特許 7384110 吸気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-13

(45)【発行日】2023-11-21

(54)【発明の名称】吸気装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 35/104 20060101AFI20231114BHJP

   F02M 35/10 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

F02M35/104 A

F02M35/10 301P

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020086720

(22)【出願日】2020-05-18

(65)【公開番号】P2021181759

(43)【公開日】2021-11-25

【審査請求日】2022-10-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】山田 将人

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２０９７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６３９４１５４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１６－１９１３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２３１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１８７２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２１９０１１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ３５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気を収容可能な収容部と、
前記収容部に接続され、前記吸気を前記収容部内に流入させる流入管と、
前記収容部における前記流入管と対向しない位置に接続され、前記流入管から前記収容部内に流入した前記吸気を内燃機関側へ供給する供給管と、を備え、
前記供給管における前記供給管が延びる方向と直交する断面は、コーナー部が円弧状をなす四角形状をなしており、
前記供給管における前記収容部との接続部の断面の４つの前記コーナー部のうち、前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側に位置する２つの前記コーナー部の曲率半径は、他の２つの前記コーナー部の曲率半径よりも小さくなっていることを特徴とする吸気装置。

【請求項2】

前記供給管は、前記接続部よりも前記内燃機関側の位置に、湾曲するように延びる湾曲部を有しており、
前記湾曲部の断面における４つの前記コーナー部のうち、内周側に位置する２つの前記コーナー部の曲率半径は、外周側に位置する２つの前記コーナー部の曲率半径よりも小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。

【請求項3】

前記供給管の断面における前記コーナー部の曲率半径は、前記接続部から前記湾曲部に向かって徐々に変化していることを特徴とする請求項２に記載の吸気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の吸気装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。こうした吸気装置は、吸気を流入させる開口部を有したサージタンク（収容部）と、サージタンクに接続されてサージタンク内の吸気を内燃機関の複数の気筒に分配してそれぞれ供給する複数の吸気管（供給管）とを備えている。各吸気管は、経路の途中が所定の曲率半径を有して湾曲した構成になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６３９４１５４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、上述のような吸気装置では、各吸気管の湾曲下流部の断面において、湾曲内側の吸気通路内面に接する２つの円弧形状部（コーナー部）の曲率半径を、湾曲外側の吸気通路内面に接する２つの円弧形状部（コーナー部）の曲率半径よりも小さくすることで、各吸気管内の湾曲内側と湾曲外側との間での吸気の流速差を減少させて湾曲下流部を流れる吸気の圧力損失を低減するようにしている。

【0005】

しかしながら、上述のような吸気装置では、吸気がサージタンクから各吸気管へ流れる際の圧力損失を低減する工夫が特になされていないため、吸気がサージタンクから各吸気管へ流れる際の圧力損失を低減する上では改善の余地を残すものとなっている。

【0006】

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされた。その目的は、吸気が収容部から供給管へ流れる際の圧力損失を効果的に低減できる吸気装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する吸気装置は、吸気を収容可能な収容部と、前記収容部に接続され、前記吸気を前記収容部内に流入させる流入管と、前記収容部における前記流入管と対向しない位置に接続され、前記流入管から前記収容部内に流入した前記吸気を内燃機関側へ供給する供給管と、を備え、前記供給管における前記供給管が延びる方向と直交する断面は、コーナー部が円弧状をなす多角形状をなしており、前記供給管における前記収容部との接続部の断面の複数の前記コーナー部のうち、前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側に位置する前記コーナー部の曲率半径は、他の前記コーナー部の曲率半径よりも小さくなっていることを要旨とする。

【0008】

この構成によれば、供給管の接続部の断面における流入管からの吸気が流れてくる側のコーナー部の曲率半径を小さくすることで、接続部における曲率半径を小さくしたコーナー部側、すなわち流入管からの吸気が流れてくる側の流路断面積を稼ぐことができる。このため、流入管から収容部内に流入した吸気が供給管内に円滑に流れるため、接続部での乱流の発生が抑制される。したがって、吸気が収容部から供給管へ流れる際の圧力損失を効果的に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態のインテークマニホールドの側面図。

【図2】図1の平面図。

【図3】図２の３－３線矢視断面図。

【図4】図1の４－４線矢視断面図。

【図5】図３の５－５線矢視断面図。

【図6】図３の６－６線矢視断面図。

【図7】変更例の吸気装置を示す断面模式図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、吸気装置をインテークマニホールドに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、吸気装置の一例としてのインテークマニホールド１１は、合成樹脂などによって構成され、例えば直列４気筒の車載用の内燃機関１２に取り付けられる。インテークマニホールド１１は、吸気を収容可能な収容部の一例としてのサージタンク１３と、サージタンク１３に接続されて吸気をサージタンク１３内に流入させる流入管１４と、流入管１４からサージタンク１３内に流入した吸気を内燃機関１２側へ分配して供給する例えば４つの供給管の一例としての分岐管１５とを備えている。

【0011】

４つの分岐管１５は、サージタンク１３における流入管１４と対向しない位置に、互いに並ぶようにそれぞれ一端側が接続されている。本実施形態において、４つの分岐管１５の並ぶ方向は並び方向Ｘとされ、並び方向Ｘは図１における紙面と直交する方向及び図２における左右方向とそれぞれ一致している。

【0012】

流入管１４は、並び方向Ｘにおけるサージタンク１３の一端側に接続されている。流入管１４におけるサージタンク１３側とは反対側の端部には、外周側に突出するフランジ部１６が設けられている。フランジ部１６には、複数の挿通孔１６ａが形成されている。図示は省略するが、流入管１４におけるサージタンク１３側とは反対側の端部は、フランジ部１６において各挿通孔１６ａに挿通されるボルトにより、スロットルバルブを有したスロットルボディに固定されている。また、図示は省略するが、サージタンク１３には、内燃機関１２の運転に伴って発生するブローバイガスをサージタンク１３内に導入するガス導入部が設けられている。

【0013】

各分岐管１５は、サージタンク１３の下方側から上方側に向かってサージタンク１３の外周を囲むように湾曲して延びている。すなわち、各分岐管１５は、湾曲部１７を形成するように延びている。各分岐管１５の先端には、外周側に突出する共通のフランジ部１８が設けられている。

【0014】

フランジ部１８には、複数の挿通孔１８ａが形成されている。図示は省略するが、各分岐管１５におけるサージタンク１３側とは反対側の端部は、フランジ部１８において各挿通孔１８ａに挿通されるボルトにより、内燃機関１２のシリンダヘッドに固定されている。これにより、各分岐管１５が内燃機関１２における各気筒の燃焼室に連通される。

【0015】

図３及び図４に示すように、各分岐管１５における分岐管１５が延びる方向と直交する断面は、４つのコーナー部１９が円弧状をなす略矩形状をなしている。すなわち、各分岐管１５は、サージタンク１３との接続部２０及び接続部２０よりも内燃機関１２側に位置する湾曲部１７を含むほぼ全体の断面が略矩形状をなしている。各分岐管１５が接続部２０においてサージタンク１３内に開口する方向と、流入管１４からサージタンク１３内に吸気が流入する方向とは、ほぼ直交している。

【0016】

図３～図５に示すように、各分岐管１５におけるサージタンク１３との接続部２０の断面の４つのコーナー部２１～２４のうち、流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側に位置する２つのコーナー部２１，２２の曲率半径は、他の２つのコーナー部２３，２４の曲率半径よりも小さくなっている。

【0017】

すなわち、各分岐管１５におけるサージタンク１３との接続部２０の断面の４つのコーナー部２１～２４のうち、並び方向Ｘにおける流入管１４側に位置する２つのコーナー部２１，２２の曲率半径は、並び方向Ｘにおける流入管１４側とは反対側に位置する２つのコーナー部２３，２４の曲率半径よりも小さくなっている。

【0018】

この場合、各分岐管１５の接続部２０の断面の４つのコーナー部２１～２４のうち、並び方向Ｘにおける流入管１４側に位置する２つのコーナー部２１，２２の曲率半径は互いに同じになっており、且つ並び方向Ｘにおける流入管１４側とは反対側に位置する２つのコーナー部２３，２４の曲率半径は互いに同じになっている。

【0019】

図３及び図６に示すように、各分岐管１５の湾曲部１７の断面における４つのコーナー部２５～２８のうち、内周側に位置する２つコーナー部２５，２６の曲率半径は、外周側に位置する２つのコーナー部２７，２８の曲率半径よりも小さくなっている。この場合、内周側に位置する２つコーナー部２５，２６の曲率半径は互いに同じになっており、且つ外周側に位置する２つのコーナー部２７，２８の曲率半径は互いに同じになっている。

【0020】

なお、各分岐管１５の断面における４つのコーナー部１９の曲率半径は、接続部２０から湾曲部１７に向かって徐々に変化している。すなわち、接続部２０の断面におけるコーナー部２１，２２，２３，２４の曲率半径は、湾曲部１７に向かうにつれて湾曲部１７の断面におけるコーナー部２５，２７，２６，２８の曲率半径へとそれぞれ徐々に変化する。図５では、上側が各分岐管１５の湾曲部１７の内周側に対応し、下側が各分岐管１５の湾曲部１７の外周側に対応する。

【0021】

次に、インテークマニホールド１１の作用について説明する。
図４及び図５に示すように、流入管１４からサージタンク１３内に流入した吸気は、サージタンク１３内から４つの分岐管１５に対して接続部２０からそれぞれ流れ込むことで分配される。このとき、各分岐管１５におけるサージタンク１３との接続部２０の断面の４つのコーナー部２１～２４のうち、並び方向Ｘにおける流入管１４側に位置する２つのコーナー部２１，２２の曲率半径は、並び方向Ｘにおける流入管１４側とは反対側に位置する２つのコーナー部２３，２４の曲率半径よりも小さくなっている。

【0022】

このため、各分岐管１５の接続部２０における吸気の流路断面積は、流入管１４からの吸気が流れてくる側の方が、流入管１４からの吸気が流れてくる側とは反対側よりも大きくなる。したがって、流入管１４からサージタンク１３内に流入した吸気の主流が接続部２０から各分岐管１５内に円滑に流れ込むため、接続部２０での乱流の発生が抑制される。この結果、吸気がサージタンク１３から各分岐管１５へ流れる際の圧力損失が効果的に低減される。

【0023】

図３及び図６に示すように、サージタンク１３から各分岐管１５へ流れ込んだ吸気は、湾曲部１７内を通って内燃機関１２側へ流れる。このとき、湾曲部１７内を流れる吸気の流速は、通常、内周側の方が外周側よりも速くなる。この点、本実施形態の各分岐管１５の湾曲部１７の断面における４つのコーナー部２５～２８のうち、内周側に位置する２つコーナー部２５，２６の曲率半径は、外周側に位置する２つのコーナー部２７，２８の曲率半径よりも小さくなっている。

【0024】

このため、湾曲部１７内においては内周側の方が外周側よりも流路断面積が大きくなるので、湾曲部１７内の内周側を流れる吸気の流速を下げることができる。したがって、湾曲部１７内の内周側を流れる吸気と湾曲部１７内の外周側を流れる吸気との流速差が小さくなって乱流の発生が抑制されるので、湾曲部１７内を流れる吸気の圧力損失が効果的に低減される。

【0025】

さらに、各分岐管１５の断面におけるコーナー部１９の曲率半径は、接続部２０から湾曲部１７に向かって徐々に変化している。このため、各分岐管１５は、接続部２０から湾曲部１７にかけての部位において、吸気の圧力損失の低減に対して有利となる。すなわち、吸気がサージタンク１３から各分岐管１５へ流れる際の圧力損失、湾曲部１７内を流れる吸気の圧力損失、及び接続部２０から湾曲部１７にかけての部位を流れる吸気の圧力損失が低減される。

【0026】

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）インテークマニホールド１１において、各分岐管１５におけるサージタンク１３との接続部２０の断面の４つのコーナー部２１～２４のうち、並び方向Ｘにおける流入管１４側に位置する２つのコーナー部２１，２２の曲率半径は、並び方向Ｘにおける流入管１４側とは反対側に位置する２つのコーナー部２３，２４の曲率半径よりも小さくなっている。この構成によれば、各分岐管１５の接続部２０の断面における流入管からの吸気が流れてくる側の２つのコーナー部２１，２２の曲率半径を小さくすることで、接続部２０における曲率半径を小さくした２つのコーナー部２１，２２側、すなわち流入管１４からの吸気が流れてくる側の流路断面積を稼ぐことができる。このため、流入管１４からサージタンク１３内に流入した吸気が各分岐管１５内に円滑に流れるため、接続部２０での乱流の発生が抑制される。したがって、吸気がサージタンク１３から各分岐管１５へ流れる際の圧力損失を効果的に低減できる。

【0027】

（２）インテークマニホールド１１において、各分岐管１５の湾曲部１７の断面における４つのコーナー部２５～２８のうち、内周側に位置する２つコーナー部２５，２６の曲率半径は、外周側に位置する２つのコーナー部２７，２８の曲率半径よりも小さくなっている。通常、湾曲部１７内を流れる吸気の流速は、内周側の方が外周側よりも速くなる。この点、この構成によれば、湾曲部１７内の内周側の方が外周側よりも流路断面積が大きくなるので、湾曲部１７内の内周側を流れる吸気の流速を下げることができる。このため、湾曲部１７内の内周側を流れる吸気と湾曲部１７内の外周側を流れる吸気との流速差が小さくなって乱流の発生が抑制されるので、湾曲部１７内を流れる吸気の圧力損失を効果的に低減できる。

【0028】

（３）インテークマニホールド１１において、各分岐管１５の断面におけるコーナー部１９の曲率半径は、接続部２０から湾曲部１７に向かって徐々に変化している。この構成によれば、吸気がサージタンク１３から各分岐管１５へ流れる際の圧力損失、湾曲部１７内を流れる吸気の圧力損失、及び接続部２０から湾曲部１７にかけての部位を流れる吸気の圧力損失を低減できる。

【0029】

（変更例）
なお、上記実施形態は次のように変更してもよい。
・各分岐管１５の断面におけるコーナー部１９の曲率半径は、必ずしも接続部２０から湾曲部１７に向かって徐々に変化している必要はない。すなわち、各分岐管１５の断面におけるコーナー部１９の曲率半径は、接続部２０から湾曲部１７に向かって急激に変化していてもよい。

【0030】

・各分岐管１５の湾曲部１７の断面における４つのコーナー部２５～２８のうち、内周側に位置する２つコーナー部２５，２６の曲率半径は、必ずしも外周側に位置する２つのコーナー部２７，２８の曲率半径よりも小さくなっている必要はない。すなわち、各分岐管１５の湾曲部１７の断面における４つのコーナー部２５～２８のうち、内周側に位置する２つコーナー部２５，２６の曲率半径は、外周側に位置する２つのコーナー部２７，２８の曲率半径以上にしてもよい。

【0031】

・各分岐管１５の接続部２０の断面の４つのコーナー部２１～２４のうち、並び方向Ｘにおける流入管１４側に位置する２つのコーナー部２１，２２の曲率半径は互いに異なっていてもよいし、並び方向Ｘにおける流入管１４側とは反対側に位置する２つのコーナー部２３，２４の曲率半径は互いに異なっていてもよい。

【0032】

・各分岐管１５の湾曲部１７の断面の４つのコーナー部２５～２８のうち、内周側に位置する２つコーナー部２５，２６の曲率半径は互いに異なっていてもよいし、外周側に位置する２つのコーナー部２７，２８の曲率半径は互いに異なっていてもよい。

【0033】

・各分岐管１５において接続部２０以外の部位が全て湾曲部１７である場合には、各分岐管１５の断面における４つのコーナー部１９の曲率半径は、接続部２０から湾曲部１７における一定の距離の中で徐々に変化させるようにしてもよい。

【0034】

・各分岐管１５の断面形状は、コーナー部が円弧状をなす矩形状（四角形状）以外の多角形状であってもよい。すなわち、各分岐管１５の断面形状は、コーナー部が円弧状をなしていれば、例えば三角形状や五角形状、あるいは六角形状であってもよい。

【0035】

・各分岐管１５は、必ずしも湾曲部１７を有している必要はない。すなわち、各分岐管１５は、例えばサージタンク１３から内燃機関１２に向かって直線状に延びるように構成されていてもよい。

【0036】

・本実施形態のインテークマニホールド１１は、直列４気筒の車載用の内燃機関１２に適用したが、直列３気筒や直列６気筒などの車載用の内燃機関に対して適用してもよい。
・図７に示すように、吸気装置は、インテークマニホールド１１に限らず、インレット３０が設けられたケース３１とアウトレット３２が設けられたキャップ３３とでフィルタエレメント３４が挟持された構成のエアクリーナ３５であってもよい。この場合、インレット３０が流入管を構成し、ケース３１及びキャップ３３が収容部を構成し、アウトレット３２が供給管を構成する。

【符号の説明】

【0037】

１１…吸気装置の一例としてのインテークマニホールド
１２…内燃機関
１３…収容部の一例としてのサージタンク
１４…流入管
１５…供給管の一例としての分岐管
１６，１８…フランジ部
１６ａ，１８ａ…挿通孔
１７…湾曲部
１９，２１～２８…コーナー部
２０…接続部
３０…流入管を構成するインレット
３１…収容部を構成するケース
３２…供給管を構成するアウトレット
３３…収容部を構成するキャップ
３４…フィルタエレメント
３５…吸気装置の一例としてのエアクリーナ
Ｘ…並び方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】