JP2019127908A - 内燃機関の吸気ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】通気抵抗を低減すること。【解決手段】内燃機関の吸気ダクトは、筒状の側壁１１を有するダクト本体１０を備えている。ダクト本体１０の側壁１１の少なくとも一部には、側壁１１の内外を通気する通気性材料からなり、側壁１１の互いに対向する部分同士を支持する支持部２２が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の吸気ダクトに関する。

従来、車載内燃機関の吸気ダクトにおいては、車両のボンネットと該ボンネットの下側に配置されている車両構成部品との間に配置される吸入端部を有するものがある（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載の吸気ダクトの吸入端部は、吸入上壁部と吸入下壁部とにより形成されている。吸入上壁部及び吸入下壁部は、いずれも樹脂材料によって形成されている。
吸入下壁部には、中空状をなし、吸入上壁部に向けて隆起された第１支持部が形成されている。

吸入上壁部には、第１支持部に向けて突出する板状をなし、尖端形状の突出端部を持つ第２支持部が形成されている。
こうした吸気ダクトでは、吸気負圧が作用したとき、第１支持部の端部と第２支持部の端部とが当接することにより、吸気ダクトの閉塞を抑制している。

特開２０１１−１５３５３０号公報

ところで、特許文献１に記載の吸気ダクトの場合、第１支持部及び第２支持部の壁面から吸気が剥離することで渦流が発生する。そして、発生した渦流によって、通気抵抗が増大するおそれがある。

本発明の目的は、通気抵抗を低減できる吸気ダクトを提供することにある。

上記目的を達成するための内燃機関の吸気ダクトは、筒状の側壁を有するダクト本体を備え、前記側壁の少なくとも一部には、前記側壁の内外を通気する通気性材料からなり、前記側壁の互いに対向する部分同士を支持する支持部が設けられている。

同構成によれば、支持部が側壁の内外を通気する通気性材料からなるため、内燃機関の運転中において、吸気の負圧により支持部を通じて外部のエアがダクト本体内に吸い込まれる。

これにより、支持部の壁面近傍では、乱流境界層が形成されることで支持部が樹脂成形品などの非通気性材料からなる場合に比べて発生する渦流が小さくなる。したがって、圧力損失が低減され、通気抵抗を低減することができる。

本発明によれば、通気抵抗を低減することができる。

内燃機関の吸気ダクトの一実施形態について、吸気ダクト全体の側面図。 同実施形態の吸気ダクトの断面図。 同実施形態の吸気ダクトについて、上流側環状部材が取り外された状態の平面図。 同実施形態における吸気ダクトについて、ダクト本体を構成する各半割体の平面図。 同実施形態のダクト本体の側壁の層構成を示す断面図。 支持部の変形例を示す断面図。 支持部の他の変形例を示す断面図。 支持部の他の変形例を示す断面図。

以下、図１〜図５を参照して、本発明に係る内燃機関の吸気ダクトの一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、吸気ダクトは、車載内燃機関の吸気通路の吸入端部を構成するものである。

なお、以降において、車両の前後方向を単に前後方向Ｌとするとともに、吸気ダクト内における吸気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側として説明する。

吸気ダクトは、繊維成形体からなる筒状の側壁１１を有するダクト本体１０を有している。ダクト本体１０は、前後方向Ｌの前方に向かって開口する導入部２０を有している。また、図３に示すように、ダクト本体１０は、導入部２０から前後方向Ｌの後方に向かって延びるとともに屈曲して車幅方向Ｗの一方且つ下方に向かって延びており、車幅方向Ｗの一方に開口する導出部４０を有している。

導入部２０には、硬質樹脂材料からなる上流側環状部材５１が接着剤を介して取り付けられている。上流側環状部材５１は、同上流側環状部材５１に設けられた取付部を介してラジエータサポートなどの車両の構造体（いずれも図示略）に取り付けられる。

導出部４０には、硬質樹脂材料からなる下流側環状部材５２が接着剤を介して取り付けられている。下流側環状部材５２は、エアクリーナのインレット（図示略）に接続される。

図１〜図４に示すように、ダクト本体１０の側壁１１は、半割筒状の第１半割体１０ａと第１半割体１０ａの下方に位置する半割筒状の第２半割体１０ｂとからなる。
第１半割体１０ａの周方向の両端には、外周側に向けて突出する接合部１２ａが設けられている。

第２半割体１０ｂの周方向の両端には、外周側に向けて突出する接合部１２ｂが設けられている。
第１半割体１０ａの接合部１２ａと第２半割体１０ｂの接合部１２ｂとが互いに接合されることにより、筒状の側壁１１が形成されている。

図２〜図４に示すように、第１半割体１０ａにおける屈曲部分には、第２半割体１０ｂに向かって突出する第１支持部２２ａが設けられている。第２半割体１０ｂにおける屈曲部分には、第１半割体１０ａに向かって突出する第２支持部２２ｂが設けられている。第１支持部２２ａ及び第２支持部２２ｂは、各突出端２３ａ，２３ｂに向けて先細状をなしている。第１支持部２２ａの突出端２３ａと第２支持部２２ｂの突出端２３ｂとは互いに接合されている。

第１支持部２２ａと第２支持部２２ｂとにより、第１半割体１０ａ及び第２半割体１０ｂにおける互いに対向する部分同士を支持する支持部２２が構成されている。
なお、以降において、第１支持部２２ａ及び第２支持部２２ｂの突出方向、すなわち支持部２２により側壁１１を支持する方向を支持方向Ｓとして説明する。

図３に示すように、導入部２０における流路断面は、上下方向（図１の上下方向）よりも車幅方向Ｗに対して長い長方形状をなしている。
図４に示すように、各支持部２２ａ，２２ｂは、車幅方向Ｗよりも各支持部２２ａ，２２ｂ付近におけるダクト本体１０の延在方向、すなわち吸気の流れ方向Ｇ（図２参照）に対して長い楕円形の断面形状を有している。

なお、車幅方向Ｗは、支持方向Ｓ及び支持部２２付近における吸気の流れ方向Ｇの双方に直交しており、本発明に係る幅方向に相当する。
次に、ダクト本体１０の側壁１１を構成する繊維成形体の構成について説明する。

図５に示すように、側壁１１を構成する各半割体１０ａ，１０ｂは、ダクト本体１０の内周面を構成する内層１５と、内層１５の外周面に固定され、ダクト本体１０の外周面をなす外層１６とを備えている。

内層１５及び外層１６を構成する各繊維成形体は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）からなる芯部と、同ＰＥＴ繊維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からなる不織布と、ＰＥＴ繊維からなる不織布とにより構成されている。なお、上記複合繊維の鞘部をなす変性ＰＥＴが繊維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よりも融点の低いＰＰ（ポリプロピレン）を有するものであってもよい。

内層１５及び外層１６を構成する各繊維成形体の目付け量は共に、２５０ｇ／ｍ^２〜７５０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。本実施形態では、内層１５及び外層１６を構成する各繊維成形体の目付け量が共に４００ｇ／ｍ^２とされている。

各半割体１０ａ，１０ｂは、所定の厚さ（例えば３０〜１００ｍｍ）の上記不織布シートを熱圧縮（熱プレス）することにより成形されている。
次に、ダクト本体１０（各半割体１０ａ，１０ｂ）の各部の構成について詳細に説明する。

ダクト本体１０の導入部２０及び導出部４０、並びに各半割体１０ａ，１０ｂの接合部１２ａ，１２ｂは、いずれも高圧縮部である。また、ダクト本体１０におけるそれ以外の部位は、上記高圧縮部よりも低い圧縮率にて熱圧縮成形された通気性の低圧縮部である。すなわち、第１支持部２２ａ及び第２支持部２２ｂは、通気性の低圧縮部である。

高圧縮部の通気度（ＪＩＳＬ１０９６，Ａ法（フラジール形法））は、略０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓとされている。また、高圧縮部の板厚としては、０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。本実施形態では、高圧縮部の板厚が０．７ｍｍとされている。

低圧縮部の通気度は、３ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓとされている。また、低圧縮部の板厚としては、０．８〜３．０ｍｍであることが好ましい。本実施形態では、低圧縮部の板厚が１．０ｍｍとされている。

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、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）ダクト本体１０の側壁１１には、側壁１１の内外を通気する通気性材料（繊維成形体）からなり、側壁１１の互いに対向する部分同士を支持する支持部２２が設けられている。

こうした構成によれば、支持部２２が側壁１１の内外を通気する通気性材料からなるため、内燃機関の運転中において、吸気の負圧により支持部２２を通じて外部のエアがダクト本体１０内に吸い込まれる。

これにより、支持部２２の壁面近傍では、乱流境界層が形成されることで支持部２２が樹脂成形品などの非通気性材料からなる場合に比べて発生する渦流が小さくなる。したがって、圧力損失が低減され、通気抵抗を低減することができる。

（２）側壁１１全体が繊維成形体からなる。
こうした構成によれば、ダクト本体１０内における吸気音の圧力（音圧）の一部が側壁１１全体を通じて吸収されることで吸気音の定在波の発生が抑制されるようになる。したがって、吸気騒音を低減することができる。

また、上記構成によれば、吸気ダクトの部品点数を低減できる。
（３）側壁１１は、第１半割体１０ａ及び第２半割体１０ｂからなる。第１半割体１０ａは、第２半割体１０ｂに向けて突出する第１支持部２２ａを有している。第２半割体１０ｂは、第１半割体１０ａに向けて突出するとともに第１支持部２２ａの突出端２３ａに接合された突出端２３ｂを有する第２支持部２２ｂを有している。支持部２２は、第１支持部２２ａ及び第２支持部２２ｂにより構成されている。

こうした構成によれば、側壁１１を構成する第１半割体１０ａ及び第２半割体１０ｂからそれぞれ突出する第１支持部２２ａ及び第２支持部２２ｂによって支持部２２が構成されている。このため、各支持部２２ａ，２２ｂの突出長さを抑えることができる。したがって、側壁１１を繊維成形体により構成しながらも支持部２２を容易に形成することができる。

（４）支持部２２は、車幅方向Ｗよりも支持部２２付近における吸気の流れ方向Ｇに対して長い楕円形の断面形状を有している。
こうした構成によれば、支持部２２を設定することに起因して通気抵抗が増大することを効果的に抑制できる。

＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・上記実施形態では、１つの支持部２２が設けられた吸気ダクトについて例示したが、複数の支持部を、ダクト本体の延在方向に間隔をおいて設けることもできる。

こうした構成によれば、支持部が複数設けられることによってダクト本体１０の剛性が高められることから、吸気ダクトの変形を一層抑制することができる。また、上記構成によれば、複数の支持部を設けることに起因して通気抵抗が増大することを、支持部を通じたエアの吸い込みに伴う上記効果（１）によって抑制することができる。

・例えば直線状に延在するものなどダクト本体の形状を適宜変更することができる。
・図６に示すように、例えば第１半割体１１０ａの第１支持部１２２ａの突出端１２３ａを第２半割体１１０ｂの内面に接合するようにしてもよい。この場合、第１支持部１２２ａのみによって支持部１２２が構成されることから、第２半割体１１０ｂの第２支持部を省略することができる。

・図７に示すように、ダクト本体を構成する各半割体２１０ａ，２１０ｂを硬質樹脂材料により形成する一方、支持部２２２を構成する筒状の各支持部材２２２ａ，２２２ｂを第１半割体２１０ａ及び第２半割体２１０ｂの一部に設けるようにしてもよい。各支持部材２２２ａ，２２２ｂは、各支持部材２２２ａ，２２２ｂの外周側に向けて突出する基端部２２４ａ，２２４ｂを有している。各半割体２１０ａ，２１０ｂの側壁と各支持部材２２２ａ、２２２ｂの基端部２２４ａ，２２４ｂとが同側壁の厚さ方向において重なり合うように接合されている。この場合、各支持部材２２２ａ，２２２ｂを予め成形し、各支持部材２２２ａ，２２２ｂを成形型内にインサートした状態で各半割体２１０ａ，２１０ｂを射出成形すればよい。

また、図８に示すように、支持部３２２を構成する各支持部材３２２ａ，３２２ｂのうち基端部３２４ａ，３２４ｂの周縁部３２５ａ，３２５ｂを他の部位に比べて低い圧縮率にて成形してもよい。この場合第１半割体３１０ａ及び第２半割体３１０ｂによって各周縁部３２５ａ，３２５ｂが側壁の厚さ方向において挟み込まれるように各半割体３１０ａ，３１０ｂを射出成形することもできる。こうした構成によれば、各周縁部３２５ａ，３２５ｂを構成する繊維同士の隙間に溶融樹脂が入り込むことによるアンカー効果によって接合強度を高めることができる。

・上記実施形態では、支持部２２が車幅方向Ｗよりも支持部２２付近における吸気の流れ方向Ｇに対して長い楕円形の断面形状を有するものとしたが、例えば正円形状や四角形状、菱形状などの断面形状を有する支持部にすることもできる。

１０…ダクト本体、１０ａ，１１０ａ，２１０ａ，３１０ａ…第１半割体、１０ｂ，１１０ｂ，２１０ｂ，３１０ｂ…第２半割体、１１…側壁、１２ａ，１２ｂ…接合部、１５…内層、１６…外層、２０…導入部、２２，１２２，２２２，３２２…支持部、２２ａ，１２２ａ…第１支持部、２２ｂ…第２支持部、２３ａ，２３ｂ，１２３ａ…突出端、４０…導出部、５１…上流側環状部材、５２…下流側環状部材、２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ…支持部材、２２４ａ，２２４ｂ，３２４ａ，３２４ｂ…基端部、３２５ａ，３２５ｂ…周縁部。

Claims (4)

1. 筒状の側壁を有するダクト本体を備え、
   前記側壁の少なくとも一部には、前記側壁の内外を通気する通気性材料からなり、前記側壁の互いに対向する部分同士を支持する支持部が設けられている、
   内燃機関の吸気ダクト。
2. 前記側壁全体が繊維成形体からなる、
   請求項１に記載の内燃機関の吸気ダクト。
3. 前記側壁は、第１半割体及び第２半割体からなり、
   前記第１半割体は、前記第２半割体に向けて突出する第１支持部を有し、
   前記第２半割体は、前記第１半割体に向けて突出するとともに前記第１支持部の突出端に接合された突出端を有する第２支持部を有し、
   前記支持部は、前記第１支持部及び前記第２支持部により構成されている、
   請求項２に記載の内燃機関の吸気ダクト。
4. 前記支持部により前記側壁を支持する支持方向と前記支持部付近における吸気の流れ方向との双方向に直交する方向を幅方向とするとき、
   前記支持部は、前記幅方向よりも前記吸気の流れ方向に対して長い楕円形の断面形状を有している、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気ダクト。