(57)【要約】【課題】軸回転トルクを向上させることができるとともに、出力調整機構の変化に対する反応速度を向上させることのできるエンジン吸気管を提供する。【解決手段】  エンジンの吸気系に設けられるエンジン吸気管であって、管断面積が管長手方向に沿って小から大、大から小に漸次変化するこぶ部１３，１４を２つ以上有するエンジン吸気管１、あるいは管断面積が管長手方向に沿って漸次小さく変化する絞り部１６，１７を２つ以上有するエンジン吸気管１ａ。【選択図】図１
2014043855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気系に設けられるエンジン吸気管であって、
管断面積が管長手方向に沿って小から大、大から小に漸次変化するこぶ部を２つ以上有する
ことを特徴とするエンジン吸気管。
【請求項２】
隣り合う２つの前記こぶ部は連続しており、もって管断面積は、管長手方向に沿って小から大、大から小、小から大、大から小に漸次連続的に変化することを特徴とする請求項１に記載のエンジン吸気管。
【請求項３】
エンジンの吸気系に設けられるエンジン吸気管であって、
管断面積が管長手方向に沿って漸次小さく変化する絞り部を２つ以上有する
ことを特徴とするエンジン吸気管。
【請求項４】
前記エンジンにはスロットルバルブが１つ設けられており、
前記管断面積の最小部分の少なくとも１つは、前記スロットルバルブの最大開口面積とほぼ同一の断面積となっている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン吸気管。
【請求項５】
前記エンジンにはスロットルバルブが１つ設けられており、
前記管断面積の最小部分の少なくとも１つは、前記スロットルバルブの最大開口面積よりも小さくなっている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン吸気管。
【請求項６】
前記エンジンには、複数のスロットルバルブと、前記複数のスロットルバルブに１つの室からエアを分配・導入する導入室とが設けられており、
前記管断面積の最小部分の少なくとも１つは、前記導入室の上流側入口の開口面積とほぼ同一の断面積となっている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン吸気管。
【請求項７】
前記エンジンには、複数のスロットルバルブと、前記複数のスロットルバルブに１つの室からエアを分配・導入する導入室とが設けられており、
前記管断面積の最小部分の少なくとも１つは、前記導入室の上流側入口の開口面積よりも小さくなっている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン吸気管。
【請求項８】
前記管断面積が吸気方向において小から大に漸次変化する部分の対向する接線が形成する角度は、３〜３０°であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンジン吸気管。
【請求項９】
前記管断面積が吸気方向において大から小に漸次変化する部分の対向する接線が形成する角度は、７〜６０°であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンジン吸気管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両等のエンジンの吸気系に設けられるエンジン吸気管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なエンジン吸気管は、エア導入部（エアクリーナ）からエンジンのエア吸入口（ガソリンエンジンの場合はスロットルボディである場合がほとんど）まで一定の断面積で繋ぐものである。ただし、自動車用エンジンの種類によっては、騒音規制への対処や乗員の快適性を目的として、吸気管の途中に吸気音を減少させるためのレゾナンスチャンバといわれる脈動抑制室が付加されることもある。
【０００３】
これまでの吸気システムでは、エンジンの最高出力を維持するために必要とされる断面積を吸気管全体に採用しているが、この構成では、全負荷時の出力を優先しているため、低負荷時や低回転時での軸回転トルクは犠牲になっている。また、全負荷時の出力についても、上記の構成では、吸気の脈動と流速を適正値に保っていないため、エンジンの本来持つ性能を発揮できていない。さらには、出力調整機構の変化（アクセルワーク）に対するエンジンの反応も十分ではない。
【０００４】
レシプロエンジンおよびロータリーエンジンは、吸気→圧縮→燃焼→排気というサイクルを繰り返しているので、エアは、加速、減速、反射しながら断続的にエンジンに吸い込まれる。したがって、スロットルバルブで出力を一定に保っていても、吸気管内（エア導入口からエンジンのエア吸入口まで）では、エアを吸い込もうとする負圧は、波の様に強弱を繰り返し、一定の圧力になることはない。そのように負圧は一定の圧力ではないから、エアは吸気管内を加速し続けることができず、エンジンのエア吸入口に達した時の流速は速くなりにくい。
【０００５】
また、過給機付きエンジンの場合、過給機そのものは排気エネルギーや出力軸エネルギーを利用して駆動されているが、上記のような吸気の脈動の強弱により、過給機のポンプ機能が阻害され、それによって、過給するためのエネルギーを消費し、軸回転トルクが減少する。
【０００６】
ここで、エンジンの軸回転トルクは、多気筒エンジンを含め吸気流量に比例して大きくなるが、吸気流量は吸気の圧力（絶対圧）と流速との積に比例する。よって、軸回転トルクを向上させるには、吸気の圧力と流速のどちらも向上させる必要がある。圧力と流速は、液体のような流体では反比例する関係にあるが、可圧縮膨張性である空気では、吸気管の形状や断面積に変化をつけることで、吸気の圧力と流速のどちらも向上させることができる可能性がある。
【０００７】
エンジンの吸気系に関し、特許文献１では、スロットルバルブの直前にチャンバーおよびファンネルの連結体を設けることが提案された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実用新案登録第３１２７４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、スロットルバルブに対して可能な限り整流されたエアを損失なく吸気させることを目的とし、上記のチャンバーおよびファンネルの連結体を設けている。これにより、エンジン出力の向上はある程度得られるかもしれないが、上記の構成では、吸気の脈動を考慮していないため、軸回転トルク向上の効果は必ずしも十分ではなく、また、スロットルバルブの変化に対する反応速度も十分ではなかった。
【００１０】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、軸回転トルクを向上させることができるとともに、出力調整機構の変化に対する反応速度を向上させることのできるエンジン吸気管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、第１に本発明は、エンジンの吸気系に設けられるエンジン吸気管であって、管断面積が管長手方向に沿って小から大、大から小に漸次変化するこぶ部を２つ以上有することを特徴とするエンジン吸気管を提供する（発明１）。
【００１２】
上記発明（発明１）において、隣り合う２つの前記こぶ部は連続しており、もって管断面積は、管長手方向に沿って小から大、大から小、小から大、大から小に漸次連続的に変化することが好ましい（発明２）。
【００１３】
第２に本発明は、エンジンの吸気系に設けられるエンジン吸気管であって、管断面積が管長手方向に沿って漸次小さく変化する絞り部を２つ以上有することを特徴とするエンジン吸気管を提供する（発明３）。
【００１４】
上記発明（発明１〜３）によれば、吸気の脈動を抑制して吸気流量を増やし、吸気の圧力と流速のどちらも向上させることができる。これにより、広い範囲のエンジン回転数にて軸回転トルクを大きくすることができるとともに、出力調整機構の変化に対する反応速度を速くすることができる。特に上記発明２においては、こぶ部が連続することにより、上記の効果がより顕著なものとなる。
【００１５】
なお、出力調整機構は、一般的なガソリンエンジンではスロットルバルブが該当するが、これに限定されるものではなく、一部のガソリンエンジンやディーゼルエンジンでは吸気バルブが該当する。
【００１６】
ここで、本発明におけるエンジンの種類は、レシプロエンジンまたはロータリーエンジンのいずれであってもよく、また、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれであってもよい。さらには、自然吸気タイプのエンジンであってもよいし、ターボチャージャーやスーパーチャージャー等の過給機付きタイプのエンジンであってもよい。
【００１７】
上記発明（発明１〜３）において、前記エンジンにスロットルバルブが１つ設けられている場合、前記管断面積の最小部分の少なくとも１つは、前記スロットルバルブの最大開口面積とほぼ同一の断面積となっているか（発明４）、前記スロットルバルブの最大開口面積よりも小さくなっている（発明５）ことが好ましい。
【００１８】
また、上記発明（発明１〜３）において、前記エンジンに複数のスロットルバルブと、前記複数のスロットルバルブに１つの室からエアを分配・導入する導入室とが設けられている場合、前記管断面積の最小部分の少なくとも１つは、前記導入室の上流側入口の開口面積とほぼ同一の断面積となっているか（発明６）、前記導入室の上流側入口の開口面積よりも小さくなっている（発明７）ことが好ましい。
【００１９】
上記発明（発明１〜７）において、前記管断面積が吸気方向において小から大に漸次変化する部分の対向する接線が形成する角度は、３〜３０°であることが好ましい（発明８）。特に、自然吸気エンジンの場合は、３〜２０°であることが好ましく、過給機付きエンジンの場合は、３〜３０°であることが好ましい。
【００２０】
上記発明（発明１〜８）において、前記管断面積が吸気方向において大から小に漸次変化する部分の対向する接線が形成する角度は、７〜６０°であることが好ましい（発明９）。特に、自然吸気エンジンの場合は、７〜４０°であることが好ましく、過給機付きエンジンの場合は、７〜６０°であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るエンジン吸気管によれば、広い範囲のエンジン回転数にて軸回転トルクを大きくすることができる。これにより、必達トルク（運転上必要とされるトルク）を発生する回転数範囲が広がるため、変速機や減速機の減速比を適正にすることで、低回転で運転できるようになり、燃料消費効率が向上する。また、本発明に係るエンジン吸気管によれば、出力調整機構の変化に対する反応速度を速くすることができる。これにより、エンジン出力のコンロールが容易になるとともに、スピード競技での戦闘力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン吸気管を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るエンジン吸気管を示す概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るエンジン吸気管を示す概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るエンジン吸気管を示す概略図である。
【図５】エンジン回転数（ｒｐｍ）とエア吸入量（ｇ）との関係を示すグラフである（実施例１および比較例１）。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
〔第１の実施形態〕
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るエンジン吸気管１は、上流側端部１１がエアクリーナボックス２（吸気濾過装置の一例）に接続し、下流側端部１２がスロットルボディ３に接続されている。当該接続は、図示しない接続管を介して行われてもよい。本明細書において、「上流側」および「下流側」とは、エンジン吸気管１の中を通過するエアの流れの「上流側」および「下流側」を意味する。
【００２４】
エアクリーナボックス２の一部（本実施形態では、エンジン吸気管１の上流側端部１１の接続部の反対側）にはエア導入口２１が設けられており、エアクリーナボックス２の内部にはエアフィルタ２１が設けられている。また、スロットルボディ３の内部にはスロットルバルブ３１が設けられており、スロットルボディ３におけるエンジン吸気管１の下流側端部１２の接続部の反対側は、図示しないインテークマニホールドを介してエンジンの吸気ポートに繋がっている。本実施形態におけるエンジンでは、スロットルバルブ３１は１つだけ設けられているものとする。スロットルボディ３の種類は、インジェクションやキャブレター等、スロットルバルブ３１を有するものであれば、いずれであってもよい。
【００２５】
本実施形態に係るエンジン吸気管１の断面形状（管長手方向に対して垂直な断面の形状）は、円形状または楕円形状が好ましく、特に円形状であることが好ましい。楕円形状の場合には、長径と短径との差が小さいものが好ましく、具体的には、短径に対する長径の比（長径／短径）が１〜２であることが好ましい。また、エンジン吸気管１の断面形状は、部分的に楕円形状であり、残部が円形状であってもよいし、逆に、部分的に円形状であり、残部が楕円形状であってもよい。
【００２６】
本実施形態に係るエンジン吸気管１は、管断面積が管長手方向に沿って小から大、大から小に漸次変化する上流側のこぶ部１３と、同じく管断面積が管長手方向に沿って小から大、大から小に漸次変化する下流側のこぶ部１４とを有する。本実施形態では、隣り合う２つのこぶ部１３，１４は連続しており、これにより管断面積は、管長手方向に沿って小から大、大から小、小から大、大から小に漸次連続的に変化する。上流側のこぶ部１３と下流側のこぶ部１４との間は、管断面積が管長手方向に沿って漸次小さく変化する絞り部１５となっている。
【００２７】
本実施形態に係るエンジン吸気管１は、上記のように複数のこぶ部１３，１４を有することで、吸気の脈動を抑制して吸気流量を増やし、吸気の圧力と流速のどちらも向上させることができる。これにより、広い範囲のエンジン回転数にて軸回転トルクを大きくすることができるとともに、スロットルバルブ３１の変化に対する反応速度を速くすることができる。本実施形態に係るエンジン吸気管１では、上流側のこぶ部１３と下流側のこぶ部１４とが連続しており、かかる構成により、上記の効果がより顕著なものとなる。
【００２８】
上流側のこぶ部１３は、主に低回転数範囲で上記の効果に寄与し、下流側のこぶ部１４は、主に中高回転数範囲で上記の効果に寄与する。したがって、２つのこぶ部１３，１４の相互間隔や位置（スロットルバルブ３１やエアクリーナボックス２からの距離）、あるいはこぶ部１３，１４の長さを調整することで、目標とする回転数範囲にて、上記の効果を得ることができる。本実施形態では、こぶ部の数は２つであるが、これに限定されることなく、３つ以上であってもよい。こぶ部の数が多いと、改善される回転数範囲が広くなる傾向にある。
【００２９】
ここで、上流側のこぶ部１３の上流側において、管断面積が最小になっている部分（本実施形態では、エンジン吸気管１の上流側端部１１）の断面積をＡ１、上流側のこぶ部１３において管断面積が最大になっている部分の断面積をＡ２、上流側のこぶ部１３と下流側のこぶ部１４との間（絞り部１５）にて、管断面積が最小になっている部分の断面積をＡ３、下流側のこぶ部１４において管断面積が最大になっている部分の断面積をＡ４、下流側のこぶ部１３の下流側において、管断面積が最小になっている部分（本実施形態では、エンジン吸気管１の下流側端部１２）の断面積をＡ５とする。
【００３０】
エンジン吸気管１の管断面積が最小になっている部分の断面積Ａ１、Ａ３およびＡ５の大きさを調整することにより、吸気を加速して流速を速め、慣性力を利用して吸気圧力の脈動を抑制し、反射を防ぐことができる。断面積Ａ１、Ａ３およびＡ５の大きさの調整は、低負荷時や低回転時に特に効果がある。断面積Ａ１、Ａ３およびＡ５の大きさは、スロットルバルブ３１の全開時の開口面積（最大開口面積）や、目標最高出力により適宜決定する。
【００３１】
本実施形態に係るエンジン吸気管１では、断面積Ａ１、Ａ３およびＡ５の大きさは、スロットルバルブ３１の最大開口面積とほぼ同一に設定してある。吸気の脈動が大きい場合には、このように設定することが好ましい。
【００３２】
本発明は、これに限定されることなく、断面積Ａ１、Ａ３およびＡ５のいずれか１つまたは２つ以上を、スロットルバルブ３１の最大開口面積よりも小さくしてもよい。例えば、図２では、上流側のこぶ部１３の上流側において、管断面積が最小になっている部分の断面積Ａ１を、スロットルバルブ３１の最大開口面積よりも小さく設定している。ただし、断面積Ａ１、Ａ３およびＡ５の大きさを小さくし過ぎると、高負荷時に抵抗となって吸気圧力が下がり、エンジン出力が低下するおそれがある。したがって、スロットルバルブ３１の最大開口面積に対する断面積Ａ１、Ａ３およびＡ５の大きさの比は、０．５〜１であることが好ましく、特に０．６〜１であることが好ましい。
【００３３】
上記のように、エンジン吸気管１の管断面積が最小になっている部分（最小断面積部分）をスロットルバルブ３１の最大開口面積よりも小さくする場合、その最小断面積部分は、スロットルバルブ３１に近過ぎないことが好ましい。近過ぎると、スロットルバルブ３１までの吸気管容積が少なくなり、吸気の脈動が緩和されず、高負荷時に抵抗となって吸気圧力が下がり、エンジン出力が低下するおそれがある。具体的には、レシプロエンジンの場合、こぶ部１４の容積がエンジン排気量１気筒分の約２倍以上となるように、最小断面積部分の位置を設定することが好ましい。
【００３４】
一方、エンジン吸気管１の管断面積が最大になっている部分の断面積Ａ２およびＡ４の大きさを調整することにより、エンジン吸気管１の容積を増やし、吸気圧力の脈動を緩和して、吸気を加速させるための力を持続させることができる。断面積Ａ２およびＡ４の大きさの調整は、高負荷時や高回転時に特に効果がある。断面積Ａ２およびＡ４の大きさは、エンジンの種類や特性、あるいはインテークマニホールドの形状により適宜決定する。
【００３５】
本実施形態に係るエンジン吸気管１では、断面積Ａ２およびＡ４の大きさは、スロットルバルブ３１の最大開口面積よりも大きく、かつ断面積Ａ２および断面積Ａ４は、ほぼ同一に設定してある。吸気の脈動が大きいエンジンの場合には、このように設定することが好ましい。
【００３６】
本発明は、これに限定されることなく、断面積Ａ２および断面積Ａ４の大きさは異なっていてもよい。例えば、図２では、上流側のこぶ部１３における管断面積が最大になっている部分（最大断面積部分）の断面積Ａ２は、下流側のこぶ部１４における最大断面積部分の断面積Ａ４よりも小さく、かつスロットルバルブ３１の最大開口面積よりも大きく設定してある。逆に、下流側のこぶ部１４における最大断面積部分の断面積Ａ４が、上流側のこぶ部１３における最大断面積部分の断面積Ａ２よりも小さく、かつスロットルバルブ３１の最大開口面積よりも大きく設定してあってもよい。ただし、スロットルバルブ３１までの吸気管容積が少なくなり過ぎると、吸気の脈動が緩和されず、高負荷時に抵抗となって吸気圧力が下がり、エンジン出力が低下するおそれがある。
【００３７】
スロットルバルブ３１の最大開口面積に対する断面積Ａ２およびＡ４の大きさの比は、１以上（ただしスロットルバルブ３１の最大開口面積に対する断面積Ａ１、Ａ３またはＡ５の大きさの比が１の場合には、１超）、６以下であることが好ましく、特に１〜４であることが好ましい。断面積Ａ２および断面積Ａ４の大きさが小さ過ぎると、こぶ部１３，１４による前述した効果が得られ難くなる。一方、断面積Ａ２および断面積Ａ４の大きさが大き過ぎると、加速したはずの吸気が減速して流速が落ち、軸回転トルクが低下するおそれがある。
【００３８】
また、断面積Ａ１、Ａ３およびＡ５の大きさに対する断面積Ａ２およびＡ４の大きさの比は、１．１〜５であることが好ましく、特に１．２〜４であることが好ましい。この比が上記範囲内にあることで、こぶ部１３，１４による前述した効果がより有効に得られる。
【００３９】
エンジン吸気管１の管断面積が吸気方向（上流→下流）において小から大に漸次変化する部分の対向する接線（エンジン吸気管１の長手方向中心線を挟んで対向する２つの接線）が形成する角度θ１は、空気の吸気温度による粘度変化を考慮し設定すべきである。一般的に吸気温度が低い自然吸気エンジンの場合、空気の動粘度が低いことから、３〜２０°であることが好ましく、特に４〜１５°であることが好ましく、さらには５〜９°であることが好ましい。一方、吸気温度が高い過給機付きエンジン（ターボチャージャー付きエンジン、スーパーチャージャー付きエンジン等）の場合、空気の動粘度が高いことから、３〜３０°であることが好ましく、特に５〜２０°であることが好ましく、さらには７〜１５°であることが好ましい。角度θ１が小さ過ぎると、こぶ部１３，１４による前述した効果が得られ難くなる。一方、角度θ１が大き過ぎると、吸気がエンジン吸気管１の内壁面から剥離して、吸気の気流が乱れ、軸回転トルクが低下するおそれがある。
【００４０】
エンジン吸気管１の管断面積が吸気方向（上流→下流）において大から小に漸次変化する部分の対向する接線が形成する角度θ２も、角度θ１と同じく、空気の吸気温度による粘度変化を考慮し設定すべきである。一般的に吸気温度が低い自然吸気エンジンの場合、空気の動粘度が低いことから、７〜４０°であることが好ましく、特に８〜３０°であることが好ましく、さらには１０〜２０°であることが好ましい。一方、吸気温度が高い過給機付きエンジンの場合、空気の動粘度が高いことから、７〜６０°であることが好ましく、特に１０〜４５°であることが好ましく、さらには１５〜３０°であることが好ましい。角度θ２が小さ過ぎると、こぶ部１３，１４による前述した効果が得られ難くなる。一方、角度θ２が大き過ぎると、吸気の流速を加速させる際に、こぶ部１３，１４にて管断面積が漸次小さくなる部分が抵抗になるおそれがある。
【００４１】
以上説明したエンジン吸気管１によれば、広い範囲のエンジン回転数にて軸回転トルクを大きくすることができる。これにより、必達トルク（運転上必要とされるトルク）を発生する回転数範囲が広がるため、変速機や減速機の減速比を適正にすることで、低回転で運転できるようになり、燃料消費効率が向上する。また、上記エンジン吸気管１によれば、出力調整機構であるスロットルバルブ３１の変化に対する反応速度を速くすることができる。これにより、エンジン出力のコンロールが容易になるとともに、スピード競技での戦闘力が向上する。
【００４２】
なお、エンジンがターボチャージャーやスーパーチャージャー等の過給機付きタイプのエンジンである場合、エンジン吸気管１は、過給機とスロットルバルブ３１との間に設けられることが有効である（以下の実施形態でも同じ）。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
図３に示すように、本発明の第２の実施形態に係るエンジン吸気管１ａは、上流側端部１１がエアクリーナボックス２に接続し、下流側端部１２がスロットルボディ３に接続されている。エアクリーナボックス２、スロットルボディ３、エンジン吸気管１ａの断面形状ならびに角度θ１およびθ２に関しては、前述した第１の実施形態のエンジン吸気管１と同様である。
【００４４】
本実施形態に係るエンジン吸気管１ａは、管断面積が管長手方向に沿って漸次小さく変化する（エアの流れに従うと、小から大に漸次変化する）上流側の絞り部１６と、同じく管断面積が管長手方向に沿って漸次小さく変化する（エアの流れに従うと、大から小、小から大に漸次変化する）下流側の絞り部１７とを有する。本実施形態では、上流側の絞り部１６は、エンジン吸気管１ａの上流側端部１１周辺に設けられており、下流側の絞り部１７は、エンジン吸気管１ａのほぼ中央部付近に設けられている。上流側の絞り部１６と下流側の絞り部１７との間、および下流側の絞り部１７と下流側端部１２との間は、管断面積が管長手方向に沿って一定なストレート部となっている。
【００４５】
ここで、エンジン吸気管１ａの下流側の絞り部１７の中央部から上流側を上流管部１８、下流側を下流管部１９という。上流管部１８の管断面積は、吸気方向（上流→下流）において小から大に漸次変化、一定、大から小に漸次変化、となっている。また、下流管部１９の管断面積は、吸気方向（上流→下流）において小から大に漸次変化、一定、となっている。
【００４６】
本実施形態に係るエンジン吸気管１ａは、上記のように複数の絞り部１６，１７を有することで、吸気の脈動を抑制して吸気流量を増やし、吸気の圧力と流速のどちらも向上させることができる。これにより、広い範囲のエンジン回転数にて軸回転トルクを大きくすることができるとともに、スロットルバルブ３１の変化に対する反応速度を速くすることができる。
【００４７】
上流管部１８は、主に低回転数範囲で上記の効果に寄与し、下流管部１９は、主に中高回転数範囲で上記の効果に寄与する。したがって、２つの絞り部１６，１７の相互間隔や位置（スロットルバルブ３１やエアクリーナボックス２からの距離）、あるいは上流管部１８および下流管部１９の長さを調整することで、目標とする回転数範囲にて、上記の効果を得ることができる。
【００４８】
本実施形態では、絞り部の数は２つであるが、これに限定されることなく、３つ以上であってもよい。絞り部の数が多いと、改善される回転数範囲が広くなる傾向にある。また、上記上流側の絞り部１６（管断面積が小から大に漸次変化する絞り部）がなく、すなわち上流側端部１１がストレート部になっており、その替わりに、上記下流側の絞り部１７（管断面積が、大から小、小から大に漸次変化する絞り部）が２つ以上設けられてもよい。
【００４９】
ここで、上流側の絞り部１６において、管断面積が最小になっている部分（本実施形態では、エンジン吸気管１ａの上流側端部１１）の断面積をＡ１、上流管部１８のストレート部の断面積をＡ２、下流側の絞り部１７において、管断面積が最小になっている部分の断面積をＡ３、下流管部１９のストレート部の断面積をＡ４、エンジン吸気管１ａ（下流管部１９）の下流側端部１２の断面積をＡ５とする。断面積Ａ２、Ａ４およびＡ５の部分は、エンジン吸気管１ａの管断面積が最大になっている部分に該当する。
【００５０】
エンジン吸気管１ａの管断面積が最小になっている部分の断面積Ａ１およびＡ３の大きさを調整することにより、吸気を加速して流速を速め、慣性力を利用して吸気圧力の脈動を抑制し、反射を防ぐことができる。断面積Ａ１およびＡ３の大きさの調整は、低負荷時や低回転時に特に効果がある。断面積Ａ１およびＡ３の大きさは、スロットルバルブ３１の最大開口面積や、目標最高出力により適宜決定する。
【００５１】
本実施形態に係るエンジン吸気管１ａでは、断面積Ａ１およびＡ３の大きさは、スロットルバルブ３１の最大開口面積よりも小さく設定してある。ただし、断面積Ａ１およびＡ３の大きさを小さくし過ぎると、高負荷時に抵抗となって吸気圧力が下がり、エンジン出力が低下するおそれがある。したがって、スロットルバルブ３１の最大開口面積に対する断面積Ａ１およびＡ３の大きさの比は、０．５以上、１未満であることが好ましく、特に０．６〜０．９であることが好ましい。
【００５２】
本実施形態では、断面積Ａ１および断面積Ａ３の大きさは、ほぼ同一に設定してあるが、これに限定されることなく、断面積Ａ１および断面積Ａ３の大きさは、異なっていてもよい。
【００５３】
なお、下流側の絞り部１７は、スロットルバルブ３１に近過ぎないことが好ましい。近過ぎると、スロットルバルブ３１までの吸気管容積が少なくなり、吸気の脈動が緩和されず、高負荷時に抵抗となって吸気圧力が下がり、エンジン出力が低下するおそれがある。具体的には、レシプロエンジンの場合、下流管部１９の容積がエンジン排気量１気筒分の約２倍以上となるように、下流側の絞り部１７の位置を設定することが好ましい。
【００５４】
一方、エンジン吸気管１ａの管断面積が最大になっている部分の断面積Ａ２、Ａ４およびＡ５の大きさを調整することにより、エンジン吸気管１ａの容積を増やし、吸気圧力の脈動を緩和して、吸気を加速させるための力を持続させることができる。断面積Ａ２、Ａ４およびＡ５の大きさの調整は、高負荷時や高回転時に特に効果がある。断面積Ａ２、Ａ４およびＡ５の大きさは、エンジンの種類や特性、あるいはインテークマニホールドの形状により適宜決定する。
【００５５】
本実施形態に係るエンジン吸気管１ａでは、断面積Ａ２、Ａ４およびＡ５の大きさは、スロットルバルブ３１の最大開口面積とほぼ同一に設定してある。本発明は、これに限定されることなく、断面積Ａ２、Ａ４およびＡ５の大きさは、スロットルバルブ３１の最大開口面積よりも大きく設定してあってもよいし、断面積Ａ２、断面積Ａ４および断面積Ａ５の大きさはそれぞれ異なっていてもよい。
【００５６】
スロットルバルブ３１の最大開口面積に対する断面積Ａ２、Ａ４およびＡ５の大きさの比は、１〜４であることが好ましく、特に１〜２であることが好ましい。断面積Ａ２、Ａ４およびＡ５の大きさが大き過ぎると、加速したはずの吸気が減速して流速が落ち、軸回転トルクが低下するおそれがある。
【００５７】
また、断面積Ａ１およびＡ３の大きさに対する断面積Ａ２、Ａ４およびＡ５の大きさの比は、１．１〜５であることが好ましく、特に１．２〜４であることが好ましい。この比が上記範囲内にあることで、絞り部１６，１７による前述した効果がより有効に得られる。
【００５８】
以上説明したエンジン吸気管１ａによれば、広い範囲のエンジン回転数にて軸回転トルクを大きくすることができる。これにより、必達トルク（運転上必要とされるトルク）を発生する回転数範囲が広がるため、変速機や減速機の減速比を適正にすることで、低回転で運転できるようになり、燃料消費効率が向上する。また、上記エンジン吸気管１ａによれば、出力調整機構であるスロットルバルブ３１の変化に対する反応速度を速くすることができる。これにより、エンジン出力のコンロールが容易になるとともに、スピード競技での戦闘力が向上する。
【００５９】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係るエンジン吸気管１，１ａを、図４に示す。本実施形態におけるエンジン５は、多気筒エンジンであり、スロットルボディ３の内部に設けられた複数（図４では４つ）のスロットルバルブ３１と、複数のスロットルバルブ３１に１つの室からエアを分配・導入する導入室４と、エキゾーストマニホールド６とを備えている。なお、導入室４は、インダクションボックス、サージタンク等ともいわれるものである。
【００６０】
本実施形態に係るエンジン吸気管１，１ａは、上流側端部１１がエアクリーナボックス２に接続し、下流側端部１２が導入室４の上流側入口４１に接続されている。
【００６１】
本実施形態のように、複数のスロットルバルブ３１を備えたエンジンでは、上記のような導入室４を設け、その導入室４にエンジン吸気管１，１ａを接続し、１つの導入室４から各スロットルバルブ３１にエアを分配・導入することが好ましい。すなわち、複数のスロットルバルブ３１に通じる流路を纏めた上で、その纏めた流路にエンジン吸気管１，１ａを接続することが好ましい。かかる構成により、前述したこぶ部１３，１４または絞り部１６，１７による効果が、より有効なものとなる。
【００６２】
本実施形態の場合、エンジン吸気管１，１ａの断面積Ａ１〜Ａ５の大きさに関して基準となるのは、１つのスロットルバルブ３１の最大開口面積ではなく、導入室４の上流側入口４１の開口面積となる。すなわち、図１に示すエンジン吸気管１の場合には、断面積Ａ１、Ａ３およびＡ５の大きさは、導入室４の上流側入口４１の開口面積とほぼ同一に設定され、図２に示すエンジン吸気管１の場合には、断面積Ａ３およびＡ５の大きさは、導入室４の上流側入口４１の開口面積とほぼ同一に設定され、断面積Ａ１の大きさは、導入室４の上流側入口４１の開口面積よりも小さく設定され、図３に示すエンジン吸気管１ａの場合には、断面積Ａ１およびＡ３の大きさは、導入室４の上流側入口４１の開口面積よりも小さく設定される。
【００６３】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６４】
例えば、第１の実施形態に係るエンジン吸気管１において、上流側のこぶ部１３とエアクリーナボックス２との間、上流側のこぶ部１３と下流側のこぶ部１４との間、または下流側のこぶ部１４とスロットルボディ３との間に、ストレート部があってもよいし、上流側のこぶ部１３または下流側のこぶ部１４の中央部付近がストレート部になっていてもよい。また、第２の実施形態に係るエンジン吸気管１ａにおいて、上流管部１８または下流管部１９の一方が、こぶ部であってもよい。
【００６５】
また、エンジン吸気管１，１ａは、途中で屈曲していてもよいし、エンジン吸気管１，１ａとエアクリーナボックス２との接続部分、エンジン吸気管１，１ａとスロットルボディ３との接続部分は、屈曲した接続管を介して接続されていてもよい。
【００６６】
さらに、エアクリーナボックス２の替わりに、エンジン吸気管１，１ａの上流側端部１１に直接取り付け可能なエアフィルタが設けられてもよい。
【実施例】
【００６７】
以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
【００６８】
〔実施例１〕
図１に示す形状と類似する形状のエンジン吸気管を、シリコーンゴム（上流側のこぶ部）およびアルミニウム（下流側のこぶ部）によって作製した。なお、上流側のこぶ部と下流側のこぶ部との間は、４５°屈曲させた。このエンジン吸気管のスペックは以下の通りである。
断面積Ａ１：２８．３ｃｍ２
断面積Ａ２：３８．５ｃｍ２
断面積Ａ３：２２．１ｃｍ２
断面積Ａ４：３４．２ｃｍ２
断面積Ａ５：２８．３ｃｍ２
角度θ１：５°
角度θ２：１０°
上流側のこぶ部の長さ：２１ｃｍ
下流側のこぶ部の長さ：３１ｃｍ
【００６９】
上記エンジン吸気管の下流側端部を、屈曲した接続管を介して、マツダ・ユーノスロードスター（型式名：ＮＡ８ＣＥ，エンジン型式：ＢＰ−ＺＥ）のスロットルボディに取り付けた。また、上記エンジン吸気管の上流側端部には、エアフィルタ（木村自動車商会製，ＳＣＵＤエアフィルタ）を取り付けた。
【００７０】
〔比較例１〕
実施例１と同一車両のノーマルのエンジン吸気管の上流側端部に、エアフィルタ（木村自動車商会製，ＳＣＵＤエアフィルタ）を取り付けた。
【００７１】
〔試験例１〕
実施例１および比較例１におけるエンジンの１気筒１行程のエア吸入量を測定した。測定には、Ｅ＆Ｅ社製のフリーダムコンピュータを使用し、燃料噴射量および排気ガス中の酸素濃度から算出した。測定時の吸気温度は４０℃、エンジン冷却水の温度は９２℃、大気圧は７５２ｍｍＨＧであった。エンジン回転数（ｒｐｍ）と、エア吸入量（ｇ）との関係を示すグラフを図５に示す。なお、「ＢＯＡ２」は実施例１の測定結果であり、「ＳＴＤ」は比較例１の測定結果である。
【００７２】
図５から明らかなように、殆どのエンジン回転数において、実施例１のエンジン吸気管によるエア吸入量は、比較例１のエンジン吸気管によるエア吸入量を上回った。この結果から、実施例１のエンジン吸気管によれば、広い範囲のエンジン回転数にて軸回転トルクを大きくすることができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係るエンジン吸気管は、特に、自動車や自動二輪車におけるエンジンの軸回転トルクの向上や、アクセルワークに対するレスポンス向上に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１，１ａ…エンジン吸気管
１１…上流側端部
１２…下流側端部
１３，１４…こぶ部
１５，１６，１７…絞り部
１８…上流管部
１９…下流管部
２…エアクリーナボックス
２１…エア導入口
２２…エアフィルタ
３…スロットルボディ
３１…スロットルバルブ
４…導入室
５…エンジン
６…エキゾーストマニホールド
【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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