JP6149745B2 - 車載エンジンの吸気構造 - Google Patents

Description

本発明は、車載エンジンの吸気構造に関する。

車両に搭載されるエンジンの吸気構造として、特許文献１に示されるように、車両外に開口する外気導入口を備える第１吸気ダクトと、エンジンコンパートメント内で開口する二次吸気口を備える第２吸気ダクトとが設けられ、それら第１吸気ダクト及び第２吸気ダクトを合流させた後にエンジンに接続したものが知られている。また、特許文献２には、第１吸気ダクトが第２吸気ダクトと所定の角度をもって交差する方向に延びるよう、それら第１吸気ダクト及び第２吸気ダクトを設けることが開示されている。

上記吸気構造では、第１吸気ダクトの外気導入口を介して温度の低い外気がエンジンに吸入されることにより、同機関の燃費改善や耐ノッキング性能向上が見込めるものの、第１吸気ダクトの外気導入口が車両において低い位置に形成される場合には同外気導入口が水没するおそれがある。こうした状況のもとでもエンジンの吸気が妨げられることがないよう、第２吸気ダクトの二次吸気口を上記外気導入口よりも高い位置に設け、上記外気導入口が水没したときには上記二次吸気口を介してエンジンへの空気の吸入が行われるようにすることが考えられる。

特開２００７−３２６４８７公報 特開平１１−２９４２７９公報

ところで、上述したように二次吸気口を設けた場合には、第１吸気ダクト及び第２吸気ダクトの設置スペース等の関係から、第２吸気ダクトに対し所定の角度をもって異なる方向に延びる第１吸気ダクトを、第２吸気ダクトの二次吸気口の近傍であって同第２吸気ダクトと上下に並ぶ部分で、その第２吸気ダクトに繋ぐことがある。

しかし、この場合には、第１吸気ダクトの外気導入口が水没していないとき、第１吸気ダクトの外気導入口から吸い込まれた空気と比較して、第２吸気ダクトの二次吸気口から吸い込まれた空気の方が円滑に第２吸気ダクトにおける空気の吸入方向の下流側に流れやすくなる。これは、第２吸気ダクト内の空気は、第１吸気ダクトと第２吸気ダクトとの接続部分を通過する際、第１吸気ダクト内の空気のように上記接続部分を折れ曲がって通過することがないためである。

そして、第１吸気ダクトの外気導入口から吸い込まれた空気と比較して、第２吸気ダクトの二次吸気口から吸い込まれた空気が円滑に第２吸気ダクトにおける空気の吸入方向の下流側に流れることにより、エンジンにはエンジンコンパートメント内の高温の空気がより多く吸入される。その結果、エンジンの吸気温度が高くなることは避けられず、そのことが同機関の燃費改善や耐ノッキング性能向上の妨げとなる。

本発明の目的は、吸気温度が高くなることを抑制できる車載エンジンの吸気構造を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する車載エンジンの吸気構造では、エンジンが搭載された車両外に開口する外気導入口を備える第１吸気ダクトが、エンジンコンパートメント内で開口する二次吸気口を備える第２吸気ダクトと異なる方向に延び、その第２吸気ダクトと上下に並ぶ部分で同第２吸気ダクトと繋がっているとともに前記第２吸気ダクトを介して前記エンジンに連通している。更に、第１吸気ダクトと第２吸気ダクトとの上下に並ぶ部分は、上下方向において部分的に重なるように形成されている。

上記吸気構造によれば、二次吸気口から第２吸気ダクトに吸い込まれた空気が第１吸気ダクトと第２吸気ダクトとの接続部分から第２吸気ダクトにおける空気の吸入方向の下流側に流れることは、外気導入口から第１吸気ダクトに吸い込まれて上記接続部分を通じて第２吸気ダクトにおける空気の吸入方向の下流側に流れる空気の流れによって阻害される。これは、第１吸気ダクトと第２吸気ダクトとの上下に並ぶ部分が、上下方向において部分的に重なるように形成されているためである。

仮に、第１吸気ダクトと第２吸気ダクトとの上下に並ぶ部分が、上下方向において重ならないように形成されているとすると、第１吸気ダクトの外気導入口から吸い込まれた空気と比較して、第２吸気ダクトの二次吸気口から吸い込まれた空気の方が円滑に第２吸気ダクトにおける空気の吸入方向の下流側に流れやすくなる。これは、第２吸気ダクト内の空気は、第１吸気ダクト内の空気のように、第１吸気ダクトと第２吸気ダクトとの接続部分で折れ曲がって通過しなくてもよいためである。

しかし、上述したように、第１吸気ダクトと第２吸気ダクトとの上下に並ぶ部分は、上下方向において部分的に重なるように形成されているため、第２吸気ダクトの二次吸気口からエンジンに空気が吸入されることは、第１吸気ダクトからの第２吸気ダクトにおける空気の吸入方向下流側への空気の流れにより阻害される。従って、低温となる車両外の空気（外気）を外気導入口からエンジンに効果的に吸入させつつ、エンジンコンパートメント内の高温の空気が二次吸気口を介してエンジンに吸入されることを抑制できる。その結果、エンジンの吸気温度が高くなることを抑制できる。

車載エンジンの吸気構造を示す斜視図。 第１吸気ダクトにおける第２吸気ダクトと上下に並ぶ部分の構造を示す略図。 第１吸気ダクトにおける第２吸気ダクトと上下に並ぶ部分の構造の他の例を示す略図。 第１吸気ダクトにおける第２吸気ダクトと上下に並ぶ部分の構造の従来例を示す略図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図２〜図４の吸気構造を採用した場合の吸気の温度を示すグラフ。 車載エンジンの吸気構造の他の例を示す斜視図。 車載エンジンの吸気構造の他の例を示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図６、図７、図４の吸気構造を採用した場合の吸気の温度を示すグラフ。

以下、車載エンジンの吸気構造の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、車両に搭載されるエンジン１の吸気系には、車両外に開口する外気導入口２ａを備える第１吸気ダクト２と、エンジンコンパートメント内で開口する二次吸気口３ａを備える第２吸気ダクト３とが設けられている。

第１吸気ダクト２は、第２吸気ダクト３の延びる方向とは異なる方向である車両の前後方向に延びている。この第１吸気ダクト２の外気導入口２ａは、車両の前面であって第２吸気ダクト３の二次吸気口３ａよりも低い位置にて開口している。一方、第２吸気ダクト３は車両の幅方向に延びている。この第２吸気ダクト３の二次吸気口３ａは、同第２吸気ダクト３における車両の幅方向の一端で開口している。また、第２吸気ダクト３は、車両の幅方向におけるもう一方の端部で下方に折れ曲がった後、二次吸気口３ａ側に延びてエンジン１に接続されている。

第１吸気ダクト２は、外気導入口２ａから第２吸気ダクト３の二次吸気口３ａの近傍の部分の下部に至るまで上方に且つ湾曲して延びるよう形成されており、上記第２吸気ダクト３の二次吸気口３ａの近傍の部分と上下に並ぶ部分で同第２吸気ダクト３と繋がっている。

第２吸気ダクト３における第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との接続部分ＣＰよりも下流側の部分の最高位置ＰＨは、上記接続部分ＣＰよりも上方の位置となっている。このため、外気導入口２ａもしくは二次吸気口３ａから、第１吸気ダクト２における第２吸気ダクト３との上記接続部分ＣＰに流れ込む空気に水が含まれていたとしても、その水が上記接続部分ＣＰよりも第２吸気ダクト３における空気の流れ方向の下流側に流れにくくなる。ちなみに、上記最高位置ＰＨは、第２吸気ダクト３の二次吸気口３ａとほぼ同じ高さ位置となっている。

なお、第１吸気ダクト２における第２吸気ダクト３との上記接続部分ＣＰにおける車両の後部側における二次吸気口３ａよりも低い位置では、上記接続部分ＣＰよりも空気の流れ方向の下流側に流れることができずに同接続部分ＣＰに溜まった水を、外部に排出するための排水口４が開口している。

図２は、第１吸気ダクト２における第２吸気ダクト３との上記接続部分ＣＰの構造を概略的に示している。同図から分かるように、第１吸気ダクト２における第２吸気ダクト３との上記接続部分ＣＰは、第２吸気ダクト３における二次吸気口３ａの近傍の部分と上下に並んでいる。そして、第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との上下に並ぶ部分は、上下方向においてラップ幅Ａをもって部分的に重なるように形成されている。また、このラップ幅Ａは、第１吸気ダクト２における第２吸気ダクト３との上記接続部分ＣＰの車両の幅方向（図２の紙面と直交する方向）全体に亘って保持されている。

なお、図３に示すように、第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との上下に並ぶ部分は、上下方向において上記ラップ幅Ａより小さいラップ幅Ｂをもって部分的に重なるように形成されていてもよい。

次に、車載エンジンの吸気構造の作用について説明する。
エンジン１（図１）の運転時において、二次吸気口３ａから第２吸気ダクト３に吸い込まれた空気が第１吸気ダクト２との接続部分ＣＰから第２吸気ダクト３における空気の吸入方向の下流側に流れることは、外気導入口２ａから第１吸気ダクト２に吸い込まれて上記接続部分ＣＰを通じて第２吸気ダクト３における空気の吸入方向の下流側に流れる空気の流れによって阻害される。これは、第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との上下に並ぶ部分は、上下方向において部分的に重なるように形成されているためである。

仮に、図４に示すように、第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との上下に並ぶ部分が、上下方向において重ならないように形成されているとすると、次のような現象が生じる。すなわち、第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との上下に並ぶ部分が、上下方向において重なる場合のラップ幅が「０」となる。その結果、第１吸気ダクト２の外気導入口２ａから吸い込まれた空気と比較して、第２吸気ダクト３の二次吸気口３ａから吸い込まれた空気の方が円滑に第２吸気ダクト３における空気の吸入方向の下流側に流れやすくなる。これは、第２吸気ダクト３内の空気は、第１吸気ダクト２内の空気のように、第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との接続部分ＣＰで折れ曲がって通過しなくてもよいためである。

しかし、上述したように、第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との上下に並ぶ部分は、上下方向において部分的に重なるため、第２吸気ダクト３の二次吸気口３ａからエンジン１に空気が吸入されることは、第１吸気ダクト２からの第２吸気ダクト３における空気の吸入方向下流側への空気の流れにより阻害される。従って、低温となる車両外の空気（外気）を外気導入口２ａからエンジン１に効果的に吸入させつつ、エンジンコンパートメント内の高温の空気が二次吸気口３ａを介してエンジン１に吸入されることは抑制される。その結果、エンジン１の吸気温度が高くなることも抑制される。

図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図２〜４に示す吸気構造を採用した場合における第２吸気ダクト３における第１吸気ダクト２との上記接続部分ＣＰよりも下流側の部分の吸気の温度を示している。図５から分かるように、上記吸気の温度は、ラップ幅Ａを有する図２の吸気構造、ラップ幅Ｂを有する図３の吸気構造、ラップ幅「０」となる図４の吸気構造の順に低くなる。従って、エンジン１の吸気構造としては、図２及び図３の構造のうち、図２の構造（ラップ幅Ａ）を採用することが好ましい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との上下に並ぶ部分は、上下方向において部分的に重なるため、第２吸気ダクト３の二次吸気口３ａからエンジン１に空気が吸入されることは、第１吸気ダクト２からの第２吸気ダクト３における空気の吸入方向下流側への空気の流れにより阻害される。このため、低温の外気を外気導入口２ａからエンジン１に効果的に吸入させつつ、エンジンコンパートメント内の高温の空気が二次吸気口３ａを介してエンジン１に吸入されることを抑制できる。従って、エンジン１の吸気温度が高くなることを抑制でき、その吸気温度の上昇がエンジン１の燃費改善や耐ノッキング性能向上の妨げとなることを抑制できる。

（２）第１吸気ダクト２の外気導入口２ａが車両の低い位置にある場合、車両の走行路等によっては外気導入口２ａが水没するおそれがある。このように外気導入口２ａが水没したとしても、外気導入口２ａよりも高い位置に形成された二次吸気口３ａから第２吸気ダクト３を介してエンジン１に空気を吸入することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・図６及び図７に示す第１吸気ダクト２のように、第１吸気ダクト２の上下方向の厚さが車両の幅方向の全体において均一でなくてもよい。

図６は、第１吸気ダクト２及び外気導入口２ａにおける車両の幅方向の片側、より詳しくは二次吸気口３ａ寄りの片側が、もう一方の片側と比較して上下方向に厚くなるように形成されている例である。この場合、第１吸気ダクト２における上下幅が厚くなる方の片側のみ、第２吸気ダクト３と上下に並ぶ部分で上下方向において部分的に重なるように形成することが考えられる。また、それに限らず、第１吸気ダクト２における上下幅が厚くなる方の片側と、もう一方の片側との両方で、第２吸気ダクト３と上下に並ぶ部分で上下方向において部分的に重なるように形成してもよい。

図７は、第１吸気ダクト２及び外気導入口２ａにおける車両の幅方向の片側、より詳しくは二次吸気口３ａ寄りではない方の片側が、二次吸気口３ａ寄りの片側と比較して上下方向に厚くなるように形成されている例である。この場合、第１吸気ダクト２における上下幅が厚くなる方の片側のみ、第２吸気ダクト３と上下に並ぶ部分で上下方向において部分的に重なるように形成することが考えられる。また、それに限らず、第１吸気ダクト２における上下幅が厚くなる方の片側と、もう一方の片側との両方で、第２吸気ダクト３と上下に並ぶ部分で上下方向において部分的に重なるように形成してもよい。

図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図６、図７、図４に示す吸気構造を採用した場合の第２吸気ダクト３における第１吸気ダクト２との合流部よりも下流側の部分の空気の温度を示している。図８から分かるように、上記空気の温度は、図６の吸気構造、図７の吸気構造、図４の吸気構造の順に低くなる。従って、エンジン１の吸気構造としては、図６及び図７の構造のうち、図６の構造を採用することが好ましい。

・第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との上下に並ぶ部分が上下方向において部分的に重なる幅としてラップ幅Ａを採用したが、これに代えてラップ幅Ｂなど他の幅を採用することも可能である。

・外気導入口２ａは必ずしも車両の前面に開口している必要はなく、車両外に開口するのであれば車両の側面等に開口していてもよい。
・第１吸気ダクト２を第２吸気ダクト３と直交する方向に延びるように設けたが、それら第１吸気ダクト２と第２吸気ダクト３との延びる方向の角度を９０°（直交）以外の角度に適宜変更することも可能である。

・第２吸気ダクト３として二次吸気口３ａから車両の幅方向に延びて下方に折れ曲がった後にエンジン１に接続されるものを例示したが、エンジン１に向けて直進して延びる形状の第２吸気ダクト３を採用してもよい。

・排水口４については必ずしも設ける必要はない。

１…エンジン、２…第１吸気ダクト、２ａ…外気導入口、３…第２吸気ダクト、３ａ…二次吸気口、４…排水口。

Claims (1)

1. エンジンが搭載された車両外に開口する外気導入口を備える第１吸気ダクトと、エンジンコンパートメント内で開口する二次吸気口を備える第２吸気ダクトとが設けられ、それら第１吸気ダクト及び第２吸気ダクトを介してエンジンへの空気の吸入を行う車載エンジンの吸気構造において、
   前記第１吸気ダクトは、前記第２吸気ダクトと異なる方向に延び、その第２吸気ダクトと上下に並ぶ部分で同第２吸気ダクトと繋がっているとともに前記第２吸気ダクトを介して前記エンジンに連通しており、
   前記第１吸気ダクトと前記第２吸気ダクトとの上下に並ぶ部分は、上下方向において部分的に重なるように形成されている
   ことを特徴とする車載エンジンの吸気構造。