JP2011190697A

JP2011190697A - 吸気装置

Info

Publication number: JP2011190697A
Application number: JP2010055255A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kuraoka; 新治倉岡
Original assignee: Kojima Press Industry Co Ltd
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2011-09-29

Abstract

【課題】従来に比べて、スペース上有利でありコスト低減できる吸気装置の提供。
【解決手段】エアクリーナ２０のダスティサイド構成壁２２ａおよび／またはインレットダクト３０のエアクリーナ側端部に複数個の穴５０を設け、低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させる。よって、低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させたため、消音器を要する場合であっても、消音器に要求される必要容積は小さくて済みスペース上有利である。また、複数個の穴５０を設けるだけでよく、別部材を要しないため、別部材要する場合に比べてコストダウンを図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両等のエンジンに空気を供給する吸気装置に関する。

従来、吸気装置の吸気口（空気取入口）から漏れる低周波こもり音（１００Ｈｚ未満の低周波数の共鳴音）を抑制する技術として、たとえば、つぎの（ｉ）、（ｉｉ）がある。
（ｉ）消音器（レゾネータ）を吸気装置に取付ける。
（ｉｉ）特許文献１に開示される技術であり、吸気通路を区画する壁部に開口を設け、この開口を不織布などの通気性部材で塞ぐ。

しかし、上記（ｉ）、（ｉｉ）の技術には、つぎの問題点がある。
（ｉ）の技術
吸気装置から発生する音を抑制するために必要な消音器の容量は、一般的に、音の周波数が低くなるにつれて大きくなる。そのため、低周波こもり音を抑制するためには、比較的大容量の消音器が必要になる。そのため、消音器が取付けられた吸気装置を限られたスペース（エンジンルーム内）に搭載することが困難である。
（ｉｉ）の技術
（ｉ）の技術に比べてスペース上有利であるが、不織布などの通気性部材を要するため、コスト高である。

特開２００３−３２８８８５号公報

本発明の目的は、従来に比べて、スペース上有利でありコスト低減できる吸気装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）エアクリーナと、
前記エアクリーナから吸気流れ方向上流側に延び吸気流れ方向上流側端が吸気口とされるインレットダクトと、
を有し、
前記エアクリーナのダスティサイド構成壁および／または前記インレットダクトの前記エアクリーナ側端部に複数個の穴を設け、低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させた、吸気装置。
（２）前記インレットダクトの前記エアクリーナ側端部とは、前記インレットダクトを軸方向に５等分したときに最も前記エアクリーナ側となる部分である、（１）記載の吸気装置。
（３）前記複数個の穴の各穴の直径は、１〜３ｍｍとされている、（１）記載の吸気装置。

上記（１）の吸気装置によれば、エアクリーナのダスティサイド構成壁および／またはインレットダクトのエアクリーナ側端部に複数個の穴を設け、低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させたため、つぎの効果を得ることができる。
低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させたため、消音器を要する場合であっても、従来技術（ｉ）に比べて消音器に要求される必要容積が小さくて済む。そのため、従来技術（ｉ）に比べてスペース上有利である。
また、複数個の穴を設けるだけでよく、従来技術（ｉｉ）で要していた通気性部材等の別部材を要しないため、従来技術（ｉｉ）に比べてコストダウンを図ることができる。

上記（２）の吸気装置によれば、インレットダクトに複数個の穴を設ける場合、インレットダクトを軸方向に５等分したときに最もエアクリーナ側となる部分に複数個の穴を設けるため、つぎの効果を得ることができる。
インレットダクトを軸方向に５等分したときに最もエアクリーナ側となる部分以外の部分に穴を設ける場合に比べて、効果的に低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させることができる。

上記（３）の吸気装置によれば、複数個の穴の各穴の直径が１〜３ｍｍとされているため、つぎの効果を得ることができる。
各穴の直径が３ｍｍより大きい場合に比べて、効果的に低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させることができる。
また、穴の大きさが１ｍｍ以上であるため、エアクリーナ、インレットダクトの成形型にピンを立てるなどすることでエアクリーナ、インレットダクトの成形と同時に穴を設けることができ、エアクリーナ、インレットダクトの成形後に穴開け加工をして穴を設ける場合に比べてコストダウンを図ることができる。

本発明実施例の吸気装置の概略側面図である。本発明実施例の吸気装置の概略底面図である。図２のＡ部拡大図である。吸気装置の共鳴原因を究明するための計算モデルと計算式を示す図である。図４の計算モデルの、音圧―周波数を示すグラフである。本発明実施例の吸気装置の、（低周波こもり音の減衰量）―（穴径）を示すグラフである。本発明実施例の吸気装置とは異なる、評価装置の模式図である。図７の評価装置において、（Ａ）穴も不織布も設けられていない場合を実線で示し、（Ｂ）直径３ｍｍの穴を１１個設けた場合を点線で示し、（Ｃ）直径３ｍｍの穴を２４個設けた場合を一点鎖線で示し、（Ｄ）直径３ｍｍの穴を９６個設けた場合を二点鎖線で示し、（Ｅ）不織布を設けた場合を細線で示した、音圧―周波数のグラフである。

以下に、本発明実施例の吸気装置を、図面を参照して、説明する。
本発明実施例の吸気装置１０は、図１に示すように、車両等のエンジン（内燃機関）Ｅに空気を供給する吸気装置である。

吸気装置１０は、エアクリーナ２０と、エアクリーナ２０から吸気流れ方向上流側に延び吸気流れ方向上流側端が吸気口（空気取入口）３１とされるインレットダクト３０と、エアクリーナ２０から吸気流れ方向下流側に延びるエアクリーナホース４０と、図３に示すように、複数個の穴５０と、を有する。

エアクリーナ２０は、インレットダクト３０から流入してきた空気から異物を除去しエンジンＥに不具合が生じることを抑制するために設けられる。エアクリーナ２０には、図１に示すように、異物を除去するためのエレメント２１が設けられている。エアクリーナ２０の、エレメント２１より空気流れ方向上流側であってダスティサイド構成壁２２ａで外部と区画される空間が、ダスティサイド２２となっている。エアクリーナ２０の、エレメント２１より空気流れ方向下流側であってクリーンサイド構成壁２３ａで外部と区画される空間が、クリーンサイド２３となっている。

インレットダクト３０の内部空間は、吸気流れ方向下流側端でエアクリーナ２０のダスティサイド２２と連通している。
エアクリーナホース４０の内部空間は、吸気流れ方向上流側端でエアクリーナ２０のクリーンサイド２３と連通している。

吸気口３１からの空気は、インレットダクト３０内を流れてエアクリーナ２０のダスティサイド２２に流入し、エレメント２１を通ってエアクリーナ２０のクリーンサイド２３に流入し、エアクリーナホース４０内を流れてエンジンＥに流れていく。

複数個の穴（チューニングホール、孔）５０は、インレットダクト３０の吸気口３１から漏れる低周波こもり音（１００Ｈｚ未満の低周波数の共鳴音、１００Ｈｚ未満の低周波数での共鳴ピーク）を抑制（低減）するために設けられる。複数個の穴５０の各穴５０は貫通孔である。

〔穴５０の位置について〕
複数個の穴５０は、図２の斜線部にて示すように、エアクリーナ２０のダスティサイド構成壁２２ａおよび／またはインレットダクト３０のエアクリーナ２０側端部に設けられる。なお、インレットダクト３０のエアクリーナ２０側端部とは、インレットダクト３０をインレットダクト３０の軸方向（長手方向、延び方向）に５等分したときに最もエアクリーナ２０側（吸気流れ方向下流側）となる部分である。５等分したときに最もエアクリーナ２０側となる部分としたのは、５等分したときに最もエアクリーナ２０側となる部分以外の部分に穴５０を設ける場合に比べて、低周波こもり音を効果的に抑制（低減）できるからである。

ここで、複数個の穴５０を、エアクリーナ２０のダスティサイド構成壁２２ａおよび／またはインレットダクト３０のエアクリーナ２０側端部に設ける理由を、図４、図５を参照して、説明する。

図４は、吸気装置の共鳴原因を究明するための、（ａ）計算モデルと、（ｂ）図４（ａ）の計算モデル自体を回路とみたてたときの音響回路計算式を示している。また、図５は、図４（ａ）の計算モデルの具体的な一例における、音圧―周波数を示すグラフである。
なお、図４（ａ）計算モデルにおいて、
１ａ：ダクト、
１ｂ：エアクリーナ、
１ｃ：ホース、
１ｄ：サージタンク、
１ｅ：インテークマニホルドポート（インマニポート）、
を表している。
また、図４の（ａ）計算モデルと（ｂ）計算式において、
Ｓ３：ダクト１ａの断面積、
Ｌ３：ダクト１ａの軸方向長さ、
Ｖ２：エアクリーナ１ｂの容量、
ＳＶ２：エアクリーナ１ｂの断面積、
ＬＶ２：エアクリーナ１ｂの長さ、
Ｓｄ：ホース１ｃの断面積、
Ｌｄ：ホース１ｃの軸方向長さ、
Ｖ１：サージタンク１ｄの容量、
ＳＶ１：サージタンク１ｄの断面積、
ＬＶ１：サージタンク１ｄの長さ、
Ｓ１：インマニポート１ｅの断面積、
Ｌ１：インマニポート１ｅの軸方向長さ、
を示している。

上記のＳ３、Ｌ３、Ｖ２、ＳＶ２、ＬＶ２、Ｓｄ、Ｌｄ、Ｖ１、ＳＶ１、ＬＶ１、Ｓ１、Ｌ１のそれぞれのパラメータを変えたときの、集中定数または分布定数を図４の計算式（ｂ）で求め、上記のどのパラメータが図５におけるどの周波数域での共鳴音に影響を与えるのかを検討した。
その結果、図５に示すように、図４（ａ）の計算モデルの、エアクリーナ１ｂとエアクリーナ１ｂから延びるダクト１ａおよびホース１ｃとが（特にエアクリーナ１ｂとその近傍が）、１００Ｈｚ未満の周波数域での共鳴音（低周波こもり音）に影響を与えることが分かった。
このことから、本発明の吸気装置１０であっても、エアクリーナ２０とエアクリーナ２０から延びるインレットダクト３０およびエアクリーナホース４０が（特にエアクリーナ２０とその近傍が）、低周波こもり音に影響を与えると類推される。
ただし、穴５０を開けることでエアクリーナ２０のエレメント２１でクリーンになった吸気に穴５０から異物が混入することは防止すべきである。
そこで、複数個の穴５０を、エアクリーナ２０のダスティサイド構成壁２２ａおよび／またはインレットダクト３０のエアクリーナ２０側端部に設けている。

〔穴５０の径（大きさ）について〕
複数個の穴５０の各穴５０の直径（大きさ）は、一定であってもよく不一定であってもよい。ただし、各穴５０の直径は、１ｍｍ〜３ｍｍが望ましく、さらには１．５ｍｍ〜２．５ｍｍが望ましく、２ｍｍが最も望ましい。

ここで、各穴５０の望ましい直径が、１ｍｍ〜３ｍｍであり、さらには１．５ｍｍ〜２．５ｍｍであり、さらには２ｍｍである理由を、図６を参照して、説明する。

図６は、複数個の穴５０の総開口面積を一定としたときの、穴５０の径を１ｍｍから１０ｍｍの範囲で変えたときの、（低周波こもり音の減衰量）―（穴径）を示すグラフである。なお、穴５０の径が１ｍｍ未満の場合を考慮しないのは、穴５０の径を１ｍｍより小さくすると、穴５０の径が小さすぎてしまい、穴５０を設ける部材であるエアクリーナ２０、インレットダクトの成形型を用いてエアクリーナ２０、インレットダクト３０の成形と同時に穴５０を設けることができないからである。

図６から次のことがわかる。
複数個の穴５０の総開口面積が一定の場合、低周波こもり音の減衰量は、各穴５０の径が２ｍｍのとき極大（最大）となり、各穴５０の径が２ｍｍから離れるにつれて減少する。すなわち、各穴５０の径が２ｍｍに近づくにつれて、効率よく低周波こもり音を低減させる。
よって、各穴５０の直径は２ｍｍまたはその近傍が望ましく、具体的には、１〜３ｍｍが望ましく、さらには１．５ｍｍ〜２．５ｍｍが望ましいことが分かる。

〔穴５０と共鳴音との関係〕
つぎに、複数個の穴５０を設けることで低周波こもり音を抑制（低減）できる理由を、図７、図８を参照して、説明する。

図７は、吸気装置１０とは異なる評価装置２を示している。評価装置２は、管２ａと、スピーカー２ｂと、スピーカー２ｂから評価装置２に入力される音を測定する入力音測定器２ｃと、管２ａの出口部から出るスピーカー２ｂからの音を測定する出口音測定器２ｄと、管２ａの一部に設けられるチューニング部２ｅと、を備えている。
また、図８は、図７の評価装置２による評価結果を表している。具体的には、（Ａ）評価装置２のチューニング部２ｅに穴も不織布も設けられていない場合を実線で示し、（Ｂ）チューニング部２ｅに直径３ｍｍの穴を１１個設けた場合を点線で示し、（Ｃ）チューニング部２ｅに直径３ｍｍの穴を２４個設けた場合を一点鎖線で示し、（Ｄ）チューニング部２ｅに直径３ｍｍの穴を９６個設けた場合を二点鎖線で示し、（Ｅ）チューニング部２ｅに不織布を設けた場合を細線で示している。

図８から次のことがわかる。
穴を設けることで、共鳴音を抑制するとともに共鳴音の周波数を高周波側に移動させる（ずらす）ことができる。穴数が増えるにつれて共鳴音の周波数が高周波側に移動する。不織布により共鳴音を無くすことができるが、不織布を設けても共鳴音の周波数を高周波側に移動させることはできない。
よって、穴５０を設けることで吸気装置１０の低周波こもり音を抑制（低減）できることがわかる。

つぎに、本発明実施例の作用を説明する。
本発明実施例では、エアクリーナ２０のダスティサイド構成壁２２ａおよび／またはインレットダクト３０のエアクリーナ２２側端部に複数個の穴５０を設け、低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させたため、つぎの作用を得ることができる。
低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させたため、消音器（レゾネータ）を要する場合であっても、従来技術（ｉ）に比べて消音器に要求される必要容積が小さくて済む。そのため、従来技術（ｉ）に比べてスペース上有利である。
また、複数個の穴５０を設けるだけでよく、従来技術（ｉｉ）で要していた通気性部材等の別部材を要しないため、従来技術（ｉｉ）に比べてコストダウンを図ることができる。
また、エアクリーナ２０のクリーンサイド構成壁２３ａおよび／またはエアクリーナホース４０に設ける場合と異なり、エアクリーナ２０のエレメント２１でクリーンになった吸気に異物が混入することを防止できる。

インレットダクト３０に複数個の穴５０を設ける場合、インレットダクト５０を軸方向に５等分したときに最もエアクリーナ２０側となる部分に複数個の穴５０を設けるため、インレットダクト３０を軸方向に５等分したときに最もエアクリーナ２０側となる部分以外の部分に穴５０を設ける場合に比べて、効果的に低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させることができる。

複数個の穴５０の各穴５０の直径が１〜３ｍｍとされているため、各穴５０の直径が３ｍｍより大きい場合に比べて、効果的に低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させることができる。また、穴５０の大きさが１ｍｍ以上であるため、エアクリーナ２０、インレットダクト３０の図示略の成形型に図示略のピンを立てるなどすることでエアクリーナ２０、インレットダクト３０の成形と同時に穴５０を設けることができ、エアクリーナ２０、インレットダクト３０の成形後に穴開け加工をして穴５０を設ける場合に比べてコストダウンを図ることができる。

本発明では、エアクリーナ２０および／またはインレットダクト３０に複数個の穴５０を設け、低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させることで、低周波こもり音を抑制している（低減させている）。すなわち、本発明は、消音器（レゾネータ）を設けて低周波こもり音を下げる（ピークを下げる）という技術でもなく、不織布などを設けて低周波こもり音を無くす（ピークを無くす）技術でもない。よって、本発明によれば、従来とは全く異なる技術（メカニズム）によって低周波こもり音を抑制できる。

１０吸気装置
２０エアクリーナ
２１エレメント
２２ダスティサイド
２２ａダスティサイド構成壁
２３クリーンサイド
２３ａクリーンサイド構成壁
３０インレットダクト
３１吸気口
４０エアクリーナホース
５０穴
Ｅエンジン

Claims

エアクリーナと、
前記エアクリーナから吸気流れ方向上流側に延び吸気流れ方向上流側端が吸気口とされるインレットダクトと、
を有し、
前記エアクリーナのダスティサイド構成壁および／または前記インレットダクトの前記エアクリーナ側端部に複数個の穴を設け、低周波こもり音の周波数を高周波側に移動させた、吸気装置。
前記インレットダクトの前記エアクリーナ側端部とは、前記インレットダクトを軸方向に５等分したときに最も前記エアクリーナ側となる部分である、請求項１記載の吸気装置。
前記複数個の穴の各穴の直径は、１〜３ｍｍとされている、請求項１記載の吸気装置。