JPH11159367A

JPH11159367A - 吸気管内圧力伝達用通路

Info

Publication number: JPH11159367A
Application number: JP32800897A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kawabe; 泰之川辺; Tokio Kohama; 時男小浜; Masahiko Watanabe; 聖彦渡辺; Miki Otsuka; 幹大塚; Tokuyuki Nomura; 得之野村; Akito Tanke; 明人丹家; Shigeki Yasuhara; 成樹保原
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-06-15

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関用の吸気管内圧力伝達用通路におい
て、オイル等の汚れ物質が圧力検出装置に侵入するのを
防止する。【解決手段】圧力検出装置５がスロットルボデー１に
設けられる場合に、スロットルボデー１と圧力検出装置
５との間に複数個の室１１〜１４を配置すると共に、そ
れらの間を比較的細い通路７〜１０によって連通させる
ことによって全体として一連の圧力伝達用通路を構成す
る。そして更に、任意の１つの室に連通している複数個
の通路７〜１０が、相互に同一直線上にないように食い
違い状に配置されている。オイルのような汚れ物質を含
む気流は室１１〜１４内で壁面に沿って旋回するので、
汚れ物質は壁面に付着して効率よく捕集され、圧力検出
装置へ侵入するのを確実に阻止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気管
内の圧力を検出するために設けられる圧力伝達用通路に
関するもので、例えば自動車用内燃機関に用いて好適な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】第１の従来技術として、図４に示すよう
に、容積が異なる複数個の室２６，２７，２８，２９を
一列に並んだ通路２２，２３，２４，２５によって連通
させた圧力伝達用通路が知られている。これは、スロッ
トルボデー１のスロットル弁２よりも下流側において、
吸気チャンバ３内の空気に混入しているオイル等の汚れ
物質の微粒が空気と共に、矢印３０のように狭い通路２
２，２３，２４，２５から広い室２６，２７，２８，２
９に流れ込んだときに、汚れ物質を含んだ空気が各室内
において拡散を繰り返してそれらの室内および室壁面に
汚れ物質を付着・蓄積させることによって、圧力検出装
置５までオイル等の汚れ物質を侵入させないようにした
ものである。第１の従来技術の問題点については、実験
に基づく結論を後で説明する。

【０００３】また、圧力伝達用通路において、オイル等
の汚れ物質の侵入を防止するための他の従来技術として
は、実開昭５７−１３８０３７号公報に記載されている
ように、圧力伝達用通路を迷路状に形成するものが知ら
れているが、この場合は、迷路を形成するように連通し
ている複数個の空間の管路内断面積が小さく、それらの
空間内へオイル等の汚れ物質を含んだ空気が侵入した瞬
間に大きく拡散するということはないため、壁面にオイ
ルなどの汚れ物質を付着させて捕集するという効果は期
待できない。

【０００４】他の従来技術として、特開昭５８−６６０
３４号公報に記載されているように、絞りによる気流の
拡散の効果を狙ったものも知られているが、この従来技
術においては室が唯一つだけ設けられていることから、
多量の汚れ物質を洩らすことなく確実に捕集して蓄積す
ることは難しい。さらに、特開平２−１２４４４０号公
報や特開平３−２７７９３５号公報に記載されているよ
うに、吸気弁の上流側から新気を取り入れて汚れ物質を
除去する従来技術もあるが、この方法では新たな配管を
設置する必要があるのと、新気の通路が塵などによって
閉塞すると効果が期待できなくなるという問題がある。

【０００５】また、特開平６−１０１６０４号公報に示
されている通路は、断面積が一定のままで曲がりくねっ
た通路であり、先に述べた拡散の効果が期待できないこ
とと、この屈曲した通路そのものがスロットル弁の上流
側からアイドル調整用の吸気を流すためのものであっ
て、圧力検出装置までの圧力伝達用通路ではないため、
通路の両端がスロットル弁の上流側と下流側に連通する
ことによって通路がスロットル弁のバイパスとなってい
る構造であり、本発明の圧力伝達用通路とはその構成及
び使用目的が異なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、我々発明者
らが前述の第１の従来技術（図４）の通路を設けた内燃
機関を用いて様々な条件において実験を行い、その通路
と各室の部分の流れを調査したところ、一定の条件にお
いては図５に示すように、汚れ物質を含んだ空気流が室
２６，２７，２８，２９における拡散に加えて、一列に
ならんだ通路２２，２３，２４，２５内を矢印３１によ
って示すように一気に通過して、圧力検出装置５が接続
されている室２９まで流れ込む現象が観測された。従っ
て、図４に示す第１の従来技術の構造では圧力検出装置
５にオイル等の汚れ物質が侵入し、結果として圧力検出
装置５が正確な圧力を検出できなくなる可能性があるこ
とが判った。

【０００７】本発明は、これら多くの従来技術の様々な
問題点に鑑み、新規な構成の圧力伝達用通路を提供する
ことによって、それらの問題点を解消することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項
に記載された吸気管内圧力伝達用通路を提供する。請求
項１に記載された発明によれば、任意の１つの通路の断
面積が、それが連通している室内の流れの方向に対して
垂直な方向の断面における断面積よりも小さく設定され
ていると共に、任意の１つの室に連通している複数個の
通路が、相互に同一直線上にないように食い違い状に配
置されているので、吸気管側の通路から任意の１つの室
へ流入した汚れ物質を含む気流が、直接に次の通路へ流
入することができないのと、通路から室内への入口にお
いて流れの方向に対して垂直な方向の断面における断面
積が拡大することによって気流が減速されるために、室
内において気流が旋回して渦流を生じ、その気流が壁面
に沿って流れる結果、気流に含まれている汚れ物質が室
の壁面に付着して捕集され易くなる。

【０００９】請求項２の発明においては、圧力検出装置
の方に向かって任意の１つの室に連通している通路の延
長線が室の壁面によって遮られるように、各室と各通路
が相対的に位置決めされているので、通路を通って室内
に流入する気流は通路と対向する壁面に衝突して転向
し、室の壁面に沿った旋回流となる。従って、気流に含
まれている汚れ物質は効率よく壁面に付着して捕集され
る。

【００１０】請求項３乃至５記載の発明においては、本
発明の具体的な実施のための好適な数値範囲として、室
の内部容積が１００〜２０００ｍｍ³、室内の流れの方
向に対して垂直な方向の断面における断面積が１０〜２
００ｍｍ²であって、吸気管に近い室の容積を１とした
ときに、吸気管から圧力検出装置に向かって配置された
複数個の室の容積が２〜２．５倍、３〜４倍、５〜６
倍、７〜８倍、９〜１０倍という割合で順次大きくなる
ように設定するのが良いこと、また、通路の断面積が７
〜６０ｍｍ²の範囲にあると共に、その通路が連通して
いる室内の流れの方向に対して垂直な方向の断面におけ
る断面積の１／２〜１／２０の範囲にあるのが良いこ
と、更に、複数個の室のそれぞれにおいて壁面に沿って
旋回流が生じる場合に、任意の１つの室の壁面に沿って
一周する長さが２０〜６０ｍｍの範囲にあり、複数個の
室についての合計の長さが１００〜１５０ｍｍの範囲に
あるのが良いことが開示されている。

【００１１】請求項６及び７の発明によれば、室内の少
なくとも一部の壁面を垂直方向に対して傾斜して設ける
か、或いは室内に斜めにそらせ板を設けて気流を導くこ
とにより、傾斜した壁面やそらせ板に沿って旋回流が発
生するのを助長すると共に、室内において捕集された液
状の汚れ物質を斜面に沿って円滑に流下させて、室内か
ら容易に排出することができるので、圧力伝達用通路が
汚れ物質によって目詰まりすることが防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１及び図２は自動車用内燃機関に
本発明装置を適用した場合の第１実施形態を示すもので
ある。図１において１はスロットル弁２が内部に設けら
れたスロットルボデーであって、吸気チャンバ３に対し
てガスケット４を介して連通するように連結されてい
る。スロットルボデー１には圧力検出装置５がシールゴ
ム６を用いて隙間無く接合している。スロットルボデー
１には、その内部容積が異なる複数個の室１１，１２，
１３，１４が列をなすように形成されており、それぞれ
の室は、隣の室又は吸気チャンバ３と比較的細い通路
７，８，９，１０により連通している。

【００１３】ここで、我々発明者らが第１実施形態（図
１）の圧力伝達通路を設けた内燃機関を用いて、様々な
条件において室１１〜１４および通路７〜１０内の流れ
を調査したところ、本発明の効果を最大限に引き出すに
は、室および通路の寸法を以下に述べるような大きさに
すれば良いことがわかった。室１１〜１４の内部容積は
１００〜２０００ｍｍ³とするのが望ましく、かつ１１
〜１４の底部面積は１０〜２００ｍｍ²で、吸気チャン
バ３に近い側の１つの室の容積を１とすると、吸気チャ
ンバ３から遠い側の各室がそれぞれ２〜２．５倍、３〜
４倍、５〜６倍、７〜８倍、９〜１０倍というように、
順次大きくなることが望ましい。

【００１４】また、これら複数の室と室とを連通してい
る通路の断面積は、それが連通している室の底部面積の
１／２〜１／２０程度であって、７〜６０ｍｍ²の範囲
内にあることが望ましい。ここで、図２に示すように、
通路７〜１０を通り、各室１１〜１４を壁面に沿って一
周する長さ（図中の矢印）を下から順に１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄとした場合、それぞれの長さは２０
〜６０ｍｍであって、その長さの合計が１００〜１５０
ｍｍになることが望ましい。

【００１５】図３は図２におけるＡ−Ａ断面を示すもの
で、これは１つの通路７とそれが連通する室１１及び更
にその先の通路８との位置関係を例示するものである。
このように、通路７から侵入する汚れ物質を含んだ気流
が、室１１内で旋回することにより、次の室への通路８
へ直接飛び込むことがないように、１つの通路と、それ
が連通する室の先の通路とを食い違わせて配置すること
が必要である。

【００１６】次に、図１〜３に示す本発明の第１実施形
態の圧力伝達用通路について、その作動を説明する。通
常、吸気はスロットルボデー１とスロットル弁２との隙
間２１を通り、図１に示すａ，ｂ，ｃの向きに流れてい
く。ところが、スロットル弁２を急速に閉じると吸気チ
ャンバ３内で気中振動が発生し、ｃからｂの方向に速い
気流が発生する。このとき、吸気チャンバ３内に存在す
るオイル等の汚れ物質が、液状のほか小さな粒状の形で
その気流に乗り、矢印に示すような経路を通ってｃから
ｂの方向に流れるが、その気流は閉じたスロットル弁２
に衝突した後、通路７内に侵入しようとする。

【００１７】このとき、オイル等の汚れ物質を含んだ気
流１９は、図１および図２中に矢印によって示すよう
に、通路７から室１１内に流入した後、室１１の内部で
旋回する渦流となり、室１１の上壁面１１ａ、側壁面１
１ｂ、下壁面１１ｃに順次衝突するので、その間にオイ
ル等の汚れ物質は液状になって壁面に付着する。従って
気体だけが通路８を通って室１２へ進み得るので、室１
１内には気体以外の汚れ物質が溜められる。そして、同
様の流れが通路８，９，１０と室１２，１３，１４にお
いても生じ、例えば室１２で旋回する気流は矢印２０の
ようになる。このようにして室１１〜１４において汚れ
物質が全て捕集されてしまうので、圧力検出装置５へ汚
れ物質が到達することができない。

【００１８】次に、図６は室１１，１２，１３，１４を
スロットルボデー１ではなく、それに連結された吸気チ
ャンバ３の壁内部に圧力伝達用通路を設けた本発明の第
２の実施形態を示すものである。この室１１，１２，１
３，１４と通路７，８，９，１０からなる圧力伝達用通
路は、スロットル弁２よりも下流側ならばどこに設けら
れていてもよい。

【００１９】さらに図７は、前述のような圧力伝達用通
路を設けた部品４０を、スロットルボデー１に対して別
部品として接合させた本発明の第３の実施形態を示すも
のである。スロットル弁２よりも下流側であって、かつ
本明細書及び図面中に開示するような構成部分に付設さ
れる部品であれば、どのような部品にこの圧力伝達通路
を設けても良い。

【００２０】図８は、圧力伝達用通路において捕集した
オイル等の汚れ物質の積極的な回収と旋回流の強化を図
った第４の実施形態を示すものである。この実施形態で
は室３２，３３，３４，３５のそれぞれの上壁面と下壁
面が傾斜しており、内部が円形に近いので前述の旋回流
（渦流）が起きやすくなり、気流の壁面との接触回数が
増加するので、オイルの捕集がより促進される。また、
各室３２〜３５の底部が斜め下方を向いているため、室
内部の壁面において捕集された液状のオイル等の汚れ物
質が、吸気チャンバ３の負圧と重力により再び吸気チャ
ンバ内へ戻りやすいという特徴もある。

【００２１】この場合、室内の壁面の斜め部分を増やし
て、究極的には各室３２〜３５の形状を完全な円形断面
（円筒形又は球形の室）にしても良いことは言うまでも
ない。図９は各室１１〜１３の内部に通路８〜１０の入
口側を半ば覆うように傾斜した壁を設けた第５の実施形
態を示すものである。この実施形態では第４の実施形態
のように壁面を斜めに形成していないが、斜めに設けた
そらせ板４１，４２，４３により各室内に渦流（旋回
流）が起きやすくなり、結果として第４の実施形態と同
様に、オイル等の液状の汚れ物質の捕集がより促進され
る。

【００２２】ここで、各室内に設けるそらせ板４１〜４
３の形状は平面でも、湾曲面でも良く、その他、渦流が
発生しやすいものであればどのような形状であってもよ
い。ただし、室１１〜１４及び通路７〜１３は全体とし
て圧力伝達用通路を形成するものであるため、斜めのそ
らせ板４１〜４３を設けても、通路全体は吸気チャンバ
３から圧力検出装置５まで連通していなければならな
い。

【００２３】図１０は本発明の第１、第２、第４、およ
び第５実施形態における圧力伝達用通路の形成方法を例
示したものである。ダイカスト法や砂型鋳造法によって
スロットルボデー１を製造する際に、同時に面１ａに圧
力伝達用通路４９と、吸気管側へ連通する孔４４と、圧
力検出装置に連通する孔４５が形成されるように型を作
っておき、スロットルボデー１本体の成形と同時に通路
を形成させる。成形後、面１ａ側を密閉できるようにネ
ジ穴４８ａを複数個設け、ガスケット４６を介して、蓋
４７をネジ４８によって隙間無く締結する。このように
して本発明の圧力伝達用通路４９を具えたスロットルボ
デー１が形成される。

【００２４】ここで、面１ａの通路４９、吸気管側へ連
通する孔４４、圧力検出装置に連通する孔４５を最初は
形成しないで、スロットルボデー１の製造後に、穴開け
機等を用いて開けても良い。また、面１ａ側を密閉する
蓋４７を固定する際に、図１０に示したようなネジによ
る固定ではなく接着剤を用いても良いし、隙間なく固定
できるものであれば嵌め込み式にしても良い。

【００２５】なお、第４、第５の実施形態のように圧力
伝達用通路の室壁形状が斜めになっていたり、室の内部
にそらせ板が設置してある場合も、そのように型を作る
か、またはスロットルボデー１の製造後に、機械加工に
よって壁面を斜めにしたり、そらせ板が残るように加工
すれば良い。さらに、通路４９、吸気管側へ連通する孔
４４、圧力検出装置に連通する孔４５は面１ａではな
く、それらを形成することができるスペースがあれば面
１ｂでも良いし、スロットル弁２の横にあたる面１ｃで
も良い。そして、第２の実施形態（図６）のようにスロ
ットルボデー１でなく、吸気チャンバ３のボデー自体に
通路４９、吸気管側へ連通する孔４４、圧力検出装置に
連通する孔４５を形成しても良いことはいうまでもな
い。

【００２６】図１１は、第３の実施形態（図７）のよう
に、圧力伝達用通路を形成する部品４０をスロットルボ
デー１等とは別体のものとして製作する場合の、部品４
０などの形成方法を例示したものである。蓋４７などの
構成部分は図１０に示す形成方法と同様で、圧力通路４
９を設けた部品４０を別に製作しておき、ネジ穴５１ａ
を設けたスロットルボデー１に、ネジ５１によってガス
ケット５０を介して隙間無く締結する。このとき、吸気
管側へ連通する孔４４は、ガスケット５０の孔５３と吸
気管側へ連通するスロットルボデー１に開けた穴５２と
位置を合わせておき、組み立てることによってそれらが
連通するようにしておく。この場合、部品４０はアルミ
ニウムなどの金属で製作しても良いし、合成樹脂や木材
などの加工しやすい材料から製作しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における吸気チャンバを
含めた圧力伝達用通路を示す縦断正面図である。

【図２】第１実施形態における圧力伝達用通路の詳細な
構造と作用を示す縦断正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線における圧力伝達用通路を示す
横断平面図である。

【図４】従来技術における吸気チャンバを含めた圧力伝
達用通路を示す縦断正面図である。

【図５】図４の従来技術における圧力伝達用通路の気流
を観察した実験結果を示す縦断正面図である。

【図６】本発明の第２実施形態における吸気チャンバを
含めた圧力伝達用通路を示す縦断正面図である。

【図７】本発明の第３実施形態における吸気チャンバを
含めた圧力伝達用通路を示す縦断正面図である。

【図８】本発明の第４実施形態における吸気チャンバを
含めた圧力伝達用通路を示す縦断正面図である。

【図９】本発明の第５実施形態における吸気チャンバを
含めた圧力伝達用通路を示す縦断正面図である。

【図１０】本発明の第１、第２、第４、第５実施形態に
おける圧力伝達用通路の形成方法を例示した斜視図であ
る。

【図１１】本発明の第３実施形態における圧力伝達用通
路の形成方法を例示した斜視図である。

【符号の説明】

１…スロットルボデー２…スロットル弁３…吸気チャンバ４…ガスケット５…圧力検出装置６…シールゴム７〜１０…通路１１〜１４…室１１ａ…室１１内の上壁面１１ｂ…室１１内の側壁面１１ｃ…室１１内の下壁面１６ａ〜１６ｄ…通路を通り一つ上の室を一周する長さ１９…汚れ物質を含んだ気流の方向を示す矢印３２〜３５…室４０…別体の部品４１〜４３…そらせ板４６，５０…ガスケット４７…蓋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺聖彦愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者大塚幹愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者野村得之愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者丹家明人愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者保原成樹愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気管に圧力検出装置が付設される内燃
機関のために設けられ、前記吸気管の一部と前記圧力検
出装置との間にそれぞれ所定の容積を有する空間として
の複数個の室を配置し、前記室の間を通路によって連通
させることによって全体として一連の通路を構成すると
共に、前記一連の通路の一端となる室に前記吸気管に連
通する通路を設け、前記一連の通路の他端となる室に前
記圧力検出装置を接続することによって構成される圧力
伝達用通路において、任意の１つの前記通路の断面積
が、それが連通している前記室内の流れの方向に対して
垂直な方向の断面における断面積よりも小さく設定され
ていると共に、任意の１つの前記室に連通している複数
個の前記通路が、相互に同一直線上にないように食い違
い状に配置されていることを特徴とする吸気管内圧力伝
達用通路。
【請求項２】前記圧力検出装置の方に向かって任意の
１つの前記室に連通している前記通路の延長線が前記室
の壁面によって遮られていることにより、前記室内に流
入する気流が転向されて前記室の壁面に沿った旋回流を
発生するように、前記各室と前記各通路が相対的に位置
決めされていることを特徴とする請求項１に記載された
吸気管内圧力伝達用通路。
【請求項３】前記室の内部容積が１００〜２０００ｍ
ｍ³であり、前記室内の流れの方向に対して垂直な方向
の断面における断面積が１０〜２００ｍｍ²であって、
前記吸気管に近い前記室の容積を１としたときに、前記
吸気管から前記圧力検出装置に向かって配置された複数
個の前記室の容積が、２〜２．５倍、３〜４倍、５〜６
倍、７〜８倍、９〜１０倍という割合で順次大きくなる
ように設定されていることを特徴とする請求項１又は２
に記載された吸気管内圧力伝達用通路。
【請求項４】前記複数個の室を連通している前記通路
の断面積が７〜６０ｍｍ²の範囲にあると共に、その通
路が連通している前記室内の流れの方向に対して垂直な
方向の断面における断面積の１／２〜１／２０の範囲に
あることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載された吸気管内圧力伝達用通路。
【請求項５】前記複数個の室のそれぞれにおいて壁面
に沿って旋回流が生じる場合に、任意の１つの前記室の
前記壁面に沿って一周する長さが２０〜６０ｍｍの範囲
にあると共に、前記複数個の室についての合計の長さが
１００〜１５０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載された吸気管内圧力伝達
用通路。
【請求項６】前記室内において発生する旋回流を助け
るように、また、前記室内において捕集された液状の汚
れ物質を前記室内から容易に排出することができるよう
に、前記室内の少なくとも一部の壁面が垂直方向に対し
て傾斜していることを特徴とする請求項１ないし５のい
ずれかに記載された吸気管内圧力伝達用通路。
【請求項７】前記室内にそらせ板が設けられているこ
とを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載され
た吸気管内圧力伝達用通路。