JP2016089767A - 吸気管構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、吸気管通路内における圧力損失を増大させることなく、レゾネータの共鳴空間を有するコンパクトな吸気管構造を提供する。
【解決手段】本発明は、空気をエンジンへ導く吸気通路１１を形成する吸気管部３と、所定の周波数成分の音を吸収するレゾネータ５ａ，５ｂとを有した吸気管構造であって、レゾネータは、吸気管部を吸気通路の内面側へ張り出して、流通方向の上流側端部から下流側端部へ円弧を描く流線形の壁面部αを形成し、流線形の壁面部には所定の周波数成分の音を吸収する所定の空間を確保するカバー部１７ｃが取付けられ、流線形の壁面部のうち、最も吸気通路内へ張り出た位置の壁面には、吸気通路と所定の空間とを連通する連通部２１を有するものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、消音機能の付いた吸気管構造に関する。

自動車（車両）に搭載されるレシプロエンジンでは、吸気音を低減するために、車両の吸気開口部とスロットルチャンバとをむすぶ吸気管に、レゾネータを設けた吸気管構造を採用して、レゾネータによる共鳴効果を用いて、吸気系の各種周波数成分の音を消音させることが行われている。
レゾネータの多くは、特許文献１，２に開示されているように空気をエンジンへ導く吸気通路を形成する吸気管部の外面に設けられる。そして、吸気通路と連通させている。

ところで、レゾネータで、吸気系の特定の周波数成分の音を吸収するには、特定の周波数成分の音を共鳴させる共鳴周波数を設定しておき、共鳴効果で減衰する。つまり、音を空間内で反響させながら拡散させて減衰する。このため、レゾネータは、より大きな減衰量を得る為に、かなりの容量が求められる。
一方、レゾネータが配置される自動車のエンジンルームは、エンジンや補機類を収める又は外観デザインの都合上、スペース的な制約が多い。この制約は厳しくなる傾向にある。

このため、単に吸気管部の外面にレゾネータを設ける構造では（特許文献１，２）、吸気管部自体が大型又は大柄になるので、エンジンルーム内にレゾネータを配置することは難しくなる。
そこで、特許文献３に開示されているように吸気管部内、すなわち吸気通路内に、レゾネータ全体を収めて、コンパクトにする構造が提案されている。

特開平 ８− ２１３２３号公報 特開２００２−２４０５３４号公報 特開２００６− １７０９０号公報

しかし、吸気管部内にレゾネータ全体を収める構造は、吸気通路の通気抵抗が増加しやすく、かなりの圧力損失を伴う。このため、エンジン性能を低下させる問題がある。
そこで、本発明の目的は、吸気管通路内における圧力損失を増大させることなく、レゾネータの共鳴空間を有するコンパクトな吸気管構造を提供する。

本発明の態様は、空気をエンジンへ導く吸気通路を形成する吸気管部と、所定の周波数成分の音を吸収するレゾネータとを有した吸気管構造であって、レゾネータは、吸気管部を吸気通路の内面側へ張り出して、流通方向の上流側端部から下流側端部へ円弧を描く流線形の壁面部を形成し、流線形の壁面部には所定の周波数成分の音を吸収する所定の空間を確保するカバー部が取付けられ、流線形の壁面部のうち、最も吸気通路内へ張り出た位置の壁面には、吸気通路と所定の空間とを連通する連通部を有するものとした。

本発明によれば、
１．レゾネータの一部が吸気通路内に張り出されることにより、吸気管構造の全体のコンパクト化が図れる。
２．吸気通路内に張り出た壁面部が流線形に形成されることにより、吸気通路の通気抵抗が改善され、圧力損失が抑えられる。

３．最も吸気通路の内面から張り出た流線形の壁面に連通部を設けることにより、連通部から同連通部と対向するレゾネータ内部の壁面までの距離を稼ぎ、吸気通路の音をレゾネータ内部へ十分に拡散させる空間を確保し、十分なる共鳴効果を発揮させる。
それ故、吸気管通路内における圧力損失を増大させることなく、レゾネータの共鳴空間を有するコンパクトな吸気管構造が提供できる。

本発明の第１の実施形態の吸気管構造を示す一部切欠した斜視図。 図１の低周波消音用のレゾネータを拡大して示す一部切欠した斜視図。 図１中のＡ−Ａ線に沿うレゾネータの側断面図。 図１中のＢ−Ｂ線に沿うレゾネータの平断面図。 本発明の第２の実施形態の要部を示す平断面図。

以下、本発明を図１から図４に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
図１は、レゾネータ付の吸気管構造の全体を示している。同吸気管構造は、車両の吸気開口部とスロットルチャンバ（いずれも図示しない）との間、例えば車両の吸気開口部（図示しない）とエアクリーナ（図示しない）との間に配置される吸気管部３と、同吸気管部３の内面に配置されるレゾネータ、ここでは二種類のレゾネータ、例えばエンジンの吸気系の特定の周波数成分たる低い周波数成分（本願の所定の周波数成分に相当）の音を消音するレゾネータ５ａと、同じく高い周波数成分（本願の所定の周波数成分に相当）の音を消音するレゾネータ５ｂとを組み合わせて構成される。

このうち吸気管部３は、例えば一端部に車両の吸気開口部（図示しない）と接続可能な接続部７ａを有し、他端部にエンジンのエアクリーナ（いずれも図示しない）と接続可能な接続部７ｂを有し、これら接続部７ａ，７ｂ間を例えば楕円形の断面をもつ筒部９で連通して構成される。そして、吸気管部３の管腔にて吸気通路１１を形成している。この吸気通路１１にて、車両の吸気開口部から取り込まれた空気がエンジンへ導ける。

二種類のレゾネータ５ａ，５ｂは、筒部９の両側に設けられている。具体的には、両レゾネータ５ａ，５ｂは、筒部９の軸心を挟んだ径方向両側の外面部分に相対向して設けられている。図３は、このレゾネータ５ａ，５ｂを図１中のＡ−Ａ線で断面した側断面図が示され、図４は、レゾネータ５ａ，５ｂを図１中のＢ−Ｂ線で断面した平断面図が示されている。

レゾネータ５ａ，５ｂは、いずれも同じ構造で、いずれも内部に所定の空間である共鳴室１３ａ，１３ｂを有して構成されている。具体的には共鳴室１３ａ，１３ｂは、例えば図１、図３および図４に示されるように吸気通路１１の中心を挟んで向き合う、筒部９の短軸方向の両側の周壁部分９ａの外面に、例えば角形偏平状の共鳴空間を形成して構成される。共鳴室１３ａ，１３ｂは、いずれも内周側の部位を吸気通路１１内に張り出して設けられている。これら共鳴室１３ａ，１３ｂの各部は、大小の違いはあるものの、大部分は同じ構造が用いられている。そのため、ここでは図２で拡大して示されている共鳴室１３ａ（低周波成分消音用）の構造を代表して説明する。

すなわち、共鳴室１３ａは、図２および図３に示されるように吸気通路１１内に配置される凹形の内側部分１４ａと吸気通路１１外に配置される外側部分１４ｂとを有している。
外側部分１４ｂは、内側部分１４ａの各辺部を形成している側壁部１６ｂから一体に吸気通路１１外へ突き出る枠形の側壁部１７ｂを有している。そして、この側壁部１７ｂには、開口を塞ぐよう角形のカバー部１７ｃが設けられる。これにより、内側部分１４ａの底壁部１６ａおよび側壁部１６ｂ、外側部分１４ｂの側壁部１７ｂ、カバー部１７ｃで囲まれる角形の偏平な箱空間に、所定の空間である共鳴室１３ａを形成している。

つまり、共鳴室１３ａは、角形の空間のうち、内側が吸気通路１１内に張り出し、残る外側部分が吸気通路１１外（筒部９外）から外側へ張り出され、吸気通路１１内に配置される分、吸気通路１１外への張り出しが抑えられている。
この共鳴室１３ａの、吸気通路１１内に張り出た壁面部分が流線形に形成されている。この流線形状部α（流線形面）は、共鳴室１３ａの底部をなす底壁部１６ａを流線形とした構造が用いられている。つまり、流線形状部αは、吸気管部３を吸気通路１１の内面側へ、吸気通路１１の流通方向の上流側端部から下流側端部へ円弧を描くように張り出した、流線形の壁面部で形成される。

具体的には流線形状部αは、図１、図２および図４に示されるように底壁部１６ａのうち、吸気通路１１の流通方向の上・下流側の各端部を吸気通路１１の内面の近くに配置し、底壁部１６ａの中間部を当該端から遠ざかるにしたがい吸気通路１１の内面から次第に離れる円弧を描く流線形状で形成される。これにて、吸気通路１１内に臨む底壁部１６の壁面全体を流通方向にならう平坦な流線形状にしている。この流線形状の曲面にて、吸気通路１１の通気抵抗を抑える。そして、この流線形状部αを備える箱形構造の壁面部となる開口部、すなわち側壁部１７ｂ端に、カバー部１７ｃが取り付き、共鳴室１３ａ（所定の空間）を確保している。

また底壁部１６ａのうち、最も吸気通路１１内に張り出た壁面、すなわち流線形面の頂部には、吸気通路１１内と共鳴室１３ａ内とを連通する連通部１９が設けられている。連通部１９は、例えば吸気通路１１の流通方向と直交する（交差する方向）に延びるスリット２１から形成されている。このスリット２１から、吸気通路１１内の音が、角形偏平の共鳴室１３ａ内へ拡散されるようにしている。このスリット２１の配置により、図４に示されるようにスリット２１から、同スリット２１と向き合うカバー部１７ｃの壁面までの間の距離δ１を稼いで、偏平の共鳴室１３ａでありながら、吸気通路１１内の音が十分に共鳴室１３ａ内の端部分（各部）まで拡散され、共鳴効果により所定の周波数成分の音が減衰（吸収）される構造としている。

さらに図１、図２および図４に示されるように底壁部１６ａで形成される流線形状の壁面のうち、スリット２１を挟んだ流通方向（吸気通路１１）の上流側の壁面には、流線形状の壁面を流れる空気の気流ａの影響をスリット２１が受けずにすむよう、気流剥離部２３が設けられている。気流剥離部２３は、例えばＬ形の段差部２５を、吸気通路１１の流通方向と交差する方向である、底壁部１６ａの上流側壁面の幅方向沿いに形成した構造でなる。この段差部２５が、当該壁面の幅方向全体に渡り配置されている。これにより、段差部２５は、スリット２１の上流側で、スリット全体を許容するよう、スリット２１の長さ以上に渡り配置される。この段差部２５にて、スリット２１へ向かう壁面上の空気流ａを当該壁面から剥離させ、同気流ａがスリット２１へ向かわないようにしている。

レゾネータ５ａは、消音すべき所定の周波数成分の音である低周波成分を抑えるのに適した共鳴周波数が発生されるよう、共鳴室１３ａの容量（内部空間の容量）、スリット２１の開口面積、底壁部１６ａの板厚（連通部の連通長さに相当）が設定されている。つまり、低周波成分消音用のレゾネータとしている。
残るレゾネータ５ｂは、上記レゾネータ５ａと同等の構造を用い、高周波成分の音を抑えるのに適した共鳴周波数が発生されるよう、共鳴室１３ｂの容量（内部空間の容量）、スリット２１の開口面積、底壁部１６ａの板厚（連通部の連通長さに相当）が設定されている。つまり、消音するべき周波数の異なる高周波成分消音用のレゾネータとしている。

レゾネータ５ｂは、レゾネータ５ａとは、共鳴室容量、スリット開口面積、底壁部１６ａの板厚の点、さらに段差部２５が無いことが違うだけで、実質的に同じであるので、同一部分に同じ符号や類似する符号を付して、その説明を省略した。
こうした吸気管構造によると、車両の吸気開口部（図示しない）から取り込まれた空気は、吸気通路１１、エアクリーナ（図示しない）を通り、エンジン（図示しない）のスロットルチャンバ（図示しない）へ導かれる。

このとき、吸気通路１１内の吸気音の高周波成分や低周波成分は、レゾネータ５ａのスリット２１、レゾネータ５ｂのスリット２１を通じて、それぞれ共鳴室１３ａ，１３ｂへ入射し、カバー部１７ｃの内面とで反響しながら、共鳴室１３ａ，１３ｂ内の各部へ拡散する。そして、各レゾネータ５ａ，５ｂで設定された共鳴周波数にしたがい、所定の周波数成分の音である特定の周波数成分の音が共鳴効果によって減衰（吸収）される。

この吸気管構造によると、コンパクトでありながら、十分な共鳴効果が発揮できる。
すなわち、レゾネータ５ａ，５ｂは、一部を、吸気通路１１内に張り出させて、吸気管部３の外面に配置してあるから、吸気管部３外への張り出しが抑えられる。これにより、吸気管構造の全体はコンパクトになる。
特に吸気通路１１内に張り出たレゾネータ５ａ，５ｂの壁面は、流線形に形成されているから、吸気通路１１の通気抵抗の増加は抑えられる。これにより、レゾネータ５ａ，５ｂの張り出しを要因とした圧力損失は抑えられる。

しかも、流線形の壁面（底壁部１６ａ）のうち、最も吸気通路１１内へ張り出した地点には、スリット２１（連通部１９）が設けられているので、スリット２１位置から、同スリット２１の対向するカバー部１７ｃの内面（共鳴室１３ａ，１３ｂの壁面）までの距離δ１、δ２を稼ぐことができ、吸気通路１１の音を反響によってレゾネータ５ａ，５ｂの内部の隅々まで十分に拡散させることができ、偏平の共鳴室１３ａ，１３ｂでありながら、十分な共鳴効果が発揮される。

それ故、吸気管構造は、吸気管通路１１内における圧力損失を増大させることなく、レゾネータ５ａ，５ｂの共鳴空間を有したコンパクトな構造にすることができる。
しかも、スリット２１（連通部１９）から上流側の壁面に段差部２５（気流剥離部２３）を設けたことにより、図４のように流線形の壁面に沿いにスリット２１へ向かう空気流ａは、段差部２５により剥離されて他の方向へ向うから、スリット２１に至らず、スリット２１の開口縁に気流が当たることによる、笛吹き音と呼ばれる異音の発生を防ぐことができる。特に段差部２５は、スリット２１以上の長さを有して配置したので、異音発生防止には有効で、高い静音性をもたらすことができる。

またレゾネータ５ａ，５ｂの各部は、所定の周波数成分の音に対する共鳴周波数が発生するよう、共鳴室１３ｂの容量（所定空間の容量）、スリット２１の開口面積、底壁部１６ａの板厚（連通部の連通長さに相当）が設定されているので、十分な共鳴効果が期待できる。
図５は、本発明の第２の実施形態を示す。

本実施形態は、第１の実施形態の変形例で、流線形の共鳴室構造を低周波成分消音用の共鳴室１３ａにだけに採用したり、気流剥離部２３を流線形の壁面から突き出る突条部２７から形成したものである。ちなみに突条部２７は、吸気通路１１の流通方向と直交する向きに沿って形成されている。
このような構造でも、第１の実施形態と同様の効果を奏する。但し、図５において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略した。

なお、上述した各実施形態における各構成およびそれの組合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。上述した実施形態では、二種類のレゾネータが配置された吸気管構造に本発明を適用したが、これに限らず、一種類のレゾネータが配置される吸気管構造に本発明を適用してもよい。上述の実施形態では、角形偏平のレゾネータを用いたが、他の形状のレゾネータでも構わない。また上述の実施形態では、レゾネータを、車両の吸気開口部とエアクリーナとの間に配置する例を挙げたが、これに限らず、レゾネータは、車両の吸気開口部とスロットルチャンバとの間であれば、どの位置に配置しても構わない。

３ 吸気管部
５ａ，５ｂ レゾネータ
１１ 吸気通路
１３ａ，１３ｂ 共鳴室（所定の空間）
１６ａ、１６ｂ 底壁部、側壁部（壁面部）
１７ｃ カバー部
２１ スリット（連通部）
２５，２７ 段差部，突条部（気流剥離部）
α 流線形状部α（流線形面）

Claims (4)

1. 空気をエンジンへ導く吸気通路を形成する吸気管部と、所定の周波数成分の音を吸収するレゾネータとを有した吸気管構造であって、
   前記レゾネータは、
   前記吸気管部を前記吸気通路の内面側へ張り出して、流通方向の上流側端部から下流側端部へ円弧を描く流線形の壁面部を形成し、前記流線形の壁面部には前記所定の周波数成分の音を吸収する所定の空間を確保するカバー部が取付けられ、
   前記流線形の壁面部のうち、最も吸気通路内へ張り出た位置の壁面には、前記吸気通路と前記所定の空間とを連通する連通部を有する
   ことを特徴とする吸気管構造。
2. 前記流線形の壁面部は、前記吸気通路の流通方向上流側の壁面に、前記連通部へ向かう空気を当該壁面から剥離する気流剥離部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の吸気管構造。
3. 前記連通部は、流線形の壁面に設けられた前記吸気通路の流通方向と交差する方向に延びるスリットを有し、
   前記気流剥離部は、前記吸気通路の流通方向と交差する方向に対し、前記スリット長さ以上に渡り配置されるものである
   ことを特徴とする請求項２に記載の吸気管構造。
4. 前記レゾネータは、前記所定の周波数成分の音に対する共鳴周波数が発生するよう前記所定空間の容量、前記スリットの開口面積、前記連通部の連通長さが設定されることを特徴とする請求項３に記載の吸気管構造。

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