WO2021177025A1

WO2021177025A1 - 吸気ダクト

Info

Publication number: WO2021177025A1
Application number: PCT/JP2021/005747
Authority: WO
Inventors: 邦峰前田
Original assignee: トヨタ紡織株式会社
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2021-02-16
Publication date: 2021-09-10
Also published as: JP2021139335A

Abstract

吸気ダクト（１０）は、ダクト本体（１１）及び延設壁（１６）を備える。ダクト本体（１１）は、上流端（１１ａ）と、該上流端（１１ａ）から湾曲して延びる湾曲部（１２）とを有する。延設壁（１６）は、ダクト本体（１１）の上流端（１１ａ）のうちで湾曲部（１２）の湾曲内側に位置する部分から延びる。延設壁（１６）は、ダクト本体（１１）の外部から内部へと巻き込む空気の流れを発生させる。

Description

吸気ダクト

　本開示は、内部を空気が流れる吸気ダクトに関する。

　特許文献１には、内部を空気が流れる筒状をなす内燃機関の吸気ダクトが記載されている。

特開２０１６－１２５３７９号公報

　ここで、例えば、図７に示す吸気ダクト１００のように、吸気ダクトが空気の流れ方向の上流端から湾曲して延びる湾曲部を有する場合、以下の不都合が生じる。すなわち、吸気ダクト１００は、該吸気ダクト１００における空気の流れ方向の上流端から湾曲して延びる湾曲部１０２を有している。湾曲部１０２は、該湾曲部１０２の湾曲内側に位置する内側壁部１０２ａを備えている。湾曲部１０２における空気の流れ方向の下流部分では、内側壁部１０２ａの内面近傍が空気の剥離が生じる剥離領域Ｐとなる。この剥離領域Ｐにおいては、空気の渦Ｗが発生するため空気が流れにくくなり、湾曲部１０２内の空気の主流の流路断面積が制限される。その結果、圧力損失が増大して、通気抵抗が増大してしまう。

　本開示の目的は、通気抵抗を低減できる吸気ダクトを提供することにある。

　上記課題を解決するための吸気ダクトは、環状の断面形状を有し、内部を空気が流れるように構成されたダクト本体であって、空気の流れ方向の上流端と、該上流端から湾曲して延びる湾曲部とを有するダクト本体と、前記上流端のうちで前記湾曲部の湾曲内側に位置する部分から前記ダクト本体の外部に向けて延び、前記ダクト本体の外部から内部へと巻き込む空気の流れを発生させる延設壁と、を備える。

　上記構成によれば、ダクト本体の内部に空気が流入する際に、延設壁によってダクト本体の外部から内部へと巻き込む空気の流れを発生させることができる。そのため、湾曲部における空気の流れ方向の下流部分では、湾曲部の湾曲内側に位置する内側壁部の内面において空気の剥離が生じ難くなる。したがって、ダクト本体において、内側壁部の内面近傍を空気が流れやすくなるため、通気抵抗を低減できる。

　本開示によれば、通気抵抗を低減できる。

図１は、吸気ダクトの側面図。図２は、吸気ダクトの斜視図。図３は、サージタンク側から見た吸気ダクトの側面図。図４は、吸気ダクトの断面図。図５は、変更例の吸気ダクトの斜視図。図６は、他の変更例の吸気ダクトの斜視図。図７は、吸気ダクトの従来例を示す断面図。

　以下、一実施形態の吸気ダクト１０について説明する。なお、以下説明では、空気の流れ方向の上流を単に上流といい、空気の流れ方向の下流を単に下流という。

　図１に示すように、吸気ダクト１０は、内部を空気が流れるように構成されたダクト本体１１を備える。ダクト本体１１は円筒状をなしている。ダクト本体１１は、ダクト本体１１における上流端１１ａから湾曲して延びる湾曲部１２を備えている。本実施形態のダクト本体１１は、湾曲部１２において略直角に曲がっている。ダクト本体１１の壁部のうち、湾曲部１２の湾曲内側に位置する壁部を内側壁部１２ａという。内側壁部１２ａが湾曲内側に湾曲することにより、ダクト本体１１における空気の流路は略直角に曲がっている。

　本実施形態の吸気ダクト１０は、サージタンク２０に接続されたインテークマニホールドである。ダクト本体１１の上流端１１ａがサージタンク２０に接続されている。さらに、図示は省略しているが、ダクト本体１１の下流端が内燃機関の吸気ポートに接続されている。空気は、サージタンク２０の内部からダクト本体１１の上流端１１ａを介して吸気ダクト１０の内部に流入する。そして、空気は、吸気ダクト１０の内部を流れた後、吸気ポートに供給される。

　図２に示すように、ダクト本体１１は、上流端１１ａに向かうにつれて内径が拡径するファンネル部１５を備えている。ファンネル部１５は、上流側ほど外周側に位置するように反り返った形状をなしている。ファンネル部１５の周端縁がダクト本体１１の上流端１１ａに相当する。

　ダクト本体１１の上流端１１ａのうち、湾曲部１２の湾曲内側に位置する部分を内側上流端１１ｃという。吸気ダクト１０は、内側上流端１１ｃからダクト本体１１の外部に向けて延設される延設壁１６を備える。延設壁１６はファンネル部１５に接続されている。

　延設壁１６は、略扇形状の平板材が湾曲した形状をなしている。延設壁１６は、内側上流端１１ｃに接続される第１縁部１６ａと、ダクト本体１１から離れる方向へと第１縁部１６ａの両端から延びる一対の第２縁部１６ｂと、第１縁部１６ａとは反対側にて一対の第２縁部１６ｂを繋ぐ第３縁部１６ｃと、を有する。

　第１縁部１６ａは、内側上流端１１ｃに沿って湾曲している。延設壁１６のうち、一対の第２縁部１６ｂの中間部分を中間部１６ｄという。延設壁１６は、延設壁１６のうちで中間部１６ｄが最も湾曲部１２の湾曲内側に位置するように、一対の第２縁部１６ｂの間で湾曲している。延設壁１６は、第１縁部１６ａから第３縁部１６ｃに向かうにつれて中間部１６ｄがより湾曲部１２の湾曲内側に位置するように、内側上流端１１ｃから傾斜している。これにより、延設壁１６の中間部１６ｄは、上流端１１ａにおけるダクト本体１１の開口面に対して傾斜するように延びている。なお、本実施形態では、発明者による各種の実験やシミュレーションの結果をもとに、後述する空気の巻き込みを発生できるように、延設壁１６における各縁部の寸法や、内側上流端１１ｃからの延設壁１６の傾斜角度が定められている。

　次に、吸気ダクト１０による作用について説明する。

　図３及び図４に示すように、サージタンク２０の内部から吸気ダクト１０の内部に空気が流入する際には、ダクト本体１１の外部から内部へと巻き込むような空気の流れが発生する。図面では、この空気の流れを空気流れＡとして一点鎖線の矢印で模式的に図示している。空気流れＡをもって流れる空気は、一対の第２縁部１６ｂや第３縁部１６ｃよりも延設壁１６の外側から、これら縁部を飛び越えるように延設壁１６上を流れた後、内側上流端１１ｃに向けて流れる。そして、空気流れＡをもって流れる空気は、ダクト本体１１の内側上流端１１ｃの付近にて内側壁部１２ａの内面に至った後、それより下流部分のダクト本体１１にて内側壁部１２ａの内面に沿って流れるようになる。これにより、湾曲部１２における下流部分において、内側壁部１２ａの内面近傍の領域Ｐｒに空気が流れるようになる。

　本実施形態では以下の効果を得ることができる。

　（１）ダクト本体１１の内部に空気が流入する際に、延設壁１６によってダクト本体１１の外部から内部へと巻き込む空気の流れを発生させている。そのため、湾曲部１２における下流部分では、内側壁部１２ａの内面において空気の剥離が生じ難くなる。したがって、ダクト本体１１において、内側壁部１２ａの内面近傍を空気が流れやすくなるため、通気抵抗を低減できる。

　（２）ファンネル部１５によってダクト本体１１へと空気が導かれることにより、ダクト本体１１へと空気が流入する際の圧力損失を低減できる。

　（３）仮に、ダクト本体１１において上流端１１ａからファンネル部１５が占める範囲を大きくすると、内側壁部１２ａの内面近傍での空気の剥離が生じ難くはなる。しかしながら、こうした場合では、上流端１１ａにおけるダクト本体１１の開口面積が大きくなることにより、吸気ダクト１０を伝達して上流端１１ａから排出される内燃機関の駆動音が大きくなるおそれがある。本実施形態では、ファンネル部１５とは別に延設壁１６を設けることにより、上記の駆動音の増大を抑制しつつ、吸気ダクト１０での通気抵抗の低下を図ることができる。

　（４）仮に、内側壁部１２ａの内面近傍への空気の流れを促すようにダクト本体１１の内面にリブを設けた場合、リブによって吸気ダクト１０の流路が狭まるおそれがある。本実施形態ではダクト本体１１の外部に延設壁１６が位置しているため、吸気ダクト１０の流路を狭めることなく、吸気ダクト１０での通気抵抗の低下を図ることができる。

　なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

　・図５に示すように、湾曲部１２の湾曲内側に向けて凹んだ形状の延設壁２６を採用してもよい。具体的には、この変更例の延設壁２６は、内側上流端１１ｃに接続される第１縁部２６ａと、ダクト本体１１から離れる方向に第１縁部２６ａの両端から延びる第２縁部２６ｂと、を有する。第２縁部２６ｂは、第１縁部２６ａの両端を繋ぐように円弧状に延びている。延設壁２６は、第１縁部２６ａ上での最も湾曲部１２の湾曲内側の位置に向けて全体が湾曲している。この延設壁２６を備えた吸気ダクト１０においても、上記実施形態の空気流れＡと同様に、ダクト本体１１の外部において、第２縁部２６ｂよりも延設壁２６の外側から第２縁部２６ｂを飛び越えるようにダクト本体１１の内部へと巻き込むような空気の流れを発生させることができる。

　・図６に示すように、図５の変更例の延設壁２６にさらにスリットを設けてもよい。具体的には、図６の変更例の延設壁３６は、図５の変更例の延設壁２６と同様の第１縁部２６ａ及び第２縁部２６ｂに加え、第１縁部２６ａの中央部分と第２縁部２６ｂの中央部分との間で延びるスリット３６ｓを備えている。スリット３６ｓによって、延設壁３６は、第１縁部２６ａの一端を含む部分と、第１縁部２６ａの他端を含む部分とに分割された態様をなしている。通常、吸気ダクト１０には、サージタンク２０内に流入した吸気やブローバイガスに含まれる水などの液体が空気と共に流入する。延設壁３６を備えた吸気ダクト１０においては、スリット３６ｓによって上記液体を延設壁３６上から排出できるため、延設壁３６上に液体が溜まり難くなる。そのため、吸気ダクト１０を通じて内燃機関の各気筒の燃焼室へと一度に多量の液体が流入することを抑制できる。

　・上記変更例において、延設壁３６によってダクト本体１１の外部から内部へと巻き込む空気の流れを生じさせることが可能であり、且つスリット３６ｓからの液体の排出が可能な範囲内であれば、延設壁３６に形成されるスリット３６ｓについて、寸法、数、及び形状の変更が可能である。例えば、スリット３６ｓにかえて孔を延設壁３６に設けてもよい。

　・延設壁１６の中間部１６ｄは、上流端１１ａにおけるダクト本体１１の開口面に対して直交する方向に延びていてもよい。

　・延設壁１６は、湾曲しない矩形平板状をなしていてもよい。この場合、第１縁部１６ａ及び第３縁部１６ｃは湾曲せずに直線状に延びた態様をなす。延設壁１６は、上流端１１ａにおけるダクト本体１１の開口面に対して、湾曲部１２の湾曲内側へと傾斜していてもよいし、直交する方向に延びていてもよい。この変更例での延設壁１６を備えた吸気ダクト１０においても、上記実施形態の空気流れＡと同様に、延設壁１６の外側からダクト本体１１の内部へと巻き込むような空気の流れを発生させることができる。なお、この変更例では、延設壁１６が接続される内側上流端１１ｃが第１縁部１６ａに沿う直線状となるように、ダクト本体１１の内側壁部１２ａの内面のうち、上流側の部分を平面状にしてもよい。

　・ダクト本体１１からファンネル部１５を省略してもよい。この場合もダクト本体１１の上流端１１ａに延設壁１６を接続すれば上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

　・ダクト本体１１は、筒状であればよく、例えば、多角筒状や楕円筒状であってもよい。すなわち、ダクト本体１１は、環状の断面形状を有していればよい。この場合、「環状」という用語は、ループ、すなわち端部のない連続形状、を形成する任意の構造を指す。「環状」の形状には、円形、楕円形、及び、尖ったまたは丸い角を有する多角形が含まれるが、これらに限定されない。

　・上記実施形態にかかる吸気ダクト１０は、インテークマニホールド以外の吸気ダクトであって、上流端が拡張室に接続された吸気ダクトに適用可能である。また、上記実施形態にかかる吸気ダクト１０は、エアクリーナーに接続されるインレットダクトに適用することも可能である。

　１０…吸気ダクト
　１１…ダクト本体
　１１ａ…上流端
　１２…湾曲部
　１５…ファンネル部
　１６，２６，３６…延設壁

Claims

　環状の断面形状を有し、内部を空気が流れるように構成されたダクト本体であって、空気の流れ方向の上流端と、該上流端から湾曲して延びる湾曲部とを有するダクト本体と、
　前記上流端のうちで前記湾曲部の湾曲内側に位置する部分から前記ダクト本体の外部に向けて延び、前記ダクト本体の外部から内部へと巻き込む空気の流れを発生させる延設壁と、を備えることを特徴とする吸気ダクト。
　前記ダクト本体は、前記上流端に向かうにつれて内径が拡径するファンネル部を備え、
　前記延設壁は前記ファンネル部に接続されている
請求項１に記載の吸気ダクト。