JP7206984B2 - インレットパイプ及び吸気系部品 - Google Patents

Description

本発明は、インレットパイプ及び吸気系部品に関する。

内燃機関の吸気系には、内部に定められた容積の拡張室を有するハウジングを備えた吸気系部品、及び、同吸気系部品のハウジングに対し端部が接続されるパイプ本体を備えたインレットパイプが設けられている。そして、内燃機関の運転時には、インレットパイプのパイプ本体から、吸気系部品におけるハウジング内の拡張室に空気が導入される。なお、上記吸気系部品としては、例えば内燃機関に吸入される空気から異物を取り除くためのエアクリーナがあげられる。

インレットパイプ（パイプ本体）から吸気系部品の拡張室に空気が導入されるとき、その空気の流れる流路がインレットパイプ内から拡張室内へと急に大きくなるため、それに伴って拡張室に導入された直後の空気の流れに渦が生じやすくなる。こうした渦の発生によって空気が拡張室を通過する際の圧力損失が大きくなることを抑制するため、特許文献１ではインレットパイプにおけるパイプ本体の上記端部に拡開部が形成されている。この拡開部は、吸気系部品の拡張室内に位置しており、且つ、上記端部の端に向かうほど拡開している。そして、インレットパイプから吸気系部品の拡張室に導入される空気の流れを上記拡開部で整流することにより、拡張室に導入された直後の空気の流れに渦が生じることを抑制するようにしている。

また、上記拡開部における空気の流れに沿った拡開が急である場合、上記拡開部の内壁面に沿って流れている空気が同内壁面から剥離してしまい、インレットパイプから吸気系部品の拡張室に導入された空気の流れを、上記拡開部によって整流することが困難になる。このため、特許文献１では、上記拡開部の内壁面に突起を形成することにより、その内壁面における上記突起よりも下流側の部分に空気の渦を発生させるようにしている。この場合、上記拡開部の内壁面における突起よりも下流側の部分で発生する空気の渦により、その内壁面に沿った空気の流れが同内壁面側に引き寄せられるため、内壁面に沿って流れている空気が同内壁面から剥離することは抑制される。

特許第６０６５８０９号公報

特許文献１に示されるように、上記拡開部の内壁面に突起を形成することにより、内壁面に沿って流れる空気の同内壁面からの剥離を抑制することができるようにはなるものの、上記拡開部の内壁面における突起よりも下流側の部分に空気の渦が生じる分、空気が拡張室を通過する際の圧力損失が大きくなることは避けられない。従って、空気が上記拡張室を通過する際の圧力損失の増大を抑制する点で、更なる改善の余地があった。

本発明の目的は、空気がハウジング内の拡張室を通過する際の圧力損失の増大を抑制することができるインレットパイプ及び吸気系部品を提供することにある。

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インレットパイプは、内燃機関の吸気系に設けられて内部に定められた容積の拡張室を有するハウジングに対し端部が接続されるパイプ本体を備えており、そのパイプ本体を介して上記拡張室に空気を導入する。パイプ本体の上記端部には、ハウジング内の拡張室に位置しており、且つ、上記端部の端に向かうほど拡開する拡開部が形成されている。更に、拡開部よりもパイプ本体の中心線寄りの位置には、同拡開部の内壁面と対向する外壁面を有しており、且つ、パイプ本体の中心線方向に延びる内筒部が設けられている。

上記構成によれば、インレットパイプ（パイプ本体）からハウジング内の拡張室に空気が導入されるとき、その空気が拡開部の内壁面と内筒部の外壁面との間、及び、内筒部の内側を通過するようになる。インレットパイプから拡張室内に導入される空気の流れの整流は、パイプ本体の拡開部及び内筒部によって行われる。ここで、仮に拡開部の内壁面に沿って流れる空気が同内壁面から剥離したとすると、拡開部による上記空気の流れの整流が困難になる。しかし、拡開部の内壁面に沿って流れる空気が同内壁面から剥離することは、内筒部の外壁面によって抑制されるため、拡開部による上記空気の整流が困難になることはない。一方、内筒部の内側を通過するに空気のうち、その内筒部の内壁面に沿って流れる空気が同内壁面から剥離したとすると、内筒部による上記空気の流れの整流が困難になる。しかし、内筒部の内側を通って拡張室に導入される空気は、拡開部の内壁面と内筒部の外壁面との間を通過して拡張室内に流れる空気の流れに基づくコアンダ効果により、その空気の流れに向けて、言い換えれば内筒部の内壁面に向けて引き寄せられる。このため、内筒部の内壁面に沿って流れる空気の流れが同内壁面から剥離してしまい、内筒部による上記空気の流れの整流が困難になることはない。以上のように、拡開部及び内筒部による空気の流れの整流を空気の渦を利用することなく実現することができるため、その渦によって空気が拡張室を通過する際の圧力損失が増大することは抑制される。

上記課題を解決する吸気系部品は、内燃機関の吸気系に設けられて内部に定められた容積の拡張室を有するハウジングを備えており、そのハウジングに接続されるインレットパイプから拡張室内に空気が導入される。上記ハウジングにおけるインレットパイプが接続される部分には、拡張室に向かうほど拡開する拡開部が形成されている。更に、上記拡開部よりもインレットパイプの中心線寄りの位置には、同拡開部の内壁面と対向する外壁面を有しており、且つ、インレットパイプの中心線方向に延びる内筒部が設けられている。

上記構成によれば、インレットパイプから吸気系部品の拡張室に空気が導入されるとき、その空気が拡開部の内壁面と内筒部の外壁面との間、及び、内筒部の内側を通過する。インレットパイプから拡張室内に導入される空気の流れの整流は、ハウジングの拡開部及び内筒部によって行われる。ここで、仮に拡開部の内壁面に沿って流れる空気が同内壁面から剥離したとすると、拡開部による上記空気の流れの整流が困難になる。しかし、拡開部の内壁面に沿って流れる空気が同内壁面から剥離することは、内筒部の外壁面によって抑制されるため、拡開部による上記空気の整流が困難になることはない。一方、内筒部の内側を通過する空気のうち、仮に内筒部の内壁面に沿って流れる空気が同内壁面から剥離したとすると、内筒部による上記空気の流れの整流が困難になる。しかし、内筒部の内側を通って拡張室に導入される空気は、拡開部の内壁面と内筒部の外壁面との間を通過して拡張室内に流れる空気の流れに基づくコアンダ効果により、その空気の流れに向けて、言い換えれば内筒部の内壁面に向けて引き寄せられる。このため、内筒部の内壁面に沿って流れる空気の流れが同内壁面から剥離してしまい、内筒部による上記空気の流れの整流が困難になることはない。以上のように、拡開部及び内筒部による空気の流れの整流を空気の渦を利用することなく実現することができるため、その渦によって空気が拡張室を通過する際の圧力損失が増大することは抑制される。

本発明によれば、空気がハウジング内の拡張室を通過する際の圧力損失の増大を抑制することができる。

内燃機関の吸気系に設けられるエアクリーナ及びその周辺の構造を示す略図。 （ａ）及び（ｂ）は、インレットパイプを拡開部及び内筒部側から見た状態を示す正面図、及び、インレットパイプを斜め上方から見た状態を示す斜視図。 （ａ）及び（ｂ）は、インレットパイプを図２（ａ）の矢印Ａ－Ａ方向から見た状態を示す断面図、及び、インレットパイプにおける図３（ａ）の二点鎖線Ｌ１で囲んだ部分を示す拡大断面図。 エアクリーナのハウジングにおけるインレットパイプのパイプ本体と接続される部分を示す拡大断面図。

［第１実施形態］
以下、インレットパイプの一実施形態について、図１～図３を参照して説明する。
図１は、内燃機関の吸気系に設けられるエアクリーナ１及びその周辺の構造を概略的に示している。エアクリーナ１のハウジング２内は、フィルタ３によって導入空間４と導出空間５とに区画されている。なお、このように内部に導入空間４及び導出空間５を有するハウジング２を備えた上記エアクリーナ１は、内部に定められた容積の拡張室を有するハウジングを備えた吸気系部品として機能する。

ハウジング２において、導入空間４に対応する部分にはインレットパイプ６が接続されており、導出空間５に対応する部分にはアウトレットパイプ７が接続されている。そして、内燃機関の運転時には、インレットパイプ６からハウジング２内の導入空間４に空気が導入され、その空気がフィルタ３を通過して導出空間５側に流れることにより、同空気に含まれる塵等の異物がフィルタ３によって取り除かれる。その後、導出空間５に流れた空気は、アウトレットパイプ７を介してハウジング２（エアクリーナ１）の外に導出される。

次に、インレットパイプ６について詳しく説明する。
インレットパイプ６は、エアクリーナ１のハウジング２に対し端部（図１の右端部）が接続されるパイプ本体８を備えている。このパイプ本体８の上記端部は、ハウジング２に対し接続された状態のもと、そのハウジング２内の導入空間４、言い換えればハウジング２内におけるフィルタ３よりも上流側の部分に挿入されている。

パイプ本体８の上記端部における導入空間４に位置する部分には、上記端部の端（図１の右端）に向かうほど拡開する円筒状の拡開部９が形成されている。更に、パイプ本体８の上記端部における導入空間４に位置する部分であって、拡開部９よりもパイプ本体８の中心線寄りの位置には、同拡開部９の内壁面９ａと対向する外壁面１０ａを有する円筒状の内筒部１０が設けられている。この内筒部１０は、拡開部９と同様に、パイプ本体８の中心線方向に延びている。

図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ、インレットパイプ６を拡開部９及び内筒部１０側から見た状態、及び、インレットパイプ６を斜め上方から見た状態を示している。これらの図から分かるように、拡開部９と内筒部１０との間には複数（この例では三つ）の支持片１１が、それら拡開部９及び内筒部１０の周方向に間隔をおいて設けられている。それら支持片１１は、拡開部９及び内筒部１０と一体に形成されている。そして、内筒部１０は、支持片１１によって拡開部９に支持されている。

図３（ａ）及び図３（ｂ）はそれぞれ、インレットパイプ６を図２（ａ）の矢印Ａ－Ａ方向から見た状態、及び、インレットパイプ６における図３（ａ）の二点鎖線Ｌ１で囲んだ部分を拡大した状態を示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）から分かるように、拡開部９の内壁面９ａと内筒部１０の外壁面１０ａとは、下流側（図３（ｂ）の右側）に向かうほど拡開するよう互いに同じ曲率をもって湾曲している。このため、内壁面９ａと外壁面１０ａとの距離は、インレットパイプ６（パイプ本体８）の中心線方向において一定となっている。

次に、インレットパイプ６の作用について説明する。
インレットパイプ６（パイプ本体８）からハウジング２内の導入空間４に空気が導入されるとき、その空気が図３（ａ）に矢印で示すように、拡開部９の内壁面９ａと内筒部１０の外壁面１０ａとの間、及び、内筒部１０の内側を通過するようになる。インレットパイプ６から導入空間４内に導入される空気の流れの整流は、パイプ本体８の拡開部９及び内筒部１０によって行われる。

ここで、仮に拡開部９の内壁面９ａに沿って流れる空気が同内壁面９ａから剥離したとすると、拡開部９による上記空気の流れの整流が困難になる。しかし、拡開部９の内壁面９ａに沿って流れる空気が同内壁面９ａから剥離することは、内筒部１０の外壁面１０ａによって抑制されるため、拡開部９による上記空気の整流が困難になることはない。

一方、内筒部１０の内側を通過する空気のうち、仮に内筒部１０の内壁面１０ｂに沿って流れる空気が、図３（ｂ）に矢印Ｙ１で示すように内壁面１０ｂから剥離したとすると、内筒部１０による上記空気の流れの整流が困難になる。しかし、内筒部１０の内側を通って導入空間４に導入される空気は、図３（ｂ）に矢印Ｙ２で示すように拡開部９の内壁面９ａと内筒部１０の外壁面１０ａとの間を通過して導入空間４に流れる空気の流れに基づくコアンダ効果により、その空気の流れに向けて、言い換えれば内筒部１０の内壁面１０ｂに向けて引き寄せられる。その結果、内壁面１０ｂに向けて引き寄せられた上記空気の流れは、図３（ｂ）の矢印Ｙ３で示すように内壁面１０ｂに沿うようになる。このため、内筒部１０の内壁面１０ｂに沿って流れる空気の流れが図３（ｂ）に矢印Ｙ１で示すように内壁面１０ｂから剥離してしまい、内筒部１０による上記空気の流れの整流が困難になることはない。

このように拡開部９及び内筒部１０による空気の流れの整流を空気の渦を利用することなく実現することができるため、その渦によって空気がハウジング２内を通過する際の圧力損失が増大することは抑制される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）内燃機関の運転時、インレットパイプ６からエアクリーナ１のハウジング２内に空気が導入されると、その空気が同ハウジング２内を通過するようになるが、その際の圧力損失の増大を抑制することができる。

（２）インレットパイプ６からエアクリーナ１のハウジング２内における導入空間４に導入される空気は、エアクリーナ１のフィルタ３によって塵等の異物を除去する前の空気である。このため、仮に拡開部９の内壁面９ａに［背景技術］の欄に記載した特許文献１のように突起等が設けられているとすると、空気中における塵等の異物が上記突起の周辺に堆積するおそれがある。しかし、インレットパイプ６における拡開部９の内壁面９ａには上述したような突起等が形成されないため、その突起の周辺に空気中における塵等の異物が堆積することは抑制される。

［第２実施形態］
以下、エアクリーナの一実施形態について、図４を参照して説明する。
この実施形態では、第１実施形態のようにインレットパイプ６に拡開部９及び内筒部１０を設ける代わりに、エアクリーナ１のハウジング２に拡開部及び内筒部を設けるようにしている。

図４は、エアクリーナ１のハウジング２におけるインレットパイプ６のパイプ本体８と接続される部分を拡大して示している。ハウジング２におけるインレットパイプ６（パイプ本体８）が接続される部分には、ハウジング２内の導入空間４側（図４の右側）に向かうほど拡開する円筒状の拡開部２１が形成されている。

拡開部２１において、インレットパイプ６側の端部（図４の左端部）の外径が、パイプ本体８におけるハウジング２側の端部（図４の右端部）の内径とほぼ同じとなっている。このため、パイプ本体８におけるハウジング２側の端部を拡開部２１におけるインレットパイプ６側の端部に嵌め込むことが可能であり、そうした嵌め込みを通じてインレットパイプ６がハウジング２に対し接続される。また、拡開部２１におけるハウジング２側の端部（図１の右端部）は、ハウジング２に繋がるよう同ハウジング２と一体に形成されている。

上記拡開部２１よりもインレットパイプ６の中心線寄りの位置には、同拡開部２１の内壁面２１ａと対向する外壁面２２ａを有しており、且つ、インレットパイプ６の中心線方向に延びる内筒部２２が設けられている。更に、内筒部２２は、上記外壁面２２ａと上記内壁面２１ａとの間において両者と一体に形成されている複数の支持片２３（この例では一つのみ図示）を介して、拡開部２１に支持されている。なお、複数の支持片２３は、拡開部２１及び内筒部２２の周方向に定められた間隔をおいて設けられている。

上記拡開部２１の内壁面２１ａと上記内筒部２２の外壁面２２ａとは、下流側（図４の右側）に向かうほど拡開するよう互いに同じ曲率をもって湾曲している。このため、内壁面９ａと外壁面１０ａとの距離は、インレットパイプ６（パイプ本体８）の中心線方向において一定となっている。

この実施形態においても、第１実施形態の（１）及び（２）と同様の効果が得られるようになる。
［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・第１実施形態における拡開部９の内壁面９ａと内筒部１０の外壁面１０ａとの距離は、必ずしもインレットパイプ６（パイプ本体８）の中心線方向において一定である必要はない。

・第１実施形態における拡開部９及び内筒部１０の周方向の一部に切り欠き部を形成してもよい。
・第１実施形態における支持片１１の数を適宜変更してもよい。

・第２実施形態における拡開部２１の内壁面２１ａと内筒部２２の外壁面２２ａとの距離は、必ずしもインレットパイプ６（パイプ本体８）の中心線方向において一定である必要はない。

・第２実施形態における拡開部２１及び内筒部２２の周方向の一部に切り欠き部を形成してもよい。
・第２実施形態における支持片２３の数を適宜変更してもよい。

・エアクリーナ１及びそれに繋がるインレットパイプ６に本発明を適用したが、エアクリーナ１以外の吸気系部品及びそれに繋がるインレットパイプ、例えばサージタンク及びそれに繋がるインレットパイプに本発明を適用してもよい。

１…エアクリーナ、２…ハウジング、３…フィルタ、４…導入空間、５…導出空間、６…インレットパイプ、７…アウトレットパイプ、８…パイプ本体、９…拡開部、９ａ…内壁面、１０…内筒部、１０ａ…外壁面、１０ｂ…内壁面、１１…支持片、２１…拡開部、２１ａ…内壁面、２２ａ…外壁面、２２…内筒部、２３…支持片。

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気系に設けられて内部に定められた容積の拡張室を有するハウジングに対し端部が接続されるパイプ本体を備えており、そのパイプ本体を介して前記拡張室に空気を導入するインレットパイプにおいて、
   前記パイプ本体の前記端部には、前記ハウジング内の前記拡張室に位置しており、且つ、前記端部の端に向かうほど拡開する拡開部が形成されており、
   前記拡開部よりも前記パイプ本体の中心線寄りの位置には、同拡開部の内壁面と対向する外壁面を有しており、且つ、前記パイプ本体の中心線方向に延びる内筒部が設けられており、
   前記拡開部と前記内筒部との間は常時開放されている
   ことを特徴とするインレットパイプ。
2. 前記ハウジングは、内燃機関の吸気系に設けられているエアクリーナのハウジングであり、
   前記パイプ本体は、その端部が前記エアクリーナのハウジング内におけるフィルタよりも上流側の部分に挿入されるものである請求項１に記載のインレットパイプ。
3. 内燃機関の吸気系に設けられて内部に定められた容積の拡張室を有するハウジングを備えており、そのハウジングに接続されるインレットパイプから前記拡張室内に空気が導入される吸気系部品において、
   前記ハウジングにおける前記インレットパイプが接続される部分には、前記拡張室に向かうほど拡開する拡開部が形成されており、
   前記拡開部よりも前記インレットパイプの中心線寄りの位置には、同拡開部の内壁面と対向する外壁面を有しており、且つ、前記インレットパイプの中心線方向に延びる内筒部が設けられており、
   前記拡開部と前記内筒部との間は常時開放されている
   ことを特徴とする吸気系部品。
4. 前記ハウジングは、内燃機関の吸気系に設けられているエアクリーナのハウジングであり、
   前記拡開部及び前記内筒部は、前記ハウジングにおけるフィルタよりも上流側の部分に設けられている請求項３に記載の吸気系部品。

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