JP2018204551A - 内燃機関の吸気ダクト及び内燃機関の吸気システム - Google Patents

Abstract

【課題】吸気騒音を低減できるとともに通気抵抗の増大を抑制する。【解決手段】内燃機関の吸気システムは、インレットダクト１０と、インレットダクト１０の下流側に接続されるエアクリーナ３０とを備えている。インレットダクト１０は、繊維からなる通気性の側壁１２を有するダクト本体１１を備えている。インレットダクト１０は、ダクト本体１１の側壁１２を覆うとともに側壁１２との間に区画される空間２８への外気の流入を阻止するカバー２０を備えている。カバー２０とダクト本体１１の側壁１２との間に区画される空間２８と、エアクリーナ３０の第２ハウジング５０の内部とを連通する連通管７０が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気ダクト及び内燃機関の吸気システムに関する。

従来、内燃機関の吸気騒音の低減を目的として、吸気ダクトの側壁を不織布などの繊維成形体によって形成する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の吸気ダクトは、熱可塑性バインダを含む不織布を圧縮成形して形成されており、圧縮率の大きな硬質部と圧縮率の小さな軟質部とを有している。こうした吸気ダクトによれば、軟質部がある程度の通気性を有することにより、音波の一部がその側壁を通過することで定在波の発生が抑制される。したがって、硬質部によって剛性を確保しつつ、軟質部によって吸気騒音を低減させている。

特開平１１−３４３９３９号公報

ところが、多孔質部材からなる通気性の側壁を有する従来の吸気ダクトの場合、吸気ダクト内外の圧力差により、外気が側壁を介して内部へ流入することとなる。そのため、吸気ダクト内の境界層が発達し、通気抵抗が増加するという問題がある。

なお、こうした問題は、繊維成形体からなる側壁を有する吸気ダクトに限られるものではなく、多孔質部材からなる通気性の側壁を有する吸気ダクトにおいては同様にして生じるものである。

本発明の目的は、吸気騒音を低減できるとともに通気抵抗の増大を抑制することのできる内燃機関の吸気ダクト及び内燃機関の吸気システムを提供することである。

上記目的を解決するための内燃機関の吸気ダクトは、多孔質部材からなる通気性の側壁を有するダクト本体を備えた内燃機関の吸気ダクトにおいて、ダクト本体の側壁を覆うとともにダクト本体の側壁との間に区画される空間への外気の流入を阻止するカバーを備える。

同構成によれば、ダクト本体内の音波が多孔質部材からなる通気性の側壁を通過する際に多孔質部材を振動させることで熱に変換されるなどして消費される。これにより、ダクト本体内における吸気音の定在波の発生を抑制することができる。

また、上記構成によれば、カバーによってダクト本体の側壁との間に区画される空間への外気の流入が阻止されるため、ダクト本体内への側壁を通じた外気の流入が阻止される。これにより、ダクト本体内の境界層の発達を抑制でき、通気抵抗の増大を抑制することができる。

また、上記目的を達成するための内燃機関の吸気システムは、前記吸気ダクトと、前記吸気ダクトの下流側に接続されるエアクリーナと、カバーとダクト本体の側壁との間に区画される空間とエアクリーナのハウジングの内部とを連通する連通管とを備える。

また、機関運転中においては吸気通路内に負圧が発生する。すなわち、吸気通路におけるエアクリーナよりも下流側の圧力は大気圧よりも低くなる。また、吸気通路においては下流側ほど圧力が低くなる。したがって、大気圧、吸気ダクトのダクト本体内の圧力、エアクリーナのハウジング内の圧力、及びエアクリーナよりも下流側の圧力の順に圧力が低くなる。また、カバーとダクト本体の側壁との間に区画される空間と、ハウジングの内部とが連通管によって連通されているため、ダクト本体内の圧力、上記空間内の圧力、及びエアクリーナのハウジング内の圧力の順に圧力が低くなる。このため、ダクト本体内への側壁を通じた外気の流入が阻止される。これにより、ダクト本体内の境界層の発達を抑制でき、通気抵抗の増大を抑制することができる。

本発明によれば、吸気騒音を低減できるとともに通気抵抗の増大を抑制できる。

内燃機関の吸気ダクト及び吸気システムの第１実施形態について、インレットダクト及びエアクリーナを中心とした断面図。 内燃機関の吸気ダクトの第２実施形態について、インレットダクト及びエアクリーナの断面図。

＜第１実施形態＞
以下、図１を参照して、内燃機関の吸気ダクト及び吸気システムを具体化した第１実施形態について説明する。

図１に示すように、内燃機関の吸気システムは、インレットダクト１０と、インレットダクト１０の下流側に接続されるエアクリーナ３０とを備えている。
＜インレットダクト１０＞
インレットダクト１０は、不織布成形体からなる通気性の側壁１２を有する筒状のダクト本体１１と、ダクト本体１１の上流側の端部に接続される上流側筒体１３と、ダクト本体１１の下流側の端部に接続される下流側筒体１５と、筒状をなし、側壁１２の全体を覆う非通気性のカバー２０とを備えている。

ダクト本体１１を構成する不織布は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる芯部と、同ＰＥＴよりも融点の低い変性ＰＥＴからなる鞘部（いずれも図示略）とを有する周知の芯鞘型の複合繊維により構成されている。変性ＰＥＴがＰＥＴ同士を結合するバインダとして機能する。

変性ＰＥＴの配合割合は、３０〜７０％であることが好ましい。本実施形態では、変性ＰＥＴの配合割合が５０％とされている。
なお、こうした複合繊維としては他に、ＰＥＴからなる芯部と、同ＰＥＴよりも融点の低いＰＰ（ポリプロピレン）からなる鞘部（いずれも図示略）とを有するものであってもよい。

ダクト本体１１を構成する不織布の目付け量は、５００〜１５００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。本実施形態では、不織布の目付け量が８００ｇ／ｍ^２とされている。
ダクト本体１１の通気度（ＪＩＳＬ１０９６，Ａ法（フラジール形法））は、例えば３ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓとされている。

上流側筒体１３は、硬質の樹脂材料からなり、筒状をなしている。上流側筒体１３の外周面には、円環状のフランジ１４が突設されている。
下流側筒体１５は、硬質の樹脂材料からなり、筒状をなしている。下流側筒体１５の外周面には、いずれも円環状の第１フランジ１６及び第２フランジ１７が軸線方向に間隔をおいて上流側から順に突設されている。

ダクト本体１１の上流側の端部の内周面と、上流側筒体１３の外周面とが接着剤により接合されている。
ダクト本体１１の下流側の端部の内周面と、下流側筒体１５の外周面とが接着剤により接合されている。

カバー２０は、硬質の樹脂材料からなり、ダクト本体１１の側壁１２を覆う筒状の側壁２１と、側壁２１の軸線方向の両端に設けられ、中心孔２３Ａ，２３Ｂをそれぞれ有する底壁２２Ａ，２２Ｂとを有している。

上流側の中心孔２３Ａの周縁部は、上流側に向けて突設されており、接着剤により上流側筒体１３のフランジ１４に対して全周にわたって接合されている。
下流側の中心孔２３Ｂの周縁部は、下流側に向けて突設されており、接着剤により下流側筒体１５の第１フランジ１６に対して全周にわたって接合されている。

側壁２１には、カバー２０の内外を連通する連通孔２４が設けられている。
カバー２０により、カバー２０と側壁１２との間に空間２８が区画される。
＜エアクリーナ３０＞
エアクリーナ３０は、下流側筒体１５に接続されるインレット４４を有する第１ハウジング４０と、アウトレット５４を有する第２ハウジング５０とを備えている。

第１ハウジング４０は、開口４１を取り囲む周壁４２及び開口４１に対向する底壁４３を有している。インレット４４は筒状をなしており、周壁４２から外側に向けて突設されている。開口４１の外周縁には、フランジ４５が全周にわたって設けられている。

第２ハウジング５０は、開口５１を取り囲む周壁５２及び開口５１に対向する頂壁５３を有している。周壁５２には、第２ハウジング５０の内外を連通する連通孔５６が設けられている。アウトレット５４は筒状をなしており、周壁５２から外側に向けて突設されている。開口５１の外周縁には、フランジ５５が全周にわたって設けられている。

第１ハウジング４０及び第２ハウジング５０は、それらの開口４１，５１が対向するように配置されており、第１ハウジング４０と第２ハウジング５０との間には、フィルタエレメント６０が設けられている。

フィルタエレメント６０は、濾材を襞折りしてなる濾過部６１と濾過部６１の周縁に設けられたシール部６２とを有している。第１ハウジング４０のフランジ４５と第２ハウジング５０のフランジ５５とによってシール部６２が挟持されており、図示しないクランプによって第１ハウジング４０と第２ハウジング５０とが組み付けられている。これにより、第１ハウジング４０及び第２ハウジング５０に対してフィルタエレメント６０が組み付けられるとともに、フランジ５５とシール部６２との間がシールされる。

カバー２０の連通孔２４と、第２ハウジング５０の連通孔５６とには、連通管７０の一端及び他端がそれぞれ接続されている。これにより、上記空間２８と第２ハウジング５０の内部とが連通管７０を介して連通される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の吸気システムにおいては、ダクト本体１１内の音波が不織布成形体からなる通気性の側壁１２を通過する際に繊維を振動させることで熱に変換されるなどして消費される（作用１）。

また、機関運転中においては吸気通路内に負圧が発生する。すなわち、吸気通路におけるエアクリーナ３０よりも下流側の圧力Ｐ１は大気圧Ｐ０よりも低くなる。また、吸気通路においては下流側ほど圧力が低くなる。したがって、大気圧Ｐ０、インレットダクト１０のダクト本体１１内の圧力Ｐ２、エアクリーナ３０の第１ハウジング４０内の圧力Ｐ３、第２ハウジング５０内の圧力Ｐ４、及びエアクリーナよりも下流側の圧力Ｐ１の順に圧力が低くなる（Ｐ０＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ１）。また、カバー２０とダクト本体１１の側壁１２との間に区画される空間２８と第２ハウジング５０の内部とが連通管７０によって連通されているため、ダクト本体１１内の圧力Ｐ２、上記空間２８内の圧力Ｐ５、及び第２ハウジング５０内の圧力Ｐ４の順に圧力が低くなる。このため、ダクト本体１１内への側壁１２を通じた外気の流入が阻止される（作用２）。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の吸気システムによれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）インレットダクト１０は、ダクト本体１１の側壁１２を覆うとともに側壁１２との間に区画される空間２８への外気の流入を阻止するカバー２０を備えている。カバー２０とダクト本体１１の側壁１２との間に区画される空間２８と、エアクリーナ３０の第２ハウジング５０の内部とを連通する連通管７０が設けられている。

こうした構成によれば、上記作用１を奏することから、ダクト本体１１内における吸気音の定在波の発生を抑制することができる。また、上記構成によれば、上記作用２を奏することから、ダクト本体１１内の境界層の発達を抑制でき、通気抵抗の増大を抑制することができる。したがって、吸気騒音を低減できるとともに通気抵抗の増大を抑制できる。

また、上記構成によれば、ダクト本体１１の構成を簡単にすることができる。
（２）カバー２０は、ダクト本体１１の側壁１２の全体を覆っている。
こうした構成によれば、ダクト本体１１の側壁１２の全体にわたってダクト本体１１内への側壁１２を通じた外気の流入が阻止される。これにより、ダクト本体１１内の境界層の発達を側壁の全体にわたって抑制でき、通気抵抗の増大を効果的に抑制することができる。

＜第２実施形態＞
以下、図２を参照して、内燃機関の吸気ダクトの第２実施形態について、第１実施形態との相違点を説明する。

図２に示すように、本実施形態では、連通管７０、カバー２０の側壁２１の連通孔２４、及び第２ハウジング５０の周壁５２の連通孔５６が省略されている点が第１実施形態と相違している。

なお、第１実施形態と同一または対応する構成については、同一の符号を付すことにより重複する説明を省略する。
次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態のインレットダクト１０においては、カバー２０によってダクト本体１１の側壁１２との間に区画される空間２８への外気の流入が阻止されるため、ダクト本体１１内への側壁１２を通じた外気の流入が阻止される（作用３）。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の吸気ダクトによれば、第１実施形態の効果（２）に加えて、以下に示す効果が得られるようになる。
（３）カバー２０とダクト本体１１の側壁１２の全体との間には閉空間が区画されている。

こうした構成によれば、第１実施形態の作用１と同様な作用を奏することから、ダクト本体１１内における吸気音の定在波の発生を抑制することができる。また、上記構成によれば、上記作用３を奏することから、ダクト本体１１内の境界層の発達を抑制でき、通気抵抗の増大を抑制することができる。したがって、吸気騒音を低減できるとともに通気抵抗の増大を抑制できる。

＜変形例＞
・第１，２実施形態において、カバー２０によってダクト本体１１の側壁１２を部分的に覆うようにしてもよい。この場合、ダクト本体１１の側壁１２のうちカバー２０によって覆われていない部位については、非通気性のフィルムなどによって外周面を覆うようにすれば、当該部分についても境界層の発達を抑制することができる。

・例えば第１実施形態において、第１ハウジング４０の周壁４２に連通孔を形成し、同連通孔に連通管７０の他端を接続するようにしてもよい。要するに、カバー２０とダクト本体１１の側壁１２との間に区画される空間２８と、同空間２８よりも圧力の低い空間とを連通管７０を介して連通すればよい。

・カバー２０は硬質の樹脂材料により形成されるものに限定されない。例えば、可撓性の袋によってカバーを構成することもできる。
・ダクト本体の側壁は不織布成形体に限定されない。例えば、織布または連続気泡の発泡体等の他の多孔質材料によって形成してもよい。

１０…インレットダクト（吸気ダクト）、１１…ダクト本体、１２…側壁、１３…上流側筒体、１４…フランジ、１５…下流側筒体、１６…第１フランジ、１７…第２フランジ、２０…カバー、２１…側壁、２２Ａ，２２Ｂ…底壁、２３Ａ，２３Ｂ…中心孔、２４…連通孔、２８…空間、３０…エアクリーナ、４０…第１ハウジング、４１…開口、４２…周壁、４３…底壁、４４…インレット、４５…フランジ、５０…第２ハウジング、５１…開口、５２…周壁、５３…頂壁、５４…アウトレット、５５…フランジ、５６…連通孔、６０…フィルタエレメント、６１…濾過部、６２…シール部、７０…連通管。

Claims (4)

1. 多孔質部材からなる通気性の側壁を有するダクト本体を備えた内燃機関の吸気ダクトにおいて、
   前記ダクト本体の側壁を覆うとともに前記ダクト本体の側壁との間に区画される空間への外気の流入を阻止するカバーを備える、
   内燃機関の吸気ダクト。
2. 前記カバーは、前記ダクト本体の側壁の全体を覆っている、
   請求項１に記載の内燃機関の吸気ダクト。
3. 前記カバーと前記ダクト本体の側壁との間には閉空間が区画されている、
   請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気ダクト。
4. 請求項１または請求項２に記載の吸気ダクトと、
   前記吸気ダクトの下流側に接続されるエアクリーナと、
   前記カバーと前記ダクト本体の側壁との間に区画される空間と前記エアクリーナのハウジングの内部とを連通する連通管と、を備える、
   内燃機関の吸気システム。