JP2015140751A - 内燃機関の吸気ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下においても排出性を確保できる内燃機関の吸気ダクトを提供する。【解決手段】吸気ダクト２０は、吸気ダクト本体２２〜２４と、吸気ダクト本体２２〜２４に設けられた排水孔２６と、排水孔２６に取り付けられ吸気ダクト本体２２〜２４の内部と外部との連通を許容又は遮断する逆止弁３０とを備える。逆止弁３０は、排水孔２６に取り付けられ液体通路４１が設けられる本体部材４０と、本体部材４０内に配置され浮力Ｆによって浮遊可能なフロート部材５０とを有する。フロート部材５０は、自重によって下方に位置するときに液体通路４１を開放し、液体通路４１の下流側から水面が上昇したときに浮上して液体通路４１を遮断する。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の吸気ダクトに関するものである。

従来、内燃機関の吸気ダクトには、内部に浸入した液体（例えば水）を排出するための排液孔と、排液孔に取り付けられ吸気ダクトの内部と外部との連通を許容又は遮断する逆止弁とが設けられている。

この種の逆止弁としては、例えば特許文献１に示す傘型逆止弁が用いられている。傘型逆止弁は、吸気ダクトに係止される弁軸と、弁軸の下端に拡径して形成され排液孔を下方から覆う傘状の弁体とで構成されている。傘型逆止弁では、排液しない通常時に弁体が吸気ダクトに接触したり若干のクリアランスを空けたりして設けられ、吸気ダクトの内部と外部との連通を遮断している。一方、吸気ダクトの内部に浸入した液体が排液孔を通って弁体に達すると、液体の重さで弁体が押し下げられるように変形し、液体が吸気ダクトの外部へと排出されるようになっている。

その他の逆止弁としては、例えばダックビル型逆止弁が用いられている。ダックビル型逆止弁は、略中空円錐状を呈し、基端が排液孔に係止され、先端に微細なスリットを備えている。ダックビル型逆止弁では、通常時にスリットが閉塞され、吸気ダクトの内部と外部との連通を遮断している。一方、吸気ダクトの内部に浸入した液体が排液孔を通ってスリットに達すると、液体の重さでスリットが拡開するように変形し、液体が吸気ダクトの外部へと排出されるようになっている。

実開平０６−６０７６４号公報

しかし、傘型逆止弁では、通常時に弁体が吸気ダクトに接触したり若干のクリアランスを空けたりして設けられるので、例えば氷点下等の低温環境下に曝されたときに、弁体に付着した液体（水分）が凍結すると、弁体が吸気ダクトに凍結固着する虞がある。特に、傘型逆止弁は、弁体が傘状を呈しており、液体を溜めやすい構造となっているので、凍結固着を招く可能性が高い。このような凍結固着が生じると、弁体の変形が阻害されるので、吸気ダクトの内部と外部との連通が常に遮断されてしまい、吸気ダクトの内部に浸入した液体を排出できない。

また、ダックビル型逆止弁では、通常時にスリットが閉塞されているので、氷点下等の低温環境下に曝されたときに、スリットに付着した液体が凍結すると、スリットが閉塞された状態で凍結固着する虞がある。このような凍結固着が生じると、スリットの変形が阻害されるので、吸気ダクトの内部と外部との連通が常に遮断されてしまい、吸気ダクトの内部に浸入した液体を排出できない。

本発明は、このような観点から創案されたものであり、低温環境下においても排出性を確保できる内燃機関の吸気ダクトを提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、本発明は、内燃機関にエアを供給する内燃機関の吸気ダクトであって、吸気ダクト本体と、前記吸気ダクト本体に設けられた排液孔と、前記排液孔に取り付けられ、前記吸気ダクト本体の内部と外部との連通を許容又は遮断する逆止弁と、を備え、前記逆止弁は、前記排液孔に取り付けられ、液体通路が設けられる本体部材と、前記本体部材内に配置され、浮力によって浮遊可能なフロート部材と、を有し、前記フロート部材は、自重によって下方に位置するときに前記液体通路を開放し、前記液体通路の下流側から液面が上昇したときに浮上して前記液体通路を遮断することを特徴とする。

要するに、本発明は、排液しない通常時に吸気ダクトの内部と外部との連通を許容する常開型のフロート弁を用いるところに特徴がある。
本発明によれば、排液時だけでなく、排液しない通常時においても、フロート部材が自重によって下方に位置して液体通路を開放できるようになるとともに、液体通路の開放部位を大きく確保できるようになる。これにより、低温環境下に曝されたときに、フロート部材に付着した液体が凍結しても、フロート部材が液体通路を遮断することがないので、吸気ダクトの内部に浸入した水を排出できる。

本発明では、低温環境下においても排出性を確保できる内燃機関の吸気ダクトを提供することができる。

本実施形態に係る逆止弁及び吸気ダクトを備えた自動車の概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＩｂ−Ｉｂ矢視断面図である。 図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視における逆止弁の断面図である。 逆止弁の斜視図である。 本体部材の構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ矢視における垂直断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＶｃ−ＩＶｃ矢視における水平断面図、である。 フロート部材の構成図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、である。 水面が水平に上昇した場合における逆止弁の動作を説明するための断面図である。 変形例に係るフロート部材の左側面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図中に適宜矢印で示される、「前後」及び「上下」は、車両の前後方向及び上下方向を示し、「左右」は、運転席から見た左右方向（車幅方向）をそれぞれ示している。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、車両である自動車１０は、車体前部１１に設けられた機器搭載室１２に、エンジン１３、エアクリーナ１４、ラジエータ１５、バッテリ１６、吸気ダクト２０等の機器を備えている。また、機器搭載室１２には、前後方向に延設された左右一対のサイドフレーム１７，１７と、サイドフレーム１７，１７の前端部に架設されたバルクヘッド１８と、を有している。なお、図１（ａ）では説明の便宜のためバッテリ１６を省略して描いている。

吸気ダクト２０は、内燃機関であるエンジン１３に供給するエアを吸入するダクトであり、エアクリーナ１４を介してエンジン１３に連結されている。吸気ダクト２０は、吸気口２１と、吸気口２１から立ち下がる立下部２２と、立下部２２の下端部２５から立ち上がる立上部２３と、立上部２３の上端とエアクリーナ１４とを連結する連結部２４と、立下部２２の下端部２５に設けられた排水孔２６と、を有している。吸気口２１は、機器搭載室１２の前方上部に、具体的には、ラジエータ１５の上端とバルクヘッド１８との間に配置されている。立下部２２は、吸気口２１の直後から機器搭載室１２の底部付近まで立ち下がっている。立下部２２の下端部２５は、バッテリ１６の下方で、左側のサイドフレーム１７よりも左側まで延びている。立上部２３は、下端部２５から立ち上り、左側のサイドフレーム１７の上方でエアクリーナ１４に連結している。図１（ｂ）に示すように、立下部２２の下端部２５には、排水孔２６が設けられており、排水孔２６には逆止弁３０が取り付けられている。本実施形態において、立下部２２、立上部２３及び連結部２４は、特許請求の範囲の吸気ダクト本体を構成している。排水孔２６は、特許請求の範囲の排液孔を構成している。

図２乃至図５に示すように、逆止弁３０は、吸気ダクト２０の内部から水（液体）を排出するとともに、排水孔２６から吸気ダクト２０の内部に水が浸入するのを抑制する部材である。つまり、逆止弁３０は、吸気ダクト２０の内部と外部との連通を許容又は遮断する。逆止弁３０は、常開型のフロート弁であり、排水孔２６に取り付けられ液体通路４１が設けられる本体部材４０と、本体部材４０内に配置され浮力によって浮遊可能なフロート部材５０と、を備えている。逆止弁３０は、液体通路４１の下流側から水面が上昇したときにフロート部材５０が浮上して液体通路４１を遮断するようになっている（図６参照）。

図２乃至図４に示すように、本体部材４０は、全体的に円筒形状に形成された部材であり、例えば比較的軟質な樹脂材料で構成されている。本体部材４０は、浮遊するフロート部材５０を案内（ガイド）する機能を有している。本体部材４０は、上端から下端まで貫通形成された液体通路４１と、本体部材４０の外側面と液体通路４１とを連通する一対のスリット４２，４２と、本体部材４０の上端側に形成された環状溝４３と、を有している。

液体通路４１は、排水孔２６から排出された水（液体）が通る通路である。液体通路４１は、上端側の小径部４１ａと、下端側の大径部４１ｂと、小径部４１ａと大径部４１ｂとの間に形成された弁座４１ｃと、を有している。大径部４１ｂは、後記するフロート部材５０の本体部５１よりも大径に形成されている。大径部４１ｂは、フロート部材５０の収容部を兼ねている。小径部４１ａは、後記するフロート部材５０の本体部５１よりも小径に形成されている。弁座４１ｃは、フロート部材５０が浮き上がったときに、フロート部材５０が着座する部位である。弁座４１ｃは、大径部４１ｂから小径部４１ａに向かうほど縮径するテーパ状に形成されている。

スリット４２は、液体通路４１の軸線方向（上下方向）に沿って縦長に形成された横孔であり、本体部材４０の側壁に１８０度間隔で２つ設けられている。スリット４２は、液体通路４１の大径部４１ｂに連通している。スリット４２は、水平断面視で比較的幅の広い扇形状に形成されている（図４（ｃ）参照）。スリット４２には、後記するフロート部材５０のアーム５２，５２がそれぞれ挿入されている。スリット４２は、アーム５２を案内する機能の他、液体を排出する機能も備えている。スリット４２の下方には、アーム５２の下面５２ｂに接触してフロート部材５０の脱落を防止するストッパ部４４が形成されている。ストッパ部４４の上面４４ａは、本体部材４０の中心から半径外方向へ離れるほど下方へ位置するように傾斜するテーパ状に形成されている。

環状溝４３は、吸気ダクト２０の排水孔２６に逆止弁３０を取り付けるための溝である。図２に示すように、排水孔２６の下端部には、内向きに突出する環状突部２６ａが形成されており、環状突部２６ａは環状溝４３に嵌合している。これにより、本体部材４０が排水孔２６に係止された状態になる。

図２、図３及び図５に示すように、フロート部材５０は、液体通路４１を開放又は遮断する弁体である。フロート部材５０は、例えば樹脂材料を金型内部で膨らませて成形するブロー成型（中空成形）によって中空構造に形成されている。また、フロート部材５０は、例えば水よりも比重の軽い樹脂材料で形成されている。フロート部材５０は、略円筒形状の本体部５１と、本体部５１の外側面５１ｂから突出する一対のアーム５２，５２と、本体部５１の内部に設けられた中空部５３と、本体部５１の下面５１ｃと中空部５３とを連通する連通孔５４と、を有している。フロート部材５０は、本体部材４０の内部に摺動可能かつ傾動可能に配置されている。

本体部５１は、液体通路４１内に配置されている。本体部５１の表面は、上面５１ａと外側面５１ｂと下面５１ｃの３面で構成されており、全体的に丸みを帯びた形状を呈している。上面５１ａは、上向きに凸となる半球状（ドーム状）に形成されており、弁座４１ｃに着座して液体通路４１を遮断する機能を有している。上面５１ａは、シール部を構成している。外側面５１ｂは、円周状に形成されている。下面５１ｃは、水平に延びる平面状に形成されている。外側面５１ｂと下面５１ｃが交わる角部５１ｄは、外向きかつ下向きに凸となる円弧状に形成されている。本体部５１の内部には中空部５３が設けられており、フロート部材５０の浮力を高めている。連通孔５４は、フロート部材５０をブロー成型する際に空気を吹き込むための孔である。中空部５３及び連通孔５４は、それぞれ断面視円形状で互いに同芯に形成されている。

アーム５２は、本体部５１の外側面５１ｂから水平に突出する部位であり、本体部５１の外側面５１ｂに１８０度間隔で２つ設けられている。アーム５２は、スリット４２内に摺動可能に配置されている。アーム５２の表面は、上面５２ａと下面５２ｂと先端面５２ｃの３面で構成されており、全体的に丸みを帯びた形状を呈している。ちなみに、上面５２ａとは、アーム５２を真上から見たときに見える面のうち、先端面５２ｃを除く面のことを指し、下面５２ｂとは、アーム５２を真下から見たときに見える面のうち、先端面５２ｃを除く面のことを指している。アーム５２は、側面視で円形状を呈している。上面５２ａは、上向きに凸となる円弧状に形成されている。下面５２ｂは、下向きに凸となる円弧状に形成されている。先端面５２ｃは、外向きに凸となる半球状に形成されている。

本発明の実施形態に係る逆止弁３０及び吸気ダクト２０を備えた自動車１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。

図２に示すように、通常時には、フロート部材５０は、自重によって弁座４１ｃから下方に離間した位置（原位置）にある。そして、液体通路４１が開放され、吸気ダクト２０の内部と外部との連通が許容される。
このとき、アーム５２がストッパ部４４の上面４４ａに接触することで、フロート部材５０の脱落が防止されている。また、本体部５１の下端部側は、大径部４１ｂに収容されている。

このように逆止弁３０は、常開型のフロート弁であるので、吸気口２１を通じて吸気ダクト２０の内部に浸入した水は、排水孔２６、液体通路４１及びスリット４２を通じて外部へと常時排出される。
このとき、アーム５２の上面５２ａは、上向きに凸となる円弧状に形成され、本体部５１の上面５１ａは、上向きに凸となる半球状に形成されているので、異物を含有した水が吸気ダクト２０の内部から排出された場合に、異物が本体部５１の上面５１ａ及びアーム５２の上面５２ａに沿ってスムーズに流れ、本体部５１の上面５１ａやアーム５２の上面５２ａに滞留し難くなる。
また、ストッパ部４４の上面４４ａは、本体部材４０の中心から半径外方向へ離れるほど下方へ位置するように傾斜しているので、異物がストッパ部４４の上面４４ａを伝って流下し、ストッパ部４４の上面４４ａにも滞留し難くなる。

一方、図６に示すように、液体通路４１の下流側から水面が上昇したときには、フロート部材５０は、浮力Ｆによって浮上して弁座４１ｃに着座した位置となる。そして、液体通路４１が遮断され、吸気ダクト２０の内部と外部との連通が遮断される。したがって、排水孔２６から吸気ダクト２０の内部に水が浸入するのを抑制できる。

以上説明した本実施形態によれば、排水時だけでなく、排水しない通常時においても、フロート部材５０が自重によって下方に位置して液体通路４１を開放できるようになるとともに、液体通路４１の開放部位を大きく確保できるようになる。これにより、低温環境下に曝されたときに、フロート部材５０に付着した水が凍結しても、フロート部材５０が液体通路４１を遮断することがないので、吸気ダクト２０の内部に浸入した水を排出できる。

本実施形態によれば、アーム５２の上面５２ａは、上向きに凸となる円弧状に形成され、本体部５１の上面５１ａは、上向きに凸となる半球状に形成されているので、異物を含有した水が吸気ダクト２０の内部から排出された場合に、異物が本体部５１の上面５１ａ及びアーム５２の上面５２ａに沿ってスムーズに流れる。これにより、本体部５１の上面５１ａやアーム５２の上面５２ａに水や異物が滞留し難くなるので、フロート部材５０が液体通路４１を遮断するように凍結固着するのをより一層防げる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本実施形態では、本体部５１及びアーム５２の表面の略全体を曲面形状にしたが、少なくとも本体部５１の上面５１ａ及びアーム５２の上面５２ａを曲面形状にすればよい。

本実施形態では、アーム５２は、側面視で円形状を呈しているが、例えば図７に示す側面視で上向き三角状を呈してもよい。図７に示す上面５２ａは、上向きに凸となるテーパ形状に形成されている。つまり、上面５２ａは、上端部同士が結合する左右対称な２面で構成されており、下方へ向かうほど互いに遠ざかるテーパ状に形成されている。下面５２ｂは、水平に延びる平面状に形成されている。
このようにしても、異物がアーム５２の上面５２ａに沿ってスムーズに流れ、アーム５２の上面５２ａに滞留し難くなる。そのため、異物によってフロート部材５０の動作が阻害されることがなく、シール性を十分に確保できる。

また、本実施形態では、フロート部材５０の外側面５１ｂに１８０度間隔で２つのアーム５２を設けたが、アーム５２の数はこれに限定されるものではなく、例えば９０度間隔で４つのアーム５２を設けてもよいし、アーム５２を一つにしてもよい。この場合、本体部材４０のスリット４２の数はアーム５２に対応した数になる。

また、本実施形態では、フロート部材５０をブロー成型で成形したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の成型方法でフロート部材５０を成形してもよい。

１０ 自動車
１３ エンジン（内燃機関）
２０ 吸気ダクト
２２ 立下部（吸気ダクト本体）
２３ 立上部（吸気ダクト本体）
２４ 連結部（吸気ダクト本体）
２６ 排水孔（排液孔）
３０ 逆止弁
４０ 本体部材
４１ 液体通路
５０ フロート部材

Claims (1)

1. 内燃機関に供給するエアを吸入する内燃機関の吸気ダクトであって、
   吸気ダクト本体と、
   前記吸気ダクト本体に設けられた排液孔と、
   前記排液孔に取り付けられ、前記吸気ダクト本体の内部と外部との連通を許容又は遮断する逆止弁と、を備え、
   前記逆止弁は、
   前記排液孔に取り付けられ、液体通路が設けられる本体部材と、
   前記本体部材内に配置され、浮力によって浮遊可能なフロート部材と、を有し、
   前記フロート部材は、自重によって下方に位置するときに前記液体通路を開放し、前記液体通路の下流側から液面が上昇したときに浮上して前記液体通路を遮断することを特徴とする内燃機関の吸気ダクト。

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