテークマニホールド１９は、上流端部がスロットルボディ１８の下流端部に連結されるとともに下流端部が複数に分岐して内燃機関１１の複数の吸気ポート３６にそれぞれ連結されている。インテークマニホールド１９は、サージタンク３７を有しており、上流側から流れてくる吸気を内燃機関１１の複数の吸気ポート３６にそれぞれ均等に分配して供給する。

【0018】

各吸気ポート３６には、燃料を噴射するインジェクター３８が設けられている。各インジェクター３８は、車両の制御部３０と電気的に接続され、制御部３０によって制御される。制御部３０は、エアフローメータ２９によって検出される吸気の流量に応じた量の燃料を各インジェクター３８に噴射させる。

【0019】

第１通路３４における第２通路３５との接続部よりも内燃機関１１側の位置には、内燃機関１１側から吸気通路１３を逆流する吸気が第２通路３５に進入することを抑制する進入抑制部の一例としての凸部３９が配置されている。すなわち、凸部３９は、第１管部３１の内面であって第１通路３４における第２通路３５との接続部に対して内燃機関１１側で隣接する位置に設けられている。凸部３９は、内燃機関１１側から吸気通路１３を逆流する吸気を第２通路３５側とは反対側に導く案内面４０を有している。

【0020】

次に、吸気装置１２の作用について説明する。
図１及び図２に示すように、内燃機関１１が運転されると、吸気管負圧の発生により、吸気が吸気通路１３を上流側（エアクリーナ１５側）から下流側（内燃機関１１側）に向かって流れる。このとき、吸気通路１３を上流側から下流側に向かって流れる吸気は、エアフローメータ２９によって検出された後、内燃機関１１に供給される。

【0021】

しかし、内燃機関１１では、吸気バルブ４１の開閉により燃焼室４２内に吸気が間欠的に吸入されるため、吸気通路１３を流れる吸気が脈動する。すなわち、吸気通路１３には、上流側から下流側に向かって流れる吸気の順流及び下流側から上流側に向かって流れる吸気の逆流が交互に発生する。このため、エアフローメータ２９は、吸気の順流だけでなく吸気の逆流も検出してしまう。したがって、エアフローメータ２９で検出される吸気量と実際に内燃機関１１の燃焼室４２内に吸入される吸気量との間で差が生じることとなる。

【0022】

この点、本実施形態の吸気装置１２は、吸気通路１３における直線状の第１通路３４の途中位置から直線状の第２通路３５が斜めに分岐し、且つ第１通路３４における内燃機関１１側とは反対側がレゾネータ１４に接続された構造になっている。加えて、第１管部３１の内面であって第１通路３４における第２通路３５との接続部に対して内燃機関１１側で隣接する位置には、凸部３９が設けられている。

【0023】

このため、吸気通路１３で内燃機関１１側から吸気が逆流した場合、当該吸気の内燃機関１１側からの逆流の主流（図２の二点鎖線の矢印で示す）は、レゾネータ１４に向かう上に、凸部３９の案内面４０によって第２通路３５へ向かうことが妨げられる。レゾネータ１４内に進入した内燃機関１１側からの吸気の逆流は、レゾネータ１４内で減衰される。したがって、第２通路３５に対しては、吸気の内燃機関１１側からの逆流が流れ込み難くなる。

【0024】

この結果、吸気通路１３で内燃機関１１側から吸気が逆流した場合に、当該逆流した吸気がエアフローメータ２９へ流れてエアフローメータ２９に検出されることが抑制される。よって、エアフローメータ２９によって検出される吸気量と実際に内燃機関１１に吸入される吸気量との差が低減される。

【0025】

なお、吸気装置１２において、第１通路３４における第２通路３５との接続部からレゾネータ１４までの部分と、第２通路３５とのなす角度は、鋭角（本例では５５°）になっている。このため、吸気通路１３において第２通路３５から第１通路３４へ流れる吸気の順流（図２の実線の矢印で示す）は、凸部３９を回り込むようにして内燃機関１１側へ向かう。すなわち、第２通路３５から第１通路３４へ流れる吸気の順流は、内燃機関１１に対して円滑に供給される。

【0026】

また、吸気通路１３を流れる吸気が脈動すると、エアフローメータ２９による吸気の検出精度に悪影響を及ぼす定在波が生じる。しかし、この定在波は、レゾネータ１４によって低減されるため、吸気通路１３を流れる吸気の脈動率が低下する。このため、エアフローメータ２９によって検出される吸気量と実際に内燃機関１１に吸入される吸気量との差がより一層低減される。

【0027】

因みに、一般的には、吸気通路１３を流れる吸気の脈動率が高い場合に、エアフローメータ２９によって検出される吸気量と実際に内燃機関１１に吸入される吸気量との差が大きくなる。このため、レゾネータ１４を、吸気通路１３を流れる吸気の脈動率が比較的高い場合の周波数の定在波の低減効果を狙った構造にしておくことで、エアフローメータ２９によって検出される吸気量と実際に内燃機関１１に吸入される吸気量との差の低減効果が高まる。

【0028】

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）吸気装置１２は、内燃機関１１に吸気を供給し且つ吸気の流量を検出するエアフローメータ２９が配置される吸気通路１３と、レゾネータ１４とを備えている。吸気通路１３は、内燃機関１１側から直線状に延びて先端側がレゾネータ１４に接続される第１通路３４と、吸気の上流側から直線状に延びて下流側が第１通路３４の途中位置に接続されるとともにエアフローメータ２９が配置される第２通路３５とを備える。

【0029】

この構成によれば、第１通路３４は内燃機関１１側から直線状に延びて先端側がレゾネータ１４に接続されているため、吸気通路１３で内燃機関１１側から吸気が逆流した場合、当該逆流した吸気は第１通路３４を通ってレゾネータ１４に流れ込み易くなる。このため、内燃機関１１側から逆流した吸気が第２通路３５に流れ込んでエアフローメータ２９に検出されることを抑制できる。したがって、エアフローメータ２９によって検出される吸気量と実際に内燃機関１１に吸入される吸気量との差を低減できる。

【0030】

（２）吸気装置１２において、第１通路３４における第２通路３５との接続部からレゾネータ１４までの部分と、第２通路３５とのなす角度は、鋭角である。
この構成によれば、第２通路３５から第１通路３４へ流れる順流の吸気を内燃機関１１に対して円滑に供給することができる。

【0031】

（３）吸気装置１２において、第１通路３４における第２通路３５との接続部よりも内燃機関１１側の位置には、内燃機関１１側から逆流する吸気が第２通路３５に進入することを抑制する凸部３９が配置されている。

【0032】

この構成によれば、内燃機関１１側から逆流した吸気が第２通路３５に進入することを凸部３９によって抑制できるので、内燃機関１１側から逆流した吸気が第２通路３５にあるエアフローメータ２９に検出されることを効果的に抑制できる。

【0033】

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0034】

・図３に示すように、レゾネータ１４内には、通気性を持つ通気性部材５０を配置してもよい。すなわち、レゾネータ１４の内面に、当該内面を覆うように比較的目の粗い連続気泡構造のスポンジ（フォーム材）や不織布などによって構成された通気性部材５０を設けるようにしてもよい。このようにすれば、吸気通路１３の吸気脈動によって生じる定在波をレゾネータ１４の機能によって低減しつつ、内燃機関１１側から逆流してレゾネータ１４内に進入した吸気の一部を通気性部材５０内に進入させて捕集できる。このため、吸気通路１３を流れる吸気の脈動率を低下させつつ、内燃機関１１側から逆流してレゾネータ１４内に進入した吸気が第２通路３５に進入することを抑制できる。

【0035】

・図４に示すように、レゾネータ１４内全体に、上述の通気性部材５０を充填してもよい。このようにすれば、内燃機関１１側から逆流してレゾネータ１４内に進入した吸気の大半を通気性部材５０内に進入させて効果的に捕集できる。このため、内燃機関１１側から逆流してレゾネータ１４内に進入した吸気が第２通路３５に進入することを効果的に抑制できる。

【0036】

・図５に示すように、第１通路３４におけるレゾネータ１４側の端部に、第１通路３４からレゾネータ１４内に進入する吸気の逆流の流れを利用して当該吸気の逆流を旋回流にする複数の螺旋状の固定された羽根を有した旋回流発生部５１を設けてもよい。このようにすれば、内燃機関１１側から逆流してレゾネータ１４内に進入する吸気が旋回流発生部５１によって旋回流（図５の二点鎖線の矢印で示す）にされることによって、当該逆流の吸気のエネルギーをレゾネータ１４内で損失させることができる。このため、内燃機関１１側から逆流してレゾネータ１４内に進入した吸気が第２通路３５に進入することを効果的に抑制できる。

【0037】

・凸部３９は、省略してもよい。
・第１通路３４における第２通路３５との接続部からレゾネータ１４までの部分と、第２通路３５とのなす角度は、鋭角に限らず、直角または鈍角であってもよい。

【符号の説明】

【0038】

１１…内燃機関
１２…吸気装置
１３…吸気通路
１４…レゾネータ
１５…エアクリーナ
１６…エアクリーナホース
１７…分岐管
１８…スロットルボディ
１９…インテークマニホールド
２０，２２…開口
２１…ケース
２３…キャップ
２４…フィルタエレメント
２５，２７…側壁
２６…インレットダクト
２８…アウトレットダクト
２９…エアフローメータ
３０…制御部
３１…第１管部
３２…第２管部
３３…スロットルバルブ
３４…第１通路
３５…第２通路
３６…吸気ポート
３７…サージタンク
３８…インジェクター
３９…進入抑制部の一例としての凸部
４０…案内面
４１…吸気バルブ
４２…燃焼室
５０…通気性部材
５１…旋回流発生部
Ａ…角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】