JP4079308B2 - エンジンの吸気系統の構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リボンヒータを備えたエンジンの、吸気系統の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低温時の始動性を良好にし、且白煙の発生を抑制するために、吸気ダクト中、若しくはインテークダクトとインテークマニホールドとの間に吸気ヒータを介装する場合がある。そして、該吸気ヒータには吸気の流れに対して抵抗の少ないリボンヒータを用いる場合が多い。
【０００３】
一方、図１２に示すように、インテークマニホールド１の吸入口であるエアインレット１ａはエンジンの長手方向（図１２の矢印Ｙ方向）、即ち図示しないシリンダ配列に対して、直交（図１２のＺ方向）する様に配置される場合が多い。したがって、該エアインレット１ａに接続されるインテークダクト２（図９はインテークダクトの立体図を示している）はエンジンルーム内のスペースを有効に使うために、接続部２ａ（図９の符号２ａはインテークマニホールド１の吸入口であるエアインレット１ａ側と接続するためのフランジを示す）の近傍において図９、図１０に示すように直角に曲げられる場合が多い。
【０００４】
又、吸気効率を高めるために、図１０及び図１１で示されるようにエアインレット１ａとの接続部であるフランジ２ａ近傍ではインテークダクト２は分岐しており、インテークダクト２のフランジ２ａ側開口部２ｂ、２ｂの開口形状は、エンジンの長手方向に長軸を有する二つの長円形状となっている。
【０００５】
又、図９〜図１３に示す吸気系は、前記インテークマニホールド１の端部であるエアインレット１ａと、エアインテークダクト２の接続部であるフランジ２ａと、の間に図１３に正面図として図示する吸気ヒータ３０（図１２をも参照：図１２では吸気ヒータの符号は３である）が介装されている。
【０００６】
図１３を参照して、吸気ヒータ３０には、リボンヒータ４０のリボン４０ａの直線部が長円の開口部３０ｂの長軸に平行な葛折状に曲げられ、折畳まれて設置してある。
このようなリボン４０ａのレイアウトでは、図１５に示すようなエアインテークダクト２の接続面２ｃに直角方向ではなく、傾きを持った吸入空気の流線Ｆであっても、リボン４０ａの加熱面には直接吸入空気流Ｆは当たらないので吸入空気の衝突によるリボン４０ａの振動は発生しない。
尚、図１５におけるリボンヒータ４は、図１４に示すように配置されており、従って加熱面に傾斜角を持って流線は当たっている。
【０００７】
再度図１３を参照して、しかし、上記リボン４０ａのレイアウトは、リボンの葛折間の直線部が長く、しかもリボン４０ａの端部でのみヒータケース３０ａに固定されるためにエンジン本来の振動によって強制振動を誘発される場合がある。
又、エアインテークダクト２の二つの開口部２ｂに対応させるために吸気ヒータ３０も二つの開口部３０ｂが形成されており、従って二つの並列した葛折状のリボンヒータ４０を連続して形成しなくてはならず、製造工程が複雑となる。
【０００８】
そこで、図１４に示すように、吸気ヒータ３の、リボンヒータ４のリボン４ａの直線部を長円の開口部３ｂの長軸に直角な（エアインテークダクト２の開口部２ｂの長軸に直角な）葛折状に設置したものが考案されている。
【０００９】
前記リボンヒータ４は、葛折状の各曲がり部４ｂ近傍において振動防止のために系止部材４ｃでヒータケース３ａに固着されている。ところが、前述の図１５で明らかな様に、係る場合のリボンレイアウトによれば、リボン４ａの加熱面には吸入空気流Ｆが角度を持って衝突することとなり、その結果、リボン４ａは振動を誘発し（共振し）、系止部材４ｃでの固着部において折損を生じる場合がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、吸入空気流のリボンヒータへの衝突を回避し、吸入空気流の抵抗を最小限に抑制すると共にリボンヒータの寿命を延命させ、且製造効率の高い、換言すれば廉価なエンジン吸気系統の構造の提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のエンジンの吸気系統の構造は、直角エルボ状に形成されたエアインテークダクト（２）の接続フランジ（２ａ）とインテークマニホールド（１）のエアインレット（１ａ）との間に吸気ヒータ（３）が介装されているエンジンの吸気系統において、前記吸気ヒータ（３）は、リボン（４ａ）が葛折りに折り曲げ加工されてなるリボンヒータ（４）がヒータケース（３ａ）の開口部（３ｂ）内に挿入され、リボン（４ａ）の各曲がり部（４ｂ）の間の直線部分は開口部（３ｂ）の長軸に直角とされ、リボンヒータ（４）のリボン（４ａ）の各板端を結ぶ吸気流の上流側及び下流側の２つの直線（４ａ）がインテークダクト接続面（２ｃ）と角度（θ）を付して取り付けられ、その取り付け角（θ）はインテークダクトの接続面（２ｃ）近傍の流線（２Ｆ）の傾斜角（θ）であり、葛折状のリボン（４ａ）の各曲がり部（４ｂ）近傍において係止部材（４ｃ）でヒータケース（３ａ）に固着され、リボンの断面（４ｃ）は吸気流の上流側の２隅部（４ｃｒ）を湾曲した形状に形成されている。
【００１５】
係る構成を具備する本発明のエンジンの吸気系統の構造によれば、リボンヒータの加熱面の傾きを吸入空気の流線とを概略平行に配置することで吸入空気のリボンヒータへの衝突を回避することが出来、吸気抵抗が削減出来る。
【００１６】
吸入空気のリボンヒータへの衝突を回避することでリボンヒータの振動を抑制し、リボンヒータの寿命を延命する。
【００１７】
リボンヒータ断面の少なくとも上流側を衝突抵抗の少ない、空気流を整流するような流線型とすることで吸気抵抗を最小限化出来る。
【００１８】
リボンヒータの直線部を短くレイアウトすることも可能となり、製造コストも下げられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
エンジンＥの図示しない吸気ポート側に接続されたインテークマニホールド１のエアインレット１ａと、エアインテークダクト２の接続フランジ２ａとの間には吸気ヒータ３が介装されている。
【００２０】
前記エアインテークダクト２は図１０及び図１１に詳細を示すように接続フランジ２ａの近傍で直角エルボ２ｅが形成されている。
再度図１を参照して、このために、エアインテークダクト２の管内で接続面２ｃ近傍では接続面２ｃに対して吸気の流線２Ｆはθなる角度で吸気ヒータ３側に流入している。
【００２１】
前記吸気ヒータ３の図示Ｘ‐Ｘ断面は前述の図１４と略同様の形状を有している。吸気ヒータ３内に設置したリボンヒータ４は、図１に縦断面を示す通り、エアインテークダクト２内の接続面２ｃ近傍の流線２Ｆの傾斜角度θと同方向同角度で、ヒータケース３ａ（図１４参照）に系止されている。
【００２２】
係る構造の図１の第１実施形態におけるエンジンの吸気系統の構造によれば、リボンヒータ４の加熱面の傾きθを吸入空気の流線２Ｆと概略平行に配置することで吸入空気のリボンヒータ４への衝突を回避することが出来、吸気抵抗が削減出来る。そして、吸入空気のリボンヒータ４への衝突を回避することでリボンヒータ４の振動を抑制し、リボンヒータ４の寿命を延命する。
【００２３】
また、図１３に示す方式でなく、図１４で示すようにリボンヒータの直線部を短くヒータケース３の開口部３ｂの長軸に対して直角方向にレイアウトすることも可能となり、製造が容易となりコストも下げられる。
【００２４】
次に、図２を参照して第２実施形態を説明する。
前述の図１においては、リボンヒータ４の各直線部の板端が接続面２ｃに平行となるために、リボン４ａの葛折に折り曲げ加工を施す前の展開形状が単なる矩形ではなくジグザグ状に裁断する必要があった。
【００２５】
図１に対して、図２においては、リボンヒータ４の各板端を結ぶ直線がリボン４ａの各直線部の傾斜角θに等しく形成される。即ち、図１４で示すリボンヒータ１４同様、展開形状を単なる矩形の帯板とすればよい。そして、この矩形の帯板を葛折りに曲げ加工してリボンヒータを形成し、形成したリボンヒータをヒータケース３ｂに挿入して固定する際にθの角度を付ければよい。作用効果は図１の第１実施形態と同様である。
【００２６】
次に、図３を参照して第３実施形態を説明する。
図１の第１実施形態及び図２の第２実施形態ではエアインテークダクト２内の接続部近傍の流線２Ｆの接続面２ｃに対する傾き角θを一律の値としてきたが、厳密には、図１５の流線分布図でも明らかなように、θの値はエアインテークダクト２のエルボ２ｅの外側に近づくに従い値を増加させ、エルボの曲率の内側になるに従って値を減少させる（或いは接続面２ｃに直角となる）。
【００２７】
そこで、図３の第３実施形態では、リボンヒータ４の各直線部の傾きをエアインテークダクト２側に対応して曲率半径の中心から遠ざかる、即ち、エアインテークダクト２のエルボ２ｅの外側に近づくに従って増加させる様に形成したものである。
【００２８】
上述の様に形成した図３の第３実施形態によれば、エアインテークダクト２から吸気ヒータ３に流入する吸気は何ら流れを乱されることなく、従って最小の吸気抵抗にてスムースにインテークマニホールド１側に流入することが出来る。
【００２９】
尚、図１の第１実施形態から図３の第３実施形態におけるリボンヒータの傾斜角θの値は、吸気抵抗低減と製造の容易性の双方を考慮して、０°〜３０°の範囲とすることが好ましい。
【００３０】
次に、本実施形態によるリボンヒータ４のリボン断面について図４〜図８を参照して説明する。
【００３１】
図４に示す第４実施形態の一実施例では、リボン断面４ｂは、吸入空気の上流側、下流側共に（４隅が）湾曲する様にコーナー部４ｂｒが丸みを有しており、吸入空気は矢印の如く抵抗無く流下している。
【００３２】
図５に示す第４実施形態の他の実施例ではリボン断面４ｃは、吸入空気の上流側のコーナー部４ｃｒのみが湾曲しており、吸入空気は矢印の如く抵抗が少なく流下している。
【００３３】
図６に示す第５実施形態の一実施例ではリボン断面４ｄは、吸入空気の上流側のコーナー部４ｄｒのみが面取りしてあり、吸入空気は矢印の如く抵抗が少なく流下している。抵抗削減効果は、図５の実施例に準ずる。
【００３４】
図７に示す第６実施形態の一実施例ではリボン断面４ｅは、凸レンズ状で吸気抵抗削減効果は理想に近いものである。
【００３５】
図８に示す第６実施形態の他の実施例ではリボン断面４ｆは、レンズ翼状を呈しており、吸気抵抗削減効果は理想的である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１） リボンヒータの加熱面の傾きを吸入空気の流線と略平行に配置することで吸入空気のリボンヒータへの衝突を回避することが出来、吸気抵抗が削減出来、エンジン性能が向上する。
（２） 吸入空気のリボンヒータへの衝突を回避することでリボンヒータの振動を抑制し、リボンヒータの寿命を延命する。
（３） リボンヒータの直線部を短くヒータケースの開口部の長軸に対して直角方向にレイアウトすることも可能となり、製造が容易となりコストも下げられる。
（４） リボンヒータの傾斜角度をエアインテークダクトのエルボの外側に近づくに従って増加させる様に形成することにより、エアインテークダクトから吸気ヒータ３に流入する吸気は何ら流れを乱されることなく、従って最小の吸気抵抗にてスムースにインテークマニホールド側に流入することが出来る。
（５） リボンヒータ断面の少なくとも上流側を衝突抵抗の少ない、空気流を整流するような流線型とすること、或いは面取りを施すことで吸気抵抗を最小限化出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構造を示す断面該様図。
【図２】本発明の第２実施形態の構造を示す断面該様図。
【図３】本発明の第３実施形態の構造を示す断面該様図。
【図４】第４実施形態のリボンヒータの一断面例と、流過する空気流を示す図。
【図５】第４実施形態のリボンヒータの他の断面例と、流過する空気流を示す図。
【図６】第５実施形態のリボンヒータの一断面例と、流過する空気流を示す図。
【図７】第６実施形態のリボンヒータの一断面例と、流過する空気流を示す図。
【図８】第６実施形態のリボンヒータの他の断面例と、流過する空気流を示す図。
【図９】エアインテークダクトの立体図。
【図１０】エアインテークダクトの側面図。
【図１１】エアインテークダクトの開口部形状を示す平面図。
【図１２】エアインテークマニホールド周りの構成を示す立体図。
【図１３】リボンヒータを用いた吸気ヒータの一例を示す正面図。
【図１４】リボンヒータを用いたその他の吸気ヒータの正面図。
【図１５】エアインテークダクト内の吸入空気の流線分布図。
【符号の説明】
１・・・インテークマニホールド
２・・・エアインテークダクト
３、３０・・・吸気ヒータ
４、４０・・・リボンヒータ
４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ・・・リボン断面
Ｆ・・・吸入空気の流線

Claims (1)

1. 直角エルボ状に形成されたエアインテークダクト（２）の接続フランジ（２ａ）とインテークマニホールド（１）のエアインレット（１ａ）との間に吸気ヒータ（３）が介装されているエンジンの吸気系統において、前記吸気ヒータ（３）は、リボン（４ａ）が葛折りに折り曲げ加工されてなるリボンヒータ（４）がヒータケース（３ａ）の開口部（３ｂ）内に挿入され、リボン（４ａ）の各曲がり部（４ｂ）の間の直線部分は開口部（３ｂ）の長軸に直角とされ、リボンヒータ（４）のリボン（４ａ）の各板端を結ぶ吸気流の上流側及び下流側の２つの直線（４ａ）がインテークダクト接続面（２ｃ）と角度（θ）を付して取り付けられ、その取り付け角（θ）はインテークダクトの接続面（２ｃ）近傍の流線（２Ｆ）の傾斜角（θ）であり、葛折状のリボン（４ａ）の各曲がり部（４ｂ）近傍において係止部材（４ｃ）でヒータケース（３ａ）に固着され、リボンの断面（４ｃ）は吸気流の上流側の２隅部（４ｃｒ）を湾曲した形状に形成されていることを特徴とするエンジンの吸気系統。

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