JP7195719B1 - エンジン吸気部品及びそれを備えるエンジン吸気管 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの性能を簡便かつ十分に向上させる。【解決手段】エンジン吸気管の上流側の端部に取り付けられる、エンジン吸気部品１であって、略筒形に形成されていることで、内部空間全体として吸気流路を形成する部品本体１１を備え、部品本体１１は、主部１１１と、絞り部１１２と、主部１１１と絞り部１１２とを接続させる接続部１１３と、を有し、接続部１１３は、主部１１１から絞り部１１２に向かって、吸気流路の流路断面積が漸次小さくなるように形成され、絞り部１１２での吸気流路の流路断面積は、エンジン吸気管の上流側の開口面積より小さい、エンジン吸気部品１を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン吸気系、特に、エンジン吸気管に関するものである。

エンジンにおいては、燃焼室に送られるエアが増大することで、燃料の燃焼効率が高まり、以て、その性能を向上させることができる。
すなわち、エンジンの性能を向上させるには、エンジン吸気系の改良が不可欠である。

その一例として、大気と燃料室とを接続するエンジン吸気管の改良が知られている。
なお、エンジン吸気管の設計においては、吸気慣性効果の増強のために、管長が十分に確保されるとともに、燃焼室に送られるエアへの不純物の混入の抑制のために、別体に構成されたエアフィルターが取り付けられることが望ましい。

特許文献１には、複数のこぶ部と、各こぶ部の間に設けられた絞り部と、を備えるエンジン吸気管が記載されている。

特許文献１の記載によれば、このようなエンジン吸気管は、その内部空間を流れるエアの脈動を抑制することで、整流作用でエアの流速を高め、以て、広域のエンジン回転数でのトルクアップを可能にする。

また、特許文献２には、螺旋状連続フィンを備える内燃機関吸気口用エアスクリュー管が記載されている。

特許文献２の記載によれば、このような内燃機関吸気口用エアスクリュー管は、その内部空間を流れるエアを螺旋状連続フィンで旋回させることで、整流作用でエアの流速を高め、以て、エンジンの出力を増大させることができる。

特許第５９０５４１０号公報 実用新案登録第３１４１７２７号公報

しかしながら、これらのような吸気管は、複雑な形状加工が広範囲になされているため、製造及び取付に係るコストが高いという問題がある。

以上の現状に鑑み、本発明者は、さらに簡便に製造ができる部品をエンジン吸気管の上流側の端部に取り付けることで、エンジンの性能を十分に向上させることが可能であることを見出した。

すなわち、本発明は、エンジンの性能を簡便かつ十分に向上させることを課題として、これを解決しようとするものである。

上記課題を解決しようとする本発明の一つは、エンジン吸気管の上流側の端部に取り付けられる、エンジン吸気部品であって、
略筒形に形成されていることで、内部空間全体として吸気流路を形成する部品本体を備え、
部品本体は、主部と、絞り部と、主部と絞り部とを接続させる接続部と、を有し、
接続部は、主部から絞り部に向かって、吸気流路の流路断面積が漸次小さくなるように形成され、
絞り部の少なくとも一部での吸気流路の流路断面積は、エンジン吸気管の上流側の開口面積より小さい、エンジン吸気部品である。

上記の構成によって、この本発明は、エンジン吸気管に送られるエアの流路断面を、その上流で絞ることで、エンジン吸気管の内部全体でエアの流速を高め、以て、エンジンの性能を向上させる。

エンジンの性能の向上について詳述すれば、第一に、この本発明は、エンジンの最大出力を維持しながら、エンジンが低回転域にあるときのトルクアップを可能にする。
第二に、この本発明は、エンジンが低回転域にあるときのノッキングの発生を抑制する。
第三に、この本発明は、エンジンブレーキを低減し、以て、燃料の供給が遮断された後のエンジンの回転を長く持続させることができる。特に、自動車用エンジンの場合、運転者は、アクセルペダルを離すタイミングを早めることで、燃費を向上させることができる。

この本発明において、接続部は、部品本体が湾曲されて形成されていることが、好ましい。

上記の構成によって、この本発明は、筒形材料に絞り加工が施されることで、簡便に製造される。

この本発明において、部品本体は、単一の主部と、単一の絞り部と、を有することが、さらに好ましい。

上記の構成によって、この本発明は、筒形材料の端部近傍に絞り加工が施されることで、さらに簡便に製造される。

この本発明において、主部の少なくとも一部での吸気流路の流路断面積は、エンジン吸気管の上流側の開口面積より大きいことが、さらに好ましい。

上記の構成によって、この本発明は、接続部の外壁面がエンジン吸気管の先端に当接されて取り付けられることで、取付に係る位置決め及び仮固定が簡便に行われ、製造される。

この本発明において、部品本体は、略円筒形に形成され、
主部での吸気流路の長さは、主部での吸気流路の流路断面の直径の最大長さの２倍を超えないことが、さらに好ましい。

上記の構成によって、この本発明は、小型であることで、比較的安価に製造される。
また、この本発明は、小型であることで、既存の自動車等への取付において、他の部品等が障害になりにくく、以て、汎用性が高い。

この本発明において、部品本体は、その内壁面から突設された板状のフィンを有し、
フィンは、部品本体の内壁面上の螺旋曲線の少なくとも一部に沿って伸びていることが、さらに好ましい。

上記の構成によって、この本発明は、エンジン吸気管に送られるエアを旋回させることで、その流速をさらに高め、以て、エンジンの性能を向上させる。

この本発明において、エンジン吸気部品は、外付けエアクリーナーへの連結手段を備えることが、さらに好ましい。

上記の構成によって、この本発明は、外付けエアクリーナーとの協働によって、さらに多くのエアを吸気流路に取り込み、以て、エンジンの性能を向上させる。
また、この本発明は、自動車用エンジンの場合、路面状況等に応じて外付けエアクリーナーが好適に選択されることで、エンジンの性能をさらに好適に向上させる。例えば、オフロード走行時には、メッシュ型の外付けエアクリーナーであって、その口径が小さいものが選択されることで、エアを洗浄しながら、その流速をさらに高めることができる。

また、上記課題を解決しようとする本発明の一つは、エンジン吸気系を構成するエンジン吸気管であって、
上記のエンジン吸気部品と、管本体と、を備える、エンジン吸気管である。

上記の構成によって、この本発明は、設計要求に応じて管本体の形状が変形されて取り付けられることで、デッドスペースを有効に活用することができる。

この本発明において、エンジン吸気部品の少なくとも一部は、管本体の上流側の端部に挿入されていることが、好ましい。

上記の構成によって、この本発明は、エンジン吸気部品が管本体に簡便に取り付けられることで、簡便に製造される。

本発明は、エンジンの性能を簡便かつ十分に向上させる。

本発明の一実施形態に係るエンジン吸気部品の斜視図である。 図１のＰ－Ｐ線断面図である。 本発明の一実施形態に係るエンジン吸気管の斜視図である。 図３の構成分解図である。 図３のＱ－Ｑ線断面図である。 本発明の一実施形態の変更例に係るエンジン吸気部品及びそれを備えるエンジン吸気管の斜視図である。 図６の構成分解図である。 図６のＲ－Ｒ線断面図である。

本発明の一実施形態について、図１～８を用いながら説明する。
なお、本発明は、他の実施形態においても実施可能である。

以下、符号１は、本実施形態に係るエンジン吸気部品を、符号Ｘは、本実施形態に係るエンジン吸気管を、それぞれ表すものとする。
また、エンジン吸気部品１及びエンジン吸気管Ｘについて、エンジン駆動時の吸気流の向きにて、上流側及び下流側を定義する。

まず、エンジン吸気部品１の各構成について、図１及び２を用いながら説明する。
図１及び２において、太実線は、外形の形状を示す線、細実線は、構造理解の補助のための仮想線、破線矢印は、エンジン駆動時の吸気流の向きを示す矢印である。

図１に記載のように、エンジン吸気部品１は、部品本体１１を備える。

部品本体１１は、略円筒形に形成されていることで、内部空間全体として吸気流路を形成している。
なお、部品本体１１は、略楕円筒形や略角筒形など、任意の断面の略筒形に形成されていてもよく、また、吸気流路が湾曲するように形成されていてもよい。

なお、エンジン吸気部品１では、エンジン駆動時の吸気流の向きとして、部品本体１１の壁面に略平行な方向のものを用いる。
また、吸気流路の流路断面として、吸気流路を吸気流の向きに垂直な面で切断して形成される面を用いる。
また、吸気流路の長さとして、吸気流路の上流側の端面から下流側の端面までの、吸気流の向きに沿った最短の距離を用いる。吸気流路が湾曲していない略円筒形に形成されたエンジン吸気部品１の場合、例えば、吸気流路の上流側の円形開口の中心と下流側の円形開口の中心との距離を用いることができる。

部品本体１１は、周知のエンジン吸気管に用いられる素材で形成されていることが、好ましい。この素材は、例えば、アルミやステンレス鋼などの金属素材、炭素繊維強化プラスチックなどのプラスチック素材、シリコン素材、ゴム素材などから選択される。また、エアの膨脹の抑制のために、放熱効果が高い素材が選択されることが、さらに好ましい。
また、部品本体１１は、例えば、所望の寸法及び素材で形成されている丸管が切り出されることで、円筒形に形成される。

図２に記載のように、部品本体１１は、主部１１１と、絞り部１１２と、接続部１１３と、フィン１１４と、を有するように形成されている。

主部１１１及び絞り部１１２は、主部１１１が上流側、絞り部１１２が下流側となるようにして、接続部１１３を介して連接されている。
また、接続部１１３は、主部１１１から絞り部１１２に向かって吸気流路の流路断面積が漸次小さくなるように、主部１１１と絞り部１１２とを接続させている。
なお、エンジン吸気部品１の簡便な製造のために、主部１１１及び絞り部１１２において、吸気流路の流路断面積は略一定であることが、好ましい。
なお、接続部１１３が複数設けられることで、主部１１１と絞り部１１２は、繰り返されるように連接されていてもよい。

また、接続部１１３は、筒形材料の壁面が加圧され、その内部空間に向けて湾曲されるなど、絞り加工が施されて形成されることが、好ましい。

フィン１１４は、板状であり、その板面が所定の幅を有する略円弧形となるように形成されている。また、フィン１１４は、主部１１１の上流側の端部に、その内壁面に沿うように固定されて設けられている。このとき、旋回効果の獲得のために、フィン１１４は、エンジン駆動時の吸気流の向きに対して斜めに伸びている。
なお、フィン１１４は、主部１１１、絞り部１１２、及び接続部１１３の任意の位置に設けられていてもよい。このとき、旋回効果の獲得のために、フィン１１４は、エンジン駆動時の吸気流の向きを軸とする螺旋曲線に沿うように伸びていることが、好ましい。
なお、フィン１１４は、吸気流路を過度に塞ぐものでなければ、その板面が任意の形状に形成されていてもよく、また、その板面が湾曲するように形成されていてもよい。
なお、フィン１１４の厚さに特段の制限はなく、部品本体１１の内壁面から離れるにつれて漸次薄くなっていくなど、均一な厚さでなくてもよい。
なお、フィン１１４の枚数に特段の制限はないが、旋回効果の増強のために、部品本体１１のフィン１１４が設けられている部分において、フィン１１４が部品本体１１の内壁面の略全周に渡って設けられていることが、好ましい。

なお、部品本体１１が金属で形成され、フィン１１４は、溶接で固定されていることが、好ましい。

エンジン吸気部品１は、省スペース性の確保のために、吸気流路の長さが十分短くされるなど、全体として小型に形成されていることが、好ましい。
詳述すれば、主部１１１での吸気流路の長さが、主部１１１での吸気流路の流路断面の直径の最大長さの２倍を超えないことが、好ましく、また、その部分での吸気流路の流路断面の直径の最大長さを超えないことが、さらに好ましい。
なお、主部１１１での吸気流路の流路断面の直径の最大長さとは、吸気流路の流路断面である略円形の直径に相当する長さで最大のものであって、主部１１１での吸気流路のあらゆる流路断面で最大のものである。

次に、エンジン吸気管Ｘの各構成について、図３～５を用いながら説明する。
図３～５において、太実線は、外形の形状を示す線、細実線は、構造理解の補助のための仮想線、破線矢印は、エンジン駆動時の吸気流の向きを示す矢印である。

図３及び４に記載のように、エンジン吸気管Ｘは、エンジン吸気部品１と、管本体２と、を備える。

管本体２は、丸管などの管から形成され、また、エンジン吸気部品１と同様、周知のエンジン吸気管に用いられる素材で形成されていることが、好ましい。
なお、管本体２は、周知のエンジン吸気管であればよく、既知の改良されたエンジン吸気管であってもよい。また、既にエンジンに取り付けられたエンジン吸気管が取り外されて用いられてもよい。
なお、管本体２は、エンジン吸気管Ｘの取付において要求される形状に変形されることが、好ましい。例えば、自動車用エンジンの場合、エンジン吸気管Ｘの取付箇所の周辺には多くの自動車部品が配置されているが、管本体２は、それらと干渉しないような形状に変形されることが、好ましい。

管本体２は、内部空間全体として吸気流路を形成している。また、その上流側の端部に、エンジン吸気部品１が固定されて設けられていることで、連続した吸気流路を形成している。
なお、エンジン吸気部品１と管本体２の両方が金属で形成され、溶接で固定されていることが、好ましい。

なお、エンジン吸気管Ｘでは、エンジン駆動時の吸気流の向きとして、管本体２の壁面に略平行な方向のものを用いる。
また、吸気流路の流路断面として、吸気流路を吸気流の向きに垂直な面で切断して形成される面を用いる。
また、吸気流路の長さとして、吸気流路の上流側の端面から下流側の端面までの、吸気流の向きに沿った最短の距離を用いる。

管本体２の吸気流路の長さは、吸気慣性効果の増強のために、十分長くされることが好ましい。

エンジン吸気部品１は、管本体２の寸法に応じて形成される。
特に、図５に記載のように、エンジン吸気部品１の一部を管本体２に挿入可能とするために、絞り部１１２の開口面積が、管本体２の開口面積より小さく形成されることが、好ましい。このとき、主部１１１の開口面積が、管本体２の開口面積より大きく形成されることが、さらに好ましい。
これによって、エンジン吸気部品１の管本体２への挿入において、接続部１１３の外壁面が管本体２の先端に当接されることで、エンジン吸気部品１の管本体２への固定が簡便となる。

管本体２の下流側の端部は、吸気流路がエンジンの燃焼室に連通するように、周知のエアクリーナーボックスＡなど、他のエンジン部品に連結されている。このとき、その連結手段は、周知のエンジン吸気管に用いられる周知の連結手段であればよい。例えば、エンジン吸気管Ｘとこれに連結される他のエンジン部品とが、周知のシリコンホースＢ（図中、黒透過面）にまとめて挿入され、周知のホースバンド（図示せず）で締結されることで、両者は着脱可能に連結される。

最後に、本実施形態の変更例に係るエンジン吸気部品１及びそれを備えるエンジン吸気管Ｘの各構成を、図６～８を用いながら説明する。
図６～８において、太実線は、外形の形状を示す線、細実線は、構造理解の補助のための仮想線、破線矢印は、エンジン駆動時の吸気流の向きを示す矢印である。

図６及び７に記載のように、エンジン吸気部品１は、連結部品１２をさらに備える。

連結部品１２は、略円筒形に形成されていることで、内部空間全体として吸気流路を形成している。
なお、連結部品１２は、略楕円筒形や略角筒形など、任意の断面の略筒形に形成されていてもよく、また、吸気流路が湾曲するように形成されていてもよい。

連結部品１２は、部品本体１１と同様、周知のエンジン吸気管に用いられる素材で形成されていることが、好ましい。
また、連結部品１２は、例えば、所望の寸法及び素材で形成されている丸管が切り出されることで、円筒形に形成される。

図８に記載のように、連結部品１２は、上流側連結部１２１と、下流側連結部１２２と、接続部１２３と、を有するように形成されている。
なお、連結部品１２は、フィンを有するように形成されていてもよい。

上流側連結部１２１及び下流側連結部１２２は、接続部１２３を介して連接されている。
なお、エンジン吸気部品１の簡便な製造のために、上流側連結部１２１及び下流側連結部１２２において、吸気流路の流路断面積は略一定であることが、好ましい。
なお、接続部１２３が設けられないことで、上流側連結部１２１が下流側連結部１２２を兼ねていてもよい。

また、接続部１２３は、筒形材料の壁面が加圧され、その内部空間に向けて湾曲されるなど、絞り加工が施されて形成されることが、好ましい。

下流側連結部１２２は、主部１１１に連結されている。このとき、エンジン吸気管Ｘと他のエンジン部品との連結と同様、その連結手段は、周知のエンジン吸気管に用いられる周知の連結手段であればよい。例えば、部品本体１１と連結部品１２とが、周知のシリコンホースＢ（図中、黒透過面）にまとめて挿入され、周知のホースバンド（図示せず）で締結されることで、両者は着脱可能に連結される。
なお、連結部品１２と部品本体１１の両方が金属で形成され、溶接で固定されていてもよく、また、連結部品１２は、部品本体１１と一体に構成されていてもよい。

上流側連結部１２１は、周知の外付けエアクリーナーＣ（図８中、内部構造を図示せず）に連結されている。このとき、その連結手段は、周知の外付けエアクリーナーに用いられる周知の連結手段であればよい。例えば、外付けエアクリーナーＣの下流側の開口部が伸縮性を有する場合、上流側連結部１２１の端部が、外付けエアクリーナーＣの下流側の開口に挿入され、周知のホースバンド（図示せず）で締結されることで、両者は着脱可能に連結される。

連結部品１２は、部品本体１１及び外付けエアクリーナーＣの寸法に応じて形成される。
特に、図８に記載のように、外付けエアクリーナーＣの下流側の開口部が伸縮性を有する場合、上流側連結部１２１の開口は、外付けエアクリーナーＣの下流側の開口と略同一となるように形成されることが、好ましい。また、部品本体１１と連結部品１２とが、周知のシリコンホースＢ及び周知のホースで連結される場合、下流側連結部１２２の開口は、主部１１１の開口と略同一となるように形成されることが、好ましい。

外付けエアクリーナーＣとしては、周知のメッシュ型の外付けエアクリーナー、周知のスポンジ型のエアクリーナー、既知の改良された外付けエアクリーナーなど、任意のものから選択される。このとき、エンジンの性能を向上させることを鑑みれば、エンジン吸気管Ｘに取り込まれるエアの増大のために、外付けエアクリーナーＣを構成するフィルターの表面積が大きいものが選択されることが、好ましく、また、エアの流速の上昇のために、下流側の開口の口径が小さいものが選択されることが、好ましい。

なお、本実施形態及びその変更例において、各構成及びその寸法、形状、配置などの各要素について、以上に詳述したものは一例であって、これらは設計要求等に基づき種々変更可能である。

Ｘ エンジン吸気管
１ エンジン吸気部品
１１ 部品本体
１１１ 主部
１１２ 絞り部
１１３ 接続部
１１４ フィン
１２ 連結部品
１２１ 上流側連結部
１２２ 下流側連結部
１２３ 接続部
２ 管本体
Ａ エアクリーナーボックス
Ｂ シリコンホース
Ｃ 外付けエアクリーナー

Claims (9)

1. エンジン吸気系の最も上流側に位置するエンジン吸気管の上流側の端部に取り付けられる、エンジン吸気部品であって、
   略筒形に形成されていることで、内部空間全体として吸気流路を形成する部品本体を備え、
   前記部品本体は、単一の主部と、単一の絞り部と、主部と絞り部とを接続させる接続部と、を有し、
   前記接続部は、前記主部から前記絞り部に向かって、前記吸気流路の流路断面積が漸次小さくなるように形成され、
   前記絞り部の少なくとも一部での前記吸気流路の流路断面積は、前記エンジン吸気管の上流側の開口面積より小さく、
   前記主部の少なくとも一部での前記吸気流路の流路断面積は、前記エンジン吸気管の上流側の開口面積より大きい、エンジン吸気部品。
2. 前記接続部は、前記部品本体が湾曲されて形成されている、請求項１に記載のエンジン吸気部品。
3. 前記部品本体は、略円筒形に形成され、
   前記主部での前記吸気流路の長さは、前記主部での前記吸気流路の流路断面の直径の最大長さを超えない、請求項２に記載のエンジン吸気部品。
4. 前記部品本体は、その内壁面から突設された板状のフィンを有し、
   前記フィンは、前記部品本体の内壁面上の螺旋曲線の少なくとも一部に沿って伸びている、請求項３に記載のエンジン吸気部品。
5. 外付けエアクリーナーへの連結手段を備え、
   前記連結手段は、前記主部の上流側の先端に設けられている、請求項４に記載のエンジン吸気部品。
6. エンジン吸気系を構成するエンジン吸気管であって、
   請求項１～５の何れかに記載のエンジン吸気部品と、管本体と、を備える、エンジン吸気管。
7. 前記管本体は、単一であり、
   前記部品本体は、前記管本体の上流側の端部に取り付けられている、請求項６に記載のエンジン吸気管。
8. 前記部品本体の前記絞り部は、前記管本体の上流側の端部に挿入され、
   前記部品本体の前記接続部の外壁面には、前記管本体の上流側の先端が当接されている、請求項７に記載のエンジン吸気管。
9. 前記部品本体及び前記管本体は、金属素材で形成され、
   前記部品本体は、前記管本体の上流側の端部に溶接されて取り付けられている、請求項８に記載のエンジン吸気管。

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