(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアクリーナ側のダクトに連結される略水平な合流部と、吸気マニホールドに略水平な合わせ面を介して連結される継手部と、これらの間で上流側から次第に流路の面積を上方へ広げる拡張部と、その流路の向きを下方へ滑らかに変化させる湾曲部と、その湾曲の内側と外側に流路を分ける具合に継手部の合わせ面から流路に沿って上方へ延びる仕切壁と、を備えるエンジンの吸気ダクト構造において、湾曲部の内側流路にこれを上方へ引き延ばすように延長させることにより継手部の合わせ面と直交するストレートな流路部分を形成すると共に、流路の拡張部に湾曲部の内側流路へ緩やかに立ち上がる傾斜部を形成する一方、仕切壁をストレートな流路部分に相当する延長部を含めて湾曲部の内側流路に沿うように形成したことを特徴とするエンジンの吸気ダクト構造。
【請求項２】
傾斜部と湾曲部の内側流路との間に略水平な流路部分を設けたことを特徴とする請求項１に記載の吸気ダクト構造。
【請求項３】
湾曲部の内側流路への傾斜部は、立ち上がり角度を３°〜１７°に設定したことを特徴とするエンジンの吸気ダクト構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの吸気ダクト構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの吸気ダクトとして、図９のように構成したものが知られている。１はエアクリーナ側のダクトに連結される略水平な合流部、２は吸気マニホールドに連結される継手部であり、継手部２の合わせ面は略水平に設定される。合流部１より継手部２の合わせ面に至る中間部においては、流路の上方への拡張部３および下方（継手部２の合わせ面）への湾曲部４と、その湾曲部４の内側と外側に流路４ａ，４ｂを分ける具合に継手部２の合わせ面から外側流路４ｂに沿って延びる仕切壁５と、が設けられる。
【０００３】
内側流路４ａは、継手部２の合わせ面から湾曲部４に沿って立ち上がり、湾曲部４から拡張部３の下側を介して略水平な合流部１へ略水平に延びるように形成される。外側流路４ｂは、継手部２の合わせ面から湾曲部４に沿って立ち上がり、湾曲部４から拡張部３の上側を介して略水平な合流部１へ下り傾斜に延びるように形成される。エアクリーナからの空気（エンジンの吸入空気）は、合流部１を略水平に拡張部３へ流れ、その一部は湾曲部４の内側流路４ａから、残りは湾曲部４の外側流路４ｂから、吸気マニホールドへ導かれるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような吸気ダクトにおいては、その継手部２と吸気マニホールドの継手部との間にエアヒータを介装する場合、図１０のような継手部２の合わせ面に開口する流路４ａ，４ｂの隣接方向へヒータエレメント６ａが並列するものを採用すると、ヒータエレメント６ａに破損や脱落を生じやすいという不具合があった。その原因は、合流部１から継手部２へ至る流路を通してエアヒータ６へ導入される空気の流線に対し、ヒータエレメント６ａが直交する配置になり、空気が斜めにエアヒータ６を通過する際にヒータエレメント６ａ面を押す力（圧力）が発生し、ヒータエレメント６ａを振動させるため、その支持部の磨滅やこれに伴う脱落が生じるものと考えられる。
【０００５】
図１１は、合流部１から継手部２へ至る流路について、流れ解析による流速ベクトルの計算結果を表す。これによると、湾曲部４の外側流路４ｂからの空気は、エアヒータ６を略垂直に通過するのに対し、湾曲部４の内側流路４ａからの空気は、エアヒータ６を斜めに通過するのが確認され、湾曲部４の内側流路４ａに面するヒータエレメント６ａに破損や脱落の発生が偏る傾向も上記の推測と符合する。また、図１１において、合流部１から空気は、湾曲部４へ拡張部３をそのまま略水平に流れ、その上側に流速ベクトルの極く小さい領域Ａ（不効率ゾーン）が生じること、仕切壁５へ略水平に流れる空気が壁先端を乗り越える際の渦流により、仕切壁５の先端裏側に流れの剥離（領域Ｂ）が生じること、も伺える。
【０００６】
この発明は、このような所見に基づいてなされたものであり、従前と同じ搭載上の制限内において、圧力損失や流れの剥離および途中から分岐される流路に係る流量バランスについても、高い評価が得られると共に、既存のエアヒータを採用しても、ヒータエレメントの破損や脱落の防止も図れる、吸気ダクトの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、エアクリーナ側のダクトに連結される略水平な合流部と、吸気マニホールドに略水平な合わせ面を介して連結される継手部と、これらの間で上流側から次第に流路の面積を上方へ広げる拡張部と、その流路の向きを下方へ滑らかに変化させる湾曲部と、その湾曲の内側と外側に流路を分ける具合に継手部の合わせ面から流路に沿って上方へ延びる仕切壁と、を備えるエンジンの吸気ダクト構造において、湾曲部の内側流路にこれを上方へ引き延ばすように延長させることにより継手部の合わせ面と直交するストレートな流路部分を形成すると共に、流路の拡張部に湾曲部の内側流路へ緩やかに立ち上がる傾斜部を形成する一方、仕切壁をストレートな流路部分に相当する延長部を含めて湾曲部の内側流路に沿うように形成する。
【０００８】
第２の発明では、第１の発明において、傾斜部と湾曲部の内側流路との間に略水平な流路部分を設ける。
【０００９】
第３の発明では、第１の発明における湾曲部の内側流路への傾斜部は、立ち上がり角度を３°〜１７°に設定する。
【００１０】
【発明の効果】
第１の発明では、略水平な合流部を流れる空気（エンジンの吸入空気）は、傾斜部から湾曲部へ入り、その内側流路と外側流路に分流され、継手部からそれぞれ吸気マニホールドへ導かれる。この場合、継手部と湾曲部の内側流路との間に継手の合わせ面に直交するストレートな流路部分を備えるので、曲率半径の相対的に小さい内側流路からの空気も、継手部の合わせ面を垂直に通過するようになる。このため、ダクトと吸気マニホールドとの接合部に既存のエアヒータを介装しても、ヒータエレメントの破損や脱落の防止が図れる。湾曲部の内側流路は、ストレートな流路部分の延長により、その分だけ高さ位置がアップするが、略水平な合流部へ傾斜部を介して滑らかに連なる流路を形成することができる。また、傾斜部により拡張部の流れが上向きに案内されるため、流路の面積を上方へ広げる拡張部に不効率ゾーンが生じるのも抑制することができる。仕切壁は、湾曲部の外側流路に沿うのでなく、ストレートな流路部分に相当する延長部を含め、湾曲部の内側流路に沿って形成されるので、傾斜部からの上向きの流れを曲率半径の相対的に小さい内側流路へも抵抗なく円滑に案内することができる。湾曲部の外側流路については、外形に変化を生じないため、従前と同じ搭載上の制限内において、以上のような効果により、圧力損失や流れの剥離および途中から分岐される流路に係る流量バランスについても、高い評価が得られるようになる。
【００１１】
第２の発明では、略水平な流路部分により、仕切壁への流れの水平成分が増えるため、仕切壁で圧力損失が大きくなるが、仕切壁の先端を略水平に向けることにより、湾曲部の外側流路を流れる空気は、仕切壁に沿いやすくなり、流れの剥離を抑える効果が得られる。
【００１２】
第３の発明では、流路の面積を上方へ広げる拡張部において、傾斜部を３°〜１７°に設定することにより、圧力損失が大きくなるのを抑えながら、湾曲部へ空気の流れを効率よく案内することができる。なお、傾斜部は、１０°程度が好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１，図２は、第１実施形態としての吸気ダクト２０を表すものである。１０はエアクリーナ側のダクトに連結される略水平な合流部、１１は吸気マニホールドに略水平な合わせ面を介して連結される継手部であり、継手部１１の合わせ面は略水平に設定される。合流部１０と継手部１１との間には、上流側から次第に流路の面積を上方へ広げる拡張部１２と、その流路の向きを下方へ滑らかに変化させる湾曲部１３と、その湾曲の内側と外側に流路１３ａ，１３ｂを分ける具合に継手部１１の合わせ面から流路に沿って上方へ延びる仕切壁１４と、が備えられる。
【００１４】
湾曲部１３の内側流路１３ａについては、これを上方へ引き延ばすように延長させることにより、継手部１１の合わせ面と直交するストレートな流路部分１５が形成される。流路の拡張部１２は、略水平な合流部１０からの空気の流れを流路の拡張領域へ付勢するよう、湾曲部１３の内側流路１３ａへ緩やかに立ち上がる傾斜部１６（たとえば、傾斜角度１０°）が形成される。仕切壁１４は、湾曲部１３の内側流路１３ａに形成のストレートな流路部分１５に相当する延長部を含め、内側流路１３ａに沿う具合に拡張部１３へ向けて形成される。（ａ）は傾斜部１６の立ち上がり点を表す。
【００１５】
湾曲部１３の外側流路１３ｂは、継手部１１の合わせ面から湾曲部１３に沿って立ち上がり、湾曲部１３から拡張部１２の上側流路（主に拡張領域）を介して略水平な合流部１０へ下り傾斜に延びるように形成される。また、湾曲部１３の内側流路１３ａは、継手部１１の合わせ面からストレートな流路部分１５を介して湾曲部１３へ立ち上がり、湾曲部１３から拡張部１２の下側流路を傾斜部１６に沿って略水平な合流部１０へ延びるように形成される。そして、エアクリーナからの空気（エンジンの吸入空気）は、合流部１０を略水平に拡張部１２へ流れ、その一部は湾曲部１３の内側流路１３ａから、残りは湾曲部１３の外側流路１３ｂから、吸気マニホールドへ導かれるのである。
【００１６】
このような構成により、継手部１１と湾曲部１３の内側流路１３ａとの間に継手部１１の合わせ面に直交するストレートな流路部分１５を備えるので、曲率半径の相対的に小さい内側流路１３ａからの空気についても、継手部１１の合わせ面を垂直に通過させることができる。このため、吸気ダクト２０と吸気マニホールドとの接合部に既存のエアヒータ（図１０、参照）を介装しても、ヒータエレメントの破損や脱落の防止効果が得られる。
【００１７】
湾曲部１３の内側流路１３ａは、ストレートな流路部分１５により、その分だけ高さ位置がアップするが、略水平な合流部１０へ傾斜部１６を介して滑らかに連なる流路を形成することができる。また、傾斜部１６により拡張部１２の流れが上向きに案内されるため、流路の面積を上方へ広げる拡張部１２に不効率ゾーンが生じるのも抑制することができる。仕切壁１４は、湾曲部１３の外側流路１３ｂに沿うのでなく、ストレートな流路部分１５に相当する延長部を含め、湾曲部１３の内側流路１３ｂに沿って形成されるので、傾斜部１６からの上向きの流れを曲率半径の相対的に小さい内側流路１３ｂへも抵抗なく円滑に案内することができる。湾曲部１３の外側流路１３ｂについては、外形に変化を生じないため、従前と同じ搭載上の制限内において、以上のような作用効果により、圧力損失や流れの剥離および途中から分岐される流路に係る流量バランスについても、高い評価が得られるようになる。
【００１８】
図３はこの吸気ダクト２０と吸気マニホールド３０およびこれらの接合部に介装されるエアヒータ４０を含む流路の解析モデルを表すであり、従前（図１１、参照）と同じ境界条件において、流れ解析により空気の流速ベクトルとヒータエレメントに掛かる圧力（エレメント表裏の差圧）を計算した。図４は流速ベクトルの計算結果を示すものであり、図５はヒータエレメント４０ａに掛かる圧力の計算結果を従前の場合（現行）と対比して表したものである。これらからも、既述の作用効果が確認される。また、傾斜部１６との関係から、仕切壁１４への流速ベクトルを均一化できることも分かる。
【００１９】
図６は第２実施形態としての吸気ダクト２１を表すものであり、傾斜部の立ち上がり点（ａ）の位置が湾曲部１３へ近づけられ、これに伴って内側流路１３ａ湾曲角度が調整される。それ以外の点については、第１実施形態の吸気ダクト２０と同じ構成になる。第１実施形態の場合と同様の解析モデルを作成し、同じ流れ解析を行ったところ、図示しないが、図４，図５と同様の計算結果が得られた。
【００２０】
図７は第３実施形態としての吸気ダクト２２を表すものであり、湾曲部１３の内側流路１３ａへの傾斜部１６が短縮され、湾曲部１３との間に略水平な流路部分１７が形成される。これに伴って内側流路１３ａの湾曲角度が調整されるが、それ以外の点については、第１実施形態の吸気ダクト２０と同じ構成になる。これについても、第１実施形態の場合と同様の解析モデルを作成し、同じ流れ解析を行ったところ、図示しないが、図４，図５と同様の計算結果が得られた。
【００２１】
なお、図８は従前（図９）の吸気ダクト（現行）を交えて、第１実施形態の吸気ダクト２０（タイプＢ）と、第２実施形態の吸気ダクト２１（タイプＡ）と、第３実施形態の吸気ダクト２２（タイプＣ）と、に係る流れ解析の結果を比較し、ヒータエレメントに掛かる圧力、吸気マニホールドの出口（図３の▲１▼と▲２▼）の流量バランス、圧力損失および流れの状態（流速ベクトル、剥離の発生）、の各項目について、評価した結果を表すものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態を表す吸気ダクトの斜視図である。
【図２】同じく側面図である。
【図３】同じく解析モデル図である。
【図４】同じく流速ベクトルの計算結果図である。
【図５】同じくヒータエレメントに掛かる圧力の計算結果図である。
【図６】第２実施形態を表す吸気ダクトの側面図である。
【図７】第３実施形態を表す吸気ダクトの側面図である。
【図８】各吸気ダクトの評価表である。
【図９】従前の吸気ダクトを表す側面図である。
【図１０】エアヒータの斜視図である。
【図１１】従前の流速ベクトルの計算結果図である。
【符号の説明】
１０  合流部
１１  継手部
１２  拡張部
１３  湾曲部
１４  仕切壁
１５  ストレートな流路部分
１６  傾斜部
１７  略水平な流路部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003685673.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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