JP2022178230A

JP2022178230A - 車両

Info

Publication number: JP2022178230A
Application number: JP2021084863A
Authority: JP
Inventors: 秀哲伊藤; Hideaki Ito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-05-19
Filing date: 2021-05-19
Publication date: 2022-12-02

Abstract

【課題】既存の構成を利用して容積を確保できるようにヘルムホルツレゾネータを構成可能な車両を提供することを目的とする。【解決手段】本開示に係る車両は、内燃機関と、防音カバーと、連通管と、を備える。内燃機関は、吸気通路を有する。防音カバーは、内燃機関を覆うように構成されている。連通管は、内燃機関と防音カバーとの間の空間と、吸気通路とを連通させるように構成されている。連通管は、例えば、エアクリーナに接続されている。【選択図】図２

Description

本開示は、防音カバーによって覆われた内燃機関を備える車両に関する。

特許文献１には、エンジンカバーによって覆われた内燃機関を備える船外機が開示されている。この内燃機関は、吸気通路中に配置された消音室と、水分離部としての外側ガラリの内側に位置する空間（水分離室）と、を備える。消音室と水分離室との間は、所定深さの複数の穴を備える穴部材と複数のサクションパイプとの少なくとも一方によって繋がれている。これにより、水分離室を容積としたヘルムホルツレゾネータが構成され、吸気騒音が低減される。

特開２０２０－０８４８０９号公報

船外機とは異なり、上述の水分離室を備えていない車両に搭載された内燃機関においても、吸気騒音の低減が求められる。車両に既存の構成を利用してヘルムホルツレゾネータの容積を確保できれば、別体のレゾネータを新たに備えることなく吸気騒音の低減が可能となる。このことは、省スペース及び低コストの観点において望ましい。

本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、既存の構成を利用して容積を確保できるようにヘルムホルツレゾネータを構成可能な車両を提供することを目的とする。

本開示に係る車両は、内燃機関と、防音カバーと、連通管と、を備える。内燃機関は、吸気通路を有する。防音カバーは、内燃機関を覆うように構成されている。連通管は、内燃機関と防音カバーとの間の空間と、吸気通路とを連通させるように構成されている。

吸気通路には、エアクリーナが配置されていてもよい。そして、連通管は、エアクリーナに接続されていてもよい。

吸気通路には、エアクリーナが配置されていてもよい。吸気通路は、エアクリーナの上流側に位置する吸気ダクトを含んでもよい。そして、連通管は、吸気ダクトに接続されていてもよい。

吸気通路には、吸気の上流側から順に、エアクリーナ及びスロットルボディが配置されていてもよい。吸気通路は、エアクリーナとスロットルボディとの間に位置するエアクリーナホースを含んでもよい。そして、連通管は、エアクリーナホースに接続されていてもよい。

吸気通路には、スロットルボディが配置されていてもよい。そして、連通管は、スロットルボディに接続されていてもよい。

吸気通路は、吸気を内燃機関の複数の気筒に分配する吸気マニホールドを含んでもよい。そして、連通管は、吸気マニホールドに接続されていてもよい。

本開示に係る車両によれば、連通管を追加するだけで、車両に既存の構成である防音カバーを利用して容積を確保できるように、ヘルムホルツレゾネータを構成できるようになる。

実施の形態１に係る車両の構成を概略的に示す図である。図１中の内燃機関周りの構成を拡大して示す図である。内燃機関の吸気系の共鳴モードの例を説明するための図である。実施の形態２に係る車両の構成を概略的に示す図である。実施の形態３に係る車両の構成を概略的に示す図である。実施の形態４に係る車両の構成を概略的に示す図である。実施の形態５に係る車両の構成を概略的に示す図である。

以下に説明される各実施の形態において、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。また、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る技術思想が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本開示に係る技術思想に必ずしも必須のものではない。

１．実施の形態１
図１は、実施の形態１に係る車両１０の構成を概略的に示す図である。図１は車両側面視である。車両１０は、車室１２と、隔壁１４によって車室１２と区画されたエンジンコンパートメント１６とを備えている。エンジンコンパートメント１６には、防音カバー１８によって覆われた内燃機関３０が配置されている。

図２は、図１中の内燃機関３０周りの構成を拡大して示す図である。内燃機関３０は、シリンダヘッド及びシリンダブロックを含むエンジン本体３２を備えている。エンジン本体３２（シリンダヘッド）には、吸気通路３４と排気通路（図示省略）とが接続されている。

吸気通路３４には、吸気の上流側から順に、エアクリーナ３６及びスロットルボディ３８が配置されている。また、吸気通路３４は、エアクリーナ３６の上流側に位置する吸気ダクト４０を含む。吸気ダクト４０の上流端は、内燃機関３０に吸気を取り入れる吸気口４０ａである。図１に示すように、吸気ダクト４０は、典型的には、吸気口４０ａが車両１０の前方を向くように配置される。ただし、吸気ダクト４０は、吸気口４０ａが前方以外の他の方向を向くように配置されてもよい。

また、吸気通路３４は、エアクリーナ３６とスロットルボディ３８との間に位置するエアクリーナホース４２を備えている。さらに、吸気通路３４は、吸気を内燃機関３０の複数の気筒に分配する吸気マニホールド４４を含む。吸気マニホールド４４は、スロットルボディ３８の下流側に配置されている。

防音カバー１８は、内燃機関３０が発する音が周囲に放出されるのを抑制するために設けられている。図２に示す一例では、エンジン本体３２及び吸気通路３４を含む内燃機関３０の全体が防音カバー１８によって覆われている。このような防音カバー１８は、防音カプセルとして機能する。

上述のように防音カバー１８によって覆われた内燃機関３０を備える車両１０は、内燃機関３０の吸気騒音低減のために次のような構成を備えている。すなわち、図２に示すように、内燃機関３０と防音カバー１８との間には、空間２０が形成されている。車両１０は、連通管４６を備えている。連通管４６は、当該空間２０と吸気通路３４とを連通させるように配置されている。一例として、連通管４６は、空間２０内に配置されている。

より詳細には、図２に示す例では、連通管４６は、エアクリーナ３６に接続されている。より詳細には、連通管４６は、吸気通路３４の一部として機能するエアクリーナ３６内の通路と連通している。

連通管４６を備えることにより、吸気騒音の低減のために、防音カバー１８の内部空間に相当する空間２０を利用したヘルムホルツレゾネータを構成できる。このようなヘルムホルツレゾネータの共鳴周波数ｆは、以下の（１）式によって特定される。
ｃ：音速（常温では、一般的に３４０ｍ／ｓ）
Ｖ：ヘルムホルツレゾネータ（共鳴空間）の容積（すなわち、空間２０の容積）
ｄ：連通管４６の内径（０．８ｄは、実験的に求められる開口端補正値）
ｓ：連通管４６の断面積
ｌ：連通管４６の長さ

（１）式より、共鳴周波数ｆは、容積Ｖ及び長さｌ等の各パラメータを調整することによって任意に設定できる。例えば、容積Ｖを大きくしたり、長さｌを大きくしたりすることで、共鳴周波数ｆを下げることができる。このように構成されたヘルムホルツレゾネータによれば、共鳴周波数ｆ付近の吸気騒音を低減できる。

以上説明した車両１０によれば、連通管４６を追加するだけで、車両１０に既存の構成である防音カバー１８を利用して容積Ｖを確保できるように、ヘルムホルツレゾネータを構成できるようになる。このため、省スペースかつ低コストで吸気騒音を低減することが可能となる。

そして、車両１０によれば、内燃機関３０（主にエンジン本体３２）と防音カバー１８との間の広範囲のデッドスペースをヘルムホルツレゾネータの容積Ｖとして有効活用できる。特に、図２に示す例では、防音カバー１８は、内燃機関３０を全体的に覆っている。このため、大きな空間２０を確保できるので、ヘルムホルツレゾネータの容積Ｖ及び連通管４６の長さｌを大きく確保し易い。したがって、低周波数域の吸気騒音の対策に好適であり、別体のレゾネータを新たに備えることなく、低周波数域の吸気騒音を低減することが可能となる。

より詳細には、図３は、内燃機関の吸気系の共鳴モードの例を説明するための図である。図３には、４つの共鳴モード１～４が例示されている。自動車等の車両において、吸気通路で生じる各種の共鳴モードのうちで最も問題となるのは、共鳴モード１である。共鳴モード１は、吸気通路（吸気管）の全長（吸気口から吸気マニホールドの出口まで）の３／４の波長で発生する爆発一次成分の気柱共鳴に関するものである。例えば直列４気筒型では、共鳴モード１は、約８０Ｈｚの低周波数域の吸気騒音の要因となる。連通管４６を利用した本実施形態の車両１０は、上述のように容積Ｖを大きく確保できるので、このような低周波数域の吸気騒音の対策に好適である。なお、共鳴モード２～４は、それぞれ、吸気マニホールドの一次共鳴モード、吸気ダクトの一次共鳴モード、及び、エアクリーナホースの一次共鳴モードである。また、図３の説明では、スロットルボディは省略されている。

また、本実施形態では、連通管４６は、エアクリーナ３６に接続されている。図３に示すように、共鳴モード１では、エアクリーナ３６の付近に定在波の腹ができる。このため、吸気通路３４側の連通管４６の接続場所をエアクリーナ３６とすることにより、共鳴モード１による吸気騒音を効果的に低減できる。

上述した実施の形態１では、連通管４６は、エアクリーナ３６に接続されている。しかしながら、空間２０をヘルムホルツレゾネータの容積Ｖとして利用して吸気騒音を低減するための「連通管」の接続位置は、広く言えば吸気通路３４上であればよく、エアクリーナ３６に代え、例えば、次の実施の形態２～５において説明されるものであってもよい。より詳細には、吸気通路３４に対する「連通管」の接続位置は、吸気騒音の低減対象として着目する共鳴モードに応じて適宜変更されてもよい。

２．実施の形態２
図４は、実施の形態２に係る車両５０の構成を概略的に示す図である。実施の形態２に係る車両５０は、吸気通路３４に対する連通管の接続位置において、実施の形態１に係る車両１０と相違している。具体的には、図４に示すように、車両５０が備える連通管５２は、エアクリーナ３６の上流側に位置する吸気ダクト４０に接続されている。より詳細には、連通管５２は、吸気通路３４の一部として機能する吸気ダクト４０内の通路と連通している。

実施の形態２に係る車両５０によっても、連通管５２を追加するだけで、車両５０に既存の構成である防音カバー１８を利用して容積Ｖを確保できるように、ヘルムホルツレゾネータを構成できるようになる。そして、車両５０によれば、例えば、図３に示す共鳴モード３による吸気騒音の低減に適した共鳴周波数ｆが得られるように連通管５２の長さｌ等のパラメータを設定することにより、共鳴モード３による吸気騒音を効果的に低減できる。

３．実施の形態３
図５は、実施の形態３に係る車両６０の構成を概略的に示す図である。実施の形態３に係る車両６０は、吸気通路３４に対する連通管の接続位置において、実施の形態１に係る車両１０と相違している。具体的には、図５に示すように、車両６０が備える連通管６２は、エアクリーナ３６とスロットルボディ３８との間に位置するエアクリーナホース４２に接続されている。より詳細には、連通管６２は、吸気通路３４の一部として機能するエアクリーナホース４２内の通路と連通している。

実施の形態３に係る車両６０によっても、連通管６２を追加するだけで、車両６０に既存の構成である防音カバー１８を利用して容積Ｖを確保できるように、ヘルムホルツレゾネータを構成できるようになる。そして、車両６０によれば、例えば、図３に示す共鳴モード４による吸気騒音の低減に適した共鳴周波数ｆが得られるように連通管６２の長さｌ等のパラメータを設定することにより、共鳴モード４による吸気騒音を効果的に低減できる。

４．実施の形態４
図６は、実施の形態４に係る車両７０の構成を概略的に示す図である。実施の形態４に係る車両７０は、吸気通路３４に対する連通管の接続位置において、実施の形態１に係る車両１０と相違している。具体的には、図６に示すように、車両７０が備える連通管７２は、スロットルボディ３８に接続されている。より詳細には、連通管７２は、吸気通路３４の一部として機能するスロットルボディ３８内の通路と連通している。

実施の形態４に係る車両７０によっても、連通管７２を追加するだけで、車両７０に既存の構成である防音カバー１８を利用して容積Ｖを確保できるように、ヘルムホルツレゾネータを構成できるようになる。

５．実施の形態５
図７は、実施の形態５に係る車両８０の構成を概略的に示す図である。実施の形態５に係る車両８０は、吸気通路３４に対する連通管の接続位置において、実施の形態１に係る車両１０と相違している。具体的には、図７に示すように、車両８０が備える連通管８２は、吸気マニホールド４４に接続されている。より詳細には、連通管８２は、吸気通路３４の一部として機能する吸気マニホールド４４内の通路（例えば、吸気マニホールド４４の集合部４４ａ内の通路）と連通している。

実施の形態５に係る車両８０によっても、連通管８２を追加するだけで、車両８０に既存の構成である防音カバー１８を利用して容積Ｖを確保できるように、ヘルムホルツレゾネータを構成できるようになる。そして、車両８０によれば、例えば、図３に示す共鳴モード２による吸気騒音の低減に適した共鳴周波数ｆが得られるように連通管８２の長さｌ等のパラメータを設定することにより、共鳴モード２による吸気騒音を効果的に低減できる。

ところで、上述した実施の形態１～５においては、内燃機関３０を全体的に覆うように構成された防音カバー１８が例示されている。防音カバーと内燃機関との間の空間をヘルムホルツレゾネータの共鳴空間として利用するうえで、防音カバーは、必ずしも内燃機関を全体的に覆うように構成されていなくてもよい。すなわち、本開示に係る「防音カバー」は、内燃機関の一部のみを覆うように構成されていてもよく、この場合においても、内燃機関の一部を覆う防音カバーと内燃機関との間の空間を共鳴空間として利用できる。より詳細には、防音カバーは、例えば、エンジン本体３２の一部を覆っていてもよいし、或いは、吸気系部品（例えば、吸気ダクト４０、エアクリーナ３６、エアクリーナホース４２、スロットルボディ３８、及び吸気マニホールド４４）の一部を覆っていてもよい。

１０、５０、６０、７０、８０車両
１６エンジンコンパートメント
１８防音カバー
２０内燃機関と防音カバーとの間の空間
３０内燃機関
３２エンジン本体
３４吸気通路
３６エアクリーナ
３８スロットルボディ
４０吸気ダクト
４２エアクリーナホース
４４吸気マニホールド
４６、５２、６２、７２、８２連通管

Claims

吸気通路を有する内燃機関と、
前記内燃機関を覆う防音カバーと、
前記内燃機関と前記防音カバーとの間の空間と、前記吸気通路とを連通させる連通管と、
を備えることを特徴とする車両。
前記吸気通路には、エアクリーナが配置されており、
前記連通管は、前記エアクリーナに接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両。
前記吸気通路には、エアクリーナが配置されており、
前記吸気通路は、前記エアクリーナの上流側に位置する吸気ダクトを含み、
前記連通管は、前記吸気ダクトに接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両。
前記吸気通路には、吸気の上流側から順に、エアクリーナ及びスロットルボディが配置されており、
前記吸気通路は、前記エアクリーナと前記スロットルボディとの間に位置するエアクリーナホースを含み、
前記連通管は、前記エアクリーナホースに接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両。
前記吸気通路には、スロットルボディが配置されており、
前記連通管は、前記スロットルボディに接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両。
前記吸気通路は、吸気を前記内燃機関の複数の気筒に分配する吸気マニホールドを含み、
前記連通管は、前記吸気マニホールドに接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両。