(57)【要約】  排気量の大きなエンジンに対しても吸入空気量を精度良く検出するため、この発明の吸気装置では、吸気口１１ａから吸い込んだ空気を浄化して吐出口１１ｂから吐出するエアクリーナユニット１１と、複数の入口ポート１２ａを有する一方、単一の出口ポート１２ｂを有し、個々の入口ポート１２ａにそれぞれエアクリーナユニット１１の吐出口１１ｂが接続された合流管部１２と、合流管部１２の出口ポート１２ｂに接続され、下流に向けて漸次内径が減少するテーパ管部１３と、テーパ管部１３の下流側に接続され、内径が一定のストレート管部１４とを備え、ストレート管部１４においてテーパ管部１３から所定の距離離隔した位置にＭＡＦセンサ２０が設けられている。
2018011856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口から吸い込んだ空気を浄化して吐出口から吐出するエアクリーナユニットと、
複数の入口ポートを有する一方、単一の出口ポートを有し、個々の入口ポートにそれぞれ前記エアクリーナユニットの吐出口が接続された合流管部と、
前記合流管部の出口ポートに接続され、下流に向けて漸次内径が減少するテーパ管部と、
前記テーパ管部の下流側に接続され、内径が一定のストレート管部と
を備え、前記ストレート管部から離隔した位置に空気流量計が設けられていることを特徴とする吸気装置。
【請求項２】
前記テーパ管部と前記ストレート管部の少なくとも一部がヘラ絞り加工によって一体に成形されており、
前記空気流量計は、前記ストレート管部においてヘラ絞り加工によって成形された部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
【請求項３】
前記エアクリーナユニットの吐出口と前記合流管部の入口ポートとの間が弾性管路によって接続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。
【請求項４】
前記合流管部と前記テーパ管部との間に整流格子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
【請求項５】
前記ストレート管部の下流端部をエンジンの吸気系に接続した状態で請求項１〜請求項４のいずれかひとつに記載の吸気装置を搭載したことを特徴とするダンプトラック。
【請求項６】
前記ストレート管部の下流端部から前記エンジンの吸気系に至るまでの間に弾性管路を介在させたことを特徴とする請求項５に記載のダンプトラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気装置及びダンプトラックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダンプトラック等の車両に搭載されるディーゼルエンジンには、排ガスを浄化するため、Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（ＥＧＲ）装置、Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ（ＤＰＦ）装置、還元触媒装置等の排ガス処理装置が設けられているのが一般的である。ＥＧＲ装置は、排ガスの一部を再度吸気系に取り入れて燃焼させることにより排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の低減を図るものである。ＤＰＦ装置は、排ガスに含まれるＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ（ＰＭ）を除去するためのフィルタである。このＤＰＦ装置では、ＰＭの堆積量が設定値以上となった場合にＰＭを燃焼させて再生するようにしている。還元触媒装置は、触媒によってＮＯｘを窒素分子と水に転換するものである。【０００３】
この種の排ガス処理装置では、ディーゼルエンジンに吸入される空気量を検出し、検出した吸入空気量に基づいてそれぞれの動作が制御されている。例えば、ＥＧＲ装置においては、吸入空気量に基づいて吸気系に取り入れる排ガスの流量を決定している。ＤＰＦ装置においては、吸入空気量によって上流側と下流側との差圧を算出し、算出した差圧によってＰＭの堆積量を推定している。還元触媒装置では、吸入空気量に基づいて触媒に供給する還元剤の量を最適化している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１４／２０３４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、排ガスを効率良く浄化するには、ディーゼルエンジンに吸入される空気量を如何に精度良く検出できるかがきわめて重要な課題となる。特許文献１に記載のものでは、ディーゼルエンジンの吸気管に空気流量計を配設して吸入空気量を検出するようにしている。【０００６】
ところで、排気量の大きなディーゼルエンジンでは、エアクリーナユニットを複数備えるものがある。複数のエアクリーナユニットから吐出された空気は、ディーゼルエンジンの吸気口に至るまでの間に合流管部において合流して燃焼に供される。こうしたディーゼルエンジンにおいても、それぞれのエアクリーナユニットから吐出された空気量を検出し、検出した値を合計することで吸入空気量を算出することは可能である。しかしながら、複数のエアクリーナユニットから吐出された空気は、合流した際の相互干渉や圧力損失等の影響を受けるおそれがある。従って、合流以前に検出した空気量の合計値がそのままディーゼルエンジンに吸入される吸気量とはならない場合もある。一方、上述したように合流管部においては、相互干渉や圧力損失等の影響を直接受けるため、吸入空気量を精度良く検出することは困難となる。【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、排気量の大きなエンジンに対しても吸入空気量を精度良く検出することのできる吸気装置及びこれを備えたダンプトラックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る吸気装置は、吸気口から吸い込んだ空気を浄化して吐出口から吐出するエアクリーナユニットと、複数の入口ポートを有する一方、単一の出口ポートを有し、個々の入口ポートにそれぞれ前記エアクリーナユニットの吐出口が接続された合流管部と、前記合流管部の出口ポートに接続され、下流に向けて漸次内径が減少するテーパ管部と、前記テーパ管部の下流側に接続され、内径が一定のストレート管部とを備え、前記ストレート管部から離隔した位置に空気流量計が設けられていることを特徴とする。【０００９】
また本発明は、上述した吸気装置において、前記テーパ管部と前記ストレート管部の少なくとも一部がヘラ絞り加工によって一体に成形されており、前記空気流量計は、前記ストレート管部においてヘラ絞り加工によって成形された部分に設けられていることを特徴とする。【００１０】
また本発明は、上述した吸気装置において、前記エアクリーナユニットの吐出口と前記合流管部の入口ポートとの間が弾性管路によって接続されていることを特徴とする。【００１１】
また本発明は、上述した吸気装置において、前記合流管部と前記テーパ管部との間に整流格子が設けられていることを特徴とする。【００１２】
また本発明に係るダンプトラックは、前記ストレート管部の下流端部をエンジンの吸気系に接続した状態で上述した吸気装置を搭載したことを特徴とする。【００１３】
また本発明は、上述したダンプトラックにおいて、前記ストレート管部の下流端部から前記エンジンの吸気系に至るまでの間に弾性管路を介在させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数のエアクリーナユニットから吐出され、合流管部において合流された空気は、テーパ管部を通過することによって流速が高くなり、バラ付きが無くなった状態でストレート管部を通過する。従って、ストレート管部から離隔した位置に設けられた空気流量計によって吸入空気量を精度良く検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である吸気装置を搭載したダンプトラックの側面図である。
【図２】図２は、図１に示したダンプトラックにおいて吸気装置を搭載した部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に示したダンプトラックにおいて吸気装置を搭載した部分を拡大して示す斜視図である。
【図４】図４は、図１に示したダンプトラックに搭載する吸気装置の要部を一部破断して示す斜視図である。
【図５】図５は、図１に示したダンプトラックに搭載する吸気装置の要部を一部破断して示す斜視図である。
【図６】図６は、図１に示したダンプトラックに搭載する吸気装置の要部分解斜視図である。
【図７】図７は、図１に示したダンプトラックに搭載する吸気装置のテーパ管部及びストレート管部を示す断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る吸気装置及びダンプトラックの好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明の実施の形態である吸気装置を搭載したダンプトラックを示したものである。ここで例示するダンプトラックは、車両本体１の四隅部にそれぞれタイヤ２を備えるとともに、車両本体１の前端部分にディーゼルエンジン３を備え、ディーゼルエンジン３によってタイヤ２を駆動することにより走行するものである。ディーゼルエンジン３は、ターボ過給機４の付いた比較的排気量が大きなものである。図３からも明らかなように、ディーゼルエンジン３の吸気系となるターボ過給機４のインテークポート４ａには、吸気管５を介して吸気装置１０が接続してある。吸気装置１０は、浄化した後の空気をディーゼルエンジン３に供給するためのもので、２つのエアクリーナユニット１１、合流管部１２、テーパ管部１３、ストレート管部１４及び曲げ管部１５を有している。以下、エアクリーナユニット１１が上流側でターボ過給機４が下流側として、吸気装置１０の構成要素について説明を行う。
【００１７】
エアクリーナユニット１１は、それぞれ吸気口１１ａ及び吐出口１１ｂを有したエアクリーナボックス１１ｃの内部にフィルタエレメント（図示せず）を収容したものである。このエアクリーナユニット１１では、吸気口１１ａから吸い込んだ空気がフィルタエレメント（図示せず）によって浄化され、吐出口１１ｂから吐出される。本実施の形態では、円筒状を成すエアクリーナボックス１１ｃの一端面に吐出口１１ｂを有する一方、周面に吸気口１１ａを有したエアクリーナユニット１１を適用している。図２及び図３からも明らかなように、２つのエアクリーナユニット１１は、エアクリーナボックス１１ｃの円筒軸芯がほぼ水平となり、吐出口１１ｂが車両本体１の中心側に向いた状態で車両本体１を構成するパネル１ａの上面に前後に並設してある。なお、図中の符号１１ｄは、吸気口１１ａの上方域を覆う吸気カバーである。
【００１８】
合流管部１２は、円筒状を成す管部分であり、例えば薄板の板金を溶接することによって構成してある。この合流管部１２は、軸芯が車両の前後に沿う姿勢でほぼ水平に配設してある。図４〜図６に示すように、合流管部１２の上面には２つの入口ポート１２ａが設けてある。入口ポート１２ａは、互いに離隔した位置から上方に向けて突出した円筒状部分である。それぞれの入口ポート１２ａには、弾性管路１６を介してエアクリーナユニット１１の吐出口１１ｂが接続してある。弾性管路１６は、樹脂によって成形したもので、外力が加えられた場合に弾性的に変形することが可能である。すなわち、弾性管路１６は、ほぼ９０°に曲げられた状態で、水平に延在するエアクリーナユニット１１の吐出口１１ｂと、鉛直方向に沿って延在する合流管部１２の入口ポート１２ａとの間を接続している。
【００１９】
図からも明らかなように、合流管部１２は、車両後方側に位置する端部が閉塞してある一方、車両前方側に位置する端部が出口ポート１２ｂとして開口している。出口ポート１２ｂの開口端部には、外周部にフランジ１２ｃが設けてある。
【００２０】
テーパ管部１３は、下流側に向けて漸次内径が減少した断面円形の管部分である。テーパ管部１３の上流端部には、フランジ１３ａが取り付けてあり、フランジ１３ａ、１２ｃを相互に接続することにより、整流格子１７を介して合流管部１２の出口ポート１２ｂに接続してある。整流格子１７は、空気の流れに偏りを無くして均一化するものである。ストレート管部１４は、テーパ管部１３の下流端部に連続して直線状に延在する円筒状の管部分であり、内径が一定となるように構成してある。曲げ管部１５は、ほぼ９０°に曲げた金属製の管路である。曲げ管部１５の下流端部には、弾性管路１６を介してターボ過給機４の吸気管５が接続してある。
【００２１】
上述したテーパ管部１３、ストレート管部１４及び曲げ管部１５は、車両本体１やディーゼルエンジン３に対して支持されておらず、エアクリーナユニット１１の吐出口１１ｂに接続した弾性管路１６とターボ過給機４のインテークポート４ａに接続した弾性管路１６との間で宙に浮いた状態にある。
【００２２】
本実施の形態の吸気装置１０では、上述のストレート管部１４とテーパ管部１３とが、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ材）を適用したヘラ絞り加工によって一体に成形してある。さらに、ストレート管部１４においてテーパ管部１３から所定の距離離隔した位置には、空気の質量流量を計測するＭａｓｓ  Ａｉｒ  Ｆｌｏｗ（ＭＡＦ）センサ２０（空気流量計）が取り付けてある。ＭＡＦセンサ２０の上方域を覆う部位には、鋼製のカバー部材１８が着脱可能に設けてある。
【００２３】
ヘラ絞り加工によってストレート管部１４及びテーパ管部１３を一体成形した場合には、これらを樹脂によって成形した場合に比べて、強度、剛性及び耐熱性の点で特に好ましいものとなる。また、金型が必要になる樹脂成形に比べて少量生産に好適であり、製造コストを大幅に抑えることが可能となる。
【００２４】
一方、アルミ鋳造によってストレート管部１４及びテーパ管部１３を成形した場合に比べると、ヘラ絞り加工したストレート管部１４及びテーパ管部１３は、強度及び耐熱性の点でより好ましいものとなるばかりでなく、寸法精度の点でもきわめて有利となる。特に、ストレート管部１４及びテーパ管部１３の真円度及び同軸度については、アルミ鋳造したものに比べてきわめて高い精度を有したものを成形することが可能となる。また、ストレート管部１４及びテーパ管部１３の内表面はいずれも凹凸が無く、きわめて滑らかとなる。さらに、アルミ鋳造においては肉厚を薄く成形することが困難であるため、ヘラ絞り加工によって成形した場合に軽量化できる利点もある。
【００２５】
上記のように構成した吸気装置１０では、２つのエアクリーナユニット１１によって浄化された空気が合流管部１２において合流した後、テーパ管部１３、ストレート管部１４及び曲げ管部１５を通過してターボ過給機４のインテークポート４ａに供給される。２つのエアクリーナユニット１１を有した吸気装置１０によれば、排気量の大きなディーゼルエンジン３に対しても十分量の空気を供給することができるようになる。この間、ディーゼルエンジン３に吸入される吸入空気量は、ストレート管部１４に配設したＭＡＦセンサ２０によって検出される。
【００２６】
ここで、この吸気装置１０によれば、２つのエアクリーナユニット１１から吐出され、合流管部１２において合流された空気は、テーパ管部１３を通過することによって流速が高くなる。さらに、合流管部１２からテーパ管部１３に至る際の空気は、整流格子１７を通過して整流化されるため、流れに偏りが無くなり、均一化された状態となる。加えて、上述したように、ヘラ絞り加工によってテーパ管部１３及びストレート管部１４を一体に成形した吸気装置１０にあっては、真円度及び同軸度の精度も極めて高いものとなるばかりでなく、内表面が滑らかであるため通過する空気に乱流が生じるおそれもない。これらの結果、テーパ管部１３から所定距離離隔した位置に配設したＭＡＦセンサ２０においては、相互干渉や圧力損失等の影響を受けることなく、吸入空気量をきわめて高い精度で検出することが可能となる。上述したように、本実施の形態のディーゼルエンジン３は、吸気系にターボ過給機４を備えたものである。しかしながら、ターボ過給機４が圧縮する空気は、ＭＡＦセンサ２０を通過した後のものであるため、ＭＡＦセンサ２０が計測する吸入空気量の値に影響を与えることはない。
【００２７】
従って、ディーゼルエンジン３にＥＧＲ装置、ＤＰＦ装置、還元触媒装置等の排ガス処理装置を設けた場合にも、上述のＭＡＦセンサ２０によって計測される吸入空気量を基準としてそれぞれを最適に制御することが可能である。なお、ＥＧＲ装置においては、ディーゼルエンジン３が排出した排ガスの一部を吸気系に取り入れるものである。しかしながら、吸気系において排ガスを取り入れる位置は、ＭＡＦセンサ２０よりも下流側となるため、ＭＡＦセンサ２０が計測する吸入空気量の値に影響を与えることはない。
【００２８】
上述の吸気装置１０を搭載するダンプトラックは使用環境が過酷であり、弾性管路１６間に配置されるテーパ管部１３、ストレート管部１４及び曲げ管部１５が大きな振動が継続的に加えられた状態となる。しかしながら、上述したように、アルミ鋳造及びヘラ絞り加工によって成形したものであるため、強度上の問題が招来されることもない。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、２つのエアクリーナユニット１１を備える吸気装置１０を例示しているが、エアクリーナユニット１１は３以上あっても良い。また、ストレート管部１４のすべてをヘラ絞り加工によってテーパ管部１３と一体に成形しているが、ストレート管部１４の全長をテーパ管部１３と一体に成形する必要はなく、空気流量計２０を設ける位置までの部分がテーパ管部１３と一体成形されていれば十分である。
【符号の説明】
【００３０】
３  ディーゼルエンジン
４  ターボ過給機
４ａ  インテークポート
１０  吸気装置
１１  エアクリーナユニット
１１ａ  吸気口
１１ｂ  吐出口
１２  合流管部
１２ａ  入口ポート
１２ｂ  出口ポート
１３  テーパ管部
１４  ストレート管部
１６  弾性管路
１７  整流格子
２０  ＭＡＦセンサ
【図１】
2018011856.tif 000003
【図２】
2018011856.tif 000004
【図３】
2018011856.tif 000005
【図４】
2018011856.tif 000006
【図５】
2018011856.tif 000007
【図６】
2018011856.tif 000008
【図７】
2018011856.tif 000009
【国際調査報告】
2018011856.tif 000010
2018011856.tif 000011
2018011856.tif 000012
2018011856.tif 000013