JP7376525B2

JP7376525B2 - 内燃機関の吸気ダクト

Info

Publication number: JP7376525B2
Application number: JP2021046611A
Authority: JP
Inventors: 正盛廣瀬; 剛士谷口; 千夏守谷
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2023-11-08
Anticipated expiration: 2041-03-19
Also published as: WO2022196100A1; JP2022145271A

Description

本発明は、内燃機関の吸気ダクトに関する。

特許文献１には、ディフューザ部を有する吸気管が開示されている。ディフューザ部は、ディフューザ部の始点から下流側ほど拡径している。吸気管において上記ディフューザ部よりも上流側には、吸気口に続く前方部分が設けられている。

こうした吸気管によれば、ディフューザ部よりも上流側の絞り部によって、吸気管内に発生する騒音が外部へ発散することが抑制される。

特開２００２－１０６４３０号公報

ところで、近年、内燃機関の吸気ダクトにおいては、吸気騒音の更なる低減が求められている。

上記課題を解決するための内燃機関の吸気ダクトは、吸気が流通する筒状の周壁を備える。前記周壁の流路断面積は、前記周壁の延在方向の中間部から両端部に向かって徐々に大きくなっており、前記中間部は、前記周壁の内部と、前記周壁の外部であって且つ前記吸気ダクトの外部とを連通する多数の孔を有しており、多数の前記孔は、前記周壁の周方向に互いに間隔をおいて設けられている。

内燃機関の吸気ダクトの一実施形態を示す断面図。同実施形態の吸気ダクトを示す斜視図。図１の３－３線に沿った断面図。変形例の吸気ダクトの一部を拡大して示す側面図。図４の５－５線に沿った断面図。他の変形例の吸気ダクトを示す拡大断面図。他の変形例の吸気ダクトを示す拡大断面図。

以下、図１～図３を参照して、内燃機関の吸気ダクトの一実施形態について説明する。
図１～図３に示すように、内燃機関の吸気ダクトは、吸気が流通する筒状の周壁１０を備える。

図１及び図２に示すように、周壁１０は、第１端部１１、周壁１０の延在方向、すなわち吸気ダクトの軸線方向において第１端部１１とは反対側に位置する第２端部１２、及び周壁１０の延在方向において第１端部１１と第２端部１２との中間に位置する中間部１３を有している。例えば第１端部１１が、吸気ダクトの上流側端部であり、第２端部１２が吸気ダクトの下流側端部である。周壁１０は、直線状の軸線を有している。なお、周壁１０は、直線状の軸線を有するものに限定されず、曲線状の軸線を有するものであってもよい。

図１に示すように、周壁１０の流路断面積は、中間部１３から両端部１１，１２に向かって徐々に大きくなっている。
周壁１０の外径は、周壁１０の延在方向の全体にわたって同一である。周壁１０の内径は、周壁１０の延在方向の中間部１３から両端部１１，１２に向かって徐々に大きくなっている。すなわち、周壁１０の板厚は、中間部１３から両端部１１，１２に向かって徐々に小さくなっている。したがって、中間部１３は、周壁１０の延在方向において中間部１３に近くなるほど周壁１０の板厚、すなわち質量が大きくなる。

図１～図３に示すように、中間部１３は、周壁１０の内部と、周壁１０の外部であって且つ吸気ダクトの外部とを連通する多数の孔１４を有している。
多数の孔１４は、周壁１０の周方向及び延在方向の双方に互いに間隔をおいて設けられている。多数の孔１４は、同一の形状及び同一の大きさを有している。孔１４は、例えば円孔である。

多数の孔１４は、周壁１０の周方向において等間隔にて設けられている。多数孔１４は、周壁１０の延在方向において等間隔にて設けられている。
図３に示すように、孔１４の内径は、孔１４の軸線方向全体にわたって同一である。孔１４の内径は、０．５ｍｍ～５ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ～３ｍｍであることが更に好ましい。多数の孔１４は、周壁１０の中心から放射状に延びている。

図１～図３に示すように、周壁１０は、周壁１０を周方向に分割して構成する第１分割体２０及び第２分割体３０を有している。
図２及び図３に示すように、第１分割体２０は、半割円筒状の周壁部２１と、周壁部２１の周方向の両端に設けられた一対のフランジ部２２とを有している。

フランジ部２２は、周壁部２１から外周側に向かって突出している。
図２に示すように、フランジ部２２は、周壁１０の延在方向の全体にわたって設けられている。

図２及び図３に示すように、第２分割体３０は、半割円筒状の周壁部３１と、周壁部３１の周方向の両端に設けられた一対のフランジ部３２とを有している。周壁部３１及びフランジ部３２は、第１分割体２０の周壁部２１及びフランジ部３２と同様な形状及び大きさである。

第１分割体２０及び第２分割体３０は、共に硬質樹脂成形体により構成されている。
一対のフランジ部２２と一対のフランジ部３２とを互いに接合することにより、周壁１０が形成されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
周壁１０の流路断面積は、中間部１３に向かって徐々に小さくなる。このため、周壁１０の内面と吸気との間に摩擦抵抗が発生しやすくなる。これにより、吸気音のエネルギが摩擦熱に変換されやすくなることで、吸気音のエネルギが低減されるようになる（以上、作用１）。

また、吸気の圧力は、流路断面積が他の部分よりも小さい中間部１３において高められるようになる。こうして圧力が高められた吸気の一部が、中間部１３に設けられた多数の孔１４を通じて吸気ダクトの外部に逃がされる。このとき、孔１４の内面と吸気との間に摩擦抵抗が発生する。これにより、吸気音のエネルギが摩擦熱に変換されることで、吸気音のエネルギが低減されるようになる（以上、作用２）。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）周壁１０の流路断面積は、周壁１０の延在方向の中間部１３から両端部１１，１２に向かって徐々に大きくなっている。中間部１３は、周壁１０の内部と、周壁１０の外部であって且つ吸気ダクトの外部とを連通する多数の孔１４を有している。

こうした構成によれば、上記作用１及び作用２を奏するため、吸気騒音を低減することができる。
（２）多数の孔１４は、周壁１０の周方向及び延在方向の双方に互いに間隔をおいて設けられている。

こうした構成によれば、より多くの孔１４を中間部１３に設けることができる。これにより、より多くの吸気音のエネルギが摩擦熱に変換されることで、吸気音のエネルギが一層低減されるようになる。したがって、吸気騒音を一層低減することができる。

（３）周壁１０の板厚は、中間部１３から両端部１１，１２に向かって徐々に小さくなっている。
吸気ダクトにおいては、吸気の圧力が高い部位ほど、周壁１０が加振されやすい。このため、周壁１０の加振に起因した吸気騒音が発生しやすい。

この点、上記構成によれば、周壁１０の延在方向において中間部１３に近くなるほど周壁１０の板厚、すなわち質量が大きくなる。これにより、中間部１３が加振されることを抑制できるため、周壁１０の加振に起因した吸気騒音を低減することができる。

＜変更例＞
上記実施形態は、例えば以下のように変更して実施することもできる。本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。

・周壁１０の板厚を、周壁１０の延在方向の全体にわたって同一にすることもできる。この場合、周壁１０の外径を、周壁１０の内径と同様、周壁１０の延在方向の中間部１３から両端部１１，１２に向かって徐々に大きくすればよい。

・上記実施形態では、多数の孔１４を、周壁１０の周方向の全体にわたって互いに間隔をおいて設けるようにした。また、多数の孔１４が周壁１０の中心から放射状に延びる構成について例示した。

これに代えて、図４及び図５に示すように、第１分割体２０のみに多数の孔１４を設けるようにしてもよい。この場合、多数の孔１４が、互いに同一の方向に沿って延在する構成を採用することもできる。図５に示すように、多数の孔１４は、第１分割体２０と第２分割体３０との接合面に直交する方向（同図の上下方向）に沿って延在している。

この場合、周壁部２１及びフランジ部２２を成形する一対の成形型によって多数の孔１４を成形することができるため、第１分割体２０を成形する成形型の構成を簡単にすることができる。したがって、第１分割体２０を容易に成形することができる。

・周壁１０は、３つ以上の分割体によって周方向に分割して構成されるものであってもよい。
・周壁１０は、周方向に分割して構成されていないものであってもよい。

・上記実施形態では、孔１４の内径が孔１４の軸線方向全体にわたって同一である構成について例示した。これに代えて、孔１４が、周壁１０の内部から孔１４を通じて吸気ダクトの外部に空気が流れる際に渦流の発生を促進する形状を有するものであってもよい。この場合、周壁１０の内部から孔１４を通じて吸気ダクトの外部に吸気が流れる際に渦流が発生しやすくなる。渦流の発生に伴って吸気音のエネルギが低減されるため、吸気騒音を一層低減できる。

上記渦流の発生を促進する形状としては、図６に示すように、孔１４の内径が、周壁１０の内側から外側に向かって徐々に小さくなる構成を採用することができる。また、図７に示すように、孔１４の内径が、周壁１０の内側から外側に向かって徐々に大きくなる構成を採用することもできる。

このように、孔１４の内径、すなわち孔１４の流路断面積を、周壁１０の内側から外側に向けて徐々に変化させることによって、渦流の発生を促進する形状を容易に実現することができる。

・渦流の発生を促進する他の形状としては、孔１４の内面に設けられた微少な突起などが挙げられる。
・多数の孔１４は、周壁１０の周方向のみに互いに間隔をおいて設けられるものであってもよい。また、多数の孔１４は、周壁１０の延在方向のみに互いに間隔をおいて設けられるものであってもよい。

１０…周壁
１１…第１端部
１２…第２端部
１３…中間部
１４…孔
２０…第１分割体
２１…周壁部
２２…フランジ部
３０…第２分割体
３１…周壁部
３２…フランジ部

Claims

吸気が流通する筒状の周壁を備える内燃機関の吸気ダクトであって、
前記周壁の流路断面積は、前記周壁の延在方向の中間部から両端部に向かって徐々に大きくなっており、
前記中間部は、前記周壁の延在方向に沿って延在しており、
前記中間部の流路断面積は、前記周壁の延在方向において一定であり、
前記中間部は、前記周壁の内部と、前記周壁の外部であって且つ前記吸気ダクトの外部とを連通する多数の孔を有しており、
前記周壁は、前記周壁を周方向に分割して構成する複数の分割体を有しており、
前記複数の分割体の少なくとも１つの分割体には、前記周方向に互いに間隔をおいて多数の前記孔が設けられており、
当該分割体における多数の前記孔は、互いに同一の方向に沿って延在している、
内燃機関の吸気ダクト。
多数の前記孔は、前記周壁の周方向及び延在方向の双方に互いに間隔をおいて設けられている、
請求項１に記載の内燃機関の吸気ダクト。
前記孔の流路断面積は、前記周壁の内側から外側に向かって徐々に変化している、
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気ダクト。
前記周壁の板厚は、前記中間部から前記両端部に向かって徐々に小さくなっている、
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気ダクト。