(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備わるエアクリーナーボックスの吸気出口フランジ部に結合しているダクトを当該吸気出口フランジ部から一旦取り外し、当該吸気出口フランジ部に嵌合できる形状に形成され且つ当該吸気出口フランジ部の吸気通路の断面積の４０％乃至８０％に形成され、更に上流側のみがテーパ形状とされた貫通孔を備えた第１のリング状部材を装着した上で前記ダクトを前記吸気出口フランジ部に再度結合し、
更に、前記車両に備わるスロットルバルブボディの吸気入口フランジ部に結合しているダクトを当該吸気入口フランジ部から一旦取り外し、当該吸気入口フランジ部に嵌合できる形状に形成され且つ当該吸気入口フランジ部の吸気通路の断面積の４０％乃至８０％に形成され、更に下流側のみがテーパ形状とされた貫通孔を備えた第２のリング状部材を装着した上で前記ダクトを前記吸気入口フランジ部に再度結合することによって、内燃機関の出力特性を変化させる方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１のリング状部材に形成された貫通孔の断面積が、前記第２のリング状部材に形成された貫通孔の断面積と同一である
ことを特徴とする内燃機関の出力特性を変化させる方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１のリング状部材に形成された貫通孔の断面積が、前記第２のリング状部材に形成された貫通孔の断面積より大である
ことを特徴とする内燃機関の出力特性を変化させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の技術分野に関し、特に既存の内燃機関に簡単に後付け装着でき、その出力特性を変化させることが可能な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年一般的に販売されている自動車やバイク等の車両においては、図４に示したように、エアフィルター１４が内蔵されたエアクリーナーボックス１２を備え、このエアクリーナーボックス１２の吸気出口フランジ１６に接続されたダクト２２によって、スロットルバルブ２４を介してエンジン（図示していない）に対して燃焼に必要な空気が供給される構造となっている（過給機等が付加されている場合もあるが上記の基本構造は共通している。）。
【０００３】
また、エアフィルター１４からスロットルバルブ２４の間により多くの空気を蓄えておくスペースを設け、アクセルの動きに合わせてより大量の空気の供給を可能にする技術も公知である（インテークチャンバー等と称される商品が流通している。非特許文献１を参照。）
【０００４】
更に、特許文献１に記載されているように、スロットルバルブの手前位置に所謂ベンチュリ部を設けて流速を上げ、シリンダーヘッドに流れ込む空気量を向上させて燃焼効率を上げるという技術も存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７６４７２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＫＡＫＩＭＯＴＯ  ＲＡＣＩＮＧ  のウェブサイトhttp://www.kakimotoracing.co.jp/22-00_intake/22-01_chamber.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術はエンジン設計時点から備わっている技術であり、自動車を購入した一般ユーザーが後付け的にボルトオンで装着できるものではない。
【０００８】
また非特許文献１の技術は、基本的な考え方として、ダクトを少なくとも部分的に太くして蓄えておける空気量を増やそうという技術であるが、エンジンルーム内レイアウト等の制約によって実現できない場合もあるし、また仮に実現できる場合も既存のダクトを加工したり取り替える必要があることから、かなりのコストを要してしまう。
【０００９】
そこで本発明は、後付け的に簡単且つ既存設備を加工等することなくそのままの状態で装着でき、更に、明らかな出力特性の変化（トルク向上、レスポンスの向上等）が期待できる器具及び方法を提供する事をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するべく、本願発明は、車両に備わるエアクリーナーボックスの吸気出口フランジ部に結合しているダクトを当該吸気出口フランジ部から一旦取り外し、当該吸気出口フランジ部に嵌合できる形状に形成され且つ当該吸気出口フランジ部の吸気通路の断面積の４０％乃至８０％に形成された貫通孔を備えた第１のリング状部材を装着した上で前記ダクトを前記吸気出口フランジ部に再度結合し、更に、前記車両に備わるスロットルバルブボディの吸気入口フランジ部に結合しているダクトを当該吸気入口フランジ部から一旦取り外し、当該吸気入口フランジ部に嵌合できる形状に形成され且つ当該吸気入口フランジ部の吸気通路の断面積の４０％乃至８０％に形成された貫通孔を備えた第２のリング状部材を装着した上で前記ダクトを前記吸気入口フランジ部に再度結合することによって、内燃機関の出力特性を変化させることを特徴とする。
【００１１】
従来は、ダクトを少なくとも部分的に拡径することによってダクト内に蓄えておくことができる空気量を増加させてエンジンレスポンスの向上を図ったり、スロットルバルブ直前の位置にベンチュリを設けて流速を向上させ、シリンダー内に流入する空気量を増加させるという手法によってエンジンレスポンスや出力向上を図っていた。これらは低回転域〜中回転域のトルク特性の向上を図りつつも、同時に高回転時の出力を犠牲にしない事が大前提となっていたため、このような構成が採用されたのである。
【００１２】
しかしながら、一般道で普段自動車等を運転する際、それに搭載されるエンジンが、最高出力を発揮するエンジン回転域まで回して使用されることは極めて稀である。そこで発明者は、殆ど使用しない高回転域を多少犠牲にしても、頻繁に使用される低回転域〜中回転域のエンジン特性（トルクやレスポンス）を選択的に向上させることによって、運転しやすく且つ運転して気持ちよく、更には燃費にも好影響を与えることができるということ、及び、そういった特性を望んでいる自動車等のユーザーが沢山存在するという点に着目したのである。そこで発明者は、従来とは逆転の発想により、空気の流路の２箇所（エアクリーナーボックス出口とスロットルバルブボディ入口）を積極的に絞ることで特に低回転域〜中回転域のトルク向上とレスポンス向上を実現せんとしている。
【００１３】
また本発明は、エアクリーナーボックス出口とスロットルバルブボディの入口の「２箇所」を絞ることによって優れた効果を発揮できる点にも特徴がある。詳細な原理は未だ明確ではないものの、エアクリーナーボックスの吸気出口フランジ部付近にはエアフロセンサーが装着されているので、この位置で吸気通路を絞った（吸気通路の断面積を縮小させた）ことによって流速が変化し、エアフロセンサーの検知に何らかの影響を与えていること、及び、同時に、スロットルバルブボディの入口で吸気通路を絞った（吸気通路の断面積を縮小させた）ことによって流速が変化した事との相乗効果によって、結果として低回転域及び中回転域での吸気量が増加し、結果としてトルク特性の向上乃至はレスポンス向上という特性の変化となって現れているものと推察される。
【００１４】
また本発明は、エアクリーナーボックスの吸気出口フランジ部及びスロットルバルブボディの吸気入口フランジ部に取り付けるので、ユーザーが自身で本発明品を装着することも十分に可能である。即ち、エアクリーナーボックスとスロットルバルブボディとを繋いでいるダクトを一旦外し、露出したエアクリーナーボックスの吸気出口フランジ部、及び、露出したスロットルバルブボディの吸気入口フランジ部の両方に、吸気通路の断面積を４０％乃至８０％に絞ることができるリング状部材を嵌め込んだ上で、再度ダクトを戻すという極めて簡単な作業で内燃機関の特性を変化させるものである。即ち、既存のダクト等を加工したり交換する必要がなく、更に、取り付けのみならず取り外しも簡単に行う事ができる。
【００１５】
なお具体的には、貫通孔の断面積を各吸気通路の断面積の４０％以上８０％以下に設定することが実験の結果好ましいことがわかった。８０％より大きいと十分なトルクの向上及びレスポンスの向上が期待できないし、４０％未満とした場合は低回転域のトルクは向上するものの、空気不足による出力不足が目立ってしまい、却って使いにくいエンジン出力特性となってしまう。
【００１６】
また本発明は、前記第１のリング状部材に形成された貫通孔の断面積が、前記第２のリング状部材に形成された貫通孔の断面積と同一若しくは大となる構成を採用する事が好ましい。
【００１７】
このような構成を採用したことによって、体感上、最もトルク特性及びレスポンス特性を変化させることが可能となった。
【００１８】
また本発明は、前記第１のリング状部材に形成された貫通孔は、上流側のみをテーパ形状とし、前記第２のリング状部材に形成された貫通孔は、下流側のみがテーパ形状とすることが好ましい。
【００１９】
このような構成を採用したことによって、体感上、最もトルク特性及びレスポンス特性を変化させることが可能となった。
【発明の効果】
【００２０】
本発明を適用することで、後付け的に簡単且つ既存設備を加工等することなくそのままの状態で装着でき、更に明らかな出力特性の変化（トルク向上、レスポンス向上等）が期待できる方法及び器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るリング状部材の断面図及び斜視図である。
【図２】本発明に係るリング状部材の装着例を示した概略図である。
【図３】吸気テストを行った際のテスト装置の概略構成図である。
【図４】従来の吸気構造を模式的に示した概略図である。
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例であるリング状部材１００及びこれを利用した内燃機関の出力特性を変化させる方法について説明を加える。なお、図面理解容易の為、各部の大きさや寸法を誇張して表現している部分があり、実際の製品と必ずしも一致しない部分があることを付記しておく。また各図面は符号の向きに見るものとし、当該向きを基本に上下左右、手前、奥と表現する。また、内燃機関に流入する空気の流れに従って、「上流側」「下流側」という表現を使用している。
【００２３】
〈リング状部材の構成〉
図１に示す通り、本発明に使用するリング状部材１００は、略ドーナツ状に構成されている。大径に構成されている部分が大径部１０２であり、小径に構成されている部分が嵌合部１０６である。装着時、嵌合部１０６はエアクリーナー１０側（即ち上流側）若しくはスロットルバルブ２４側（即ち下流側）に向けて配置される。なお、本実施形態においては、リング状部材１００はアルミニウム合金の削り出しにより作製されているが、樹脂等で作製することももちろん可能である。
【００２４】
このリング状部材１００の中心には、円形の貫通孔１０４が設けられている。この貫通孔１０４の面積は、嵌合部１０６の外径Ｄ１で構成される面積に対して４０％乃至８０％となるように設定される。例えば、嵌合部外径が１００ｍｍと仮定すると、貫通孔１０４の内径ｄ１は６３．２〜８９．４ｍｍ程度に設定される。即ち、嵌合部１０６の外径Ｄ１は、エアクリーナーボックス１２の吸気出口フランジ部１６の内径ｄ２、及びスロットルバルブボディの吸気入口フランジ部２６の内径に相当するように構成されているので、この貫通孔１０４の面積は、エアクリーナーボックス１２の吸気出口フランジ部１６の断面積に対して４０％乃至８０％となるように設定されている。
【００２５】
また、嵌合部１０６側から大径部１０２側に向かって、貫通孔１０４が連続的に縮径するように、即ちテーパ状に縮径してテーパ部１０８が形成されている。
【００２６】
〈リング状部材の取付方法〉
本発明に係るリング状部材１００の一つは、図２に示しているように、エアクリーナーボックス１２の吸気出口フランジ部１６に嵌め込んで使用する（この位置に装着されるものが第１のリング状部材１００ａ）。具体的には、エアクリーナーボックス１２の吸気出口フランジ部１６にもともと嵌め込まれているダクト２２の一端を取り外して吸気出口フランジ部１６を露出させ、その吸気出口フランジ部１６にリング状部材１００の嵌合部１０６を嵌め込むのである。嵌合部１０６は、丁度吸気出口フランジ部１６の内径に対応するサイズに形成されているので、簡単に嵌め込むことができる。更に、大径部１０２が存在するので、その大径部１０２によって必要以上に奥方（吸気出口フランジ部１６の奥方）に入り込むことがなく、簡単に装着位置を位置決めすることが可能となっている。
【００２７】
更に、もう一つのリング状部材１００の一つは、図２に示しているように、スロットルバルブボディの吸気入口フランジ２６に嵌め込んで使用する（この位置に装着されるものが第２のリング状部材１００ｂ）。具体的には、スロットルバルブボディの吸気入口フランジ２６にもともと嵌め込まれているダクト２２の一端を取り外して吸気入口フランジ部２６を露出させ、その吸気入口フランジ部２６にリング状部材１００の嵌合部１０６を嵌め込むのである。嵌合部１０６は、丁度吸気入口フランジ部２６の内径に対応するサイズに形成されているので、簡単に嵌め込むことができる。更に、大径部１０２が存在するので、その大径部１０２によって必要以上に奥方（吸気入口フランジ部２６の奥方）に入り込むことがなく、簡単に装着位置を位置決めすることが可能となっている。
【００２８】
その後、取り外したダクト２２を当初嵌め込まれていたように、エアクリーナーボックス１２の吸気出口フランジ部１６、及び、スロットルバルブボディの吸気入口フランジ２６に被せて固定する。これだけの作業で装着は完了する。取り外す際は逆の手順を実行すればよい。
【００２９】
なお、ダクト２２の内周面には、ダクト２２とエアクリーナーボックス１２の吸気出口フランジ部１６との嵌合位置を位置決めする為の突起２２ａ、及び、ダクト２２とスロットルバルブボディの吸気入口フランジ２６との嵌合位置を位置決めする為の突起２２ｂが形成されているので、これらの突起２２ａ、２２ｂが大径部１０２に当接する事によって位置決めされると同時に、この突起２２ａ、２２ｂが、リング状部材１００がエンジン側ダクト２２内に移動する事を防止している。
【００３０】
これら２つのリング状部材１００を、この位置に装着することによって、本来の吸気通路の断面積が部分的に絞り込まれることになる。これにより、装着していない場合はもちろん、１箇所のみ装着する場合と比べて、低回転域〜中回転域のトルクが向上すると共にレスポンスも大きく向上する。
【００３１】
この事実を証明するべく、図３に示しているように、簡易吸引器３０を用いて吸気経路を擬似的に再現し、吸入空気量の実験を行った。簡易吸引器３０は、二段階に吸引力を変化させることができる。また、簡易吸引器３０には車両のダクトに見立てた吸引パイプ３２（長さ約６５０ｍｍ）が接続され、その吸引パイプ３２の両端部にそれぞれリング状部材１００ａ、１００ｂが装着される。吸引パイプ３２の途中（吸引パイプ３２の下流側端から約４０ｍｍの位置）には圧力センサ３４が設置される。
【００３２】
実験結果は、表１の通りとなった。
【表１】
0006607564.tif 000002
【００３３】
簡易吸引器３０の吸引力が「低（ＬＯ）」の場合において、リング状部材１００を全く装着しなかった場合に圧力センサ３４の値は、−１８．９ｍｍＨｇであった。上流側のリング状部材１００ａのみを装着した場合の圧力センサ３４の値は、−３１．３ｍｍＨｇであった。２つのリング状部材１００ａ、１００ｂの両方を装着した場合の圧力センサ３４の値は、−３４．７ｍｍＨｇであった。
【００３４】
更に、簡易吸引器３０の吸引力が「高（ＨＩ）」の場合において、リング状部材１００を全く装着しなかった場合に圧力センサ３４の値は、−２６．８ｍｍＨｇであった。上流側のリング状部材１００ａのみを装着した場合の圧力センサ３４の値は、−４２．３ｍｍＨｇであった。２つのリング状部材１００ａ、１００ｂの両方を装着した場合の圧力センサ３４の値は、−４５．３ｍｍＨｇであった。
【００３５】
この結果から、２つのリング状部材１００ａ、１００ｂを装着した場合が、最も吸入空気量が増加している事が理解できる。
【００３６】
このように、本発明にかかる方法では、２つのリング状部材１００（１００ａ、１００ｂ）をエアクリーナーボックス１２の吸気出口フランジ部１６及びスロットルバルブボディの吸気入口フランジ部２６に取り付けるので、ユーザーが自身で本発明品を装着することも十分に可能である。即ち、エアクリーナーボックス１２とスロットルバルブボディとを繋いでいるダクト２２を一旦外し、露出したエアクリーナーボックス１２の吸気出口フランジ部１６、及び、露出したスロットルバルブボディの吸気入口フランジ部２６の両方に、吸気通路の断面積を４０％乃至８０％に絞ることができるリング状部材１００（１００ａ、１００ｂ）を嵌め込んだ上で、再度ダクト２２を戻すという極めて簡単な作業で内燃機関の特性を変化させるものである。即ち、既存のダクト２２等を加工したり交換する必要がなく、更に、取り付けのみならず取り外しも簡単に行う事ができる。
【００３７】
なお具体的には、貫通孔１０４の断面積を、各吸気通路の断面積の４０％以上８０％以下に設定することが実験の結果好ましいことがわかった。８０％より大きいと十分なトルクの向上及びレスポンスの向上が期待できないし、４０％未満とした場合は低回転域のトルクは向上するものの、空気不足による出力不足が目立ってしまい、却って使いにくいエンジン出力特性となってしまうからである。
【００３８】
また、エアクリーナーボックス１２側に取り付けられる第１のリング状部材１００ａに形成された貫通孔１０４の断面積が、スロットルバルブボディ側に取り付けられる第２のリング状部材１００ｂに形成された貫通孔１０４の断面積と同一若しくは大となる構成を採用する事が好ましい。このような構成を採用することによって、体感上、最もトルク特性及びレスポンス特性を変化させることが可能となった。
【００３９】
また、第１のリング状部材１００ａに形成された貫通孔１０４は、上流側のみをテーパ形状とし、第２のリング状部材１００ｂに形成された貫通孔１０４は、下流側のみをテーパ形状とすることが好ましい。このような構成とすることによって、体感上、最もトルク特性及びレスポンス特性を変化させることが可能となった。
【００４０】
〈他の実施形態〉
上記では、リング状部材１００は略ドーナツ形状とされていたが、この形状に限定されるものではない。取り付けるエアクリーナーボックスの形状に合わせて適宜形状を変化させることが可能である。また貫通孔の形状も自由に設定することが可能である。
【００４１】
また、上記説明及び図面では、第１のリング状部材１００ａと第２のリング状部材１００ｂとは完全に同一物であるが、異なる物を用いる事も可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０・・・エアクリーナー
１２・・・エアクリーナーボックス
１４・・・エアフィルター
１６・・・（エアクリーナーボックスの）吸気出口フランジ部
２０・・・エアフロセンサー
２２・・・ダクト
２４・・・スロットルバルブ
２６・・・スロットルバルブボディの吸気入口フランジ部
１００・・・リング状部材
１０２・・・大径部
１０４・・・貫通孔
１０６・・・嵌合部
１０８・・・テーパ部
【図１】
0006607564.tif 000003
【図２】
0006607564.tif 000004
【図３】
0006607564.tif 000005
【図４】
0006607564.tif 000006