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CN110296027A - 进气装置 - Google Patents

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CN110296027A
CN110296027A CN201910215875.6A CN201910215875A CN110296027A CN 110296027 A CN110296027 A CN 110296027A CN 201910215875 A CN201910215875 A CN 201910215875A CN 110296027 A CN110296027 A CN 110296027A
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CN
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air
intake
filter
downstream
wall
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Application number
CN201910215875.6A
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神谷信一
力武俊介
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

本公开涉及一种进气装置。进气装置包括过滤用于内燃发动机的进气空气的空气过滤器(10)，容纳空气过滤器的过滤器壳体(20)，以及空气物理量传感器(30)。过滤器壳体包括进气通道(2)以允许进气空气从空气过滤器的上游传递到下游。过滤器壳体具有通道壁部(220)，该通道壁部(220)是导电的并且在空气过滤器的下游侧暴露于进气通道。空气物理量传感器(30)具有：传感器元件(32)，其检测与空气过滤器的下游侧的进气空气有关的特定物理量；以及接地结构(36)，其与通道壁部电连接用于使传感器元件接地。

Description

进气装置
技术领域
本公开涉及一种用于过滤和引导进气空气到达内燃发动机的进气装置。
背景技术
JP2016-78640A描述了一种进气装置，其中自放电静电消除器安装在进气通道的位于空气过滤器下游的壁表面上。当由于自放电静电消除器中的电荷累积而使电位变高时，自放电降低了进气通道的壁表面上的电荷量，从而可以提高进气效率。
发明内容
如图13中示意性所示，由于与空气过滤器的摩擦接触，进气空气A或进气空气A中所包含的异物D带正电(图13中的+)。另一方面，由于与进气空气A或异物D的摩擦接触，由树脂制成的通道壁1000带负电(图13中的-)。结果，带正电的异物D电沉积并积聚在通道壁1000的带负电的表面上，并且带正电的进气空气A或带正电的异物D被排斥。在这种情况下，进气空气A容易与通道壁1000的表面分离。
当自放电静电消除器继续累积电荷时，在JP 2016-78640A中，不发生自放电并且进气空气A可以继续与通道壁1000的表面分离。由于进气空气A的分离增加进气阻力(进气空气压力损失)，因此阻碍了平稳气流，使得进气效率的提高降低。
进气装置可包括安装在空气过滤器下游的空气物理量传感器，以检测与过滤后的进气空气有关的特定物理量。在这种情况下，当自放电静电消除器累积电荷时，包含在进气空气A中的异物D电沉积并积聚在空气物理量传感器上，使得不能提高进气效率。另外，电沉积的异物D污染空气物理量传感器本身，从而导致传感器劣化。
本公开的目的是提供一种进气装置，其中在抑制传感器劣化的同时提高了进气效率。
在下文中，将描述本公开的技术手段。应注意，权利要求中描述的括号中的附图标记不限制本公开的技术范围。
根据本公开的一个方面，进气装置包括过滤用于内燃发动机的进气空气的空气过滤器、过滤器壳体以及空气物理量传感器。过滤器壳体包括容纳空气过滤器的进气通道，以允许进气空气从空气过滤器的上游传递到下游。过滤器壳体具有通道壁部，该通道壁部是导电的并且在空气过滤器的下游侧暴露于进气通道。空气物理量传感器具有：传感器元件，其检测与空气过滤器的下游侧的进气空气相关的特定物理量；以及接地结构，其电连接至通道壁部用于使传感器元件接地。
因此，壳体的通道壁部暴露于空气过滤器的下游侧的进气通道，而进气空气穿过进气通道从容纳在过滤器壳体中的空气过滤器的上游流动到下游。因此，通道壁部通过与进气空气或包含在进气空气中的异物的摩擦接触而带负电。进气空气中由于与空气过滤器的摩擦接触而带正电的异物可以电沉积在通道壁部的表面上。此外，根据本公开的另一方面，通过空气过滤器下游的空气物理量传感器的传感器元件检测与进气空气有关的特定物理量。由于空气物理量传感器通过与进气空气或异物的摩擦接触而带负电，因此带正电的异物可以电沉积在传感器的表面上。
根据本公开，用于使空气物理量传感器的传感器元件接地的接地结构与导电通道壁部电连接。在这种状态下，充电在通道壁部和空气物理量传感器的每个上的负电荷可以快速释放到接地结构。因此，在空气过滤器下游的位置处，异物难以电沉积在通道壁部的表面以及空气物理量传感器的表面上。因此，可以抑制由带正电的进气空气或异物与通道壁部和空气物理量传感器的表面分离而引起的进气阻力的增加。因此，可以提高进气效率。此外，由于可以减少由异物的电沉积而引起对空气物理量传感器本身的污染，所以可以抑制传感器的劣化。
附图说明
图1是示出根据一实施例的进气装置的截面图。
图2是示出根据该实施例的进气装置的截面图。
图3是示出根据该实施例的进气装置的空气物理量传感器的放大图。
图4是示出根据该实施例的进气装置的空气物理量传感器的透视图。
图5是示出根据该实施例的进气装置的空气物理量传感器的另一透视图。
图6是示出根据该实施例的进气装置的空气物理量传感器的另一透视图。
图7是示出了根据该实施例的进气装置的空气物理量传感器的截面图。
图8是用于解释根据该实施例的进气装置的效果的示意图。
图9是用于解释根据该实施例的进气装置的效果的摩擦电序图。
图10是示出图1的变形例的截面图。
图11是示出图2的变形例的截面图。
图12是示出图2的变形例的截面图。
图13是用于解释比较示例中的电沉积在通道壁上的异物的示意图。
具体实施方式
如图1所示，根据本公开的实施例的进气装置1安装在车辆上，并且应用于驱动车辆的内燃发动机。进气装置1过滤并引导空气通过进气通道2进入内燃发动机。进气装置1包括检测与进气空气有关的特定物理量的检测器。具体地，进气装置1包括空气过滤器10、过滤器壳体20以及空气物理量传感器30。
空气过滤器10由网状材料形成。空气过滤器10由例如树脂、纸或金属制成。在该实施例中，形成空气过滤器10的材料是由聚氨酯树脂制成的波纹管非织造织物。空气过滤器10设置在过滤器壳体20内以分隔进气通道2。流动通过进气通道2的进气空气通过穿过滤器壳体20中的空气过滤器10而被过滤。此时，空气过滤器10从进气空气中收集尺寸大于网格的异物。
过滤器壳体20通过组合壳体构件21,22而形成。壳体构件21,22分别由导电材料形成，以呈杯形或盘形。形成壳体构件21,22中的每个的导电材料例如是导电树脂或金属。在该实施例中，形成壳体构件21,22中的每个的导电材料是包含导电填料(诸如导电碳)的聚丙烯树脂。壳体构件21和22在开口处连接在一起，空气过滤器10设置在开口之间。结果，过滤器壳体20由彼此电连接的壳体构件21和22形成，以形成进气通道2，使得进气空气从容纳在进气通道2中的空气过滤器10的上游传递到下游。在本实施例中，进气通道2包括容纳空气过滤器10的过滤空间2a以及容积小于过滤空间2a的节流空间2b。
上游壳体构件21具有导电的上游通道壁210，其完全暴露于进气通道2的位于空气过滤器10上游的过滤空间2a。上游通道壁210具有入口部分210a，该入口部分打开为允许进气空气从车辆外部流入过滤空间2a中。
如图1和图2所示，下游壳体构件22具有导电下游通道壁部220。下游通道壁部220完全暴露于进气通道2的位于空气过滤器10下游的过滤空间2a以及进气通道2的位于过滤空间2a下游的节流空间2b。下游通道壁部220具有筒形壁221，该筒形壁221形成为筒形形状以围绕节流空间2b的整个区域，并且漏斗端口221a和出口端口221b开口在筒形壁221中。
漏斗端口221a设置在筒形壁221的上游端部处，该上游端部突出到过滤空间2a中。漏斗端口221a具有锥形形状并朝端部变宽，以便将过滤空间2a中的进气空气缓和地压缩到节流空间2b中。漏斗端口221a的直径随着朝过滤空间2a移动而逐渐增大。在该实施例中，漏斗端口221a单独形成并联接到筒形壁221。出口端口221b设置在筒形壁221的下游端部，该下游端突出到下游壳体构件22的外部。出口端口221b使得收缩在节流空间2b中的进气空气流向内燃发动机。
空气物理量传感器30安装在空气过滤器10的下游，以便检测与过滤后的进气空气有关的特定物理量。如图2至7所示，空气物理量传感器30包括传感器本体31、传感器元件32、传感器电路33、端子34a，34b和34c以及导电板35。
传感器本体31形成为块状并且由绝缘材料制成。形成传感器本体31的绝缘材料例如是绝缘树脂。在本实施例中，传感器本体31由诸如聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂的聚酯树脂制成。如图2所示，传感器本体31位于筒形壁221的位于漏斗端口221a和出口端口221b之间的中间部分，并固定到过滤器壳体20的下游壳体构件22的下游通道壁部220。在该实施例中，传感器本体31在上游部分Su和下游部分Sd处固定到筒形壁221。传感器本体31气密地装配并安装在穿过筒形壁221的安装孔221c中，由此传感器本体31设置成跨骑下游壳体构件22的内部和外部。
如图3至7所示，传感器本体31在筒形壁221中的暴露于进气通道2的节流空间2b的位置处具有旁通通道310。旁通通道310包括前向空间310a以及旁通空间310b。前向空间310a像柱形孔一样从节流空间2b的上游侧延伸到下游侧。结果，前向空间310a允许从空气过滤器10下游的节流空间2b转向的进气空气沿与节流空间2b基本相同的前向方向流动。如图4至7所示，旁通空间310b在前向空间310a的上游端部和下游端部之间的区域中呈U形形状。结果，旁通空间310b被构造成使得从空气过滤器10下游的节流空间2b转向的进气空气在节流空间2b中沿基本垂直于前向方向的旁通方向向上和向下流动。
如图2至7所示，传感器本体31具有绝缘旁通壁311，其在筒形壁221中完全暴露于旁通通道310的空间310a，310b中的每个。传感器本体31在从旁通壁311突出到筒形壁221的外部的突出部分的整个区域上具有绝缘电路保护壁312。本实施例的传感器本体31具有形成旁通壁311的一部分的部件、形成电路保护壁312的一部分的部件、以及形成除旁通壁311和电路保护壁312之外的剩余部分的部件，这些部件单独形成并联接在一起。
如图7所示，传感器元件32在旁通壁311和电路保护壁312之间通过插入模制而装配在传感器本体31中。传感器元件32突出到旁通通道310的旁通空间310b中。传感器元件32检测从进气通道2的节流空间2b朝空气过滤器10的下游的旁通通道310中的传感器元件32转向的进气空气的特定物理量。由传感器元件32检测的特定物理量例如是进气空气的流率、压力、湿度或温度。在该实施例中，传感器元件32检测进气空气的流率，并且包括位于传感器本体31中的诸如热线元件或卡门涡旋元件的流率检测元件。
如图3、图5和图7所示，传感器电路33通过插入模制设置在传感器本体31中并被电路保护壁312覆盖。传感器电路33是通过在电路板330上安装多个电路元件331而形成的电子电路并且电连接到传感器元件32。传感器电路33基于从传感器元件32输出的检测信号计算特定物理量。
如图2、图3和图5所示，端子34a，34b，34c形成为薄板形状并由导电材料制成。用于形成端子34a，34b，34c的导电材料例如是具有高导电性的金属，例如在该实施例中为磷青铜或黄铜。端子34a，34b，34c中的每个通过插入模制设置在传感器本体31中，并且被电路保护壁312覆盖。每个端子34a，34b，34c从传感器本体31突出。每个端子34a，34b，34c电连接至传感器电路33。每个端子34a，34b，34c通过线束(未示出)电连接到安装在车辆上的控制单元。
接地端子34a用于将传感器电路33和传感器元件32接地以形成零电位。电源端子34b用于将以零电位为基准的电池电压施加到传感器电路33和传感器元件32。传感器端子34c用于将表示由传感器电路33计算的特定物理量的信号输出至控制单元。
如图2、图3、图5至图7所示，导电板35形成为平板形状并且由导电材料制成。形成导电板35的导电材料例如是具有高导电性的金属，例如在本实施例中的铝。导电板35通过插入模制设置在传感器本体31中，并且被电路保护壁312覆盖。导电板35在传感器本体31相对于下游通道壁部220的筒形壁221的固定部分(例如，上游部分Su和下游部分Sd)处暴露于传感器本体31的外部。
上游部分Su被限定为分支点Ss的上游，在分支点Ss处旁通通道310从进气通道2中的节流空间2b分支。下游部分Sd被限定在分支点Ss的下游。导电板35的暴露于传感器本体31外部的上游部分Su被旋拧到筒形壁221的导电凸起部221d。结果，传感器本体31在分支点Ss上游的上游部分Su处通过电连接到筒形壁221的导电板35而固定到筒形壁221。另一方面，导电板35的暴露于传感器本体31外部的下游部分Sd被旋拧到筒形壁221的导电凸起部221e。结果，传感器本体31在分支点Ss下游的下游部分Sd处通过电连接到筒形壁221的导电板35而固定到筒形壁221。如图2所示，用于通过分支点Ss在上游部分Su和下游部分Sd处将导电板35夹持至筒形壁221的螺钉构件350可以由绝缘树脂制成。在本实施例中，螺钉构件350由诸如金属的导电材料形成。
如图3和图5所示，导电板35经由传感器电路33中的电路板330上的接地图案330a和引线接合330b电连接到接地端子34a。类似地，传感器元件32经由电路板330上的接地图案330a和引线接合330b电连接到接地端子34a。如图2、图3、图5至图7所示，传感器本体31中的导电板35、接地图案330a、引线接合330b、端子34a形成接地结构36，用于将传感器元件32接地到零电位，同时电连接到下游通道壁部220。
下面将描述进气装置1的效果和优点。
根据进气装置1，过滤器壳体20的在空气过滤器10下游的下游通道壁部220暴露于进气通道2，进气空气通过该进气通道2从容纳在过滤器壳体20内部的空气过滤器10的上游传递至下游。因此，如图8所示，下游通道壁部220通过与进气空气或进气空气中所包含的异物(例如，小于空气过滤器10的网格的玻璃、石英、云母等的细颗粒灰尘)的摩擦接触而带负电(图8中的-)。因此，进气空气中由于与空气过滤器10的摩擦接触而带正电的外来颗粒(图8中的+)可以电沉积在下游通道壁部220的表面上。此外，根据进气装置1，通过空气过滤器10下游的空气物理量传感器30的传感器元件32检测与进气空气有关的特定物理量。如图8所示，空气物理量传感器30由于与进气空气或异物的摩擦接触而带负电(图8中的-)。因此，进气空气中带正电的异物可以电沉积在空气物理量传感器30的表面上。如图9所示，根据摩擦接触元件之间的相互关系，电荷被唯一地确定为正或负。
根据进气装置1，用于使空气物理量传感器30的传感器元件32接地的接地结构36与导电下游通道壁部220导电。在该导电连接状态下，充电在下游通道壁部220和空气物理量传感器30中的每个上的负电荷可以快速释放到接地结构36。因此，带有正电荷的异物难以电沉积在空气过滤器10下游的下游通道壁部220的表面以及空气物理量传感器30的表面上。因此，可以减小进气空气的阻力(进气空气压力损失)，该阻力通过使带正电的进气空气或异物与下游通道壁部220和空气物理量传感器30的表面分离来增加。因此，可以改善进气效率。此外，可以减少由于异物的电沉积引起的对空气物理量传感器30自身的污染，从而可以抑制传感器30的劣化。
此外，根据进气装置1的空气物理量传感器30，包括传感器元件32和接地结构36的传感器本体31由绝缘材料形成并固定到下游通道壁部220。当由与进气空气或异物的摩擦接触而生成的负电荷累积在下游通道壁部220上时，由于介电击穿，负电荷可能逸出到由绝缘材料制成的传感器本体31。然而，在下游通道壁部220处通过与进气空气或异物的摩擦接触生成的负电荷可以在导电连接状态下快速释放到接地结构36，从而避免逃逸到传感器本体31。这使得带正电的颗粒不仅难以电沉积在下游通道壁部220的表面上而且难以电沉积在传感器本体31的表面上。因此，可以抑制进气空气阻力的增加，该阻力是由于使进气空气与下游通道壁部220和传感器本体31的表面分离而引起的。因此，可以提高进气效率。此外，可以减少由于异物的电沉积引起的对空气物理量传感器30自身的污染，从而可以抑制传感器30的劣化。
此外，根据进气装置1的空气物理量传感器30，负电荷在空气过滤器10下游的位置处从下游通道壁部220的与接地结构36电连接的一部分释放。如图7所示，负电荷在空气过滤器10下游在分支点Ss上游的上游部分Su处被释放，在该分支点Ss处，传感器本体31的旁通通道310从进气通道2朝传感器元件32分支。因此，可以限制下游通道壁部220的负电荷在位于下游通道壁部220和接地结构36之间的导电连接部分的下游位置处由于介电击穿而逃逸至暴露于由绝缘材料制成的传感器本体31中的旁通通道310的旁通壁311。因此，带正电的异物难以电沉积在旁通壁311的表面上，使得可以限制降低传感器元件32的检测精度，这可由使进气空气与旁通壁311的表面分离而引起。因此，可以改善通过空气物理量传感器30的检测性能，以及通过抑制进气空气阻力的增加来提高进气效率。此外，可以减少由于异物的电沉积引起的对空气物理量传感器30自身的污染，从而可以抑制传感器30的劣化。
另外，根据进气装置1的过滤器壳体20，进气通道2在空气过滤器10的下游在下游通道壁部220暴露的位置处被节流以收缩进气空气流动。进气空气或进气空气中的异物可能由于收缩的流动而聚集到进气通道2的节流点，并且可能与下游通道壁部220摩擦接触。然而，即使通过与进气空气或异物摩擦接触而生成负电荷，电荷仍可以通过与接地结构36电连接的下游通道壁部220快速释放，以减少带正电的异物的电沉积。因此，可以抑制由收缩的进气空气的分离而引起的进气空气阻力的增加。因此，可以提高进气效率。
此外，根据进气装置1的下游通道壁部220，筒形壁221在进气通道2中围绕在容纳空气过滤器10的过滤空间2a下游节流的节流空间2b。筒形壁221具有漏斗端口221a，其直径朝向进气通道2的过滤空间2a逐渐增大。因此，进气通道2在节流空间2b中逐渐节流，以缓和地产生进气空气的收缩流。可以减少不仅由带电异物的电沉积而且由其收缩引起的进气空气与筒形壁221表面的分离。因此，能够有效抑制由收缩的进气空气引起的进气空气阻力的增大，以改善进气效率。
另外，根据进气装置1的过滤器壳体20，导电下游通道壁部220和在空气过滤器10上游暴露到进气通道2的上游通道壁210彼此电连接。由于下游通道壁部220与接地结构36处于导电连接状态，负电荷能够从下游通道壁部220和上游通道壁210两者快速释放。因此，带正电颗粒难以在空气过滤器10的下游侧和上游侧电沉积在过滤器壳体20(在该实施例中为壳体构件21、22)上。因此，能够有效抑制由进气空气分离引起的进气空气阻力的增大，以改善进气效率。
(其他实施例)
本公开不应限于该实施例，并且可以应用于本公开范围内的各种其他实施例和各实施例的各种组合。
具体而言，如图10所示，在变型例1中，漏斗端口221a没有设置在筒形壁221的突出到过滤空间2a中的上游端部处。例如，上游端部是直筒形开口。
在变型例2中，导电性可以仅赋予下游通道壁部220的与接地结构36导电的一部分，该部分包括内表面部分。在变型例2中，下游通道壁部220的绝缘基底材料镀覆有或涂覆有导电材料。可替代地，将导电基底材料插入下游通道壁部220的绝缘基底材料中。可替代地，在变型例2中，将下列中的至少两个组合：由作为导电材料的导电树脂或金属形成的部分、镀覆有或涂有导电材料的部分以及导电材料插入的部分。
在变型例3中，导电性可以仅给予上游通道壁210的一部分。在变型例3中，上游通道壁210的绝缘基底材料镀覆有或涂覆有导电材料，或者将导电基底材料插入上游通道壁210的绝缘基底材料中。可替代地，在变型例3中，将下列中的至少两个组合：由作为导电材料的导电树脂或金属形成的部分、镀覆有或涂有导电材料的部分、以及插入导电材料的部分。
在变型例4中，导电性可以不提供在上游通道壁210的整个区域上。在变型例4中，下游通道壁部220可以由单种或多种绝缘材料制成。
如图11所示，在变型例5中，接地结构36的导电板35仅在旁通通道310从进气通道2分支的分支点Ss上游的上游部分Su处电连接到下游通道壁部220。如图12所示，在变型例6中，接地结构36的导电板35仅在旁通通道310从进气通道2分支的分支点Ss下游的下游部分Sd处电连接到下游通道壁部220。在变型例7中，在与传感器电路33绝缘的同时，导电性可以被赋予传感器本体31的一部分或整个区域。

Claims (6)

1.一种进气装置，包括：
空气过滤器(10)，其过滤用于内燃发动机的进气空气；
过滤器壳体(20)，其容纳所述空气过滤器并包括进气通道(2)，以允许所述进气空气从所述空气过滤器的上游传递至下游，所述过滤器壳体具有位于所述空气过滤器下游的通道壁部(220)，所述通道壁部是导电的并且暴露于所述进气通道；以及
空气物理量传感器(30)，其具有
传感器元件(32)，其位于所述空气过滤器下游以检测与所述进气空气有关的特定物理量，以及
接地结构(36)，其电连接到所述通道壁部用于使所述传感器元件接地。
2.根据权利要求1所述的进气装置，其中，
所述空气物理量传感器具有容纳所述传感器元件和所述接地结构的传感器本体(31)，
所述传感器本体由绝缘材料制成，以及
所述传感器本体固定至所述通道壁部。
3.根据权利要求2所述的进气装置，其中，
所述传感器本体包括位于所述空气过滤器下游的旁通通道(310)，
所述旁通通道使所述进气空气在分支点(Ss)处从所述进气通道朝所述传感器元件分支，
所述传感器本体具有暴露于所述旁通通道的旁通壁(311)，以及
所述接地结构在所述分支点(Ss)的上游位置处电连接到所述通道壁部。
4.根据权利要求1所述的进气装置，其中，
所述通道壁部暴露于所述进气通道的在所述空气过滤器的下游位置处节流的一部分(2b)。
5.根据权利要求4所述的进气装置，其中，
所述进气通道包括容纳所述空气过滤器的过滤空间(2a)，以及在所述过滤空间的下游位置处节流的节流空间(2b)，
所述通道壁部具有围绕所述节流空间的筒形壁(221)，以及
所述筒形壁具有漏斗端口(221a)，所述漏斗端口的直径朝所述过滤空间逐渐扩大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的进气装置，其中，
所述过滤器壳体包括
下游壁(220)，其作为所述空气过滤器下游的所述通道壁部，以及
上游壁(210)，其是导电的并在所述空气过滤器的上游位置处暴露于所述进气通道，并且
所述下游壁和所述上游壁彼此电连接。
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