JP2019214991A - 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】吸気ダクト１０は、曲がって延在する曲がり壁部１１Ａを有する筒状の側壁１１を備えている。側壁１１の内部を複数の流路Ｗ１，Ｗ２に区画するとともに曲がり壁部１１Ａの延在方向に沿って曲がって延在する曲がり部３２を有するリブ３０を備えている。リブ３０のうち少なくとも曲がり部３２には、通気性材料からなり、曲がり部３２を介して隣り合う流路Ｗ１，Ｗ２同士を通気する通気部が設けられている。【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、車両への搭載上の都合や吸気管長を確保するなどの理由により、吸気ダクトの側壁に、湾曲して延在する湾曲壁部が設けられているものがある。また、こうした側壁に、側壁の内部を２つ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。側壁のうち湾曲壁部から略直線部分に移行する境界部位にわたる位置には、一方の分割体の側壁が内側へ突出されるとともに、他方の分割体を内側から支持する支持部が上記リブとして設けられている。支持部は、湾曲壁部の延在方向に沿って湾曲して延在する湾曲部を有している。

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、支持部によって区画された２つの流路のうち支持部の外側に位置する流路（以下、外側流路）において吸気の剥離が生じやすく大きな渦流が発生しやすい。そのため、こうした渦流によって外側流路を流れる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。その結果、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吸気ダクトは、曲がって延在する曲がり壁部を有する筒状の側壁を備えたものにおいて、前記側壁の内部を複数の流路に区画するとともに前記曲がり壁部の延在方向に沿って曲がって延在する曲がり部を有するリブを備えており、前記リブのうち少なくとも前記曲がり部には、通気性材料からなり、前記曲がり部を介して隣り合う前記流路同士を通気する通気部が設けられている。

曲がり壁部を有する筒状の側壁を備えた吸気ダクトにおいては、リブによって区画された複数の流路のうち当該リブの外側に位置する流路（以下、外側流路）を流れる吸気が曲がり部から剥離することで渦流が生じやすい。また、内燃機関の運転中においては、外側流路において渦流が発生する場所では圧力が略０となる一方、リブの内側に位置する流路（以下、内側流路）の圧力は負圧となる。

上記構成によれば、曲がり部に、曲がり部を介して隣り合う流路同士を通気する通気部が設けられているため、外側流路において渦流が発生する場所のエアが、内側流路を流れるエアとの圧力差によって通気部を通じて内側流路へ流れるようになる。これにより、外側流路において発生する渦流を低減することができるため、外側流路を流れる吸気の主流の流路断面積が渦流によって制限されることを抑制できる。したがって、外側流路における吸気の圧力損失が低減される。よって、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。

本実施形態における内燃機関の吸気ダクトを示す斜視図。 同実施形態における吸気ダクトの平面図。 図２の３−３線に沿った断面図。 図２の４−４線に沿った断面図。 図２の５−５線に沿った断面図。 図５の６−６線に沿った断面図。 変更例における吸気ダクトの側壁とリブとを離間して示す分解斜視図。

以下、図１〜図６を参照して、内燃機関の吸気ダクト（以下、吸気ダクト１０）の一実施形態について説明する。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及び図２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には、導入口１２と接続口１４との間に、湾曲して延在する曲がり壁部１１Ａ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３及び図４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、樹脂成形体からなり、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。

本実施形態では、第１分割体２０及び第２分割体４０が同一の樹脂材料によって形成されている。
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の接合部２４ａ及び両端部２１ｂと、第２分割体４０の接合部４４ａ，４４ｂとは例えば接着剤を介して接合されている。

図１及び図２に示すように、第１分割体２０の頂壁２１には、側壁１１の内部を２つの流路Ｗ１，Ｗ２に区画する板状のリブ３０が突設されている。なお、以降において、リブ３０によって区画された２つの流路Ｗ１，Ｗ２のうち、リブ３０の外側に位置する流路を外側流路Ｗ１と称し、リブ３０の内側に位置する流路を内側流路Ｗ２と称する。

図２に示すように、リブ３０は、側壁１１の延在方向において曲がり壁部１１Ａを含む部分に側壁１１の延在方向に沿って設けられている。すなわち、図１及び図２に示すように、リブ３０は、曲がり壁部１１Ａに設けられ、曲がり壁部１１Ａの延在方向に沿って湾曲して延在する曲がり部３２と、曲がり部３２の上流側端から上流側に向かって延在する上流側ストレート部３１と、曲がり部３２の下流側端から下流側に向かって延在する下流側ストレート部３３とを有している。

図３に示すように、上流側ストレート部３１は、非通気性の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。上流側ストレート部３１の先端部３１ａは、底壁４３から離間している。

図４に示すように、曲がり部３２は、通気性の繊維成形体からなり、第１分割体２０とは別体にて形成されている。曲がり部３２の先端部３２ａは、底壁４３から離間している。第１分割体２０の頂壁２１の内面には、曲がり部３２の基端部３２ｂを曲がり部３２の厚さ方向の両側から挟持する一対の挟持部２５が突設されている。なお、第１分割体２０の頂壁２１及び各挟持部２５と、曲がり部３２の基端部３２ｂとは接着材を介して接合されている。なお、曲がり部３２が、本発明に係る通気部に相当する。

ストレート部３１，３３及び曲がり部３２は、突出方向の先端側ほど幅が小さくされた先細状をなしている（図３及び図４参照）。
下流側ストレート部３３は、上流側ストレート部３１と同様にして、非通気性の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。下流側ストレート部３３の先端部３３ａは、底壁４３から離間している。（図５参照）。なお、上流側ストレート部３１及び下流側ストレート部３３が、本発明に係る非通気部に相当する。

図６に示すように、曲がり部３２の延在方向における両端面には、一対の突条３２ｃがそれぞれ設けられている。上流側ストレート部３１の下流側端面には、突条３２ｃが嵌合される凹溝３１ｃが設けられている。また、下流側ストレート部３３の上流側端面には、突条３２ｃが嵌合される凹溝３３ｃが設けられている。曲がり部３２の両突条３２ｃと、ストレート部３１，３３の凹溝３１ｃ，３３ｃとは、接着剤を介して接合されている。

ストレート部３１，３３及び曲がり部３２の幅は、リブ３０の延在方向の全体にわたって同一とされており、ストレート部３１，３３と曲がり部３２とは平らに連なっている。
次に、曲がり部３２を構成する繊維成形体について詳細に説明する。

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。
曲がり部３２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。

曲がり部３２の通気度（ＪＩＳＬ１０９６，Ａ法（フラジール形法））は、３ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓとされている。また、曲がり部３２の板厚としては、１．０〜３．０ｍｍであることが好ましい。本実施形態では、曲がり部３２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。
曲がり壁部１１Ａを有する筒状の側壁１１を備えた吸気ダクト１０においては、リブ３０の外側に位置する流路Ｗ１（以下、外側流路Ｗ１）を流れる吸気が曲がり部３２から剥離することで渦流が生じやすい。

吸気ダクト１０においては、内燃機関の運転中、リブ３０の外側流路Ｗ１において渦流が発生する場所では圧力が略０となる一方、リブ３０の内側に位置する流路（内側流路Ｗ２）の圧力は負圧となる。このため、外側流路Ｗ１において渦流が発生する場所のエアが、内側流路Ｗ２を流れるエアとの圧力差によって曲がり部３２を通じて内側流路Ｗ２へ流れるようになる。これにより、外側流路Ｗ１において発生する渦流を低減することができるため、外側流路Ｗ１を流れる吸気の主流の流路断面積が渦流によって制限されることを抑制できる。

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、曲がって延在する曲がり壁部１１Ａを有する筒状の側壁１１を備えている。側壁１１の内部を複数の流路Ｗ１，Ｗ２に区画するとともに曲がり壁部１１Ａの延在方向に沿って曲がって延在する曲がり部３２を有するリブ３０を備えている。リブ３０のうち少なくとも曲がり部３２には、通気性材料からなり、曲がり部３２を介して隣り合う流路Ｗ１，Ｗ２同士を通気する曲がり部３２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）曲がり部３２全体が通気部である。

こうした構成によれば、外側流路Ｗ１において渦流が発生する場所のエアを、曲がり部３２全体を通じて内側流路Ｗ２へ流すことが可能となる。これにより、外側流路Ｗ１において発生する渦流を一層低減することができる。

（３）曲がり部３２は、圧縮成形された繊維成形体からなる。
こうした構成によれば、不織布などの繊維成形体によって曲がり部３２を容易に具現化することができる。また、繊維成形体の圧縮度合に応じて曲がり部３２における通気度を容易に制御することができる。

（４）リブ３０は、樹脂成形体からなり、側壁１１と一体成形されるとともに曲がり部３２に固定された上流側ストレート部３１及び下流側ストレート部３３を有している。
こうした構成によれば、リブ全体が繊維成形体によって構成される場合に比べてリブ３０の剛性を高めることができる。したがって、吸気ダクト１０が吸気負圧によって変形して閉塞することを抑制することができる。

（５）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とを有している。第１分割体２０は、樹脂成形体からなり、上流側ストレート部３１及び下流側ストレート部３３は、第１分割体２０と一体成形されている。

こうした構成によれば、例えば射出成形によって側壁１１と上流側ストレート部３１及び下流側ストレート部３３とを同時に形成することができる。また、吸気ダクト１０を構成する部品点数を低減することができる。このため、吸気ダクト１０を容易に形成することができる。

（６）第１分割体２０の内面には、曲がり部３２の厚さ方向の両側から曲がり部３２の基端部３２ｂを挟持する挟持部２５が突設されている。
こうした構成によれば、第１分割体２０の頂壁２１から突設された挟持部２５によって、曲がり部３２の基端部３２ｂがその厚さ方向の両側から挟持されている。このため、曲がり部３２とは異なる材料からなる側壁１１に対して曲がり部３２をより安定して固定することができる。

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。

・上記実施形態において曲がり部３２を構成する繊維成形体によってリブ３０全体を形成してもよい。
・上記実施形態では、曲がり部３２全体を通気部として構成したが、曲がり部の一部に通気部が設けられる構成であってもよい。

・側壁に対するリブの固定態様は、上述した構成に限られるものではない。例えば、図７に示すように、第１分割体１２０の頂壁１２１にリブ１３０に対応した形状を有する貫通孔１２３を設け、貫通孔１２３を通じてリブ１３０が挿入される構成としてもよい。この場合、リブ１３０の基端側に係止板１３４を設け、係止板１３４の下面と頂壁１２１の上面とを固定すればよい。こうした構成によれば、吸気ダクト１１０の側壁１１１に対して、リブ１３０を容易に組付けることができる。なお、図７に示す構成のうち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とともに、上記実施形態と対応する構成については、「１００」を加算した「１＊＊」を付すことにより重複する説明を省略する。

・第１分割体及び第２分割体の双方、あるいは第１分割体及び第２分割体のいずれか一方を繊維成形体によって形成してもよい。こうした構成によれば、吸気音の音波の圧力が側壁を構成する繊維成形体を通過する際に繊維を振動させて熱エネルギに変換されることで、吸気騒音を低減することができる。

１０，１１０…吸気ダクト、１１，１１１…側壁、１１Ａ…曲がり壁部、１２…導入口、１４…接続口、２０，１２０…第１分割体、２１，１２１…頂壁、２１ｂ…端部、１２３…貫通孔、２４ａ…接合部、２５…挟持部、３０，１３０…リブ、３１，１３１…上流側ストレート部、３３，１３３…下流側ストレート部、３１ａ，３２ａ，３３ａ…先端部、３１ｃ，３３ｃ…凹溝、３２，１３２…曲がり部、３２ｂ…基端部、３２ｃ…突条、１３４…係止板、４０，１４０…第２分割体、４２…側壁、４３…底壁、４４…フランジ、４４ａ…第１接合部、４４ｂ…第２接合部。

Claims (6)

1. 曲がって延在する曲がり壁部を有する筒状の側壁を備えた内燃機関の吸気ダクトにおいて、
   前記側壁の内部を複数の流路に区画するとともに前記曲がり壁部の延在方向に沿って曲がって延在する曲がり部を有するリブを備えており、
   前記リブのうち少なくとも前記曲がり部には、通気性材料からなり、前記曲がり部を介して隣り合う前記流路同士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. 前記曲がり部全体が前記通気部により構成されている、
   請求項１に記載の内燃機関の吸気ダクト。
3. 前記通気部は、圧縮成形された繊維成形体からなる、
   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. 前記リブは、樹脂成形体からなり、前記側壁と一体成形されるとともに前記通気部に固定された非通気部を有している、
   請求項３に記載の内燃機関の吸気ダクト。
5. 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分割体とを有しており、
   前記第１分割体は、樹脂成形体からなり、
   前記非通気部は、前記第１分割体と一体成形されている、
   請求項４に記載の内燃機関の吸気ダクト。
6. 前記第１分割体の内面には、前記通気部の厚さ方向の両側から前記通気部の基端部を挟持する挟持部が突設されている、
   請求項５に記載の内燃機関の吸気ダクト。