(57)【要約】【課題】ターボチャージャーにおける吸気効率の低下を抑えることができる吸気装置を提供する。【解決手段】吸気装置は、エアクリーナーと、コンプレッサー４１を有するターボチャージャー４０と、エアクリーナーとコンプレッサー４１とを接続する円管状に形成された第１吸気管２２とを備える。第１吸気管２２は、正面視にて、第１頂点Ｐ１で張り出す湾曲した形状に全体が形成され、かつ、側面視にて、第２頂点Ｐ２で張り出す湾曲した形状に全体が形成され、第１頂点Ｐ１と第２頂点Ｐ２とが相互に異なる部位である。【選択図】図２
2014152681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアクリーナーと、
コンプレッサーを有するターボチャージャーと、
前記エアクリーナーと前記コンプレッサーとを接続する円管状に形成された吸気管と、
を備え、
前記吸気管は、
正面視にて、第１頂点で張り出す湾曲した形状に全体が形成され、かつ、
側面視にて、第２頂点で張り出す湾曲した形状に全体が形成され、
前記第１頂点と前記第２頂点とが相互に異なる部位である
吸気装置。
【請求項２】
前記ターボチャージャーは、前記コンプレッサーに連結されるタービンを備え、
前記コンプレッサーは、回転軸を中心に回転するインペラが収容されるハウジングを備え、
前記ハウジングに対する前記タービンとは反対側が第１頂点領域として設定され、
前記ハウジングに対する前記回転軸の径方向の外側が第２頂点領域として設定され、
前記吸気管は、
前記ハウジングにて前記インペラの回転中心と向かい合う接続部を備え、
前記接続部から前記第１頂点領域に向けて延び、かつ、前記接続部から前記第２頂点領域を経て前記ハウジングに対する前記タービン側まで湾曲し、
前記第１頂点は、前記第１頂点領域に配置され、
前記第２頂点は、前記第２頂点領域に配置される
請求項１に記載の吸気装置。
【請求項３】
前記接続部が、第１接続部として設定され、
前記吸気管は、前記エアクリーナーに接続される第２接続部を備え、
前記吸気管は、
正面視にて、前記第１接続部から前記第２頂点までの部分が前記第１頂点で張り出す半円弧形状に形成され、かつ、
側面視にて、前記第１接続部から前記第２接続部までの部分が劣弧形状に形成されている
請求項２に記載の吸気装置。
【請求項４】
前記回転軸を含む鉛直面が、基準面として設定され、
前記タービンは、排気の導入される排気入口部を備え、
前記コンプレッサーは、吸気の導出される吸気出口部を備え、
側面視にて、
前記排気入口部と前記吸気出口部とが前記基準面を挟んで配置され、
前記第１頂点と前記第２頂点とが前記基準面に対する吸気出口側に配置されている
請求項２に記載の吸気装置。
【請求項５】
前記接続部が、第１接続部として設定され、
前記吸気管は、
前記第１接続部から前記第２頂点までの部分が、同じ内径を有する
請求項２または３に記載の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、エンジンの備える吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気装置は、エアクリーナーとターボチャージャーとを備え、ターボチャージャーのコンプレッサーとエアクリーナーとは、通常、樹脂製あるいは金属製の吸気管によって接続されている。エアクリーナーとコンプレッサーとを接続する吸気管は、これらを結ぶ二次元的に湾曲した線状に成形されることによって、エアクリーナーとコンプレッサーとを所定の空間内に配置可能とする（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５９８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、吸気管における湾曲した部分では、吸気管における略直線状に形成された部分と比べて形状が急激に変化するため、吸気管内での吸気の流れが、吸気管の内壁面に沿った流れから内壁面から剥離した流れに変わる。そのため、吸気の流れには圧力抵抗に伴う圧力損失が生じ、結果として、ターボチャージャーにおける吸気効率が低下してしまう。
【０００５】
本開示の技術は、ターボチャージャーにおける吸気効率の低下を抑えることができる吸気装置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】
【０００６】
本開示の技術における吸気装置の一態様は、エアクリーナーと、コンプレッサーを有するターボチャージャーと、前記エアクリーナーと前記コンプレッサーとを接続する円管状に形成された吸気管とを備える。前記吸気管は、正面視にて、第１頂点で張り出す湾曲した形状に全体が形成され、かつ、側面視にて、第２頂点で張り出す湾曲した形状に全体が形成され、前記第１頂点と前記第２頂点とが相互に異なる部位である。
【０００７】
吸気管が二次元的に湾曲した線状である場合、すなわち、正面および側面の双方と交差する１つの平面内に吸気管の全てが含まれ、かつ、その平面内で吸気管が湾曲している場合にも、正面視および側面視の両方で吸気管の形状は湾曲する。一方で、二次元的に湾曲した線状に形成される吸気管では、正面視での頂点と側面視での頂点とが一致する。これに対して、本開示の技術における吸気装置の一態様によれば、吸気管の形状は、正面視と側面視との両方で湾曲し、かつ、正面視における頂点と側面視における頂点とが相互に異なる部位である。そのため、単に１つの平面内で湾曲した吸気管、すなわち、二次元的に延びる吸気管やこうした吸気管の組み合わせと比べて、吸気管における曲率を大きく設定することが可能であるから、吸気管内での吸気の流れに剥離が生じにくくなる。それゆえに、ターボチャージャーにおける吸気効率の低下を抑えることができる。
【０００８】
本開示の技術における吸気装置の他の態様は、前記ターボチャージャーが、前記コンプレッサーに連結されるタービンを備え、前記コンプレッサーは、回転軸を中心に回転するインペラが収容されるハウジングを備える。前記ハウジングに対する前記タービンとは反対側が第１頂点領域として設定され、前記ハウジングに対する前記回転軸の径方向の外側が第２頂点領域として設定される。前記吸気管は、前記ハウジングにて前記インペラの回転中心と向かい合う接続部を備え、前記接続部から前記第１頂点領域に向けて延び、かつ、前記接続部から前記第２頂点領域を経て前記ハウジングに対する前記タービン側まで湾曲する。前記第１頂点は、前記第１頂点領域に配置され、前記第２頂点は、前記第２頂点領域に配置される。
【０００９】
本開示の技術における吸気装置の他の態様によれば、インペラの回転中心から第１頂点領域に向けて吸気管が延び、かつ、インペラの回転中心から第２頂点領域を経て、ハウジングに対するタービン側まで吸気管が湾曲する。それゆえに、インペラの回転する半径の半分以上の曲率半径が第１頂点領域の吸気管にて確保される。また、第１頂点領域、および、第２頂点領域の各々は、インペラの回転中心に対して回転対称となる領域であって、これら回転対称となる２つの領域に第１頂点と第２頂点とが各別に配置される。結果として、インペラの回転する方向に沿った全範囲から吸気管の配置される位置が選択されるため、吸気管の配置の自由度を高めることができる。ひいては、吸気装置を構成する他の部材、エンジンの構成部材、あるいは、エンジンの補機を構成する部材等の配置の自由度を高めることができる。
【００１０】
本開示の技術における吸気装置の他の態様は、前記接続部が、第１接続部として設定され、前記吸気管は、前記エアクリーナーに接続される第２接続部を備える。前記吸気管は、正面視にて、前記第１接続部から前記第２頂点までの部分が前記第１頂点で張り出す半円弧形状に形成され、かつ、側面視にて、前記第１接続部から前記第２接続部までの部分が劣弧形状に形成されている。
【００１１】
本開示の技術における吸気装置の他の態様によれば、第１接続部から第２頂点までの部分が半円弧形状に形成され、かつ、第１接続部から第２接続部までの部分が劣弧形状に形成されるため、吸気管における曲率半径が、第１接続部の近傍で急激に小さくなることが抑えられる。結果として、コンプレッサーに対する吸気の入口の近傍で空気の流れが急激に剥離することが抑えられる。
【００１２】
本開示の技術における吸気装置の他の態様は、前記回転軸を含む鉛直面が、基準面として設定され、前記タービンは、排気の導入される排気入口部を備え、前記コンプレッサーは、吸気の導出される吸気出口部を備える。側面視にて、前記排気入口部と前記吸気出口部とが前記基準面を挟んで配置され、前記第１頂点と前記第２頂点とが前記基準面に対する吸気出口側に配置されている。
【００１３】
本開示の技術における吸気装置の他の態様によれば、第１頂点と第２頂点とが基準面に対して吸気出口側に配置されるため、吸気系の経路が基準面に対し排気系とは反対側にまとめて配置される。吸気系には、吸気温度や吸気圧力を計測するための各種のセンサーが取り付けられるため、吸気系に必要とされるセンサーをまとめて配置することが容易にもなる。
【００１４】
本開示の技術における吸気装置の他の態様は、前記接続部が、第１接続部として設定され、前記吸気管が、前記第１接続部から前記第２頂点まで同じ内径を有する。
相互に異なる内径を有する円管では、相対的に小さい内径を有する部位から相対的に大きい内径を有する部位への空気の流れにおいて剥離が生じやすい。この点で、本開示の吸気装置における他の態様によれば、第１接続部から第２頂点までの内径が同じであるから、第１接続部から第２頂点までの間において、すなわち、第１頂点で張り出す部分において、空気の流れに剥離が生じることが抑えられる。それゆえに、コンプレッサーにおける吸気の入口の直前で空気の流れに剥離が生じることが抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の技術の一実施形態における吸気装置を備えるエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】第１吸気管とターボチャージャーとの正面視構造を示す正面図である。
【図３】第１吸気管とターボチャージャーとの側面視構造を示す側面図である。
【図４】第１吸気管の構造を３次元座標上にて概念的に示す概念図である。
【図５】試験例における第１吸気管とターボチャージャーとの正面視構造を示す正面図である。
【図６】試験例における第１吸気管とターボチャージャーとの側面視構造を示す側面図である。
【図７】実施例の第１吸気管内を流れる吸気の圧力の分布を示す図である。
【図８】試験例の第１吸気管内を流れる吸気の圧力の分布を示す図である。
【図９】実施例の第１吸気管内を流れる吸気の流速の分布を示す図である。
【図１０】比較例の第１吸気管内を流れる吸気の流速の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図１０を参照して吸気装置の一実施形態を説明する。以下では、吸気装置を備えるエンジンの概略構成、吸気装置の詳細構成、試験例の順に説明する。
［エンジンの概略構成］
図１に示されるように、エンジン１０のシリンダブロック１１には、複数のシリンダ１２が形成され、シリンダブロック１１には、吸気装置２０と排気装置３０とが、シリンダ１２の並ぶ方向を挟んで向かい合う位置に搭載されている。
【００１７】
吸気装置２０は、吸気ＩＡの導入側から順に、エアクリーナー２１と、ターボチャージャー４０のコンプレッサー４１を構成するコンプレッサーハウジング４１ａとを備え、エアクリーナー２１とコンプレッサーハウジング４１ａとは、第１吸気管２２によって接続されている。コンプレッサーハウジング４１ａには、第２吸気管２３と、シリンダブロック１１との接続部が複数の通路に分岐した吸気マニホールド２４とが、順に接続されている。第２吸気管２３の途中には、第２吸気管２３とともに吸気の通路を構成するインタークーラー２５が取り付けられている。
【００１８】
排気装置３０は、エンジン１０側から順に、シリンダブロック１１との接続部が複数の通路に分岐した排気マニホールド３１と、第１排気管３２とを備えている。第１排気管３２におけるエンジン１０とは反対側の端部には、ターボチャージャー４０のタービン４２を構成するタービンハウジング４２ａが接続され、タービンハウジング４２ａには、第２排気管３３も接続されている。
【００１９】
ターボチャージャー４０のコンプレッサーハウジング４１ａとタービンハウジング４２ａとの各々には、インペラ４１ｂ，４２ｂが収容され、２つのインペラ４１ｂ，４２ｂは、回転軸４３によって連結されている。これにより、ターボチャージャー４０では、コンプレッサー４１とタービン４２とが回転軸４３によって連結される。２つのインペラ４１ｂ，４２ｂの各々は、各ハウジング４１ａ，４２ａ内で回転軸４３を中心に回転する。
【００２０】
エンジン１０では、エアクリーナー２１から取り込まれた吸気ＩＡが、第１吸気管２２、第２吸気管２３、および、吸気マニホールド２４を通ってエンジン１０内に供給され、吸気ＩＡがシリンダ１２での燃料の燃焼に用いられる。このとき、燃焼によって生じた排気ＥＡによってタービン４２のインペラ４２ｂが回転することで、コンプレッサー４１のインペラ４１ｂが回転し、コンプレッサー４１内の吸気ＩＡが圧縮される。そして、圧縮空気ＣＡは、インタークーラー２５にて温度を下げられた状態でエンジン１０に供給される。そのため、上述したエンジン１０によれば、ターボチャージャー４０が搭載されていないエンジンと比べて、シリンダ１２内に供給される空気量が多くなる。結果として、エンジン１０の出力が大きくなる。
【００２１】
［吸気装置の詳細構成］
図２から図４を参照して、吸気装置２０の詳細構成、特に、第１吸気管２２の詳細構成を説明する。なお、図２および図３では、図示の便宜上、第１吸気管２２に接続されるエアクリーナー２１、コンプレッサー４１に接続される第２吸気管２３、および、タービン４２に接続される第２排気管３３が省略されている。また、第１吸気管２２の立体的な構造の把握を図る便宜上、第１吸気管２２には陰線が付されている。
【００２２】
図２に示されるように、第１吸気管２２は、紙面の左右方向に延びる略円柱状に形成されたコンプレッサー４１と、紙面の上側に配置される図示されないエアクリーナー２１とを接続する円管状に形成されている。第１吸気管２２の形成材料には、例えば、各種の金属が用いられる。第１吸気管２２には、コンプレッサー４１に近い端部にコンプレッサー４１と接続される第１接続部２２ａが形成され、エアクリーナー２１に近い端部にエアクリーナー２１と接続される第２接続部２２ｂが形成されている。第１接続部２２ａは、コンプレッサー４１を構成するコンプレッサーハウジング４１ａにて、上述のインペラ４１ｂの回転中心となる中心軸Ｃ、すなわち、回転軸４３の軸心と向かい合う位置に配置される。
【００２３】
コンプレッサー４１には、コンプレッサー４１に対して第１接続部２２ａとは反対側に、紙面の左右方向に沿って延びる円柱状に形成された回転軸４３が連結されている。コンプレッサー４１の吸気出口部４１ｃは、回転軸４３と平行な方向に沿ってタービン４２から離れる方向に延びる円管状に形成されている。吸気出口部４１ｃは、コンプレッサー４１内で加圧された吸気を第２吸気管２３に向けて導出する。
【００２４】
回転軸４３に対するコンプレッサー４１とは反対側には、同じく紙面の左右方向に沿って延びる円柱状に形成されたタービン４２が連結されている。タービン４２には、タービン４２に対する回転軸４３とは反対側に排気出口部４２ｃが取り付けられ、排気出口部４２ｃは、円管状に形成されて第２排気管３３に接続される。
【００２５】
なお、以下では、回転軸４３の延びる方向が軸方向Ｄａとして設定され、回転軸４３の径方向が径方向Ｄｒとして設定される。また、コンプレッサーハウジング４１ａに対して軸方向Ｄａにおけるタービン４２側が軸方向内側Ｓ１ｉとして設定され、タービン４２とは反対側が軸方向外側Ｓ１ｏとして設定される。このとき、コンプレッサーハウジング４１ａにて第１接続部２２ａの接続される接続面が、軸方向内側Ｓ１ｉと軸方向外側Ｓ１ｏとの境界面となる。
【００２６】
さらに、径方向Ｄｒにて、コンプレッサーハウジング４１ａの外縁から内側が径方向内側Ｓ２ｉとして設定され、コンプレッサーハウジング４１ａの外縁よりも外側が径方向外側Ｓ２ｏとして設定される。このとき、コンプレッサーハウジング４１ａにおける外周面が、径方向の内側と外側との境界面となる。
【００２７】
第１吸気管２２の全体は、正面視にて、すなわち、図２の紙面の手前から奥に向けて視認された場合に、紙面の左から右に向けて張り出す湾曲した形状に形成され、軸方向外側Ｓ１ｏの領域である第１頂点領域に配置された第１頂点Ｐ１にて最も張り出している。また、第１吸気管２２は、同じく正面視にて、第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの部分が、第１頂点Ｐ１にて紙面の右側に向けて張り出す半円弧形状に形成され、第２頂点Ｐ２が径方向外側Ｓ２ｏの領域である第２頂点領域に配置されている。
【００２８】
このように、第１吸気管２２は、正面視にて、インペラ４１ｂの回転中心から軸方向外側Ｓ１ｏに延びながら、インペラ４１ｂの回転中心から径方向外側Ｓ２ｏを通ってコンプレッサーハウジング４１ａに対するタービン４２側まで湾曲している。そのため、第１吸気管２２では、インペラ４１ｂの半径の半分以上の曲率半径が確保される。
【００２９】
なお、第１吸気管２２では、第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの部分が、同じ内径を有していることが好ましい。第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの部分が、内径の変化する円管であれば、相対的に小さい内径を有する部位から相対的に大きい内径を有する部位への空気の流れにおいて剥離が生じやすくなる。これに対し、内径の変化しない円管であれば、第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの間において、すなわち、第１吸気管２２における第１頂点Ｐ１で張り出す部分において、空気の流れに剥離が生じにくくなる。そのため、コンプレッサー４１における吸気の入口の直前で空気の流れに剥離が生じにくくなる。
【００３０】
図３に示されるように、第１吸気管２２の全体は、側面視にて、すなわち、図３の紙面手前から奥に向けて視認された場合に、紙面の右から左に向けて張り出す湾曲した形状に形成され、径方向外側Ｓ２ｏの領域である第２頂点領域に配置された第２頂点Ｐ２にて最も張り出している。なお、側面視では、第１吸気管２２が、図２の右端から左端に向けて視認される。
【００３１】
軸方向Ｄａと径方向Ｄｒとに直交する方向は、第１吸気管２２が突き出る方向である突出方向Ｄｐとして設定される。そして、第１吸気管２２において、第１頂点Ｐ１と第２頂点Ｐ２とでは、軸方向Ｄａにおける位置、径方向Ｄｒにおける位置、および、突出方向Ｄｐにおける位置のいずれもが相互に異なる。
【００３２】
なお、軸方向外側Ｓ１ｏの領域と径方向外側Ｓ２ｏの領域との各々は、回転軸４３を対称軸とした場合に、回転対称となる領域である。ここで、上述の第１吸気管２２では、第１頂点Ｐ１が軸方向外側Ｓ１ｏに配置され、かつ、第２頂点Ｐ２が径方向外側Ｓ２ｏに配置される。すなわち、第１頂点Ｐ１の位置は、軸方向外側Ｓ１ｏの領域であればよく、インペラ４１ｂの回転する方向に沿った全範囲から選択することができ、同様に、第２頂点Ｐ２の位置も、径方向外側Ｓ２ｏの領域であればよく、インペラ４１ｂの回転する方向に沿った全範囲から選択することができる。それゆえに、第１吸気管２２の配置や形状の自由度を高めることができ、結果として、吸気装置２０を構成する他の部材、エンジン１０の構成部材、あるいは、エンジン１０の補機を構成する部材等の配置の自由度を高めることもできる。
【００３３】
また、第１吸気管２２は、同じく側面視にて、第１接続部２２ａから第２接続部２２ｂまでの部分が、劣弧形状に形成されている。上述のように、第１吸気管２２は、正面視にて、第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの部分が、第１頂点Ｐ１にて張り出す半円弧形状に形成されている。結局のところ、側面視にて示される劣弧形状と、正面視にて示される半円弧形状とが相まって、第１吸気管２２では、その曲率半径が、第１接続部２２ａの近傍で急激に小さくなることが抑えられる。そのため、コンプレッサー４１に対する吸気の入口の近傍で吸気の流れが、第１吸気管２２の内周面から急激に剥離することが抑えられる。
【００３４】
第１吸気管２２には、第１接続部２２ａから第１頂点Ｐ１に向かう途中に、各種センサーが取り付けられるセンサーポート２２Ｐが形成されている。
上述するように、第１吸気管２２では、第１接続部２２ａから第１頂点Ｐ１に向かう部分が、径方向内側Ｓ２ｉの領域内にて、軸方向外側Ｓ１ｏ、かつ、径方向外側Ｓ２ｏに向けて延びる。また、第１吸気管２２は、第１頂点Ｐ１から第２接続部２２ｂに向かう途中で、径方向内側Ｓ２ｉと径方向外側Ｓ２ｏとを跨り、径方向外側Ｓ２ｏに配置された第２頂点Ｐ２を経る。そして、第１吸気管２２では、第１頂点Ｐ１から第２接続部２２ｂに向かう部分が、軸方向外側Ｓ１ｏの領域内にて、軸方向内側Ｓ１ｉ、かつ、径方向外側Ｓ２ｏに向けて延び、コンプレッサーハウジング４１ａに対するタービン４２側まで延びている。
【００３５】
ここで、上述の中心軸Ｃを含み、かつ、中心軸Ｃに沿った鉛直面が、基準面Ａとして設定される。コンプレッサー４１には、上述のように、吸気出口部４１ｃが形成され、吸気出口部４１ｃは、側面視にて、紙面における基準面Ａよりも左側である吸気系配置側ＳＡｉに配置されている。また、タービン４２には、第１排気管３２からの排気が導入される円管状に形成された排気入口部４２ｄが取り付けられている。排気入口部４２ｄは、側面視にて、タービン４２における基準面Ａよりも右側である排気系配置側ＳＡｅに配置されている。つまり、ターボチャージャー４０では、側面視にて、吸気出口部４１ｃと排気入口部４２ｄとが、基準面Ａを挟んで配置されている。
【００３６】
なお、第１吸気管２２では、第１頂点Ｐ１が、突出方向Ｄｐにて基準面Ａよりも紙面の左側に配置され、第２頂点Ｐ２が、突出方向Ｄｐにて第１頂点Ｐ１よりも紙面の左側に配置されることが好ましい。つまり、第１吸気管２２では、第１頂点Ｐ１と第２頂点Ｐ２との両方が、基準面Ａに対する吸気出口部４１ｃ側に配置されることが好ましい。こうした配置であれば、基準面Ａに対して排気系とは反対側に吸気系の経路がまとめて配置されるため、吸気系に取り付けられる吸気温度や吸気圧力を計測するための各種のセンサーをまとめて配置することが容易になる。つまり、こうした構成は、吸気装置２０におけるセンサーの取り付けや、センサーの保守点検等の作業をまとめて行う上で好ましい。
【００３７】
このように、第１吸気管２２は、側面視にて、第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２が配置された径方向外側Ｓ２ｏ、かつ、吸気系配置側ＳＡｉの領域を経て、コンプレッサーハウジング４１ａに対するタービン４２側まで湾曲している。すなわち、第１吸気管２２の形状は、正面視と側面視との両方で湾曲し、かつ、正面視における頂点と側面視における頂点とが相互に異なる部位である。そのため、１つの平面内で湾曲した第１吸気管や、この吸気管の組み合わせと比べて、第１吸気管２２における曲率を大きく設定することが可能である。結果として、第１吸気管２２内での吸気の流れに剥離が生じにくくなり、ひいては、ターボチャージャー４０における吸気効率の低下を抑えることができる。
【００３８】
図４は、相互に直交する平面視にて湾曲した形状を示し、かつ、各平面視での頂点が相互に異なる吸気管の形状を各平面視の形状と共に概念的に示す概念図である。
図４に示されるように、第１吸気管２２は、正面から視認された場合、および、側面から視認された場合のいずれであっても、湾曲した形状として視認される。
【００３９】
ここで、１つの平面、例えば、正面に第１吸気管の全てが含まれる構成では、正面から視認された場合には、湾曲した形状として視認されるものの、側面から視認された場合には、直線状をなす形状として視認される。また、例えば、側面に第１吸気管の全てが含まれる構成では、側面から視認された場合には、湾曲した形状として視認されるものの、正面から視認された場合には、直線状をなす形状として視認される。
【００４０】
一方で、正面と側面との両方と交差する１つの平面、例えば、図４における対角面に第１吸気管の全てが含まれる構成では、正面から視認された場合と側面から視認された場合との両方で湾曲した形状として視認される。しかしながら、１つの対角面に全体が含まれる二次元的な第１吸気管であるため、結局のところ、正面視での湾曲形状の頂点と、側面視での湾曲形状の頂点とが共通する１つの点になる。
【００４１】
これに対し、上述した第１吸気管２２は、正面視での頂点である第１頂点Ｐ１が、軸方向外側Ｓ１ｏの領域に配置され、側面視での頂点である第２頂点Ｐ２が、径方向外側Ｓ２ｏの領域に配置されている。そして、３次元座標上にて、第１頂点Ｐ１の座標は、Ｐ１（Ｐ１ａ，Ｐ１ｒ，Ｐ１ｚ）であり、第２頂点Ｐ２の座標は、Ｐ２（Ｐ２ａ，Ｐ２ｒ，Ｐ２ｚ）であって、相互に異なる部位である。それゆえに、第１吸気管２２の曲げを３次元に展開することが可能であるため、対角面に含まれる構成、すなわち、第１吸気管の曲げを２次元にしか展開できない構成と比べて、吸気管における曲率を大きく設計することができ、第１吸気管２２内での吸気の流れに剥離が生じにくくなる。結果として、ターボチャージャー４０における吸気効率の低下を抑えることができる。
【００４２】
［試験例］
図５から図１０を参照して、吸気装置２０の試験例と実施例とを説明する。以下では、試験例の構成、実施例と試験例とにおける圧力分布、実施例と試験例とにおける流速分布の順に説明する。なお、試験例では、エアクリーナー２１とコンプレッサー４１とに接続される第１吸気管の形状が、上述した実施形態と異なる。そのため、以下では、第１吸気管を詳しく説明し、その他の構成の説明は省略する。
【００４３】
図５に示されるように、試験例における第１吸気管５２の全体は、正面視にて、すなわち、図５の紙面の手前から奥に向けて視認された場合に、全体が三次元的に湾曲した形状ではなく、二次元的に湾曲した形状に形成される部分と、直線状に形成される部分との組み合わせからなる多段に折れ曲がった円管状に形成されている。
【００４４】
図６に示されるように、第１吸気管５２にて直線状に形成される部分は、第１接続部５２ａの近傍から上述の基準面Ａに沿って径方向Ｄｒに配置された屈曲点ＦＰ１に向けて延びる。また、第１吸気管５２にて二次元的に湾曲する部分は、屈曲点ＦＰ１から、屈曲点ＦＰ１よりも吸気系配置側ＳＡｉに配置された第３頂点Ｐ３を経て、第２接続部５２ｂまで延びる。
【００４５】
［第１吸気管での圧力分布］
図７および図８を参照して、上述の実施形態と同等の構成である実施例の第１吸気管２２、および、試験例の第１吸気管５２の各々を流れる吸気の圧力分布を説明する。
【００４６】
実施例の第１吸気管２２、および、試験例の第１吸気管５２において、各吸気管２２，５２の全体を含み、かつ、上述の基準面Ａと平行な断面での、各吸気管２２，５２内を流れる吸気の圧力をシミュレーションによって算出した。実施例の第１吸気管２２での結果が図７に示され、試験例の第１吸気管５２での結果が図８に示されている。
【００４７】
図７に示されるように、実施例の第１吸気管５２では、第１吸気管５２における第１接続部２２ａから第２接続部２２ｂにわたって、湾曲形状の内側の面に沿った流れの圧力が略同じであることが認められた。これに対し、図８に示されるように、試験例の第１吸気管５２では、第１吸気管５２における第１接続部５２ａから屈曲点ＦＰ１までの部分において、湾曲形状の内側の面に沿った圧力が、実施例の第１吸気管５２に比べて小さいことが認められた。
【００４８】
実施例の第１吸気管２２では、第１接続部２２ａから第１頂点Ｐ１まで延びる部分が、軸方向外側Ｓ１ｏに向けて延び、かつ、基準面Ａから吸気系配置側ＳＡｉに向けて延びている。これに対し、比較例の第１吸気管５２では、第１接続部５２ａから屈曲点ＦＰ１まで延びる部分が、軸方向外側Ｓ１ｏに向けて延びるものの、基準面Ａに沿って延びている。そのため、実施例の第１吸気管２２と屈曲部分Ｂは、試験例の第１吸気管５２の屈曲部分Ｂと比べて、曲率が大きくなる。それゆえに、第１吸気管２２内での圧力の低下が抑えられる。
【００４９】
このように、実施例の第１吸気管２２によれば、試験例１の第１吸気管５２に比べて、第１吸気管２２の形状の変化に伴って吸気の圧力が低下すること、つまり、吸気の流れが第１吸気管２２の内周面から剥離することが抑えられることが認められた。
【００５０】
［第１吸気管での流速分布］
図９および図１０を参照して、実施例の第１吸気管２２、および、試験例の第１吸気管５２での流速分布を説明する。なお、図９には、図７における９−９断面線に沿った断面での流速の分布が示され、図１０には、図８における１０−１０断面線に沿った断面での流速の分布が示されている。
【００５１】
実施例の第１吸気管２２、および、試験例の第１吸気管５２の各々にて、コンプレッサー４１における吸気の入口の直前での、吸気管２２，５２内における流速の分布をシミュレーションによって算出した。実施例の第１吸気管２２での結果が図９に示され、試験例の第１吸気管５２での結果が図１０に示されている。
【００５２】
図９に示されるように、実施例の第１吸気管２２では、第１吸気管２２の全体にわたって、吸気の流速が０に近い領域が形成されないことが認められた。これに対し、図１０に示されるように、試験例の第１吸気管５２では、湾曲形状における内側の面で、吸気の流速が０に近い領域が形成されることが認められた。このように、実施例の第１吸気管２２によれば、試験例の第１吸気管５２と比べて、第１吸気管２２内にて流速が０に近い領域が形成されにくくなる、すなわち、吸気の流れが、第１吸気管２２の内周面から剥離しにくくなることが認められた。
【００５３】
以上説明したように、吸気装置の一実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）第１吸気管２２の形状は、正面視と側面視との両方で湾曲し、かつ、正面視における第１頂点Ｐ１と側面視における第２頂点Ｐ２とが相互に異なる部位である。そのため、単に１つの平面内で湾曲した吸気管、すなわち、二次元的に延びる吸気管やこうした吸気管の組み合わせと比べて、第１吸気管２２における曲率を大きく設定することが可能であるから、第１吸気管２２内での吸気の流れに剥離が生じにくくなる。それゆえに、ターボチャージャー４０における吸気効率の低下を抑えることができる。
【００５４】
（２）インペラ４１ｂの回転中心から第１頂点領域である軸方向外側Ｓ１ｏに向けて第１吸気管２２が延び、かつ、インペラ４１ｂの回転中心から第２頂点領域である径方向外側Ｓ２ｏを経て、コンプレッサーハウジング４１ａに対するタービン４２側まで第１吸気管２２が湾曲する。それゆえに、インペラ４１ｂの回転する半径の半分以上の曲率半径が軸方向外側Ｓ１ｏの第１吸気管２２にて確保される。
【００５５】
（３）軸方向外側Ｓ１ｏ、および、径方向外側Ｓ２ｏの各々は、インペラ４１ｂの回転中心に対して回転対称となる領域であって、これら回転対称となる２つの領域に第１頂点Ｐ１と第２頂点Ｐ２とが各別に配置される。結果として、インペラ４１ｂの回転する方向に沿った全範囲から第１吸気管２２の配置される位置が選択されるため、第１吸気管２２の配置の自由度を高めることができる。ひいては、吸気装置２０を構成する他の部材、エンジン１０の構成部材、あるいは、エンジン１０の補機を構成する部材等の配置の自由度を高めることができる。
【００５６】
（４）第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの部分が半円弧形状に形成され、かつ、第１接続部２２ａから第２接続部２２ｂまでの部分が劣弧形状に形成されるため、第１吸気管２２における曲率半径が、第１接続部２２ａの近傍で急激に小さくなることが抑えられる。結果として、コンプレッサー４１に対する吸気の入口の近傍で吸気の流れが急激に剥離することが抑えられる。
【００５７】
（５）第１頂点Ｐ１と第２頂点Ｐ２とが基準面Ａに対して吸気系配置側ＳＡｉに配置されるため、吸気系の経路が基準面Ａに対し排気系とは反対側にまとめて配置される。吸気系には、吸気温度や吸気圧力を計測するための各種のセンサーが取り付けられるため、吸気系に必要とされるセンサーをまとめて配置することが容易にもなる。
【００５８】
（５）第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの内径が同じであるから、第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの間において、すなわち、第１頂点Ｐ１で張り出す部分において、吸気の流れに剥離が生じることが抑えられる。それゆえに、コンプレッサー４１における吸気の入口の直前で吸気の流れに剥離が生じることが抑えられる。
【００５９】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
・第１吸気管２２では、第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの部分が、同じ内径を有していなくともよい。こうした構成であっても、第１吸気管２２にて第１頂点Ｐ１と第２頂点Ｐ２とが相互に異なる部位である以上は、上記（１）に準じた効果を得ることができる。
【００６０】
・第１吸気管２２では、側面視にて、排気入口部４２ｄと吸気出口部４１ｃとが、基準面Ａを挟んで配置されていなくともよく、排気入口部４２ｄと吸気出口部４１ｃとは、基準面Ａに対して同じ側に配置されていてもよい。
【００６１】
・第１頂点Ｐ１と第２頂点Ｐ２との両方が基準面Ａに対する吸気系配置側ＳＡｉに配置されていなくともよく、第１頂点Ｐ１および第２頂点Ｐ２の一方が吸気系配置側ＳＡｉに配置され、他方が排気系配置側ＳＡｅに配置されてもよい。あるいは、第１頂点Ｐ１と第２頂点Ｐ２とが、排気系配置側ＳＡｅに配置されてもよい。
【００６２】
・第１吸気管２２では、正面視にて、第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの部分が第１頂点Ｐ１で張り出す半円弧形状に形成されていなくともよい。要は、第１吸気管２２が、正面視にて、第１頂点Ｐ１で張り出す湾曲した形状であればよく、第１吸気管２２における第１接続部２２ａから第２頂点Ｐ２までの部分は、例えば、劣弧形状や、優弧形状に形成されていてもよい。
【００６３】
・第１吸気管２２では、側面視にて、第１接続部２２ａから第２接続部２２ｂまでの部分が劣弧形状に形成されていなくともよい。要は、第１吸気管２２が、側面視にて、第２頂点Ｐ２で張り出す湾曲した形状であればよく、第１吸気管２２における第１接続部２２ａから第２接続部２２ｂまでの部分は、例えば、半円弧形状や、優弧形状に形成されてもよい。
【００６４】
・第１頂点Ｐ１は、第１頂点領域である軸方向外側Ｓ１ｏに配置されなくともよく、軸方向内側Ｓ１ｉに配置されてもよい。こうした構成であっても、第１吸気管２２が、正面視にて第１頂点Ｐ１で張り出す湾曲した形状であれば、上記（１）に準じた効果を得ることができる。
【００６５】
・第２頂点Ｐ２は、第２頂点領域である径方向外側Ｓ２ｏに配置されなくともよく、径方向内側Ｓ２ｉに配置されてもよい。こうした構成であっても、第１吸気管２２が、側面視にて第２頂点Ｐ２で張り出す湾曲した形状であれば、上記（１）に準じた効果を得ることができる。
・第１頂点Ｐ１がコンプレッサー４１側の頂点であり、第２頂点Ｐ２がエアクリーナー２１側の頂点としたが、第１頂点がエアクリーナー２１側の頂点であり、第２頂点がコンプレッサー側の頂点であってもよい。こうした構成であっても、第１吸気管の全体が、正面視にて第１頂点で張り出す湾曲した形状、側面視にて第２頂点で張り出す形状であり、かつ、第１頂点と第２頂点とが相互に異なる部位であれば、上記（１）に準じた効果を得ることができる。
【００６６】
・第１吸気管２２は、金属で形成された配管ではなく、樹脂等で形成されたホースであってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…シリンダ、２０…吸気装置、２１…エアクリーナー、２２，５２…第１吸気管、２２ａ，５２ａ…第１接続部、２２ｂ，５２ｂ…第２接続部、２２Ｐ…センサーポート、２３…第２吸気管、２４…吸気マニホールド、２５…インタークーラー、３０…排気装置、３１…排気マニホールド、３２…第１排気管、３３…第２排気管、４０…ターボチャージャー、４１…コンプレッサー、４１ａ…コンプレッサーハウジング、４１ｂ，４２ｂ…インペラ、４１ｃ…吸気出口部、４２…タービン、４２ａ…タービンハウジング、４２ｃ…排気出口部、４２ｄ…排気入口部、４３…回転軸、ＣＡ…圧縮空気、ＥＡ…排気、ＩＡ…吸気、ＦＰ１…屈曲点、Ｐ１…第１頂点、Ｐ２…第２頂点、Ｐ３…第３頂点、ＳＡｅ…排気系配置側、ＳＡｉ…吸気系配置側、Ｓ１ｉ…軸方向内側、Ｓ１ｏ…軸方向外側、Ｓ２ｉ…径方向内側、Ｓ２ｏ…径方向外側。
【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】
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【図１０】
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