JP2008088834A - 吸気ダクト及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】屈曲部を有する吸気ダクトにおいて圧力損失を確実且つ効果的に低減させる。
【解決手段】基本ダクト1の屈曲部下流路5を流れる気体について数値流体解析を行い、屈曲部下流路5に沿う複数の縦断面のそれぞれについて、最高流速と、最高流速部10と、一定速度間隔の等速線図と、等速線図における隣り合う等速線の間隔が最も狭い最密部11と、最高流速部10に近接し且つ最密部11よりも外周側に在る、最高流速に対して所定割合の流速となる領域又は部位の極低流速部12と、を求める。流路横断面積が過小となることで基本ダクト1よりも圧力損失が増大しないようにダクト内壁面6が内周側に張り出すことにより、複数の縦断面のそれぞれにおいて少なくとも極低流速部12及び極低流速部よりも外周側の外周側領域14が除去された製品流路断面形状を有する設計ダクト2を設計する。
【選択図】図1
【解決手段】基本ダクト1の屈曲部下流路5を流れる気体について数値流体解析を行い、屈曲部下流路5に沿う複数の縦断面のそれぞれについて、最高流速と、最高流速部10と、一定速度間隔の等速線図と、等速線図における隣り合う等速線の間隔が最も狭い最密部11と、最高流速部10に近接し且つ最密部11よりも外周側に在る、最高流速に対して所定割合の流速となる領域又は部位の極低流速部12と、を求める。流路横断面積が過小となることで基本ダクト1よりも圧力損失が増大しないようにダクト内壁面6が内周側に張り出すことにより、複数の縦断面のそれぞれにおいて少なくとも極低流速部12及び極低流速部よりも外周側の外周側領域14が除去された製品流路断面形状を有する設計ダクト2を設計する。
【選択図】図1
Description
本発明は吸気ダクト及びその製造方法に関する。本発明は、例えば車両等の内燃機関に接続される吸気ダクトに好適に利用することができる。
車両用吸気ダクトは、外部から吸い込んだ外気をエンジンに供給するものである。このような吸気ダクトは、車両搭載上、限られたスペース内で他の部品と干渉しないような形状とする必要があることから、通常屈曲部を有している。
屈曲部を有する吸気ダクトにおいては、屈曲部の曲がり度合が大きくなる(曲がりが急になる)ほど、吸気ダクト内を流れる吸入空気の圧力損失が大きくなる。これは、屈曲部の下流で吸入空気の流れが剥離することが大きな原因となっている。その改善のため、吸気ダクトの流路横断面積を拡大して対応しているが、この場合は製品サイズの大型化や重量増大につながり、コスト的にも望ましくない。
そこで、吸気ダクトの流路横断面積を拡大することなく、圧力損失を低減しうるダクトとして、特許文献1に開示されたものが知られている。このダクトは、圧力損失を可求的に低減すると同時にダクトを介して伝播する騒音も減衰させることができるように、屈曲部の下流側で屈曲部内側のダクト内壁面に、縦断面形状が半円状や流線形の吸音機能を有するガイドブロックを配設したものである。
このダクトによれば、屈曲部の下流側で内側の内壁面に設けられた半円状等のガイドブロックにより、流れの剥離を防止して渦の発生による圧損増大を防止することができる。また、このガイドブロックが吸音機能を有するとともに、ガイドブロックにより流路横断面積が減少するので、騒音を減衰させることもできる。
特開2002−156977号公報
しかしながら、前述した従来の半円形状等のガイドブロックを設けた吸気ダクトであっても、屈曲部の曲がり度合やガイドブロックに対する流路横断面積の大きさ等によっては、圧力損失を効果的に低減させることができないばかりか、かえって圧力損失が増大してしまう場合も発生する。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、屈曲部を有する吸気ダクトにおいて、圧力損失を確実且つ効果的に低減させることを解決すべき技術課題とするものである。
上記課題を解決する本発明の吸気ダクトの製造方法は、屈曲部を有する吸気ダクトの製造方法であって、成形しようとする製品ダクトの製品形状の基本となる基本形状を有する基本ダクトの、屈曲部及びその下流における屈曲部下流路を流れる気体について数値流体解析を行い、該数値流体解析で得られた流速分布から、最高流速と、最高流速部と、最低流速部と、一定速度間隔の等速線図と、該最低流速部を含み該最高流速に対して所定割合の流速となる領域、又は該最高流速部に近接し且つ該最低流速部よりも流路内周側に在る、該最高流速に対して所定割合の流速となる部位よりなる極低流速部と、を求める流体解析工程と、設計ダクトの屈曲部下流路における流路横断面積が過小となることで該設計ダクトの圧力損失が前記基本ダクトの圧力損失よりも増大しないように該屈曲部下流路を区画するダクト内壁面が流路内周側に張り出すことにより、少なくとも前記極低流速部及び該極低流速部よりも流路外周側の外周側領域が除去された、該屈曲部下流路における製品流路断面形状を有する該設計ダクトを設計する設計工程と、前記設計工程で設計した前記設計ダクト通りに前記製品ダクトを成形する成形工程と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明の吸気ダクトの製造方法において、前記極低流速部は、前記最高流速に対して2〜35%の流速となる領域又は部位であることが好ましく、前記最高流速に対して10〜20%の流速となる領域又は部位であることがより好ましい。
本発明の吸気ダクトの製造方法において、前記設計工程では、前記屈曲部下流路が延びる方向に向かって前記ダクト内壁面が流線形となるように前記設計ダクトを設計することが好ましい。
請求項5に記載の吸気ダクトは、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の吸気ダクトの製造方法により製造されたものである。
本発明によれば、屈曲部の曲がり度合や流路横断面積等がどのように変化しようが、所望する製品形状に応じて、確実且つ効率的に圧力損失を低減しうる吸気ダクトを提供することが可能となる。
また、本発明は、流路横断面積の縮小により圧損低減を図るものであるから、吸気口からの吸気音を低減させる効果も期待できる。
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る吸気ダクトの製造方法は、屈曲部を有する車両用の吸気ダクトを製造する方法であって、流体解析工程と、設計工程と、成形工程とを備えている。図1はこの製造方法を説明する図であって、(a)は流体解析工程で基本ダクト1について数値流体解析を行って得られた流速分布を概略的に示す図であり、(b)は設計工程で設計する設計ダクト2の製品流路断面形状を概略的に示す図であり、(c)は成形工程で成形した製品ダクト3の断面形状を概略的に示す図である。
流体解析工程では、図1(a)に要部が示される基本ダクト1の屈曲部4及びその下流における屈曲部下流路5を流れる気体について数値流体解析を行い、流速分布を求める。
前記基本ダクト1は、成形しようとする製品ダクト3の製品形状の基本となる基本形状を有する。ここに、この基本形状は、成形しようとする製品ダクト3の製品形状における屈曲部4と曲がり度合(曲がり角度)が同じである屈曲部4を有し、且つ同製品形状における屈曲部下流路5と長さが同じである屈曲下流路5を有するものである。また、前記基本形状は、屈曲部下流路5が延びる方向において設計工程で流路横断面形状が変更される変形部を除く部分については、前記製品形状の流路横断面と同じ面積及び形を有するものである。なお、前記基本形状における流路横断面の形状は特に限定されず、円形、楕円形、略矩形状又はその他の形状(異形状)のいずれであってもよい。
屈曲部4の曲がり度合(曲がり角度)、屈曲部下流路5の長さ及び流路横断面積については、いずれも特に限定されず、任意である。すなわち、成形しようとする製品ダクト3の製品形状はいかなる形状であってもよい。
前記数値流体解析(CFD(Computational Fluid Dynamics)解析)の種類は特に限定されず、例えば、有限体積法を用いるCFD解析ソフトを利用することができる。
そして、数値流体解析で得られた流速分布から、例えば、最高流速と、最高流速部10と、最低流速部18と、一定速度間隔の等速線図と、最密部11と、極低流速部12とを求める。
前記最密部11は、等速線図において隣り合う等速線同士の間隔が最も狭い部位である。この最密部11は前記最高流速部10から流路内周側に向かって斜め方向(屈曲部4の外側に向かうとともに屈曲部下流路5の下流側に向かう斜め方向)に湾曲しながら、等速線に沿って延びている。
また、前記極低流速部12は、最低流速部10を含み最高流速に対して所定割合の流速となる領域、又は最高流速部10に近接し且つ最低流速部18よりも流路内周側に在る、最高流速に対して所定割合の流速となる部位よりなる。なお、この極低流速部12は、屈曲部4の曲がり度合や屈曲部下流路5の断面形状によっては、前記最密部11よりも流路内周側に位置する場合もあるかもしれないが、通常は前記最密部11よりも流路外周側(屈曲部4の外側ではなく内側の流路外周側)に在る。
ここに、最高流速に対して所定割合の流速となる領域とは、最高流速に対して所定割合の流速となる等速線で囲まれる領域を意味する。また、最高流速に対して所定割合の流速となる部位とは、最高流速に対して所定割合の流速となる等速線が延びる部位を意味する。
前記極低流速部12における流速は、屈曲部4の曲がり度合や屈曲部下流路5の横断面積の大きさ等に応じて、本発明の効果を奏しうる範囲内で前記最高流速に対して所定割合となるように適宜設定可能である。この極低流速部12の流路内周側には、後述するように流れが急に速くなる流速急変領域(等速線図において隣り合う等速線同士の間隔が他よりも極端に狭くなる領域)13が隣接しており、極低流速部12の流路内周側は流速が大きい。また、後述するように設計工程では、この極低流速部12及びこれより流路外周側(屈折部4の外側ではなく内側の流路外周側)の外周側領域14が除去されるように、製品流路断面形状が決定される。このため、極低流速部12における流速を大きくすれば、製品流路断面形状における横断面積が小さくなる。そして、製品流路断面形状における横断面積が小さくなりすぎると、かえって圧力損失が増大する場合がある。
そこで、前記極低流速部12は、前記最高流速に対して2〜35%の流速となる領域又は部位であることが好ましい。極低流速部12における流速が前記最高流速に対して2%未満になると、最高流速に対して2%以上で且つ35%程度以下の流速を有する領域が製品ダクト3において残ることとなり、圧損低減効果が小さくなる。一方、極低流速部12における流速が前記最高流速に対して35%を超えると、流路横断面積が過小となってかえって圧損が増大する場合がある。
また、前記極低流速部12は、前記最高流速に対して10〜20%の流速となる領域又は部位であることがより好ましい。極低流速部12における流速が最高流速に対して10〜20%である場合は、圧力損失をより効果的に低減させることができる。特に、極低流速部12が前記最高流速に対して13%の流速となる領域又は部位である場合は、基本ダクト1における屈曲部4の曲がり度合や屈曲部下流路5の横断面積を種々変更したとしても、圧損低減効果がほぼ最大となる。
屈曲部下流路5を流れる気体の流速分布は、その概略図が図1(a)に示されるように、屈曲部4の内側の屈曲点近傍に最高流速部(図1(a)で黒く塗った部分)10が現れる。また、この最高流速部10から流路内周側に斜め方向(最高流速部10とは反対側(屈曲部4の外側)の壁面方向及び屈曲部下流路5が延びる方向に向かう斜め方向)に広がりつつ延びる領域が流れの速い高流速領域15である。そして、この高流速領域15から屈曲部外側に向かう流路外周側には、流路外周側に向かうにつれて徐々に流れが遅くなる領域16が在る。
一方、この高流速領域15から屈曲部内側の流路外周側には、流れが急に遅くなる前記流速急変領域13が高流速領域15に隣接して存在する。なお、この流速急変領域13内に、等速線図において隣り合う等速線同士の間隔が最も狭い前記最密部(図1(a)に点線で示す)11が在る。また、この流速急変領域13の流路外周側(屈曲部下流路5内で屈曲部4の外側ではなく内側に向かう流路外周側)には、流速がかなり小さくなる低流速領域17が隣接している。なお、この低流速領域17は、流速急変領域13よりも屈曲部4の内側の流路外周側にある領域全てのことである。また、この低流速領域17における流速は、高流速領域15よりも屈曲部外側に向かう流路外周側にある前記領域16における流速よりもかなり小さい。
そして、前記低流速領域17内に前記極低流速部12が流速急変領域13に隣接して存在する。また、この極低流速部12内で前記最高流速部10の近傍に最低流速部(図1(a)に点線で示した部分)18が存在する。この最低流速部18は、屈曲部下流路5の下流側に向かう順流と、上流側に向かう逆流との境界部位に現れる。すなわち、最低流速部18よりも屈曲部内側に向かう流路外周側においては、気体は逆流している。
前記設計工程では、実際に成形しようとする製品ダクト3の設計ダクト2を設計し、この設計ダクト2における屈曲部下流路5の製品流路断面形状を決定する。この製品流路断面形状は、図1(b)に示されるように、屈曲部下流路5を区画する基本ダクト1のダクト内壁面6を流路内周側に張り出させることにより形成される。したがって、設計ダクト5は基本ダクト1のダクト内壁面6が流路内周側に張り出した張り出し内壁面7を有している。このとき、製品流路断面形状における横断面積が小さくなりすぎると、設計ダクト2(すなわち製品ダクト3)の圧力損失が基本ダクト1の圧力損失よりも増大してしまう場合がある。このため、製品流路断面形状における横断面積が過小になることで基本ダクト1よりも設計ダクト2(製品ダクト3)の圧力損失が増大しない範囲内で、屈曲部下流路5を区画する基本ダクト1のダクト内壁面6を流路内周側に張り出させる。
ここに、設計ダクト2(すなわち製品ダクト3)の圧力損失が基本ダクト1の圧力損失よりも増大してしまうか否かは、設計ダクト2及び基本ダクト1について、例えば数値流体解析により計算により調べることができる。この圧力損失を解析するための具体的な解析方法や計算方法としては、特に限定されず、公知の方法(有限体積法等)を利用することができる。
また、設計ダクト2の製品流路断面形状は、少なくとも前記極低流速部12及びこの極低流速部12よりも流路外周側(屈曲部内側の流路外周側)の外周側領域14が除去された形状である。
さらに、この製品流路断面形状は、屈曲部下流路5が延びる方向に向かってダクト内壁面7が流線形となるように決定されたものである。ダクト内壁面7を流線形とすることは必須の要件ではないが、ダクト内壁面7が流線形となっていれば、屈曲部下流路5内を流れる気体の流れが円滑となり、より効果的に圧力損失を低減させることができるので好ましい。
前記成形工程では、前記設計工程で設計した前記設計ダクト2通りに設計して、前記製品流路断面形状を有する製品ダクト3を得る。
こうして得られた屈曲部4を有する製品ダクト3は、数値流体解析により得られた流速分布に基づき、流れの剥離が起こる極低流速部12が除かれるように決定された製品流路断面形状を有する。このため、この製品ダクト3では、屈曲部下流路5を流れる気体の圧力損失を確実に且つ効率的に低減させることができる。
また、この製品ダクト3は、基本ダクト1に対して流路横断面積の縮小により圧損低減を図るものであるから、吸気口からの吸気音を低減させる効果も期待できる。
(実施例1)
前述した実施形態で説明した方法に準じて、図2〜図6に示される屈曲部4を有する基本ダクト1について数値流体解析を行い、その解析結果に基づいて製品流路断面形状を決定して設計ダクト2を設計し、設計通りの製品ダクト3を成形した。なお、製品ダクト3の成形には樹脂のブロー成形を利用した。
前述した実施形態で説明した方法に準じて、図2〜図6に示される屈曲部4を有する基本ダクト1について数値流体解析を行い、その解析結果に基づいて製品流路断面形状を決定して設計ダクト2を設計し、設計通りの製品ダクト3を成形した。なお、製品ダクト3の成形には樹脂のブロー成形を利用した。
図2は、図1(a)に示される基本ダクト1を図1(a)の上方から見た平面図に相当する、本実施例1における基本ダクト1の要部平面図である。図3(a)は本実施例1における基本ダクト1を図2のA−A線で切った屈曲部下流路5が延びる方向に沿う要部縦断面図であり、図3(b)は図2のE−E線で切った横断面図である。図4(a)は本実施例1における基本ダクト1を図2のB−B線で切った屈曲部下流路5が延びる方向に沿う要部縦断面図であり、図4(b)は図2のF−F線で切った横断面図である。図5(a)は本実施例1における基本ダクト1を図2のC−C線で切った屈曲部下流路5が延びる方向に沿う要部縦断面図であり、図5(b)は図2のG−G線で切った横断面図である。図6(a)は本実施例1における基本ダクト1を図2のD−D線で切った屈曲部下流路5が延びる方向に沿う要部縦断面図であり、図6(b)は図2のH−H線で切った横断面図である。
なお、図2〜図6からわかるように、本実施形態1の基本ダクト1における屈曲部4の曲がり角度は90度であり、横断面形状は円形でも矩形状でもない異形状である。
本実施例1における流体解析工程では、図2〜図6に示される基本ダクト1の屈曲部下流路5を流れる気体についてCFD解析を行って流速分布を求めるとともに、最高流速と、最高流速部10と、最低流速部18と、一定速度間隔の等速線図と、最密部11と、極低流速部12とを求めた。
この際、等速線図における速度間隔は4m/sとした。図7に、得られた等速線図のうち屈曲部4付近のみを部分的に示す。なお、CFD解析によって得られる等速線図はカラー表示であるが、図7は、カラー表示で得られた等速線図から色の濃淡を省きつつ白黒表示で表して、等速線のみを線書きしたものである。図7における数値は、各等速線における流速(m/s)を示す。また、図7においては屈曲部下流路5が図7の下方向に延びている。
なお、本実施例1の基本ダクト1では、最高流速部10における最高流速が80m/sである。また、最密部11は、流速が32m/sの等速線と、流速が36m/sの等速線との間に現れる。
そして、本実施例1では、極低流速部12を、前記最高流速に対して5%の流速となる領域(5%流速領域)とした。なお、この5%流速領域は、図7の等速線図において、8m/sの等速線で囲まれる領域の中に部分的に存在する。
したがって、設計工程では、極低流速部12としての5%流速領域及びこの5%流速領域よりも流路外周側(屈曲部内側の流路外周側)にある外周側領域13が除去されるように、設計ダクト2の製品流路断面形状を決定した。また、この設計ダクト2の製品流路断面形状は、屈曲部下流路5が延びる方向に向かって張り出し内壁面7が流線形となるように決定した。
図8〜図11に、この設計ダクト2の製品流路断面形状を示す。なお、図8(a)は基本ダクト1を図2のA−A線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図8(b)は基本ダクト1を図2のE−E線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図9(a)は基本ダクト1を図2のB−B線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図9(b)は基本ダクト1を図2のF−F線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図10(a)は基本ダクト1を図2のC−C線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図10(b)は図2のG−G線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図11(a)は基本ダクト1を図2のD−D線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図11(b)は基本ダクト1を図2のH−H線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。
(実施例2)
本実施例2は、極低流速部12における流速を変更すること以外は前記実施例1と同様である。
本実施例2は、極低流速部12における流速を変更すること以外は前記実施例1と同様である。
すなわち、本実施例2では、極低流速部12を、前記最高流速に対して10%の流速となる領域(10%流速領域)とした。なお、この10%流速領域は、図7の等速線図において、8m/sの等速線で囲まれる領域である。
したがって、設計工程では、極低流速部12としての10%流速領域及びこの10%流速領域よりも流路外周側(屈曲部内側の流路外周側)にある外周側領域13が除去されるように、設計ダクト2の製品流路断面形状を決定した。
図12〜図15に、この設計ダクト2の製品流路断面形状を示す。なお、図12(a)は基本ダクト1を図2のA−A線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図12(b)は基本ダクト1を図2のE−E線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図13(a)は基本ダクト1を図2のB−B線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図13(b)は基本ダクト1を図2のF−F線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図14(a)は基本ダクト1を図2のC−C線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図14(b)は図2のG−G線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図15(a)は基本ダクト1を図2のD−D線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図15(b)は基本ダクト1を図2のH−H線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。
(実施例3)
本実施例3は、極低流速部12における流速を変更すること以外は前記実施例1と同様である。
本実施例3は、極低流速部12における流速を変更すること以外は前記実施例1と同様である。
すなわち、本実施例3では、極低流速部12を、前記最高流速に対して20%の流速となる部位(20%流速部位)とした。なお、この20%流速部位は、図7の等速線図において、16m/sの等速線が延びる部位である。
したがって、設計工程では、極低流速部12としての20%流速部位及びこの20%流速部位よりも流路外周側(屈曲部内側の流路外周側)にある外周側領域13が除去されるように、設計ダクト2の製品流路断面形状を決定した。
図16〜図19に、この設計ダクト2の製品流路断面形状を示す。なお、図16(a)は基本ダクト1を図2のA−A線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図16(b)は基本ダクト1を図2のE−E線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図17(a)は基本ダクト1を図2のB−B線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図17(b)は基本ダクト1を図2のF−F線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図18(a)は基本ダクト1を図2のC−C線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図18(b)は図2のG−G線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図19(a)は基本ダクト1を図2のD−D線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図19(b)は基本ダクト1を図2のH−H線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。
(実施例4)
本実施例4は、極低流速部12における流速を変更すること以外は前記実施例1と同様である。
本実施例4は、極低流速部12における流速を変更すること以外は前記実施例1と同様である。
すなわち、本実施例4では、極低流速部12を、前記最高流速に対して30%の流速となる部位(30%流速部位)とした。なお、この30%流速部位は、図7の等速線図において、24m/sの等速線が延びる部位である。
したがって、設計工程では、極低流速部12としての30%流速部位及びこの30%流速部位よりも流路外周側(屈曲部内側の流路外周側)にある外周側領域13が除去されるように、設計ダクト2の製品流路断面形状を決定した。
図20〜図23に、この設計ダクト2の製品流路断面形状を示す。なお、図20(a)は基本ダクト1を図2のA−A線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図20(b)は基本ダクト1を図2のE−E線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図21(a)は基本ダクト1を図2のB−B線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図21(b)は基本ダクト1を図2のF−F線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図22(a)は基本ダクト1を図2のC−C線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図22(b)は図2のG−G線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。図23(a)は基本ダクト1を図2のD−D線で切った要部縦断面における設計ダクト2の要部縦断面図であり、図23(b)は基本ダクト1を図2のH−H線で切った横断面における設計ダクト2の横断面図である。
(圧力損失の評価)
前記実施例1〜4で設計した設計ダクト2と、前記実施例1で説明した基本ダクト1とについて、CFD解析ソフトを利用して、空気流量0.165kg/sの条件で、数値流体解析により圧力損失を計算し、圧力損失の解析値を求めた。
前記実施例1〜4で設計した設計ダクト2と、前記実施例1で説明した基本ダクト1とについて、CFD解析ソフトを利用して、空気流量0.165kg/sの条件で、数値流体解析により圧力損失を計算し、圧力損失の解析値を求めた。
また、前記実施例1〜4で成形した製品ダクト3と、前記実施例1で説明した基本ダクト1を実際に成形したものとについて、圧力損失測定装置を用いて、空気流量0.165kg/sの条件で、実際に空気を流して圧力損失を測定し、圧力損失の実測値を求めた。
これらの結果を併せて図24に示す。なお、図24において、しきい値とは、最高流速に対する極低流速部12の流速の割合(%)のことである。したがって、しきい値が5%であるときの圧力損失は、極低速流速部12としての5%流速領域及びこの5%流速領域よりも流路外周側にある外周側領域13が除去された製品流路断面形状を有する実施例1の設計ダクト2についてのものであり、しきい値が10%であるときの圧力損失は、極低速流速部12としての10%流速領域及びこの10%流速領域よりも流路外周側にある外周側領域13が除去された製品流路断面形状を有する実施例2の設計ダクト2についてのものであり、しきい値が20%であるときの圧力損失は、極低速流速部12としての20%流速部位及びこの20%流速部位よりも流路外周側にある外周側領域13が除去された製品流路断面形状を有する実施例3の設計ダクト2についてのものであり、しきい値が30%であるときの圧力損失は、極低速流速部12としての30%流速部位及びこの30%流速部位よりも流路外周側にある外周側領域13が除去された製品流路断面形状を有する実施例4の設計ダクト2についてのものである。また、しきい値が0%であるときの圧力損失は、基本ダクト1についてのものである。
図24から明らかなように、前記しきい値を5〜30%とした本実施例1〜4では、いずれも基本ダクト1よりも圧力損失が低減した。特に、前記しきい値を10〜20%とした実施例2及び3では、圧力損失を大幅に低減させることができた。
また、圧力損失の解析値はいずれも実測値とほぼ同等であった。したがって、本実施例1〜4のように数値流体解析により流速分布を求めるとともに、これに基づいて所定の極低流速部12を求め、この極低流速部12が除去されるように製品流路断面形状を決定して設計ダクト2を設計すれば、信頼性高く、圧力損失効果の高い製品ダクト3を成形できることが確認された。
1…基本ダクト 2…設計ダクト
3…製品ダクト 4…屈曲部
5…屈曲部下流路 6…ダクト内壁面
7…張り出し内壁面 10…最高流速部
11…最密部 12…極低流速部
13…流速急変領域 14…外周側領域
15…高流速領域 17…低流速領域
18…最低流速部
3…製品ダクト 4…屈曲部
5…屈曲部下流路 6…ダクト内壁面
7…張り出し内壁面 10…最高流速部
11…最密部 12…極低流速部
13…流速急変領域 14…外周側領域
15…高流速領域 17…低流速領域
18…最低流速部
Claims (5)
- 屈曲部を有する吸気ダクトの製造方法であって、
成形しようとする製品ダクトの製品形状の基本となる基本形状を有する基本ダクトの、屈曲部及びその下流における屈曲部下流路を流れる気体について数値流体解析を行い、該数値流体解析で得られた流速分布から、最高流速と、最高流速部と、最低流速部と、一定速度間隔の等速線図と、該最低流速部を含み該最高流速に対して所定割合の流速となる領域、又は該最高流速部に近接し且つ該最低流速部よりも流路内周側に在る、該最高流速に対して所定割合の流速となる部位よりなる極低流速部と、を求める流体解析工程と、
設計ダクトの屈曲部下流路における流路横断面積が過小となることで該設計ダクトの圧力損失が前記基本ダクトの圧力損失よりも増大しないように該屈曲部下流路を区画するダクト内壁面が流路内周側に張り出すことにより、少なくとも前記極低流速部及び該極低流速部よりも流路外周側の外周側領域が除去された、該屈曲部下流路における製品流路断面形状を有する該設計ダクトを設計する設計工程と、
前記設計工程で設計した前記設計ダクト通りに前記製品ダクトを成形する成形工程と、を備えていることを特徴とする吸気ダクトの製造方法。 - 前記極低流速部は、前記最高流速に対して2〜35%の流速となる領域又は部位である請求項1に記載の吸気ダクトの製造方法。
- 前記極低流速部は、前記最高流速に対して10〜20%の流速となる領域又は部位である請求項2に記載の吸気ダクトの製造方法。
- 前記設計工程では、前記屈曲部下流路が延びる方向に向かって前記ダクト内壁面が流線形となるように前記設計ダクトを設計する請求項1乃至3のいずれか一つに記載の吸気ダクトの製造方法。
- 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の吸気ダクトの製造方法により製造された吸気ダクト。
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JP2013227961A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-11-07 | Roki Co Ltd | 通気ダクト |
CN103527358A (zh) * | 2013-09-27 | 2014-01-22 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种发动机及其进气弯管 |
-
2006
- 2006-09-29 JP JP2006267675A patent/JP2008088834A/ja not_active Withdrawn
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CN103527358B (zh) * | 2013-09-27 | 2016-05-11 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种发动机及其进气弯管 |
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