JP2001501706A - 内燃機関のための吸引機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関のための吸引機構であって、空気入口（１０）、空気フィルタ（１１）、主流管路（１２）、並びに有利には主流管路から内燃機関のシリンダに通じる個別管路（１３乃至１６）を有しているものに関する。吸引機構が少なくとも１つの分岐共鳴器（１８）を有している。分岐共鳴器が少なくとも１つのネック（２０）及び１つの共鳴器体積（１９）から成っており、この場合、ネック（２０）の長さ及び／又は横断面が変化可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関のための吸引機構 本発明は、主請求項の上位概念に記載の形式の、内燃機関のための吸引機構に 関する。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２１６２５５号公報により、内燃機関のた めの吸引管が公知である。該吸引管は個別の複数の吸い込み管から成っており、 吸い込み管が入口側で１つの集合管に接続されている。該吸引管は一体的に構成 されていて、ブロー成形法によって製造されている。個別の２つの吸い込み管間 に１つの分岐共鳴器が設けられている。分岐共鳴器は短い管片であり、該管片が 所定の周波数の音波を消滅させる。管片の長さは音波に合わせて規定されていて 、λ／４である。分岐共鳴器を空気フィルタケーシングの純粋空気室に接続する ことも可能である。しかしながら、できるだけ音源近くの配置が有利である。示 された分岐共鳴器は所定の周波数、即ち内燃機関の所定の回転数で有効である。 内燃機関の異なる回転数範囲で不都合な音波を消したい場合には、複数の分岐共 鳴器を配置して、これを対応する周波数に合わせて規定することが考えられる。 しかしながらこのためには著しいスペースが必要である。 本発明の課題は、前記欠点を避けて、内燃機関の吸 引機構を提供して、吸引機構の１つの分岐共鳴器がわずかな体積及びわずかな所 要スペースで広い周波数スペクトルにわたって有効であるようにすることである 。 前記課題が、主請求項に記載の構成によって解決される。本発明の著しい利点 として、周波数に関連した値が変えられ、従って分岐共鳴器を機関回転数に連続 的に若しくは非連続的に適合させることができる。このような適合は例えば、所 定の管を閉鎖するフラップによって、若しくは管の横断面変化のための手段、例 えば無段階に作動する絞りによって行われる。管の長さを管のテレスコープ式の 構造によって変化させることも可能である。 本発明の構成では有利には、共鳴器体積が変化可能に形成されている。共鳴器 体積は例えば、大きな１つの体積を複数の部分体積に分割して、部分体積を接続 及び遮断することによって変化可能である。分岐共鳴器の大きさの変化が簡単な 形式では内燃機関の回転数及び／又は負荷状態に関連して行われてよい。このた めに、適当な回転数センサ若しくは吸引管内の負圧の測定のためのセンサが負荷 状態の規定のために使用可能である。 分岐共鳴器の作用を高めるために、本発明の別の構成では、主流管路が区分け されて、特に低周波の領域で１つの区分、即ち主流管路の一部分が遮断されるよ うになっている。 本発明の有利な構成では、第１のネックが−主流管路から出発して−分岐共鳴 器の体積領域(Volumenbereich)内を延びており、かつ第１のネックの横断面の複 数倍の横断面を有する第２のネックが、同じく主流通路と分岐共鳴器の体積(Vol umen)に接続されている。 さらに本発明では、第１のネックに関連して狭い横断面及び二倍の長さの別の ネックが設けられている。該ネックはフラップを備えていてよく、５０Ｈｚの範 囲の低い周波数の消滅に用いられる。 本発明のさらに別の構成では、複数の調節フラップ(Stellklappe)が唯一の軸 に取り付けられている。これによって利点として、調節フラップの作動のために １つ若しくは２つのアクチュエータしか必要とされない。 本発明の有利な種々の構成が請求の範囲、明細書及び図面に示してあり、これ らの個別の構成は単独に、若しくは複数組み合わせて用いられ、かつ異なる分野 でも実施され得る。 次ぎに本発明を実施例に基づき詳細に説明する。 図面： 図１は吸引機構の原理図、 図２ａ−ｅは分岐共鳴器を異なる周波数のために設定された切換位置で示す図、 図３ａ−ｅは別の分岐共鳴器を異なる周波数のために 設定された切換位置で示す図である。 図１に示す吸引機構(Ansaugsystem)は、空気入口１０、後続の空気フィルタ１ １、主流管路(Hauptstromleitung)１２、並びに一主流管路から延びる個別管路( Einzelleitung)１３，１４，１５，１６を有しており、個別管路は内燃機関１７ のシリンダに通じている。主流管路には１つの分岐共鳴器(Nebenschlussresonat or)１８が連接されている。分岐共鳴器は共鳴器体積(Resonatorvolumen)１９並 びに共鳴器ネック(Resonatorhals)２０から成っている。分岐共鳴器は、該分岐 共鳴器に調節した周波数範囲で確実に作用する。従って分岐共鳴器は、不都合な 周波数領域を意図的に減衰する効果的な手段である。このために、分岐共鳴器は ヘルムホルツ共鳴の式の構成寸法に基づき規定されねばならない： 共鳴周波数ｆ_res＝音波速度／２Ｐｉ√ネック面積／ネック長さ／体積 例えば１５００ｃｍ³の体積、２ｃｍのネック直径及び１８ｃｍのネック長さ で、５８Ｈｚの共鳴周波数が生じる。４気筒４サイクル機関の主流管路１２に接 続されて、分岐共鳴器１８は機関周波数の二次数でｎ＝１７５０Ｕ／ｍｉｎの消 滅作用を有している。消滅作用は、ネック横断面：主流管路横断面の比が大きい ほどより良好である。消滅作用をネック横断面の増大によって改善する場合には 、ｆ_resを得るために、ネック長さ若しくは体積、或いは両方が増大されねばな らない。このことは構造上の理由からしばしば不可能である。改善のために主管 路を狭くすることもでくる。しかしながらこのことは機関の高出力範囲で問題を 生ぜしめる。 解決手段として、主管路(Hauptleitung)若しくは主流管路(Hauptstromleitung )の区分け及び適合切換機構(Anpassungsschaltung)の備えられた分岐共鳴器があ る。主空気部分(Hauptluftteil)は、分岐共鳴器が有効である回転数範囲でのみ 狭められる。低音部分の消滅のための要求は低回転数範囲でしか生じないので、 このような範囲での運転にとって主管路は機関トルクを損なうことなしに横断面 を減少される。このために、主管路若しくは主流管路１２の流過面(Durchstroem flaeche)が、横断面２１で示すように、３つの区分(Segment)に区分けされ、こ れらのうちの２つの区分がフラップによって閉じられる。前記区分けによって並 列な３つの通路が得られ、下側の両方の通路が低音消滅(Tieftonloeschung)のた めの分岐共鳴器の接続のために用いられる。上側の半円形の通路部分２２のフラ ップは、回転数が３０００Ｕ／ｍｉｎを下回る場合に閉じている。左側の通路部 分２３のフラップは、回転数が最低の範囲にある場合に閉じている。フラップ は、分岐共鳴器を回転数に必要な周波数に調節する場合にも用いられ得る。分岐 管(Abzweigrohr)及びフラップから成る機構によって、異なる共鳴周波数を調節 することができ、該共鳴周波数がそれぞれ、対応する回転数の達成に伴って作用 する。 図２ａ−ｅは分岐共鳴器の構造を示しており、該分岐共鳴器は低音同調にも拘 わらず１５００ｃｍ³の体積しか必要としない。図２は中央の領域、主流管路１ ２及び分岐共鳴器１８の側面を示し、左側に切断Ａに沿った断面を右側に切断Ｂ に沿った断面を示している。区分けされた主流管路１２内に、通路部分２２を閉 鎖する回転フラップ(Drehklappe)２５並びに旋回フラップ(Schwenkklappe)２６ が設けられている。旋回フラップは通路部分２３を閉鎖する。通路部分２４は、 切断ＡＡで示すように、開いている。通路部分２３から共鳴器ネック(Resonator hals)２７が共鳴器体積１９に通じている。該共鳴器ネックはここに示す位置で は旋回フラップ２８によって閉じられている。別の共鳴器ネック２９が通路部分 ２４に接続されている。該共鳴器ネックは共鳴器ネック２７のほぼ二倍の長さを 有している。下側の端部に旋回フラップ３０を配置してあり、該旋回フラップが 共鳴器ネックを短く若しくは長くする。該旋回フラップはここに示す位置では同 じく閉じられている。 主流管路１２の区分けされた部分の外側に別の共鳴 器ネック３１が設けられている。該共鳴器ネックは回転フラップ３２を介して主 流管路１２に接続されている。該回転フラップはここに示す切換位置では閉じら れている。共鳴器ネック３１に配置された別の旋回フラップ３３が、同じく閉じ られている。ここに示す切換位置は、４０Ｈｚの範囲の周波数に、即ち低い回転 数範囲に適している。このために、内燃機関への純粋空気の供給のための通路部 分２４のみが開かれている。該通路部分は同時に共鳴器ネック２９に接続されて いる。これによって、極端に低い同調周波数(Abstimmfrequenz)が得られる。 図２ｂに示す切換位置では、分岐共鳴器の共振周波数が高い値に増大して、６ ０Ｈｚの範囲に位置する高い回転数に適合している。図２ａの切換位置に対して 、旋回フラップ３０のみが開かれている。これによって、本来長いネックが短く され、既に述べたように共鳴器周波数が増大している。 図２ｃに示す切換位置では、ほぼ８０Ｈｚにおける吸引騒音減衰が生じる。旋 回フラップ３０の開放のほかに、旋回フラップ２８並びに旋回フラップ２６が開 かれている。これによって主流管路が半分まで開かれ、かつ両方の共鳴器ネック ２７，２９が開かれている。該同じ長さの両方の薄肉管(Duennrohr)は二倍の横 断面積の１つの管と同じように作用する。 図２ｄでは、フラップの既に述べた開放のほかに、 回転フラップ２５を開いてあり、該回転フラップが主流管路の区分けされた部分 の上側の横断面を開放している。さらに旋回フラップ３２が開かれていて、ひい ては共鳴器ネック３１を開放し、若しくは分岐共鳴器の体積への接続部を形成し ている。この切換位置では共振振動がほぼ１２０Ｈｚである。 図２ｅに示す切換位置では、共振振動がほぼ１６５Ｈｚである。これは、４気 筒４サイクル機関の５．３００Ｕ／ｍｉｎの機関回転数に対応する。すべての旋 回フラップ若しくは回転フラップが開かれており、即ち図２ｄの切換位置に対し て回転フラップ３３も開かれており、該回転フラップが共鳴器ネック３１を短く している。 実施例から明らかなように、機関回転数範囲に沿って複数の消滅周波数(Loesc hungsfrequenz)を調節でき、該消滅周波数が不快に感じられる個別音響(Einzelt on)に適合している。このようにして効果的な減衰が不変の体積で確実に行われ る。消音効果が分岐管を内燃機関の個別のシリンダヘッドに近づけるほど大きく なる。従って図１に示してあるように、分岐共鳴器をフィルタの純粋空気側に配 置することが望ましい。これによって、騒音減衰が高いエネルギーレベルで実施 され、後続の構成部分がわずかにしか負荷されない。このことは、負荷される構 成部分の壁の音響放射の減少に現れる。 図２には、５つの周波数段への切換に必要な個別の６つの切換機構が示してあ る。 図３ａ−ｅには、個別の切換機構を２つの調節モータで制御する可能性が示し てある。２つの調節モータ若しくは調節エレメントへの減少は、それぞれ２つの フラップ機能を担う回動スライダ(Drehschieber)の使用によって達成される。さ らに、２つの回動スライダが１つの軸に設けられ、該軸が３つの切換位置を占め る。従って１つの調節モータで４つの個別機能が操作可能である。残りの２つの 機能は１つの軸に配置された２つのフラップによって行われ、該フラップが第２ の調節モータを必要とする。この場合も３つの切換位置が占められる。 図３ａ−ｅは対応する原理を示している。各図は５つの切換位置の１つを示し ている。主流管若しくは主流管路１２が３つの通路部分を有している。通路部分 ３４は一貫して開いており、この場合、主流管は中央の図で紙平面に対して垂直 に延びている。小さい方の通路部分３６が回動スライダ３５を備えている。大き い方の通路部分３７が回動スライダ３８を備えている。両方の通路部分３６，３ ７はそれぞれ共鳴器ネック３９，４０に接続されている。通路部分３４は、横断 面の小さい、しかしながら共鳴器ネック４１より大きな長さの共鳴器ネックに接 続されている。４０Ｈｚの周波数範囲に設定されたここに示す切換位置では、主 流管路の通路部分３４のみが開放状態にある。通路部分３６，３７はそれぞれ回 動スライダ３８，３５によって閉じられている。両方の回動スライダ３８，３５ は共通の１つの軸４２に配置されている。共鳴器ネック４１並びに共鳴器ネック ４０内にそれぞれ旋回フラップ４３，４４が配置されている。該両方の旋回フラ ップも共通の１つの軸４５に取り付けられている。 別の図３ｂ−３ｅに別の４つの切換位置が示してある。後に続く表が、回動ス ライダ３５，３８並びに両方の旋回フラップ４３，４４の個別の位置を示してい る。フラップ４４は直接に軸４５に固定されているのではなく、ばねで予負荷さ れて窓壁に接触していて、連行カムを該フラップに接触させた場合にはじめて運 動させられる。このことは、旋回フラップ４３が既に８０°で開かれている場合 に行われる。同じく８０°にわたる軸４５の引き続く回動が旋回フラップ４４を 開放位置へ運動させる。 符号の説明 １０ 空気入口、 １１ 空気フイルタ、 １２ 主流管路、 １３， １４，１５，１６ 個別管路、 １７ 内燃機関、 １８ 分岐共鳴器、 １９ 共鳴器体積、 ２０ 共鳴器ネック、 ２２，２３，２４ 通路部 分、 ２５ 回転フラップ、 ２６ 旋回フラップ、 ２７ 共鳴器ネッ ク、 ２８ 旋回フラップ、 ２９ 共鳴器ネック、 ３０ 旋回フラッ プ、 ３１ 共鳴器ネック、 ３２，３３ 回転フラップ、 ３４ 通路 部分、 ３５ 回動スライダ、 ３６，３７ 通路部分、 ３８ 回動ス ライダ、 ４２ 軸、 ４３，４４ 旋回フラップ、 ４５ 軸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関のための吸引機構であって、空気入口、空気フィルタ、主流管路、 並びに有利には主流管路から内燃機関のシリンダに通じる個別管路を有しており 、この場合、少なくとも１つの分岐共鳴器が設けられている形式のものにおいて 、分岐共鳴器が少なくとも１つのネック（２０）及び１つの共鳴器体積（１９） から成っており、ネック（２０）の長さ及び／又は横断面が変化可能であること を特徴とする、内燃機関ための吸引機構。 ２．共鳴器体積（１９）が変化可能である請求項１記載の吸引機構。 ３．変化が内燃機関の回転数及び／又は負荷状態に関連して行われるようになっ ている請求項１又は２記載の吸引機構。 ４．主流管路（１２）が区分けされた部分を有しており、区分け区分（２２，２ ３）がそれぞれ閉鎖フラップ（２５，２６）を備えている請求項１記載の吸引機 構。 ５．長さ及び／又は横断面変化のために調節フラップ（３０，３３）が設けられ ている請求項１から４のいずれか１項記載の吸引機構。 ６．主流管路（１２）から出発して第１のネック（２７）が分岐共鳴器（１８） の体積領域内を延びてお り、かつ第１のネック（２７）の横断面の複数倍の横断面を有する第２のネック （３１）が同じく分岐共鳴器（１８）の体積（１９）内を延びている請求項１か ら５のいずれか１項記載の吸引機構。 ７．別のネック（２９）が第１のネック（２７）に相応する横断面及び二倍の長 さで分岐共鳴器（１８）の体積（１９）内を延びている請求項６記載の吸引機構 。 ８．主流管路（１２）が２つの調節フラップ（３５，３７）を備えており、ネッ ク管が少なくとも２つの調節フラップ（４３，４４）を備えており、かつ主流管 （１２）の調節フラップ（３５，３７）が唯一の軸（４２）で作動されるように なっており、個別のネック管（４０，４１）の調節フラップ（４３，４４）が唯 一の軸（４５）に結合されている請求項１から７のいずれか１項記載の吸引機構 。