JP5648521B2 - 吸気ダクト接続構造及びエアクリーナ装置 - Google Patents

吸気ダクト接続構造及びエアクリーナ装置 Download PDF

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Description

本発明は、接続部に接続した吸気ダクトを介して内燃機関用の吸気を導入するエアクリーナにおける吸気ダクト接続構造及びエアクリーナ装置に関する。
吸気ダクト(外気ダクトとも言う)を介して内燃機関用の吸気を導入するエアクリーナが知られている(例えば特許文献1,2参照)。
特許文献1では、外気ダクトとエアクリーナとを接続する場合に十分な吸入空気量と高い気流音の消音効果とを実現するために、エアクリーナ内に突出している外気ダクトの下流側開口端を、近傍の外気ダクトの軸心に直交する平面に対し所定の角度を持たせて、拡張比を拡大している。
特許文献2では、吸気量が少ないときの吸気ノイズを小さくするために、吸気ダクトの通路断面積を可変としている。
特開2006−125373号公報(第6〜7頁、図7) 特開2003−74426号公報(第3頁、図3)
このようなエアクリーナを共通化して各種内燃機関に適用することが検討されている。しかし内燃機関によっては、十分な流量の吸気を要求するものと、吸気量を抑制しても省スペースや騒音低減を優先したいものが存在する。
このためエアクリーナに接続する吸気ダクトにおいても接続開口径の大きいものと小さいものとが存在する。したがって1つのエアクリーナでは十分に対処できず共通化が困難である。
本発明は、1つのエアクリーナにて接続開口径の異なる吸気ダクトに接続可能で、それぞれの要求性能に対応できる吸気ダクト接続構造及びエアクリーナ装置を目的とするものである。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項1に記載の吸気ダクト接続構造は、接続部に接続した吸気ダクトを介して内燃機関用の吸気を導入するエアクリーナにおける吸気ダクト接続構造であって、前記接続部は、同一の流入口に、流路断面積が異なる複数段を吸気流方向に配列して形成していると共に、吸気流の上流に行くほど、流路形状が一方側に偏って拡大されることで各段の流路断面積に差が設けられていることを特徴とする。
エアクリーナにおいて、同一の流入口には、吸気流方向に配列して、流路断面積が異なる複数段が形成されている。この複数段は、吸気流の上流に行くほど、その流路形状は一方側に偏って拡大されて、このことにより流路断面積に差が設けられている。
すなわち吸気流の上流に行くほど、段の流路断面積は拡大されていることにより、各段の位置で、接続開口径の異なる各種の吸気ダクトを接続できる。
接続開口径の小さい吸気ダクトの場合には、上流側の段を通過させて下流側の段の位置にてエアクリーナの流入口に接続することができ、このことにより、外部からエアクリーナ内部に吸気を導入することができると共に、接続開口径が小さいために省スペースや騒音低減効果が高くなる。
接続開口径の大きい吸気ダクトの場合には、上流側の段の位置にてエアクリーナの流入口に接続することにより、外部からエアクリーナ内部に吸気を導入することができる。
ところがこのように接続開口径の大きい吸気ダクトを上流側の段の位置にてエアクリーナの流入口に接続しても、その下流側の段の位置では流路断面積が小さくなってしまう。
しかし本吸気ダクト接続構造では、上流側での段の流路断面積拡大は、単に流路断面積が拡大しているのではなく、その流路形状が、一方側に偏って拡大されることにより実現されている。
このため接続開口径の大きい吸気ダクトとして、湾曲した吸気ダクトを用いて、その湾曲内側を流路形状の拡大側にして上流側の段の位置に接続すると、上流側の段から見て、下流側の段では、吸気ダクトの湾曲内側にて径が小さくされている状態となる。
湾曲した吸気ダクトを流れる吸気は、流路内部において湾曲内側が剥離しやすく、湾曲外側での吸気流が主流となる。このため湾曲内側はデッドスペースが生じて、吸気量に対する寄与は少なくなる。したがって上流側の段から見て、下流側の段にて吸気ダクトの湾曲内側で径が小さくされていても、吸気流量には大きな影響はないことになる。
このことにより上流側の段に接続開口径の大きい吸気ダクトを接続した場合に、湾曲した吸気ダクトであれば、エアクリーナ内に大量の吸気を導入できることになる。
このように本発明の吸気ダクト接続構造は、1つのエアクリーナにて接続開口径の異なる吸気ダクトに接続可能で、それぞれの要求性能に対応できるものとなる。
請求項2に記載の吸気ダクト接続構造では、請求項1に記載の吸気ダクト接続構造において、前記接続部は2段に形成されていることを特徴とする。
このように段は2段として大小2つの流路断面積にて省スペースや騒音低減と大量吸気量確保とのそれぞれに対して十分に対応可能である。
請求項3に記載の吸気ダクト接続構造では、請求項2に記載の吸気ダクト接続構造において、前記接続部の2段は前記流路形状の拡大側とは反対側が内周面を共通化していることを特徴とする。
このことにより拡大側とは反対側において吸気ダクト接続構造を短くでき、エアクリーナの小型化に貢献できる。
請求項4に記載の吸気ダクト接続構造では、請求項3に記載の吸気ダクト接続構造において、前記接続部の2段のうち、大径側の段は流路に直交状態に形成され、小径側の段は流路に斜めに形成されていることで、前記反対側の内周面が共通化されていることを特徴とする。
このように大径側の段が流路に直交状態であるのに対して小径側の段は斜めに形成されていることで、拡大側とは反対側の内周面の共通化が可能となる。
請求項5に記載のエアクリーナ装置では、請求項2〜4のいずれか一項に記載の吸気ダクト接続構造を備えたエアクリーナの前記接続部において、吸気流上流側の流路断面積が大きい方の段に、この流路断面積に対応する大径の湾曲状吸気ダクトを、この湾曲状吸気ダクトの湾曲内側を、前記流路形状の拡大側にして接続したことを特徴とする。
このように大径の湾曲状吸気ダクトを、前記請求項2〜4のいずれか一項に記載の吸気ダクト接続構造を備えたエアクリーナに対して、その大径の段に接続したエアクリーナ装置は、前記請求項1にて述べたごとく大量の吸気流量を確保することが可能となる。
このことから1つのエアクリーナにて接続開口径の異なる吸気ダクトに接続可能で、それぞれの要求性能に対応できるエアクリーナ装置を実現できる。
請求項6に記載のエアクリーナ装置では、請求項2〜4のいずれか一項に記載の吸気ダクト接続構造を備えたエアクリーナの前記接続部において、吸気流の下流側の流路断面積が小さい方の段に、この流路断面積に対応する小径の湾曲状吸気ダクトを、この湾曲状吸気ダクトの湾曲内側を前記流路形状の拡大側にして接続したことを特徴とする。
このように小径の湾曲状吸気ダクトを前記請求項2〜4のいずれか一項に記載の吸気ダクト接続構造を備えたエアクリーナに対して接続して、その小径の段に接続したエアクリーナ装置は、前記請求項1にて述べたごとく省スペースや騒音低減効果を高くできる。
しかも小径の湾曲状吸気ダクトの湾曲内側が流路形状の拡大側である。すなわち大径の段が拡大している側に、小径の湾曲状吸気ダクトの上流側が湾曲していることになる。
このことから小径の湾曲状吸気ダクトを、大径の段の奥にある小径の段に取り付ける際に、特に小径の湾曲状吸気ダクトの曲率が大きくても大径の段の縁が、小径の湾曲状吸気ダクトに干渉することがない。したがって小径の湾曲状吸気ダクトの曲率が大きくてもエアクリーナ装置の組立が可能になると共に、エアクリーナ装置の小型化に貢献できる。
請求項7に記載のエアクリーナ装置では、請求項6に記載のエアクリーナ装置において、前記湾曲状吸気ダクトは接続側の先端がダクト中心軸に対して斜めに切断されていることにより、接続側開口部がエアクリーナ中心側に向けられていることを特徴とする。
特に小径の湾曲状吸気ダクトをエアクリーナに対して接続したエアクリーナ装置において、上述したごとく接続側の先端がダクト中心軸に対して斜めに切断されて、その接続側開口部がエアクリーナ中心側に向けられていると、拡張比を大きくできる。このことにより騒音低減効果をより高くできる。
特に前記請求項4のごとく小径側の段も斜めに配置されていれば、小径側の段と小径の湾曲状吸気ダクトの先端との形状が適合するので、エアクリーナ装置の小型化に貢献できる。
実施の形態1のエアクリーナにおける吸気ダクト接続部の俯瞰斜視図。 実施の形態1のエアクリーナにおける吸気ダクト接続部の仰視斜視図。 実施の形態1のエアクリーナにおける吸気ダクト接続部の正面図。 実施の形態1のエアクリーナにおける吸気ダクト接続部の左側面図。 実施の形態1のエアクリーナにおける吸気ダクト接続部の縦断面図。 実施の形態1のエアクリーナにおける吸気ダクト接続部の縦断斜視図。 (a),(b)実施の形態1のエアクリーナ装置における接続状態を示す縦断面図。 (a)〜(d)実施の形態2のエアクリーナにおける吸気ダクト接続部、及びエアクリーナ装置における接続状態を示す縦断面図。 (a),(b)他の実施の形態における小径の湾曲状吸気ダクトの形状及びエアクリーナとの接続状態を示す縦断面図。
[実施の形態1]
〈構成〉図1〜6は上述した発明が適用されたエアクリーナ2の吸気ダクト接続構造を示すものであり、吸気ダクト接続部4とその周辺の構成を表す。吸気ダクト接続部4は、同一の流入口4aにおいて、流路断面積が異なる複数段、ここでは第1段6と第2段8との2段が、吸気流方向に配列して形成されている。
ここで第2段8がエアクリーナハウジング2a側(吸気流の下流側)に形成され、第2段8の先端に、すなわち吸気流の上流側に第1段6が形成されている。第1段6は第2段8よりも大径に形成されていると共に、第1段6における流路中心と、第2段8における流路中心とは一致しておらず、第1段6は第2段8に対して一方側(図では下側)へずらした状態で形成されている。
すなわち第2段8に対して、その吸気流の上流側で流路形状が一方側に偏って拡大されて第1段6が形成されている。このことで第1段6と第2段8とで流路断面積に差(第1段6の流路断面積>第2段8の流路断面積)が設けられている。
そして吸気ダクト接続部4のこれら第1段6と第2段8とは、第1段6の拡大側(図では下側)とは反対側では、内周面を共通化した共用面10を形成している。
このように形成されたエアクリーナ2の吸気ダクト接続部4には、図7の(a)、(b)に示すごとく、第1段6の流路断面積に対応する大径の湾曲状吸気ダクト12と、第2段8の流路断面積に対応する小径の湾曲状吸気ダクト14とのいずれかを選択して接続することができる。
図7の(a)のごとく大径の湾曲状吸気ダクト12を第1段6に接続してエアクリーナ装置AC1を構成する場合には、湾曲状吸気ダクト12の湾曲内側を、吸気ダクト接続部4における流路形状の拡大側にする。
図7の(b)のごとく小径の湾曲状吸気ダクト14を第2段8に接続してエアクリーナ装置AC2を構成する場合には、湾曲状吸気ダクト14の湾曲内側を、吸気ダクト接続部4における流路形状の拡大側にする。
更に、図7の(a)、(b)において、吸気ダクト接続部4の内周面を構成する共用面10は、第1段6と第2段8とで、吸気ダクト12,14の接続に共通に用いられている。すなわち、大径側の第1段6が吸気流路に直交状態に形成されているが、小径側の第2段8は吸気流路に斜めに形成されている。このことにより共用面10を共通化している。
そして第1段6が吸気流路に直交状態で形成されていることに対応して、大径の湾曲状吸気ダクト12の先端と第1段6との間をシールしているシール材18は、配置された状態では円形リング状とされている。更に第2段8が吸気流路に斜めに形成されていることに対応して、小径の湾曲状吸気ダクト14の先端と第2段8との間をシールしているシール材20は、配置された状態では長円形リング状とされている。
小径の湾曲状吸気ダクト14の先端は、ダクト中心軸に対して斜めに切断した形状であり、その接続側開口部14bはエアクリーナ2の中心側(図7では上側)に向けられている。
〈作用〉図7の(a)のごとく大径の湾曲状吸気ダクト12を第1段6に取り付けることにより、湾曲状吸気ダクト12内を流れた吸気流Gfは、吸気ダクト接続部4からエアクリーナハウジング2a内に流れ込む。大径の湾曲状吸気ダクト12からエアクリーナハウジング2a内に吸気が流れ込む際に、第1段6と第2段8との間の段差8aにより、流路断面積が湾曲内側にて縮小する。
しかし図7の(a)に示したごとく、吸気流Gfが湾曲する湾曲状吸気ダクト12内を流れるため、湾曲内側に吸気流の剥離を生じ、このことによりエアクリーナ2内への吸気流入量にはほとんど寄与しないデッドスペース16が、段差8aの位置に対応して生じる。
したがって湾曲状吸気ダクト12側から第2段8内に流入する吸気流は、流路断面積が湾曲内側にて縮小していても流入が阻害されることはなく、流動部分はほぼそのまま、湾曲状吸気ダクト12から第2段8内へ流入することになる。
図7の(b)のごとく小径の湾曲状吸気ダクト14を第2段8に接続する場合には、上流の第1段6を通過させて下流側の第2段8の位置にてエアクリーナ2の流入口4aに接続することができる。
〈効果〉(1)エアクリーナ2において、同一の流入口4aには、吸気流方向に配列して、流路断面積が異なる複数段6,8が形成され、吸気流の上流に行くほど、第2段8から第1段6へと、段の流路断面積は拡大されている。このことにより前述したごとく各段6,8の位置で、接続開口径の異なる各種の吸気ダクト12,14を接続できる。
接続開口径の小さい吸気ダクト14の場合には、前述したごとく上流の第1段6を通過させて下流側の第2段8の位置にてエアクリーナ2の流入口4aに接続することができるので、外部からエアクリーナ2内部に吸気を導入することができると共に、接続開口径が小さいために省スペースや騒音低減効果が高くなる。
接続開口径の大きい吸気ダクト12の場合には、上流側の第1段6の位置にてエアクリーナ2の流入口4aに接続することにより、外部からエアクリーナ2内部に吸気を導入することができる。
このように接続開口径の大きい吸気ダクト12の場合には、その下流側の第2段8の位置で流路断面積が小さくなってしまう。しかし前述したごとく流路断面積を小さくしている段差8aは湾曲状吸気ダクト12の湾曲内側であることから吸気流には大きな影響はなく、エアクリーナ2内に導入しようとしている大量の吸気量を維持できる。したがって大径の吸気ダクト12の場合に、上流側の第1段6の位置にてエアクリーナ2の流入口4aに接続ができると共に、吸気流量も十分に確保可能である。
したがって本実施の形態の吸気ダクト接続構造は、1つのエアクリーナ2にて接続開口径の異なる吸気ダクト12,14に接続可能で、それぞれの要求性能に対応できる。
(2)吸気ダクト接続部4の2段6,8は、下流側の第2段8を流路に対して斜めに配置することで、流路形状の拡大側とは反対側において共用面10を形成することで内周面を共通化している。このことにより拡大側とは反対側において吸気ダクト接続構造を短くでき、エアクリーナ2の小型化に貢献できる。
(3)小径の吸気ダクト14を下流側の第2段8に接続したエアクリーナ装置AC2では、特に湾曲状吸気ダクト14の湾曲内側が流路形状の拡大側として接続している。すなわち大径の上流側の第1段6が拡大している側に小径の湾曲状吸気ダクト14の上流側が湾曲していることになる。このことから小径の湾曲状吸気ダクト14を、大径の上流側の第1段6の奥にある小径の下流側の第2段8に取り付ける際に、特に小径の湾曲状吸気ダクト14の曲率が大きくても、第1段6の縁6aが小径の湾曲状吸気ダクト14の湾曲内側部分14aに干渉することがない。したがって小径の湾曲状吸気ダクト14の曲率が大きくても、エアクリーナ装置AC2の組立が可能になると共に、エアクリーナ装置AC2の小型化に貢献できる。
(4)エアクリーナ装置AC2では、上述したごとく湾曲状吸気ダクト14の接続側の先端がダクト中心軸に対して斜めに切断されたことにより、その接続側開口部14bはエアクリーナ2の中心側に向けられている。このことにより拡張比を大きくでき、騒音低減効果をより高くできる。
特に小径の第2段8も斜めに形成されているので、この小径の第2段8と小径の湾曲状吸気ダクト14の先端との形状が適合し、エアクリーナ装置AC2の小型化に貢献できる。
[実施の形態2]
〈構成〉本実施の形態におけるエアクリーナ102の吸気ダクト接続部104を、図8の(a)に示す。この吸気ダクト接続部104は、同一の流入口104aにおいて、流路断面積が異なる複数段、ここでは第1段106、第2段108、及び第3段110の3段が、吸気流方向に配列して形成されている。
ここで流路断面積が最小の第3段110がエアクリーナハウジング102a側に形成され、第3段110の先端に流路断面積が中程度の第2段108が形成され、第2段108の先端に流路断面積が最大の第1段106が形成されている。このように第2段108は第3段110よりも大径に形成されているが、第2段108における流路中心と第3段110における流路中心とは一致しておらず、第2段108は第3段110に対して一方側(図では下側)へずらした状態で形成されている。
更に第1段106は第2段108よりも大径に形成されているが、第1段106における流路中心と第2段108における流路中心とは一致しておらず、第1段106は第2段108に対して一方側(図では下側)へずらした状態で形成されている。
すなわち、第3段110に対してその吸気流の上流側で流路形状が一方側に偏って順次拡大されて第2段108及び第1段106が形成されている。このことで第1段106と第2段108とで流路断面積に差が設けられ、同様に第2段108と第3段110とで流路断面積に差が設けられている。
そして吸気ダクト接続部104のこれら第1段106、第2段108及び第3段110は、拡大側とは反対側では内周面を共通化した共用面111としている。
〈作用〉この吸気ダクト接続部104には、図8の(b)〜(d)に示すごとく、第1段106の流路断面積に対応する大径の湾曲状吸気ダクト112、第2段108の流路断面積に対応する中径の湾曲状吸気ダクト114、及び第3段110の流路断面積に対応する小径の湾曲状吸気ダクト116のいずれかを選択して接続することができる。このことにより3段106〜110であっても、前記実施の形態1にて述べた作用を生じさせることができる。
〈効果〉(1)3段106〜110であっても、前記実施の形態1にて述べたごとくの効果を生じる。すなわち、特に接続開口径の最小の吸気ダクト116の場合には、図8の(d)に示すごとく、上流の第1段106及び第2段108を通過させて最下流側の第3段110の位置にてエアクリーナ102の流入口104aに接続することができる。このことにより、外部からエアクリーナ102内部に吸気を導入することができると共に、接続開口径が小さいために省スペースや騒音低減効果が高くなる。
接続開口径の中程度の吸気ダクト114の場合には、図8の(c)に示すごとく、上流の第1段106を通過させて中間位置の第2段108にてエアクリーナ102の流入口104aに接続することができる。このことにより、外部からエアクリーナ102内部に吸気を導入することができると共に、接続開口径が中程度であるため省スペースや騒音低減効果と共に或る程度大量の吸気量を実現することができる。
接続開口径が最大の吸気ダクト112の場合には、図8の(b)に示すごとく、上流側の第1段106の位置にてエアクリーナ102の流入口104aに接続することにより、外部からエアクリーナ102内部に吸気を導入することができる。このように接続開口径の大きい吸気ダクト112の場合には、最上流側の第1段106の位置にて接続すると、下流側の段108,110の位置では接続開口径が小さくなってしまう。本実施の形態では、特に最下流側の第3段110にて、吸気ダクト112の流路断面積よりも、流路断面積が小さくなる。しかし前記実施の形態1にて述べたごとく段差110aは湾曲状吸気ダクト112の湾曲内側であるので、デッドスペース118により吸気流には大きな影響はなく、上流側の第1段106に吸気ダクト112を接続した場合に、エアクリーナ102内に導入しようとしている大量の吸気量を実現できる。
したがってこのように本実施の形態の吸気ダクト接続構造は、1つのエアクリーナ102にて接続開口径の異なる3種類の吸気ダクト112〜116に接続可能で、それぞれの要求性能に対応できる。
(2)前記実施の形態1の効果(2)〜(4)を生じる。
[その他の実施の形態]
・前記実施の形態1において、図7の(b)に示したごとく小径の吸気ダクト14は湾曲していたが、図9の(a)に示すごとく、小径の第2段8に湾曲していない直管状の小径の吸気ダクト214を配置しても良い。前記実施の形態2の第3段110についても同じである。
又、前記実施の形態1における小径の湾曲状吸気ダクト14は上述したごとく接続側の先端がダクト中心軸に対して斜めに切断されて、その接続側開口部がエアクリーナの中心側に向けられていた。この代わりに、図9の(b)に示すごとく先端がダクト中心軸に対して直角に切断された接続側開口部314aを有する湾曲状吸気ダクト314としても良い。前記実施の形態2の最小径の吸気ダクト116についても同じである。
2…エアクリーナ、2a…エアクリーナハウジング、4…吸気ダクト接続部、4a…流入口、6…第1段、6a…縁、8…第2段、8a…段差、10…共用面、12…大径の湾曲状吸気ダクト、14a…湾曲内側部分、14…小径の湾曲状吸気ダクト、14b…接続側開口部、16…デッドスペース、18,20…シール材、102…エアクリーナ、102a…エアクリーナハウジング、104…吸気ダクト接続部、104a…流入口、106…第1段、108…第2段、110…第3段、110a…段差、111…共用面、112…大径の湾曲状吸気ダクト、114…中径の湾曲状吸気ダクト、116…小径の湾曲状吸気ダクト、118…デッドスペース、214…直管状の小径の吸気ダクト、314…湾曲状吸気ダクト、314a…接続側開口部、AC1,AC2…エアクリーナ装置、Gf…吸気流。

Claims (7)

  1. 接続部に接続した吸気ダクトを介して内燃機関用の吸気を導入するエアクリーナにおける吸気ダクト接続構造であって、
    前記接続部は、同一の流入口に、流路断面積が異なる複数段を吸気流方向に配列して形成していると共に、吸気流の上流に行くほど、流路形状が一方側に偏って拡大されることで各段の流路断面積に差が設けられていることを特徴とする吸気ダクト接続構造。
  2. 請求項1に記載の吸気ダクト接続構造において、前記接続部は2段に形成されていることを特徴とする吸気ダクト接続構造。
  3. 請求項2に記載の吸気ダクト接続構造において、前記接続部の2段は前記流路形状の拡大側とは反対側が内周面を共通化していることを特徴とする吸気ダクト接続構造。
  4. 請求項3に記載の吸気ダクト接続構造において、前記接続部の2段のうち、大径側の段は流路に直交状態に形成され、小径側の段は流路に斜めに形成されていることで、前記反対側の内周面が共通化されていることを特徴とする吸気ダクト接続構造。
  5. 請求項2〜4のいずれか一項に記載の吸気ダクト接続構造を備えたエアクリーナの前記接続部において、吸気流上流側の流路断面積が大きい方の段に、この流路断面積に対応する大径の湾曲状吸気ダクトを、この湾曲状吸気ダクトの湾曲内側を、前記流路形状の拡大側にして接続したことを特徴とするエアクリーナ装置。
  6. 請求項2〜4のいずれか一項に記載の吸気ダクト接続構造を備えたエアクリーナの前記接続部において、吸気流の下流側の流路断面積が小さい方の段に、この流路断面積に対応する小径の湾曲状吸気ダクトを、この湾曲状吸気ダクトの湾曲内側を前記流路形状の拡大側にして接続したことを特徴とするエアクリーナ装置。
  7. 請求項6に記載のエアクリーナ装置において、前記湾曲状吸気ダクトは接続側の先端がダクト中心軸に対して斜めに切断されていることにより、接続側開口部がエアクリーナ中心側に向けられていることを特徴とするエアクリーナ装置。
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