CN105863906A - 内燃机的吸气声降低装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的内燃机的吸气声降低装置确保弹性部件(14)相对于吸气脉动的轴向振幅大并提高吸气声降低作用。与内燃机的吸气系统连接的吸气声降低装置具有经由连通管与吸气通路连接的波纹状的弹性部件(14)，除了作为赫姆霍兹型共振元件的吸气声降低作用之外，还可以获得伴随着弹性部件(14)伸缩变形的吸气声降低作用。弹性部件(14)的周壁(14c)具有以锥形壁(33)连接的峰部(31)和谷部(32)，各自的顶部成为直线部(35、36)。由于直线部(35、36)呈现圆筒状，所以相对于声压变化抑制了径向位移，相应地大幅获得了轴向振幅。
Description
技术领域
本发明涉及降低内燃机的吸气声的吸气声降低装置，特别涉及具备能够弹性变形的波纹状容积室的吸气声降低装置。
背景技术
专利文献1公开了本申请人在先提出的新颖形式的内燃机的吸气声降低装置。该吸气声降低装置为以下构成：由可弹性变形的波纹状的弹性部件划分形成容积室，经由成为赫姆霍兹型共振元件的首管的连通管，将该容积室与内燃机的吸气通路连接。上述弹性部件被收纳在向大气开放的圆筒状的壳体内。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2013-124599号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述那样的吸气声降低装置中，根据通过经由首管将容积室与吸气通路连接而构成的赫姆霍兹型共振元件的作用降低了特定频带的吸气声，此外，通过波纹状的弹性部件响应吸气脉动进行伸缩变形从而使声压能量降低，因此，能够进一步降低第二特定频带的吸气声。
在此，以往作为波纹状的弹性部件采用的是峰部以及谷部分别呈单纯V字形剖面的构成。然而，根据本申请人的进一步研究判明，对于这样的一般形式的V字形剖面的波纹状弹性部件，由于因吸气脉动使波纹状弹性部件不仅在轴向上也同时在径向上发生微小位移，所以波纹状弹性部件的轴向的振幅变小，无法最大限度地获得依靠伸缩变形而得到的吸气声降低作用。即，在吸气声降低作用的基础上，还存在改善的余地。
用于解决课题的手段
本发明是一种内燃机的吸气声降低装置，该内燃机的吸气声降低装置具备：
弹性部件，该弹性部件呈现基端开口且末端封闭的大致圆筒状，并且周壁弯曲形成为波纹状；
基板，该基板保持上述弹性部件的上述基端；以及
连通管，该连通管的一端与上述基板连接，以便使形成在上述弹性部件的内部的容积室与内燃机的吸气通路连通；其特征在于，
在上述弹性部件的波纹状的周壁上，在轴向上分开的多个部位形成有局部提高了径向刚性的高刚性部。
上述高刚性部例如是通过在波纹状的周壁的峰部以及谷部的至少一方的顶部设置与该弹性部件的轴向平行的直线部而形成的。
通过这样在轴向上分开的多个部位设置高刚性部，抑制了因被导入弹性部件内部容积室的吸气脉动造成的弹性部件的径向位移。因而，因吸气脉动形成的弹性部件的轴向振幅增大，声压能量被更有效地转换成弹性部件的动能。因此，可更为有效地获得依靠弹性部件的伸缩变形所获得的吸气声降低作用。
发明的效果
根据本发明，作为赫姆霍兹型共振元件降低特定频带的吸气声，而且，可获得依靠波纹状弹性部件的伸缩变形得到的第二特定频带的吸气声降低作用。并且，特别是通过抑制波纹状弹性部件的径向位移，可以更为有效地获得第二特定频带的吸气声降低作用。
附图说明
图1是表示具备本发明所涉及的吸气声降低装置的内燃机的吸气系统的立体图。
图2是剖切了壳体一部分地表示吸气声降低装置的立体图。
图3是弹性部件的立体图。
图4是弹性部件的半剖视图。
图5是弹性部件的主要部分的放大剖视图。
图6是表示与比较例对比地示出实施例的弹性部件因吸气脉动形成的轴向振幅的特性图。
图7是比较例的弹性部件的主要部分放大剖视图。
图8是表示实施例的吸气声降低装置的吸气声降低作用的特性图。
图9是表示不同频带的实施例的吸气声降低装置的吸气声降低作用的特性图。
图10是表示第二实施例的弹性部件的主要部分放大剖视图。
图11是表示第三实施例的弹性部件的主要部分放大剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的一个实施例进行详细说明。
图1示出了具备本发明所涉及的吸气声降低装置1的汽车用内燃机的吸气系统。作为在内部具备空气滤清器元件的空气滤清器2，空气滤清器元件的下游侧所谓清洁侧经由具有挠性的吸气管道3与图外的内燃机连接，空气滤清器元件的上游侧所谓灰尘侧与由硬质合成树脂成形品构成的外气导入管道4连接。外气导入管道4的末端作为外气导入口4a开口，当从此取入的外气经过空气滤清器2之后，经由吸气管道3被导入内燃机。
在该实施例中，吸气声降低装置1与构成从外气导入口4a至内燃机的吸气通路的一部分的外气导入管道4的侧面连接，实现了从外气导入口4a向外部泄漏的吸气声(伴随吸气脉动的脉动声、伴随吸气流动的气流声等)的降低。更详细来讲，在合成树脂制的外气导入管道4上，以在与吸气主流的流向大致正交的方向分支出来的形式形成有分支管5，在其上连接吸气声降低装置1。
吸气声降低装置1还如图2所示那样，大致由以下部分构成：在中心部具备与上述分支管5嵌合连接的连通管11的圆形(更详细来讲是圆环状)的基板12；一端13a与该基板12嵌合的圆筒状的壳体13；收容在该壳体13内的波纹状的弹性部件14。
上述基板12例如与连通管11形成一体地由硬质合成树脂成形，在轴向立起的外周缘部12a的内周嵌合壳体13的一端13a。连通管11与分支管5一起构成所谓赫姆霍兹型共振元件的首管，与所期望的共振频率对应地设定与分支管5组合状态的管长、口径。
上述壳体13例如由硬质合成树脂成形品构成，在与基板12的外周缘部12a内周嵌合的一端13a侧，呈圆环状形成有在轴向与上述外周缘部12a相接地进行定位的凸缘部16，而且，在另一端13b具备端部壁17。该端部壁17沿着与壳体13的轴向正交的面覆盖壳体13的外周侧部分，另一端13b的中心部作为圆形的连通口18开口。因此，壳体13的内部成为经由连通口18向大气开放的状态。上述连通口18由与端部壁17连续的较短的圆筒部19包围。另外，该壳体13基本上是用于保护弹性部件14免于与外部接触的部件，并不是作为吸气声降低装置所必须的部件。
弹性部件14还如图3、图4所示，呈现基端14a(参照图4)开口且末端14b封闭的大致圆筒状，周壁14c弯曲形成为波纹状。该弹性部件14由具有适当弹性的弹性体例如热塑性弹性体一体成形，在成为封闭端的末端14b，为了避免端面部分的多余变形，配置有由硬质合成树脂成形品构成的圆形的端板21。该端板21在弹性部件14成形时通过所谓嵌插成形方式而一体地安装于弹性部件14。
另外，在成为开口端的基端14a，呈圆环状形成有构成为相对厚壁的安装凸缘22。该安装凸缘22具有在基板12的外周缘部12a的内侧比较密地嵌合的外径，该安装凸缘22被夹持在基板12与壳体13的一端13a之间，从而弹性部件14被固定保持于基板12。在安装凸缘22的与基板12接触的接触面，形成有密封突起23。
在弹性部件14安装于基板12的状态下，形成在弹性部件14内部的容积室24成为被与壳体13内侧的空间遮断的密闭空间，且经由基板12的连通管11与外气导入管道4内的吸气通路连通。
弹性部件14的周壁14c的外径设定成比壳体13的内径稍小，另外，弹性部件14的末端14b定位成适当地远离壳体13的端部壁17。因此，弹性部件14保持基端14a被固定于基板12的状态，末端14b作为自由端在壳体13内能够自由伸缩变形。
作为上述那样构成的吸气声降低装置1的基本作用，由于被设定成适当容积的容积室24经由成为首管的连通管11以及分支管5与内燃机的吸气通路连接，因而构成所谓赫姆霍兹型共振元件，使得特定频带的吸气声降低。另外，调整容积室24的容积等，以便可在所期望的频带获得吸气声降低作用。
另外，同时吸气脉动被导入容积室24内，其结果，弹性部件14在轴向伸缩变形，声压能量被转换成弹性部件14的动能。由此，在第二特定频带中可获得吸气声降低作用。该第二频带能够通过弹性部件14的弹簧常数或重量的设定等而调整成所期望的频带。另外，虽然也可以使第二频带与作为赫姆霍兹型共振元件的频带重叠，但通过适当设定两者，能够在更大的范围实现吸气声的降低。
接着，就本发明的主要部分即弹性部件14的周壁14c的构成进行更为详细的说明。
如图4所示那样，在该实施例中，在安装凸缘22与端板21之间，通过交替地形成n个(例如10个)峰部31与(n－1)个(例如9个)谷部32，从而周壁14c形成为波纹状。n个峰部31全都具有相同的剖面形状，(n－1)个谷部32全都具有相同的剖面形状。并且，如图5放大示出的那样，相互邻接的峰部31与谷部32之间通过相对于弹性部件14的中心轴线倾斜的锥形壁33分别连接。该锥形壁33如图5所示那样，在剖面中呈直线状延伸。弹性部件14是使如图4以及图5所示那样的剖面形状以中心轴线为中心旋转而成的旋转体形状，因而锥形壁33严格来讲是形成为小宽度圆环状的圆锥面。着眼于一个峰部31，在其上下两侧存在一对锥形壁33，而这两个锥形壁33隔着峰部31呈相互对称的形状。
另外，峰部31的顶部作为与弹性部件14的中心轴线平行的直线部35形成，同样谷部32的顶部也作为与弹性部件14的中心轴线平行的直线部36形成。也就是，峰部31如图5所示那样，作为剖面形状在A1点以及A2点这两点弯曲，包括两侧的两个锥形壁33在内构成梯形的剖面形状。同样，谷部32作为剖面形状在A3点以及A4点这两点弯曲，包括两侧的两个锥形壁33在内构成梯形的剖面形状。在此，若作为剖面形状观看，峰部31的梯形形状与谷部32的梯形形状呈现同等形状。另外，除了安装凸缘22之外，各部分的壁厚基本恒定。
在此，锥形壁33的倾斜角度α(相对于与弹性部件14的中心轴线正交的平面的角度)，为了使得弹性部件14的轴向的变形或者振动变得容易，优选设定成比较小的角度，例如优选25°以下。
根据上述那样的实施例的构成，峰部31的直线部35以及谷部32的直线部36全部形成为在作为立体形状观看时为长度短的圆筒状的构成，所以成为在径向难以变形的部位。也就是，成为局部提高了径向刚性的高刚性部。并且，若容积室24的内压变化，则将峰部31的直线部35和谷部32的直线部36连接的锥形壁33以弯曲点A1～A4为中心进行摆动，从而弹性部件14基本上仅在轴向进行伸缩变形。其结果，相对于吸气脉动获得大的轴向振幅，获得更为有效的吸气声降低作用。换言之，形成的是圆环状的高刚性部在轴向分开地存在有多个且连接有在这些高刚性部之间能够摆动变形的锥形壁33这样的构成，因而，可抑制径向位移同时允许轴向的自由变形，相对于声压变化可获得更大的振幅。
图6与比较例对比地表示上述弹性部件14相对于吸气脉动的振动振幅(端板21的位移)。比较例的弹性部件如图7所示那样，将峰部131以及谷部132分别形成为单纯的V字形的剖面形状，峰部131以及谷部132的个数、周壁的壁厚等设定成与实施例基本相同。
如图6所示那样，在上述实施例中，与比较例相比，获得了大约3倍的振幅。另外，在图6中，由于峰部31、131以及谷部32、132的剖面形状的差异，所以成为消声效果峰值的频率多少有些差异，即使在以相同频率调整成为峰值的情况下也基本相同。
图8是表示依靠使用了形成为上述那样的梯形剖面的波纹状的弹性部件14的吸气声降低装置1所获得的吸气声降低作用的特性的特性图。在此，作为“比较例2”，与从图1所示的吸气系统拆除掉吸气声降低装置1的情况下的吸气声特性进行比较。如图8所示那样，在由区域a表示的频带中，获得了吸气声降低作用。这是依靠前述的弹性部件14的轴向伸缩变形而得到的吸气声降低作用，特别是，由于在上述实施例中如图6所示那样获得了大的轴向振幅，所以将声压能量有效地装换成动能，可获得更大的吸气声降低作用。
另一方面，图9表示作为赫姆霍兹型共振元件获得吸气声降低作用的频带(与图8相比较为相对较高的频率)的吸气声降低作用。“比较例2”仍是不具备吸气声降低装置1的吸气系统的特性。如图所示，即使峰部31、谷部32为梯形剖面也不会损害作为赫姆霍兹型共振元件的吸气声降低作用，可在比较宽的频带获得良好的吸气声降低作用。
另外，在上述实施例中，在峰部31和谷部32双方设置直线部35、36也就是高刚性部，但也可以仅在任意一方设置直线部35、36。另外，也可以使峰部31和谷部32形成为不同的梯形形状。进而，多个峰部31或是多个谷部32也不必是相同的形状，还可以是包含不同的剖面形状的构成。
接着，图10示出了弹性部件14的第二实施例。该实施例具有多个(例如3～5个)没有特别提高径向刚性的主谷部32A，在轴向邻接的两个主谷部32A之间，以局部缩小了间距(轴向距离)的形式设有两个副峰部31B和一个副谷部32B。这些主谷部32A、副峰部31A、副谷部32B全都呈现单纯的V字形剖面。
也就是，弹性部件14的周壁14c在图10所示的B1～B5的五个弯曲点弯曲，从副峰部31A的顶部的弯曲点B1至下一个副峰部31A的顶部的弯曲点B3为止的间距比从隔着主谷部32A的弯曲点B3至弯曲点B5为止的间距小。换言之，在两个邻接的主谷部32A之间，具有以短间距改变朝向的三个弯曲点(B1、B2、B3)，借助这些弯曲点B1、B2、B3也就是两个副峰部31A以及两者间的副谷部32B，构成了使径向刚性局部提高的高刚性部。另外，如图示那样，副谷部32B的内径比主谷部32A的内径大。
接着，图11示出了弹性部件14的第三实施例。该实施例在相互邻接的峰部31与谷部32之间设置了大致沿着相对于弹性部件14的中心轴线正交的平面的直线部41。峰部31由组合成大致V字形的一对锥形壁42构成，谷部32由组合成大致V字形的一对锥形壁43构成。并且，峰部31的锥形壁42与谷部32的锥形壁43通过直线部41连接。
换言之，在剖面形状中，包括一个峰部31和一个谷部32在内的一个组合，由图示的六个弯曲点C1～C6构成。通过这样弯曲多次，特别是包括弯曲点C3、C4的直线部41中的径向刚性局部变高，抑制因声压变化导致的弹性部件14的径向位移。
以上，对本发明的一个实施例进行了详细说明，但本发明并不限定于上述实施例，能够进行各种变形。例如，在上述实施例中，使用了弹性部件14的吸气声降低装置1与吸气系统的外气导入管道4连接，但也可以在吸气系统的其他位置连接吸气声降低装置1。
附图标记说明
1…吸气声降低装置
11…连通管
12…基板
13…壳体
14…弹性部件
21…端板
24…容积室
31…峰部
32…谷部
33…锥形壁
35、36…直线部
Claims (4)
1.一种内燃机的吸气声降低装置，该内燃机的吸气声降低装置具备：
弹性部件，该弹性部件呈现基端开口且末端封闭的大致圆筒状，并且周壁弯曲形成为波纹状；
基板，该基板保持上述弹性部件的上述基端；以及
连通管，该连通管的一端与上述基板连接，以便使形成在上述弹性部件的内部的容积室与内燃机的吸气通路连通；
其特征在于，
在上述弹性部件的波纹状的周壁上，在轴向上分开的多个部位形成有局部提高了径向刚性的高刚性部。
2.如权利要求1所述的内燃机的吸气声降低装置，其特征在于，
作为上述高刚性部，在波纹状的周壁的峰部以及谷部中至少一方的顶部，具备与该弹性部件的轴向平行的直线部。
3.如权利要求2所述的内燃机的吸气声降低装置，其特征在于，
在峰部以及谷部双方的顶部具备上述直线部，峰部以及谷部分别呈现梯形剖面。
4.如权利要求1所述的内燃机的吸气声降低装置，其特征在于，
作为上述高刚性部，邻接地配置有局部缩小了间距的一对峰部或者一对谷部。
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