(57)【要約】【課題】吸気回路における抵抗の上昇を抑制しつつ、水分除去率をより向上させることができる気水分離吸気ダクト構造を提供すること。【解決手段】車両(1)の内燃機関の吸気回路(6)に外気を導入する気水分離吸気ダクトであって、外気を導入する導入口(21)、前記導入口に連結し且つ前記車両の前後又は車幅方向に延びる第１経路(22)、及び前記第１経路に連結し且つ車高方向に延びる第２経路(23)を備える第１ダクト(11)と、前記第１ダクトの前記第２経路の下流側出口の底部(28)に貫通し、前記第２経路に挿入される第２ダクト(12)と、を含み、前記第１ダクトの前記第２経路は、下流側に向うにつれて断面積が増加する断面積増加部(27)を有し、前記第１ダクトの前記第２経路と連通する前記第２ダクトの開口端(33)は、前記断面積増加部に位置する。【選択図】図４
2018096286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の吸気回路に外気を導入する気水分離吸気ダクトであって、
外気を導入する導入口、前記導入口に連結し且つ前記車両の前後又は車幅方向に延びる第１経路、及び前記第１経路に連結し且つ車高方向に延びる第２経路を備える第１ダクトと、
前記第１ダクトの前記第２経路の下流側出口の底部に貫通し、前記第２経路に挿入される第２ダクトと、を含み、
前記第１ダクトの前記第２経路は、下流側に向うにつれて断面積が増加する断面積増加部を有し、
前記第１ダクトの前記第２経路と連通する前記第２ダクトの開口端は、前記断面積増加部に位置する気水分離吸気ダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気水分離した水分を含まない外気を内燃機関の吸気回路に対して供給するための気水分離吸気ダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の吸気回路に外気を導入するための吸気ダクトが車両に設けられていた。また、一般的な乗用車と比較して、未舗装等の悪路を走行するトラック等の大型車両においては、吸気ダクトの外気導入口を地面から十分に高くする設計が採用されている。これは、当該外気導入口が地面の近傍に設けられると、大型車両の走行時に跳ね上げられる雨水及び積雪等を外気とともに取込んでしまう虞れがあるためである。
【０００３】
例えば、特許文献１には、トラックのキャブの背面近傍において、可撓性のブーツを介してエアクリーナに外気を供給する吸気ダクトが開示されている。特に、特許文献１においては、吸気ダクトが車高方向に延在し、外気の導入口がギャブの天井近傍の背面に位置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８０８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、外気には雨水等の水分が含まれることから、内燃機関の吸気回路に導入される前に、吸気ダクトにおいて水分を除去する必要がある。特に、近年においては、内燃機関の性能向上の観点から、水分除去率を更に向上させたいとの要求が強くなっている。また、このような吸気ダクトでの水分除去構造により、吸気回路における抵抗の上昇（すなわち、圧力損失）を抑制したいとの要求もある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、吸気回路における抵抗の上昇を抑制しつつ、水分除去率をより向上させることができる気水分離吸気ダクトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本適用例に係る気水分離吸気ダクトは、車両の内燃機関の吸気回路に外気を導入する気水分離吸気ダクトであって、外気を導入する導入口、前記導入口に連結し且つ前記車両の前後又は車幅方向に延びる第１経路、及び前記第１経路に連結し且つ車高方向に延びる第２経路を備える第１ダクトと、前記第１ダクトの前記第２経路の下流側出口の底部に貫通し、前記第２経路に挿入される第２ダクトと、を含み、前記第１ダクトの前記第２経路は、下流側に向うにつれて断面積が増加する断面積増加部を有し、前記第１ダクトの前記第２経路と連通する前記第２ダクトの開口端は、前記断面積増加部に位置する気水分離吸気ダクト。
【０００８】
本適用例に係る気水分離吸気ダクトにおいては、第１ダクトの第２経路と連通する第２ダクトの開口端が第２経路の断面積増加部に位置しているため、第２経路の下流側に流れる外気は、導入された外気から分離されて第２経路の下流側出口の底部に溜まる水まで到達することがなくなり、当該水が外気の流れによって巻き上げられることが防止されることになる。また、第１ダクトの第２経路と連通する第２ダクトの開口端が第２経路の断面積増加部に位置しているため、第２ダクトの開口端が第２経路の下流側出口の底部から必要以上に遠ざかることがなくなり、内燃機関の吸気回路における抵抗の増加が抑制されることになる。
【発明の効果】
【０００９】
上記構造を備える本発明によれば、吸気回路における抵抗の上昇を抑制しつつ、水分除去率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る気水分離吸気ダクトを搭載する車両の概略部分側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る気水分離吸気ダクトの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る気水分離吸気ダクトの拡大分解斜視図である。
【図４】図２における線IV-IVに沿った気水分離吸気ダクトの部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係る気水分離吸気ダクトを搭載する車両１の概略部分側面図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係る気水分離吸気ダクトの斜視図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域IIIにおける拡大分解斜視図である。図４は、図２における線IV-IVに沿った気水分離吸気ダクトの部分拡大断面図である。
【００１３】
先ず、車両１は、内燃機関として機能するディーゼルエンジン（以下、エンジンという）を走行用の駆動源に用いる一般的なトラックであってもよく、駆動源としてモータを更に備えるようなハイブリッドトラックであってもよい。また、車両１はトラックタイプに限定されることなく、内燃機関に外気を導入するための吸気ダクトを備えるその他の車両であってもよい。
【００１４】
図１に示すように、車両１は、キャブ２、フレーム３、荷箱４、及び車輪５を備えている。また、車両１は、フレーム３上に、内燃機関の吸気回路の一部であるエアクリーナ６が配設されている。当該エアクリーナ６は、内燃機関であるエンジン（図示せず）に対して外気を供給している。また、エアクリーナ６の側面には、気水分離吸気ダクト７が接続されており、当該気水分離吸気ダクト７は、車両１の車高方向に延在している。
【００１５】
図２に示すように、本発明の一実施形態に係る気水分離吸気ダクト７は、Ｌ字の形状を有する第１ダクト（シュノーケル）１１、及び第１ダクト１１の下流側（すなわち、外気を取り入れる側とは反対側）において第１ダクト１１と連通する第２ダクト（チューブ）１２を有している。ここで、第１ダクト１１及び第２ダクト１２は、外気が通過可能となるように、中空状に形成されている。なお、第２ダクト１２の第１ダクト１１と連通する端部とは反対側の端部には、追加のダクト（図示せず）が接続されており、当該追加のダクトがエアクリーナ６に接続されている。
【００１６】
また、図２から分かるように、第１ダクト１１は、第２ダクト１２と連通する端部とは反対側の端部に、外気を導入するための導入口２１を備えている。そして、第１ダクト１１は、導入口２１から直線状に延びる第１経路２２、及び第１経路２２に連結し且つ直線状に延びる第２経路２３を備えている。ここで、第１経路２２は、車両１の前後方向又は車幅方向に延在しており、第２経路２３は、車高方向に延在している。
【００１７】
なお、第１経路２２の延在方向は、車両１の種別等によっていずれかを適宜選択することになる。また、第１経路２２及び第２経路２３は、直線状に限定されることなく、外気を下流側に良好に導くことができれば、多少湾曲又は屈曲させることもできる。
【００１８】
図３及び図４に示すように、第１ダクト１１の導入口２１が設けられている端部とは反対側の端部は、内部空間（すなわち断面積）が下流側に向って徐々に大きくなる形状を有している。具体的に、第１ダクト１１の第２経路２３の下流端部２４では、第１ダクト１１の側部の一つ（傾斜側部２５）が下流側に向って広がるように傾斜し、当該傾斜側部２５が所定の寸法だけ広がったのちに再び断面積が一定となるように側部（非傾斜側部２６）が形成されている。すなわち、第１ダクト１１の第２経路の下流端部２４においては、傾斜側部２５及び傾斜側部２５の側方に位置する傾斜側部２５以外の側部（その他の非傾斜の側部）によって囲まれる内部領域２７は、下流側に向うにつれて断面積が増加する断面積増加部に該当する。
【００１９】
ここで、第２経路２３の下流端部２４に傾斜側部２５が形成される理由としては、下流端部２４の周辺には他の車両機器及び部品等が配置されているためである。従って、傾斜側部２５の傾斜角度及び寸法等は、周囲に配置される部品等に応じて適宜変更されることになる。
【００２０】
また、第２経路２３の下流端部２４の末端である底部２８には、開口部２９が形成されている。当該開口部２９には第２ダクト１２が挿入され、第２ダクト１２の一端部が内部領域２７に位置するように設計されている。すなわち、第２ダクト１２は、第１ダクト１１の第２経路２３の下流側出口の底部２８に貫通し、第２経路２３に挿入されている。
【００２１】
図３及び図４から分かるように、第２ダクト１２の上流端部３１には、第１ダクト１１の傾斜側部２５と略平行となるように設計された傾斜側部３２が形成されている。すなわち、第２ダクト１２の上流端部３１においては、内部空間（すなわち断面積）が上流側に向って徐々に小さくなっている。そして、第２ダクト１２の上流端部３１には、第１ダクト１１の第２経路２３と連通する開口部（開口端）３３が形成されている。
【００２２】
また、図４に示すように、第２ダクト１２が第１ダクト１１に挿入された状態において、第１ダクト１１と第２ダクト１２との間には、所望の寸法の空間が形成されることになる。当該空間には、導入された外気から分離された水が貯留することになる。すなわち、第２ダクト１２が第１ダクト１１に挿入された状態において、第２ダクト１２の周囲には貯水室４１が形成されることになる。なお、導入された外気から水が分離される原理等については、後述する。
【００２３】
更に、図４に示すように、第２ダクト１２の開口部３３は、第２ダクト１２が第１ダクト１１に挿入された状態において、第１ダクト１１の内部領域２７に位置している。換言すると、第２ダクト１２の開口端の車高方向の位置は、図４の破線によって挟まれる断面積が増加する領域内に設定されている。このように設定する理由は、貯水室４１に貯留された水が貯水室４１から第２ダクト１２に巻き上げられて導入されることを防止し、且つエアクリーナ６等の吸気回路における抵抗の上昇（すなわち、圧力損失）を抑制するためである。なお、当該理由については、後述する外気の流れ及び気水分離の原理の説明の際に詳細に説明する。
【００２４】
次に、図２及び図４を参照しつつ、外気の流れ及び気水分離について説明する。第１ダクト１１の導入口２１から導入される外気は、第１経路２２を通過して、第１経路２２と第２経路２３と接続部分の側部に衝突しつつ、第２経路２３の下流側に流れることになる。このような外気の流れによって、第２経路２３の下流端部２４の近傍においては、外気が第２経路２３の内壁４２に衝突することになる。当該外気の流れを、図４において矢印Ａで示す。
【００２５】
当該衝突が発生することにより、外気に含まれる水分が水滴４３として内壁４２に付着することになる。すなわち、本実施形態においては、外気を第２経路２３の内壁４２に衝突させることにより、気水分離を行っている。
【００２６】
内壁４２に付着した水滴４３は、自重によって内壁４２に沿って流れ、最終的には貯水室４１に貯留されることになる。すなわち、外気に含まれる水分は、第２経路２３の底部２８に水４４として溜まることになる。
【００２７】
一方、第２経路２３の内壁４２に衝突した後の外気は、内壁４２に沿い且つ底部２８（すなわち、下流側）に向って貯水室４１内を進む。そして、貯水室４１内を進む外気は、第２経路２３の底部２８近傍で進行方向を変え、第２ダクト１２の外壁４５に沿い且つ開口部３３（すなわち、上流側）に向って貯水室４１内を進む。その後、開口部３３に到達した外気は、開口部３３を通過して、第２ダクト１２内を進むことになる。これらの外気の流れを、図４において矢印Ｂで示す。
【００２８】
このような矢印Ａ及び矢印Ｂによって示される２つの外気の流れにより、外気が第２経路２３の内壁４２に衝突する領域には、破線Ｃで示すような渦が発生することになる。このような渦の発生により、外気の気水分離をより効率よく行いつつ、水分が除去された外気を第２ダクト１２へ導入しやすくなる。
【００２９】
ここで、外気が矢印Ｂで示すように流れる場合、貯水室４１に貯留した水４４にまで到達してしまうと、外気が当該水４４を巻き上げて第２ダクト１２に水４４を導入してしまうことになる。このような水４４の巻き上げを防止する観点から、第２ダクト１２の開口部３３を第２経路２３の底部２８からより遠ざけるように、より上流側に配置することが好ましくなる。すなわち、第１ダクト１１の内部空間に対する第２ダクト１２の突出量をできる限り大きくすることが好ましい。
【００３０】
しかしながら、第２ダクト１２の開口部３３を第２経路２３の底部２８から遠ざけるほど、エアクリーナ６等の吸気回路における抵抗が増加してしまい、当該吸気回路における圧力損失が大きくなる。このため、当該圧力損失を考慮すると、第２ダクト１２の開口部３３を第２経路２３の底部２８にできる限り近づけることが好ましくなる。
【００３１】
本願の発明者は、上記水４４の巻き上げを防止する観点及び圧力損失の低減の観点から、第２ダクト１２の開口部３３の位置の最適化を検討し、第２ダクト１２が第１ダクト１１に挿入された状態において、第２ダクト１２の開口部３３を第１ダクト１１の内部領域２７に位置することにした。換言すれば、第２ダクト１２の開口部３３の位置設定を行うことにより、外気が貯水室４１に溜まった水４４に接触することを防止しつつ、エアクリーナ６等の吸気回路における抵抗の増加も抑制されることになる。
【００３２】
ここで、上記水４４の巻き上がり及び圧力損失については、車両１のエンジンの寸法、並びに第１ダクト１１の断面形状及び導入口２１の寸法に起因して変動することになる。このため、第２ダクト１２の開口部３３のより具体的な位置については、第２ダクト１２の開口部３３を第１ダクト１１の内部領域２７において、上述した車両１のエンジンの寸法等を考慮して適宜調整することになる。
【００３３】
なお、第２経路２３に導入された外気の一部は、外壁４５に衝突せずに、開口部３３に直接的に到達して第２ダクト１２内に導入される。但し、このような直接的に第２ダクト１２内に導入される外気は少ないため、第２ダクト１２に導入される外気としては、水分がほぼ除去されている。具体的に、本実施形態によれば、９９．９％の水分離が可能になっている。
【００３４】
また、本実施形態においては、第２経路２３の底部２８には、排水のための開口（図示せず）が設けられている。そして、第２経路２３の底部２８は、当該開口に向って傾斜しており、貯水室４１内に溜まる水を当該開口に導きやすい形状を有している。更に、当該開口の周囲には、吸水材料（例えば、スポンジ）が設置されており、排水の効率化が図られている。このような開口の形成及び吸水材料の設置により、貯水室４１内に溜まる水については、外気の流れによって巻き上げられることが防止され、気水分離のより高精度化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１    車両
２    キャブ
３    フレーム
４    荷箱
５    車輪
６    エアクリーナ
７    気水分離吸気ダクト
１１    第１ダクト（シュノーケル）
１２    第２ダクト（チューブ）
２１    導入口
２２    第１経路
２３    第２経路
２４    下流端部
２５    傾斜側部
２６    非傾斜側部
２７    内部領域（断面積増加部）
２８    底部
２９    開口部
３１    上流端部
３２    傾斜側部
３３    開口部（開口端）
４１    貯水室
４２    内壁
４３    水滴
４４    水
４５    外壁
【図１】
2018096286.tif 000003
【図２】
2018096286.tif 000004
【図３】
2018096286.tif 000005
【図４】
2018096286.tif 000006