JP2015183600A - 内燃機関用吸気通路断面積縮小リング及びそのセット、並びにこれらを取り付けることにより内燃機関の出力特性を変化させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
後付け的に簡単且つ既存設備を加工等することなくそのままの状態で装着でき、更に明らかな出力特性の変化（トルク向上、レスポンスの向上等）が期待できる器具を提供する。
【解決手段】
車両に備わるエアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６に嵌合可能に構成され、吸気出口部１６の吸気通路の断面積の４０％以上８０％以下に設定された貫通孔１０４が形成された内燃機関用吸気通路断面積縮小リングをエアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６に取り付ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の技術分野に関し、特に既存の内燃機関に簡単に後付け装着でき、その出力特性を変化させることが可能な器具に関する。

近年一般的に販売されている自動車やバイク等の車両においては、図３に示したように、エアフィルター１４が内蔵されたエアクリーナーボックス１０を備え、このエアクリーナーボックス１０の吸気出口部１６に接続されたダクト２２によって、スロットルバルブ２４を介してエンジン（図示していない）に対して燃焼に必要な空気が供給される構造となっている（過給機等が付加されている場合もあるが上記の基本構造は共通している。）。

また、エアフィルターからスロットルバルブの間により多くの空気を蓄えておくスペースを設け、アクセルの動きに合わせてより適切な空気の供給を可能にする技術も公知である（インテークチャンバー等と称される商品が流通している。非特許文献１を参照。）

更に、特許文献１に記載されているように、スロットルバルブの手前位置に所謂ベンチュリ部を設けて流速を上げ、シリンダーヘッドに流れ込む空気量を向上させて燃焼効率を上げるという技術も存在する。

特開２００２−２７６４７２号公報

ＫＡＫＩＭＯＴＯ ＲＡＣＩＮＧ のウェブサイトhttp://www.kakimotoracing.co.jp/22-00_intake/22-01_chamber.html

しかしながら、特許文献１に記載の技術はエンジン設計時点から備わっている技術であり、自動車を購入した一般ユーザーが後付け的にボルトオンで装着できるものではない。

また非特許文献１の技術は、基本的な考え方として、ダクトを少なくとも部分的に太くして蓄えておける空気量を増やそうという技術であるが、エンジンルーム内レイアウト等の制約によって実現できない場合もあるし、また仮に実現できる場合も既存のダクトを加工したり取り替える必要があることから、かなりのコストを要してしまう。

そこで本発明は、後付け的に簡単且つ既存設備を加工等することなくそのままの状態で装着でき、更に、明らかな出力特性の変化（トルク向上、レスポンスの向上等）が期待できる器具を提供する事をその課題としている。

上記課題を解決するべく、本願発明にかかる内燃機関用吸気通路断面積縮小リングは、車両に備わるエアクリーナーボックスの吸気出口部に嵌合可能に構成され、前記吸気出口部の吸気通路の断面積の４０％以上８０％以下に設定された貫通孔が形成されていることを特徴とする。

従来は、ダクトを少なくとも部分的に拡径することによってダクト内に蓄えておくことができる空気量を増加させてエンジンレスポンスの向上を図ったり、スロットルバルブ直前の位置にベンチュリを設けて流速を向上させ、シリンダー内に流入する空気量を増加させるという手法によってエンジンレスポンスや出力向上を図っていた。これらは低回転域〜中回転域のトルク特性の向上を図りつつも、同時に高回転時の出力を犠牲にしない事が大前提となっていたため、このような構成が採用されたのである。

しかしながら、一般道で普段自動車等を運転する際、それに搭載されるエンジンが、最高出力を発揮するエンジン回転域まで回して使用されることは極めて稀である。そこで発明者は、殆ど使用しない高回転域を多少犠牲にしても、頻繁に使用される低回転域〜中回転域のエンジン特性（トルクやレスポンス）を選択的に向上させることによって、運転しやすく且つ運転して気持ちよく、更には燃費にも好影響を与えることができるということ、及び、そういった特性を望んでいる自動車等のユーザーが沢山存在するという点に着目したのである。そこで発明者は、従来とは逆転の発想により、空気の流路を積極的に絞ることで特に低回転域〜中回転域のトルク向上とレスポンス向上を実現せんとしている。

また本発明は、スロットルバルブ等の近くに配置するのではなく、スロットルバルブからある程度距離の離れたエアクリーナーボックスの吸気出口部に取り付ける事によって優れた効果を発揮できる点にも特徴がある。詳細な原理は未だ明確ではないものの、エアクリーナーボックスの吸気出口部付近にはエアフロセンサーが装着されているので、この位置で吸気通路を絞った（吸気通路の断面積を縮小させた）ことによって流速が変化し、エアフロセンサーの検知に何らかの影響を与えていることも、トルク向上乃至はレスポンス向上の一因になっていると推察される。

また本発明は、エアクリーナーボックスの吸気出口部に取り付けるので、ユーザーが自身で本発明品を装着することも十分に可能である。即ち、エアクリーナーボックスとエンジンとを繋いでいるダクトを一旦外し、露出したエアクリーナーボックスの吸気出口部に本発明品を嵌め込んだ上で、再度ダクトを戻すという極めて簡単な作業で装着が完了するのである。即ち、既存のダクト等を加工したり交換する必要がなく、取り付けのみならず取り外しも簡単に行う事ができる。

なお具体的には、吸気出口部の吸気通路の断面積を４０％以上８０％以下に設定することが実験の結果好ましいことがわかった。８０％より大きいと十分なトルクの向上及びレスポンスの向上が期待できないし、４０％未満とした場合は低回転域のトルクは向上するものの、空気不足による出力不足が目立ってしまい、却って使いにくいエンジン出力特性となってしまう。

また本発明は、前記吸気通路出口内径よりも大径のフランジ部が形成されていることを特徴とする。

このような構成を採用したことによって、本発明品が誤ってエアクリーナーボックス内に入り込むことを防止すると共に、このフランジ部の存在によって装着作業を容易に行う事ができる。

なお、このフランジ部の厚みは２０ｍｍ以下とされていることが好ましい。

これはフランジ部の厚みが２０ｍｍより厚くなると、既存のダクトの取り回しに影響を与え、ダクトの他部材への接触等を誘発する可能性があるからである。

また、前記貫通孔の断面積が前記吸気出口部の吸気通路の断面積に対して６０％以上８０％以下に設定された第１の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングと、前記貫通孔の断面積が前記吸気出口部の吸気通路の断面積に対して４０％以上６０％未満に設定された第２の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングと、をセット化することも可能である。

これにより、その日の気分や用途に応じてエンジン特性を変化させる事が可能である。即ち、貫通孔の断面積が前記吸気出口部の吸気通路の断面積に対して６０％以上８０％以下に設定された第１の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングは低回転域〜中回転域全体に渡るトルク特性向上やレスポンス向上を求める場合に使用し、貫通孔の断面積が前記吸気出口部の吸気通路の断面積に対して４０％以上６０％未満に設定された第２の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングは、特に低回転域の特性向上を重視する場合に使用するのである。本発明のように取り付け取り外し作業が簡単であるからこそ、こういったセット化が事実上可能なのである。

また本発明は、見方を変えると、エアフロセンサーの下流側近傍に、吸気通路の断面積を４０％以上８０％以下に制限する弁部材を装着することによって内燃機関の出力特性を変化させる方法と捉えることもできる。

本発明を適用することで、後付け的に簡単且つ既存設備を加工等することなくそのままの状態で装着でき、更に明らかな出力特性の変化（トルク向上、レスポンス向上等）が期待できる器具を提供することができる。

本発明に係る内燃機関用吸気通路断面積縮小リングの断面図及び斜視図である。 本発明に係る内燃機関用吸気通路断面積縮小リングの装着例を示した概略図である。 従来の吸気構造を模式的に示した概略図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例である内燃機関用吸気通路断面積縮小リング１００について説明を加える。なお、図面理解容易の為、各部の大きさや寸法を誇張して表現している部分があり、実際の製品と必ずしも一致しない部分があることを付記しておく。また各図面は符号の向きに見るものとし、当該向きを基本に上下左右、手前、奥と表現する。

〈内燃機関用吸気通路断面積縮小リングの構成〉
図１に示す通り、本発明の実施形態の一例である内燃機関用吸気通路断面積縮小リング１００は、略ドーナツ状に構成されている。大径に構成されている部分がフランジ部１０２であり、小径に構成されている部分が嵌合部１０６である。装着時、嵌合部１６はエアクリーナー１０側（即ち上流側）に向けて配置され、フランジ部１０２はスロットルバルブ２４側（即ち下流側）に向けて配置される。なお本実施形態においては、内燃機関用吸気通路断面積縮小リング１００はアルミニウム合金の削り出しにより作製されているが、樹脂等で作製することももちろん可能である。

この内燃機関用吸気通路断面積縮小リング１００の中心には、円形の貫通孔１０４が設けられている。この貫通孔１０４の面積は、嵌合部１０６の外径Ｄ１で構成される面積に対して４０％以上８０％以下となるように設定される。例えば嵌合部外径が１００ｍｍと仮定すると、貫通孔１０４の内径ｄ１は６３．２〜８９．４ｍｍ程度に設定される。即ち、嵌合部１０６の外径Ｄ１は、エアクリーナーボックス１２の吸気出口１６の内径ｄ２に相当するように構成されているので、この貫通孔１０４の面積は、エアクリーナーボックス１２の吸気出口１６の断面積に対して４０％以上８０％以下となるように設定されている。

また、嵌合部１０６側からフランジ部１０２側に向かって、貫通孔１０４が連続的に縮径するように、即ちテーパ状に縮径してテーパ部１０８が形成されている。

〈内燃機関用吸気通路断面積縮小リングの作用・機能〉
本発明に係る内燃機関用吸気通路断面積縮小リング１００は、図２に示しているように、エアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６に嵌め込んで使用する。具体的には、エアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６にもともと嵌め込まれているダクト２２の一端を取り外して吸気出口部１６を露出させ、その吸気出口部１６に内燃機関用吸気通路断面積縮小リング１００の嵌合部１０６を嵌め込むのである。嵌合部１０６は、丁度吸気出口部１６の内径に対応するサイズに形成されているので、簡単に嵌め込むことができる。更に、フランジ部１０２が存在するので、そのフランジ部１０２によって必要以上に奥方（吸気出口部１６の奥方）に入り込むことがなく、簡単に装着位置を位置決めすることが可能となっている。

その後、取り外したダクト２２を当初嵌め込まれていたように、エアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６に被せて固定する。これだけの作業で装着は完了する。取り外す際は逆の手順を実行すればよい。

なお、ダクト２２の内周面には、ダクト２２とエアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６との嵌合位置を位置決めする為の突起２２ａが形成されているので、この突起２２ａがフランジ部１０２に当接する事によって位置決めされると同時に、この突起２２ａが、内燃機関用吸気通路断面積縮小リング１００がエンジン側（下流側）に移動する事を防止している。

内燃機関用吸気通路断面積縮小リング１００を装着することによって、本来の吸気通路の断面積が部分的に絞り込まれることになる。これにより、装着していない場合と比べて、低回転域〜中回転域のトルクが向上すると共にレスポンスも大きく向上する。

本発明は、上記の通り、スロットルバルブ２４の近くに配置するのではなく、スロットルバルブ２４からある程度距離の離れたエアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６に取り付ける事によって優れた効果を発揮している。詳細な原理は未だ明確ではないものの、エアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６付近にはエアフロセンサー２０が装着されているので、この位置で吸気通路を絞った（吸気通路の断面積を縮小させた）ことによって流速が変化し、エアフロセンサー２０の検知に何らかの影響を与えていることも、トルク向上乃至はレスポンス向上の一因になっていると推察される。

また本発明は、エアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６に取り付けるので、ユーザーが自身で本発明品を装着することも十分に可能である。即ち、エアクリーナーボックス１２とエンジンとを繋いでいるダクト２２を一旦外し、露出したエアクリーナーボックス１２の吸気出口部１６に本発明品を嵌め込んだ上で、再度ダクト２２を戻すという極めて簡単な作業で装着が完了するのである。即ち、既存のダクト２２を加工したり交換する必要がなく、取り付けのみならす取り外しも簡単に行う事ができるのである。

具体的には、吸気出口部１６の吸気通路の断面積を４０％以上８０％以下に設定することが実験の結果好ましいことがわかった。８０％より大きいと十分なトルクの向上及びレスポンスの向上が期待できないし、４０％未満とした場合は低回転域のトルクは向上するものの、空気不足による出力不足が目立ってしまい、却って使いにくいエンジン出力特性となってしまうからである。

また本発明は、吸気出口部１６の内径ｄ２よりも大径のフランジ部１０２が形成されている。

このような構成を採用したことによって、本発明品が誤ってエアクリーナーボックス１２内に入り込むことを防止すると共に、このフランジ部１０２の存在によって装着作業を容易に行う事ができる。

また、このフランジ部１０２の厚みＤ２は２０ｍｍ以下とされている。

これはフランジ部１０２の厚みＤ２が２０ｍｍより厚くなると、既存のダクト２２の取り回しに影響を与え、ダクト２２の他部材への接触等を誘発する可能性があるからである。

また、貫通孔１０４の断面積が吸気出口部１０６の吸気通路の断面積に対して６０％以上８０％以下に設定された第１の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングと、貫通孔１０４の断面積が吸気出口部１６の吸気通路の断面積に対して４０％以上６０％未満に設定された第２の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングと、をセット化することも可能である。

これにより、その日の気分や用途に応じてエンジン特性を変化させる事が可能である。即ち、貫通孔１０４の断面積が吸気出口部１６の吸気通路の断面積に対して６０％以上８０％以下に設定された第１の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングは低回転域〜中回転域全体に渡るトルク特性向上やレスポンス向上を求める場合に使用し、貫通孔１０４の断面積が吸気出口部１６の吸気通路の断面積に対して４０％以上６０％未満に設定された第２の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングは、特に低回転域の特性向上を重視する場合に使用するのである。本発明のように取り付け取り外し作業が簡単であってユーザー自身も十分に作業を行えるからこそ、こういったセット化が事実上可能なのである。

〈他の実施形態〉
上記では、内燃機関用吸気通路断面積縮小リング１００は略ドーナツ形状とされていたが、この形状に限定されるものではない。取り付けるエアクリーナーボックスの形状に合わせて適宜形状を変化させることが可能である。また貫通孔の形状も自由に設定することが可能である。

１０・・・エアクリーナー
１２・・・エアクリーナーボックス
１４・・・エアフィルター
１６・・・（エアクリーナーボックスの）吸気出口部
２０・・・エアフロセンサー
２２・・・吸気ダクト
２４・・・スロットルバルブ
１００・・・内燃機関用吸気通路断面積縮小リング
１０２・・・フランジ部
１０４・・・貫通孔
１０６・・・嵌合部
１０８・・・テーパ部

Claims (5)

1. 車両に備わるエアクリーナーボックスの吸気出口部に嵌合可能に構成され、
   前記吸気出口部の吸気通路の断面積の４０％以上８０％以下に設定された貫通孔が形成されている
   ことを特徴とする内燃機関用吸気通路断面積縮小リング。
2. 請求項１において、
   前記吸気通路出口内径よりも大径のフランジ部が形成されている
   ことを特徴とする内燃機関用吸気通路断面積縮小リング。
3. 請求項２において、
   前記フランジ部の厚みは２０ｍｍ以下とされている
   ことを特徴とする内燃機関用吸気通路断面積縮小リング。
4. 請求項１〜３のいずれかの内燃機関用吸気通路断面積縮小リングであって、
   前記貫通孔の断面積が前記吸気出口部の吸気通路の断面積に対して６０％以上８０％以下に設定された第１の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングと、
   前記貫通孔の断面積が前記吸気出口部の吸気通路の断面積に対して４０％以上６０％未満に設定された第２の内燃機関用吸気通路断面積縮小リングと、がセット化された
   ことを特徴とする内燃機関用吸気通路断面積縮小リングセット。
5. エアフロセンサーの下流側近傍に、吸気通路の断面積を４０％以上８０％以下に制限する弁部材を装着することによって内燃機関の出力特性を変化させる方法。
   
   

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