JP6730218B2 - 吸気ダクト - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路を構成する吸気ダクトに関する。

吸気ダクトには、内部に発生した液体が下流側に流れ込まないようにする構造が設けられることがある。例えば特許文献１に開示されている吸気ダクトには、吸気ダクト内に生じた液体を排出するための排液孔と、排液孔を覆うドレンバルブが設けられている。

特開２０１２‐２１９７３１号公報

吸気ダクトについては、クランクケースから排出したブローバイガスを導入することが一般的に行われている。ブローバイガスがオイルミストを含有しているため、ブローバイガスを導入するとオイルミストに由来する液体が吸気ダクト内に生じる虞がある。また、ブローバイガスの導入によって、吸気ダクト内に気流の乱れが生じる虞もある。

また、吸気圧の測定等を目的として、吸気ダクトにホースを接続して吸気ダクトから気体を取り出すことがある。取り出す気体に液体が混入すると、圧力センサの精度が低下する要因となってしまう。さらに、吸気ダクトを通過する吸気の気流が乱れていると、気流の乱れに起因して吸気ダクト内に圧力変動が起こる虞がある。こうした圧力変動が起こると、圧力センサの精度に影響を及ぼす場合がある。

特許文献１に開示されている吸気ダクトでは、内部に発生した液体について排液孔を設けるとした対策が取られている。しかし、圧力センサに関する記載がないことから明らかなように、圧力センサを配設した場合の課題については、何ら解決していない。

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ための吸気ダクトは、内燃機関において吸気通路の一部として配設され、前記吸気通路の上流側に第１湾曲部を有し、該第１湾曲部よりも下流側に第２湾曲部を有し、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とが互いに逆方向に湾曲してＳ字形状をなしている吸気ダクトであって、ブローバイガスの導入管が接続されるＰＣＶユニオンと、圧力センサが接続されるポート部とを備え、前記ＰＣＶユニオンは、前記第１湾曲部において該第１湾曲部の内部に形成されている流路の内周側に設けられており、前記ポート部は、前記第２湾曲部において、該第２湾曲部の内部に形成されている流路の内周側における壁部が、当該流路の外周側における壁部よりも当該流路の中心に対して径方向外側に膨出して形成されている膨出部と、該膨出部の膨出の基端に対向するように端部が配設されている板状の区画壁と、を有することをその要旨とする。

上記構成では、互いに逆方向に湾曲する第１湾曲部及び第２湾曲部における流路の内周側のそれぞれに分かれてＰＣＶユニオンとポート部とが配設されている。吸気ダクト内にブローバイガスが導入されると気流が乱れる虞があるが、上記構成では、ＰＣＶユニオンを基点として気流の乱れが生じたとしてもＰＣＶユニオンとポート部とが相応に離間していることから、ポート部にまでは脈動が及びにくい。これによって、ポート部から気体を取り出す際に、ブローバイガスの導入に伴って気流が乱れることに起因する圧力変動の影響を軽減することができる。すなわち、圧力センサの精度が低下することを抑制できる。

また、上記構成では、ポート部が外方に膨出している。このため、吸気ダクト内を流れる吸気の主流とは離れた部分から気体を取り出すことができる。さらに、ポート部は、膨出部の基端に区画壁を有していることによって、吸気が区画壁によって遮られるようになる。ポート部から気体を取り出す配管に吸気が直撃しにくいため、吸気ダクト内に液体が生じたとしても、その配管への液体の付着を抑制することができる。これによって、圧力センサに向かう気体に液体が混入してしまうことを抑制することができる。すなわち、圧力センサの精度が低下することを抑制できる。

吸気ダクトの一実施形態を備える内燃機関を示す模式図。 同実施形態にかかる吸気ダクトにおけるポート部の断面構造を示す図。

以下、吸気ダクトの一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１には、内燃機関９０における吸気通路８０の一部として配設される吸気ダクト１０を示している。内燃機関９０は、吸気通路８０において吸気ダクト１０よりも上流にエアフィルタ８１を備えている。内燃機関９０は、排気タービン式の過給機９２を備えている。吸気ダクト１０よりも下流には、過給機９２のコンプレッサ９３が配設されている。

吸気ダクト１０は、吸気通路８０において上流側に位置している第１湾曲部１１と、第１湾曲部１１の下流側に位置している第２湾曲部１２とを有している。第１湾曲部１１と第２湾曲部１２とは、互いに逆方向に湾曲しており、第１湾曲部１１における上流側の端部である上流端１３から第２湾曲部１２における下流側の端部である下流端１６までの経路はＳ字形状をなしている。

吸気ダクト１０は、第１分割体１０Ａと第２分割体１０Ｂとが接続されて構成されている。第１分割体１０Ａによって第１湾曲部１１が形成されている。第１分割体１０Ａ及び第２分割体１０Ｂによって第２湾曲部１２が形成されている。第１分割体１０Ａ及び第２分割体１０Ｂは、樹脂によって成形されている。

図１には、吸気ダクト１０における内部通路の中心に沿って延伸した一点鎖線Ｃを図示している。以下では、Ｓ字形状に湾曲している吸気ダクト１０の内部通路において、一点鎖線Ｃに沿った流路よりも流路が長い領域を「流路の外周側」と云い、一点鎖線Ｃに沿った流路よりも流路が短い領域を「流路の内周側」と云う。

吸気ダクト１０は、燃焼室９１から漏れ出したブローバイガスを吸気通路８０に導入するための導入管８２が接続されるＰＣＶユニオン１４を備えている。導入管８２の他端はクランクケースに接続されている。ＰＣＶユニオン１４は、図１に示す第１湾曲部１１の湾曲形状を円弧と見做した時の円の中心側、すなわち第１湾曲部１１における流路の内周側に設けられている。ＰＣＶユニオン１４は、吸気ダクト１０の外壁に設けられており吸気ダクト１０の内部通路と外部とを連通する開口に、筒状の管が吸気ダクト１０の外壁から突出するように接続されている。ＰＣＶユニオン１４は、吸気通路８０の下流側ほど一点鎖線Ｃに近づくように傾斜して設けられている。

吸気ダクト１０には、圧力センサ８５が接続されるポート部２０が設けられている。ポート部２０は、図１に示す第２湾曲部１２の湾曲形状を円弧と見做した時の円の中心側、すなわち第２湾曲部１２における流路の内周側に設けられている。ポート部２０は、流路の内周側における壁部が径方向外側に膨出して形成されている。ここで「膨出」しているとは、第２湾曲部１２において、流路の外周側における壁部よりも流路の内周側における壁部の方が一点鎖線Ｃからの距離が長くなっていることを意味する。ポート部２０は、吸気ダクト１０の内部通路と外部とを連通する接続管２４を有しており、接続管２４は吸気ダクト１０の外壁から突出している。接続管２４は、吸気ダクト１０から離れるほど吸気通路８０の上方側を指向するように僅かに傾斜して設けられている。接続管２４にチューブ８４の一端が接続され、チューブ８４の他端に圧力センサ８５が配設されている。

吸気ダクト１０には、コンプレッサ９３を通過した吸気を還流させるエアバイパス通路８３が接続されるＡＢＶユニオン１５が設けられている。ＡＢＶユニオン１５は、ポート部２０に対して一点鎖線Ｃを挟んだ反対側に配設されている。すなわち、ＡＢＶユニオン１５は、第２湾曲部１２における流路の外周側に設けられている。ＡＢＶユニオン１５は、吸気ダクト１０の内部通路と外部とを連通しており吸気ダクト１０の外壁から突出している。

吸気ダクト１０では、吸気通路８０の上流側から順に、ＰＣＶユニオン１４とポート部２０とＡＢＶユニオン１５とが配設されている。ＡＢＶユニオン１５は、ポート部２０の接続管２４と対向する位置に配設されている。ＰＣＶユニオン１４とポート部２０は、一点鎖線Ｃを挟んで反対側に位置している。ＡＢＶユニオン１５は、一点鎖線Ｃに対してＰＣＶユニオン１４と同一方向側に位置している。

図２を参照して、ポート部２０について説明する。
ポート部２０は、第２湾曲部１２から径方向外側に膨出する膨出部２１を備えている。膨出部２１は、第１壁部２１Ａと第２壁部２１Ｂとを有している。第１壁部２１Ａは、下流側ほど一点鎖線Ｃから離間している。第２壁部２１Ｂは、第１壁部２１Ａの下流端に接続されており、上流側ほど一点鎖線Ｃから離間している。ポート部２０は、板状の区画壁２２を備えている。区画壁２２は、その端部が膨出部２１における膨出の基端と対向するように配置されている。区画壁２２は、第２湾曲部１２の延伸方向に沿って吸気通路の上流側から下流側に延設されている。区画壁２２が設けられている位置において吸気ダクト１０は、部分的に二重管構造となっている。

第１壁部２１Ａと第２壁部２１Ｂと区画壁２２とによって区画されている空間２７は、図２に示す方向から視て略三角形状をなしている。区画壁２２の端部と吸気ダクト１０の外壁との間には、吸気ダクト１０の内部通路と、空間２７とを連通する間隙が形成されている。当該間隙としてポート部２０は、吸気通路８０における上流側に位置する上流側絞部２３Ａと、吸気通路８０における下流側に位置する下流側絞部２３Ｂとを備えている。

第１壁部２１Ａには、該第１壁部２１Ａを貫通する接続管２４が設けられている。接続管２４は、その外側端部にチューブ８４と接続される外側突出部２５を備えている。接続管２４は、その内側端部に空間２７へ突出する内側突出部２６を備えている。

次に本実施形態にかかる吸気ダクト１０の作用とともに、その効果について図１及び図２を参照して説明する。
吸気ダクト１０では、互いに逆方向に湾曲する第１湾曲部１１及び第２湾曲部１２における流路の内周側のそれぞれに分かれてＰＣＶユニオン１４とポート部２０とが配設されている。吸気ダクト１０によれば、吸気ダクト１０内にブローバイガスが導入されることによってＰＣＶユニオン１４を基点とした気流の乱れが生じたとしても、ＰＣＶユニオン１４とポート部２０とが相応に離間していることから、ポート部２０にまでは脈動が及びにくい。これによって、ポート部２０から気体を取り出す際に、ブローバイガスの導入に伴う気流の乱れに起因した圧力変動の影響を軽減することができる。すなわち、圧力センサ８５の精度が低下することを抑制できる。

さらに、吸気ダクト１０では、ポート部２０が吸気ダクト１０における内部通路の外方に膨出している。このため、吸気ダクト１０内を流れる吸気の主流とは離れた部分から気体を取り出すことができる。ポート部２０の接続管２４に吸気が直撃しにくいため、吸気ダクト１０内に液体が生じたとしても接続管２４への液体の付着を抑制することができる。これによって、接続管２４を通過して圧力センサ８５へ向かう気体に液体が混入してしまうことを抑制することができる。すなわち、圧力センサ８５の精度が低下することを抑制できる。

また、吸気ダクト１０が備える接続管２４は、ポート部２０の空間２７に突出する内側突出部２６を有している。仮に吸気ダクト１０内に液体が発生して吸気ダクト１０内部の壁面を液体が伝ってきたとしても、壁面から内側突出部２６が突出していることによって、接続管２４への液体の浸入を抑制することができる。

圧力センサ８５に向かう気体への液体の混入を抑制するためには、液体の浸入を防ぐフィルターを配設することも考えられる。これに対して吸気ダクト１０によれば、ポート部２０が外方に膨出していることと内側突出部２６が設けられていることによって、フィルター等を別途配設することなく圧力センサ８５への液体の到達を抑制することができる。

さらに、ポート部２０には区画壁２２が設けられている。区画壁２２によって、接続管２４の内側突出部２６が吸気ダクト１０内を流れる吸気から遮られる。これによって、吸気が含有する水分が内側突出部２６に付着してしまうことを抑制することができる。また、例えば吸気ダクト１０内を流れる吸気と共に液体が流れ、吸気ダクト１０内部の壁面に吸気と液体が衝突したとすると、液体が飛散する虞がある。この点、吸気ダクト１０は区画壁２２を備えていることによって、飛散した液体が内側突出部２６に付着してしまうことを抑制できる。すなわち、接続管２４を通過する気体に液体が混入することを抑制できる。また仮に、第２湾曲部１２から膨出するポート部２０に区画壁２２を設けなかったとすると、ポート部２０が配設されている位置において吸気ダクト１０における内部通路の通路断面積が大きく変化するため、気流が乱れる要因となり得る。区画壁２２は、気流の乱れを抑制する効果も奏する。

また、吸気ダクト１０は、吸気ダクト１０の内部通路と空間２７とを連通する間隙として、上流側絞部２３Ａと下流側絞部２３Ｂを備えている。このため、空間２７に流入する吸気は、上流側絞部２３Ａ又は下流側絞部２３Ｂを通過する際に脈動が軽減される。これによって、吸気ダクト１０内に脈動が生じていたとしても圧力変動の影響を軽減して安定した気体をポート部２０から取り出すことができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ＡＢＶユニオン１５をポート部２０の接続管２４と対向する位置に配設した。ＡＢＶユニオン１５が接続管２４よりも下流に位置するようにＡＢＶユニオン１５を配設することもできる。

・上記実施形態では、エアバイパス通路８３を接続するＡＢＶユニオン１５を配設した。ＡＢＶユニオン１５を省略することもできる。
・接続管２４は膨出部２１に設けられていればよく、接続管２４が内側突出部２６を備えていることは必須の構成ではない。

・上記実施形態では、吸気ダクト１０の内部通路と空間２７とを連通する間隙として上流側絞部２３Ａ及び下流側絞部２３Ｂを設けたが、上流側絞部２３Ａと下流側絞部２３Ｂは、いずれか一方のみを設けることもできる。吸気が空間２７に流入する際に脈動が抑制されるのであれば、圧力変動の影響を軽減した気体をポート部２０から取り出すことができる。

・第１壁部２１Ａ及び第２壁部２１Ｂの一点鎖線Ｃに対する傾斜態様を適宜変更してもよい。また、膨出部２１としては、第１壁部２１Ａの下流端に接続する第３壁部をさらに設け、第３壁部の下流端に第２壁部２１Ｂを接続するようにしてもよい。膨出部２１の態様を変更することで、空間２７が例えば断面略矩形となるようにポート部２０を構成することもできる。

・第１湾曲部１１と第２湾曲部１２とを繋ぐ中間部を設けてもよい。例えば直線状の中間部を採用することができる。
・上記実施形態では、第１分割体１０Ａと第２分割体１０Ｂを接続して吸気ダクト１０とした。三つ以上の分割体を接続して吸気ダクト１０を形成することもできる。また、一体成型によって吸気ダクト１０を形成することもできる。

１０…吸気ダクト、１０Ａ…第１分割体、１０Ｂ…第２分割体、１１…第１湾曲部、１２…第２湾曲部、１３…上流端、１４…ＰＣＶユニオン、１５…ＡＢＶユニオン、１６…下流端、２０…ポート部、２１…膨出部、２１Ａ…第１壁部、２１Ｂ…第２壁部、２２…区画壁、２３Ａ…上流側絞部、２３Ｂ…下流側絞部、２４…接続管、２５…外側突出部、２６…内側突出部、２７…空間、８０…吸気通路、８１…エアフィルタ、８２…導入管、８３…エアバイパス通路、８４…チューブ、８５…圧力センサ、９０…内燃機関、９１…燃焼室、９２…過給機、９３…コンプレッサ。

Claims (1)

1. 内燃機関において吸気通路の一部として配設され、前記吸気通路の上流側に第１湾曲部を有し、該第１湾曲部よりも下流側に第２湾曲部を有し、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とが互いに逆方向に湾曲してＳ字形状をなしている吸気ダクトであって、
   ブローバイガスの導入管が接続されるＰＣＶユニオンと、圧力センサが接続されるポート部とを備え、
   前記ＰＣＶユニオンは、前記第１湾曲部において該第１湾曲部の内部に形成されている流路の内周側に設けられており、
   前記ポート部は、前記第２湾曲部において、該第２湾曲部の内部に形成されている流路の内周側における壁部が、当該流路の外周側における壁部よりも当該流路の中心に対して径方向外側に膨出して形成されている膨出部と、該膨出部の膨出の基端に対向するように端部が配設されている板状の区画壁と、を有する吸気ダクト。