JP2018135856A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】振動および騒音を抑制することが可能な内燃機関を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、トランスミッションを取り付けることでパワープラントを構成する内燃機関本体と、前記内燃機関本体の表面であって、前記パワープラントの捩りモードの軸付近において弾性支持された補機と、を具備する内燃機関である。本発明によれば、振動を抑制することが可能な内燃機関を提供することができる。【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関に関する。

内燃機関において用いられる補機として、例えばオルタネータ、ウォータポンプなどがある。こうした補機をエンジン本体の側部に取り付けることで、振動および騒音を抑制する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平５−１８５８６０号公報

しかし振動の抑制が十分に行われない場合、振動が車室に伝わり、騒音を発生させることがある。特に、内燃機関の高出力化および高トルク化などに伴い、低周波数の振動が増大し、それに起因する騒音も大きくなる。そこで、振動および騒音を抑制することが可能な内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的は、トランスミッションを取り付けることでパワープラントを構成する内燃機関本体と、前記内燃機関本体の表面であって、前記パワープラントの捩りモードの軸付近において弾性支持された補機と、を具備する内燃機関によって達成できる。

振動および騒音を抑制することが可能な内燃機関を提供できる。

図１は内燃機関を例示する斜視図である。 図２（ａ）は内燃機関を例示する上面図である。図２（ｂ）は内燃機関を例示する側面図である。 図３（ａ）は周波数と伝達感度との関係を示す図である。図３（ｂ）は周波数と圧力との関係を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の内燃機関１００（エンジン）について説明する。図１は内燃機関１００を例示する斜視図である。図２（ａ）は内燃機関１００を例示する上面図である。図２（ｂ）は内燃機関１００を例示する側面図である。内燃機関１００は例えば自動車などに搭載されるガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどである。Ｘ、ＹおよびＺの各方向は互いに直交する。Ｙ方向は不図示のクランクシャフトの延伸方向であり、シリンダボアが並ぶ方向でもある。Ｚ方向はピストンのストロークの方向である。

図１に示すように、内燃機関１００はエンジン本体１０（内燃機関本体）、補機２０および支持体２２を備える。エンジン本体１０は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とを備える。シリンダヘッド１２はシリンダブロック１１の上（＋Ｚ側）に装着される。エンジン本体１０の表面のうち、面１０ａは＋Ｘ側の面、面１０ｂは−Ｘ側の面、面１０ｃは＋Ｚ側の面、面１０ｄは−Ｚ側の面、面１０ｅは＋Ｙ側の面、面１０ｆは−Ｙ側の面である。

エンジン本体１０のうち、シリンダブロック１１の＋Ｙ側の面１０ｅにトランスミッション１３が取り付けられる。エンジン本体１０およびトランスミッション１３はパワープラント９を構成する。パワープラント９は、取り付け部１４を用いて、車両に取り付けられる。

図１のＣはパワープラント９の剛性の中心（剛心）である。ＡＸは、パワープラント９の捩り振動の中心軸を示す仮想的な線であり、面１０ｅから面１０ｆにかけて剛心Ｃを通るように延伸する。軸ＡＸは面１０ｅから面１０ｆに向かうにつれ、図２（ａ）に示すように面１０ｂ側から面１０ａ側に近づき、かつ図２（ｂ）に示すように面１０ｄ側から面１０ｃ側に近づく。

パワープラント９の捩り振動とは、図１に矢印Ａ１で示すように、パワープラント９が軸ＡＸを中心に回転するような運動であり、振動およびそれに起因する騒音の原因となる。燃料の燃焼により発生する圧力が不図示のクランク軸、およびエンジン本体１０の軸受けに伝わり、エンジン本体１０の振動（捩り振動）となる。こうした振動が取り付け部１４を通じて車室などに伝わり、騒音が発生する恐れがある。

エンジン本体１０の面１０ａには例えば不図示のボルトなどを用いて支持体２２が取り付けられる。補機２０は不図示のボルトなどで支持体２２に固定されることで、エンジン本体１０に取り付けられる。補機２０は軸ＡＸ付近に位置し、補機２０の片面（−Ｘ側の面）は、支持体２２を介して、エンジン本体１０の面１０ａに弾性支持される。また、補機２０の支持は、補機２０の一面（−Ｘ側の面）は支持され、他方の面（＋Ｘ側の面）は支持されない片持ち支持である。補機２０は例えばエンジン本体１０に冷却水を供給するウォータポンプ、オルタネータ、油圧ポンプ、またはエア・コンディショナ（エアコン）用のコンプレッサなどである。支持体２２は例えばゴムなどの弾性体で形成されている。

図１に矢印Ａ２で示すように補機２０は振動する。補機２０の振動は、パワープラント９の振動とは独立であり、補機２０とパワープラントとは互いに異なる周波数で振動することができる。

図２（ａ）に示すように、Ｘ方向における補機２０と軸ＡＸとの距離Ｄ１は、軸ＡＸと面１０ｂとの距離Ｄ２より小さい。図２（ｂ）に示すように、Ｚ方向における補機２０と軸ＡＸとの距離Ｄ３は、補機２０と面１０ｃとの距離Ｄ４より小さい。

以上のように、補機２０は軸ＡＸの付近において弾性支持され、かつパワープラント９とは独立して振動することができる。これにより、軸ＡＸを中心とした補機２０の慣性モーメントが小さくなり、パワープラント９の捩り振動の共振周波数が高周波側にシフトする。この結果、振動および騒音を抑制することができる。図３（ａ）および図３（ｂ）を参照し、この点について説明する。

図３（ａ）は周波数と伝達感度との関係を示す図である。横軸はパワープラント９の振動の周波数、縦軸は振動の伝達感度を示す。図３（ａ）の比較例は、補機２０を設けない例である。図３（ａ）に示すように、第１実施形態における共振周波数ｆ１は、比較例における共振周波数ｆ２よりも高い。このため、第１実施形態においては、パワープラント９の振動の低周波成分の伝達感度は小さくなり、高周波成分の伝達感度は大きくなる。

図３（ｂ）は周波数と圧力との関係を示す図である。横軸は周波数、縦軸は振動の原因となる燃焼の圧力を示す。図３（ｂ）に示すように、周波数が高いほど圧力は低い。

第１実施形態によれば、補機２０はパワープラント９の捩りモードの軸ＡＸ付近において弾性支持されている。このため、図３（ａ）に示したように、振動の共振周波数が高周波側に変化し、低周波成分の伝達感度は小さくなり、高周波成分の伝達感度は大きくなる。図３（ｂ）に示したように低周波数において圧力は高いが、図３（ａ）に示したように第１実施形態では振動の低周波成分の伝達感度が小さい。このため、低周波数の振動は車室に伝達されにくい。また、図３（ｂ）に示したように高周波数における圧力は低いため、高周波数の振動の発生は抑制される。以上のように、第１実施形態によれば、パワープラント９の振動、およびそれに起因する騒音を抑制することができる。

補機２０は軸ＡＸの近くに設ければよい。例えば、エンジン本体１０の軸ＡＸ周りの面（面１０ａ〜１０ｄ）のうち、軸ＡＸに最も近い面である面１０ａに補機２０を設けることが好ましい。また、補機２０と軸ＡＸが近くなるように、面１０ａ内の−Ｙ側に補機２０を設けることが好ましい。図１の矢印Ａ２で示したように、補機２０は軸ＡＸの周りを振動する。したがって、エンジン本体１０の軸ＡＸと交差する面１０ｅまたは面１０ｆに補機２０を設けてもよいが、補機２０は軸ＡＸと交差しないことが好ましい。

補機２０の形状および質量などに応じて、補機２０の振動の周波数および慣性モーメントは変化し、パワープラント９の共振周波数も変化する。所望の共振周波数が得られるように、補機２０の形状および質量などを調整してもよい。例えば補機２０がウォータポンプならば、水路の大きさおよび形状などを調整してもよい。

支持体２２により補機２０はエンジン本体１０に弾性支持される。支持体２２の材料および形状などは変更してもよい。支持体２２は例えばゴムなど軟質な弾性部材で形成されてもよいし、金属のばねなどでもよい。支持体２２の剛性が、エンジン本体１０よりも低ければよい。また、補機２０自体が低い剛性を有する場合、支持体２２を介さずに、補機２０をエンジン本体１０に直接取り付けてもよい。

エンジン本体１０に複数の補機２０を設けてもよい。各補機２０が軸ＡＸ付近で弾性支持されることで、振動および騒音を効果的に抑制することができる。また複数の補機２０のうち少なくとも１つが軸ＡＸ付近で弾性支持されてもよい。例えば複数の補機２０のそれぞれが面１０ａ〜１０ｆのいずれかに設けられ、複数の補機２０のうち少なくとも１つが面１０ａにおいて弾性支持されればよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

９ パワープラント
１０ エンジン本体
１０ａ〜１０ｆ 面
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ トランスミッション
１４ 取り付け部
２０ 補機
２２ 支持体
１００ 内燃機関

Claims (1)

1. トランスミッションを取り付けることでパワープラントを構成する内燃機関本体と、
   前記内燃機関本体の表面であって、前記パワープラントの捩りモードの軸付近において弾性支持された補機と、を具備する内燃機関。

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