JP2019214990A - 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１０は、筒状の側壁１１を有している。側壁１１は、側壁１１の周方向において側壁１１を分割して構成する第１分割体２０と第２分割体４０とを備えている。第１分割体２０は、側壁１１の内部を複数の流路に区画するとともに側壁１１の延在方向に沿って延在するリブ２３を有している。リブ２３の突出方向におけるリブ２３の先端部２３ａは、第２分割体４０の内面から離間している。第２分割体４０における先端部２３ａが対向する部分には、側壁１１の内外を通気する通気部４３ａが設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の吸気ダクトに関する。

車載内燃機関の吸気通路には、筒状の側壁を有する吸気ダクトが設けられている。また、吸気負圧により側壁が変形して閉塞することを抑制するため、あるいは圧力損失を低減するためなどの目的から、吸気ダクトの内壁に、側壁の内部を複数の流路に区画するリブが設けられているものがある（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側壁は、半割筒状をなす一対の分割体により構成されている。一方の分割体には、当該分割体の側壁を内側へ突出することにより形成されるとともに、他方の分割体の内面を支持する支持部が上記リブとして設けられている。

特開２００４−１９６１８０号公報

ところで、特許文献１に記載の吸気ダクトの場合、車両振動や吸気負圧の変動などによって側壁が振動することにより、支持部（以下、リブ）の先端面が、他方の分割体の内面と干渉することにより異音や摩耗が生じるおそれがある。そこで、こうした不都合の発生を抑制するために、リブの先端面を他方の分割体の内面から離間させることが考えられる。

ところが、吸気ダクトにおいては、側壁の内面付近及びリブ側面付近に加えて、リブの先端面と他方の分割体の内面との間において乱流境界層が発生する。そのため、こうした乱流境界層によって吸気の主流の流路断面積が制限されることで、吸気の圧力損失が増大するとともに通気抵抗が増大することとなる。

本発明の目的は、通気抵抗を低減することのできる内燃機関の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ものであって、前記側壁は、前記側壁の周方向において前記側壁を分割して構成する第１分割体と第２分割体とを備えており、前記第１分割体は、前記側壁の内部を複数の流路に区画するとともに前記側壁の延在方向に沿って延在するリブを有しており、前記リブの突出方向における前記リブの先端部は、前記第２分割体の内面から離間しており、前記第２分割体における前記先端部が対向する部分には、前記側壁の内外を通気する通気部が設けられている。

同構成によれば、第２分割体におけるリブの先端部に対向する部分に、側壁の内外を通気する通気部が設けられている。このため、内燃機関の運転に伴って吸気ダクトの内部に発生する吸気負圧によって、外気が、通気部を通じて吸気ダクトの内部に吸い込まれるようになる。そして、こうした外気の吸い込みによって、リブの先端部付近で生じる乱流境界層に対して運動エネルギが供給されることにより、乱流境界層の厚さが低減される。このため、吸気の主流の流路断面積が制限されることを抑制できる。したがって、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おける斜視図。 図１の２−２線に沿った断面図。 変更例の吸気ダクトにおける図２に対応する断面図。 他の変更例の吸気ダクトにおける図２に対応する断面図。 他の変更例の吸気ダクトにおける図２に対応する断面図。

以下、図１及び図２を参照して、内燃機関の吸気ダクト（以下、吸気ダクト１０）の一実施例について説明する。なお、以降において、吸気ダクト１０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称する。

図１に示すように、吸気ダクト１０は全体として四角筒状の側壁１１を有し、上流側端部には吸気が導入される導入口１２が設けられ、下流側端部にはエアクリーナ等に接続される接続口１４が設けられている。

側壁１１は、第１分割体２０と第２分割体４０とから構成されている。第１分割体２０及び第２分割体４０は、側壁１１をその周方向において２つに分割して構成している。
図２に示すように、第１分割体２０は、樹脂成形体からなり、平板状の頂壁２１を有している。頂壁２１の幅方向（同図の左右方向）の両端部２１ｂよりも内側の部分には、第２分割体４０に向かって突設された一対の接合部２４ａが設けられている。各接合部２４ａは、側壁１１の延在方向の全体にわたって延在している。

第２分割体４０は、繊維成形体からなり、第１分割体２０の頂壁２１に対向する底壁４３と、底壁４３の幅方向の両端から屈曲するとともに第１分割体２０の各接合部２４ａに向かって延在する一対の側壁４２とを有しており、樋状をなしている。第２分割体４０の各側壁４２の内面と、第１分割体２０の各接合部２４ａの内面とは平らに連なっている。

各側壁４２の端部には、外側に向かって突出するフランジ４４が設けられている。各フランジ４４は、第１分割体２０の頂壁２１に向かって延在するとともに接合部２４ａの外面に接合された第１接合部４４ａと、第１接合部４４ａから屈曲して外側に向かって延在するとともに頂壁２１の端部２１ｂに接合された第２接合部４４ｂとを有している。フランジ４４は、側壁１１の延在方向の全体にわたって設けられている。なお、第１分割体２０の両接合部２４ａ及び両端部２１ｂと、第２分割体４０の両接合部４４ａ，４４ｂとは例えば接着剤を介して接合されている。

第１分割体２０の頂壁２１には、側壁１１の内部を２つの流路に区画する板状のリブ２３が突設されている。図１に示すように、リブ２３は導入口１２よりも下流側の位置を始点として側壁１１の延在方向に沿って側壁１１の途中まで延在している。

図２に示すように、リブ２３は、樹脂成形体からなり、第１分割体２０と一体成形されている。リブ２３の先端部２３ａは、底壁４３から離間している。
第２分割体４０の底壁４３のうち、リブ２３の先端部２３ａと対向する部分には、通気性の通気部４３ａが設けられている。通気部４３ａの幅方向における両端は、リブ２３の両側面よりもそれぞれ外側に位置している。また、通気部４３ａは、リブ２３の延在方向全体にわたって設けられている（図１参照）
次に、第２分割体４０を構成する繊維成形体の構成について説明する。

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。

繊維成形体の目付け量は、５００ｇ／ｍ^２〜１５００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。本実施形態では、繊維成形体の目付け量が８００ｇ／ｍ^２とされている。
第２分割体４０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。

具体的には、第２分割体４０の導入口１２、接続口１４、側壁４２、底壁４３のうち通気部４３ａ以外の部分、及びフランジ４４はいずれも非通気性の高圧縮部である。また、通気部４３ａ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。

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。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図２に示すように、吸気ダクト１０においては、側壁１１の内面付近及びリブ２３の側面付近に乱流境界層Ｌが生じる。また、リブ２３の先端部２３ａと第２分割体４０の底壁４３との間においても、乱流境界層Ｌ１が生じることとなる。乱流境界層Ｌ，Ｌ１においてはエアの運動エネルギが０となる。

本実施形態によれば、リブ２３の先端部２３ａに対向する部分に、側壁１１の内外を通気する通気部４３ａが設けられているため、内燃機関の運転に伴って吸気ダクト１０の内部に発生する吸気負圧によって、外気が、通気部４３ａを通じて吸気ダクト１０の内部に吸い込まれるようになる。そして、こうした外気の吸い込みによって、リブ２３の先端部２３ａ付近に生じる乱流境界層Ｌ１に対して運動エネルギが供給されることにより、乱流境界層Ｌ１の厚さが低減される。このため、吸気の主流の流路断面積が乱流境界層Ｌ１によって制限されることを抑制できる。したがって、通気抵抗を低減することができる。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
（１）吸気ダクト１０は、筒状の側壁１１を有している。側壁１１は、側壁１１の周方向において側壁１１を分割して構成する第１分割体２０と第２分割体４０とを備えている。第１分割体２０は、側壁１１の内部を複数の流路に区画するとともに側壁１１の延在方向に沿って延在するリブ２３を有している。リブ２３の突出方向におけるリブ２３の先端部２３ａは、第２分割体４０の内面から離間している。第２分割体４０における先端部２３ａが対向する部分には、側壁１１の内外を通気する通気部４３ａが設けられている。

こうした構成によれば、上述した作用を奏することから、通気抵抗を低減することができる。
（２）第２分割体４０は、繊維成形体からなる。

こうした構成によれば、第２分割体４０の本体部と別体の通気部４３ａとが一体化された構成に比べて、第２分割体４０の部品点数を低減することができる。
（３）第２分割体４０は、通気性の低圧縮部と、低圧縮部よりも高い圧縮率にて成形された非通気性の高圧縮部とを有しており、通気部４３ａは低圧縮部である。

こうした構成によれば、繊維成形体の圧縮度合に応じて通気部４３ａにおける通気度を容易に制御することができる。
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。また、以下の各変更例において、上記実施形態と同一の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。また、図３に示す変更例では、上記実施形態と対応する構成について「１００」を加算した符号「１＊＊」を付し、図４に示す変更例では、「２００」を加算した符号「２＊＊」を付し、図５に示す変更例では、「３００」を加算した符号「３＊＊」を付すことにより、重複する説明を省略する。

・側壁１１の延在方向に互いに間隔をおいて複数のリブ２３を設けることもできる。この場合、各リブ２３の先端部２３ａに対応して通気部４３ａを設ければよい。
・図３に示すように、第１分割体１２０の頂壁１２１に、幅方向に互いに間隔をおいて、２つのリブ１２３Ａ、１２３Ｂを設けてもよい。この場合、第２分割体１４０の底壁１４３のうちリブ１２３Ａ，１２３Ｂの各先端部１２３ａ，１２３ｂが対向する部分を含む範囲に、共通の通気部１４３ａを設けることもできる。また、リブ１２３Ａ，１２３Ｂの先端部１２３ａ，１２３ｂにそれぞれ対応して２つの通気部を設けることもできる。

・図４に示すように、第２分割体２４０の底壁２４３全体を通気部２４３ａとすることもできる。
・図５に示すように、第１分割体２０及び第２分割体３４０の双方が樹脂成形体によって形成されるものであってもよい。この場合、第２分割体３４０の底壁３４３のうちリブ２３の先端部２３ａと対向する部分に、繊維成形体からなる別体の通気部３４３ａを設ければよい。この場合、通気部３４３ａは、底壁３４３のうち自身と隣接する樹脂部３４３ｂに対して接着剤などを介して接合してもよいし、通気部３４３ａをインサートして第２分割体３４０の底壁３４３及び側壁３４２を成形してもよい。

１０…吸気ダクト、１１…側壁、１２…導入口、１４…接続口、２０，１２０…第１分割体、２１，１２１…頂壁、２３，１２３Ａ，１２３Ｂ…リブ、２３ａ，１２３ａ，１２３ｂ…先端部、２４ａ…接合部、４０，１４０，２４０，３４０…第２分割体、４２，１４２，２４２，３４２…側壁、４３，１４３，２４３，３４３…底壁、４３ａ，１４３ａ，２４３ａ，３４３ａ…通気部、４４…フランジ、４４ａ…第１接合部、４４ｂ…第２接合部、３４３ｂ…樹脂部。

Claims (3)

1. 筒状の側壁を有する内燃機関の吸気ダクトであって、
   前記側壁は、前記側壁の周方向において前記側壁を分割して構成する第１分割体と第２分割体とを備えており、
   前記第１分割体は、前記側壁の内部を複数の流路に区画するとともに前記側壁の延在方向に沿って延在するリブを有しており、
   前記リブの突出方向における前記リブの先端部は、前記第２分割体の内面から離間しており、
   前記第２分割体における前記先端部が対向する部分には、前記側壁の内外を通気する通気部が設けられている、
   内燃機関の吸気ダクト。
2. 前記第２分割体は、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. 前記第２分割体は、通気性の低圧縮部と、前記低圧縮部よりも高い圧縮率にて成形された非通気性の高圧縮部とを有しており、
   前記通気部は前記低圧縮部である、
   請求項２に記載の内燃機関の吸気ダクト。