JP4240934B2 - エアクリーナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気系に設けられるエアクリーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアクリーナの役割には、ダスト等の除去の他、吸気音の低減がある。
従来のエアクリーナとして、特開平９−８８７４９号公報に示されるように、エアクリーナ容積（拡張室容積）を大きくすると共に、内面に吸音材を設けるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸気音を下げるために、エアクリーナ容積を大きくして拡張比を稼ぐ構成では、全体の音が小さくなり、心地よいサウンドを出すことができないという問題があった。これは、雑音と感じる高周波成分が低減されるのと同時に、スポーティ等と感じる低周波成分（特に次数成分）も低減されてしまうからである。
【０００４】
また、吸気音を下げるために、エアクリーナボックス内面に吸音材を貼付ける構成でも、全体の音を吸収して心地よいサウンドも消してしまい、しかもコスト高になるという問題があった。更に、内面に吸音材を貼ることで通気抵抗が悪化し、機関出力へ影響を与える懸念もあった。
本発明の課題は、音圧レベルは規制値内に抑えつつ、感応的に評価の高い音質を得ることのできるエアクリーナを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
本発明は、内燃機関の吸気系に設けられるエアクリーナ（２）であって、内部に拡張室（１７）を形成し、一端にダスト側の空気取入口（１２）を有し、他端に連通口を有する第１のケース（１１）と、内部に互いに独立した拡張室（１８）と吸音室（１９）とを形成し、一端に前記連通口に連通する拡張室（１８）の開口部と吸音室（１９）の開口部とを有し、拡張室（１８）の他端側がクリーン側の空気出口（１４）をなし、吸音室（１９）の他端側は閉塞している第２のケース（１３）と、前記第１のケース（１１）と前記第２のケース（１３）との間で、前記第１のケース側の拡張室（１７）の連通口と前記第２のケース側の拡張室（１８）の開口部との間に配置されるフィルタエレメント（１６）と、前記吸音室（１９）の内部に充填される吸音材（２０）と、を含んで構成され、前記吸音材充填の吸音室（１９）は、吸気流れに対向する向きでフィルタエレメント上流側の拡張室（１７）に連通し、かつ吸気の主流から外れた領域に位置するとともに、吸音室開口部を吸気流れの上流側からみたときに、吸音室開口部の投影面内に収まることを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、吸気流れに対向する向きでフィルタエレメント上流側の拡張室に連通させた吸音材充填の吸音室により、高周波の気流音成分（雑音）を効果的に吸収することができる。従って、エアクリーナ容積（拡張室容積）を比較的小さくすると、一旦、全体の音圧レベルは上昇するものの、吸音室により全体の音圧レベルを規制値内に維持しつつ、高周波成分をより効果的に低減させることで、低周波の気流音成分、特に低周波の次数成分（６気筒の場合、３次成分・６次成分、４気筒の場合、２次成分・４次成分）を強調でき、心地よいサウンドを演出することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
先ず自動車用エンジンの吸気系について、図１により説明する。
エンジン１の吸気系には、エアクリーナ２が設けられている。このエアクリーナ２より吸入された空気は、エアフローメータ３を通過して計量され、スロットル弁４の制御を受けつつ、コレクタ５へ導かれ、マニホールド部６を介して、エンジン１の各気筒の燃焼室７に流入する。マニホールド部６には各気筒毎に燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８の燃料噴射により燃焼室７内に混合気が形成され、点火プラグ９により点火されて燃焼する。
【０００８】
次にエアクリーナ２について、図２〜図４により説明する。図２は側面の断面図、図３は正面の断面図、図４は底面図である。
エアクリーナ２の筐体は、ダスト側の空気取入口１２を有する第１ケース１１と、クリーン側の空気出口１４（エアフローメータ取付部）を有する第２ケース１３とが接合されてなる。
【０００９】
フィルタエレメント１５は、枠状のエレメントホルダ１６に支持されていて、第１ケース１１と第２ケース１３との間に、着脱可能に、取付けられる。
ここにおいて、第１ケース１１は、フィルタエレメント１５の上流側（ダスト側）に位置する拡張室１７を形成する。
また、第２ケース１３は、フィルタエレメント１５の下流側（クリーン側）に位置する拡張室１８を形成する。
【００１０】
第２ケース１３は、また、下流側の拡張室１８とは独立した吸音室１９を形成する。
吸音室１９は、その開口部が、吸気流れに対向する向きでフィルタエレメント１５上流側の拡張室１７（第１ケース１１側）に連通する。但し、吸音室１９は吸気の主流から外れた領域に位置する。そして、この吸音室１９には、吸音材２０が充填され、接着剤等により固定される。
【００１１】
尚、実施例として、吸音室１９の容積は、５００ｃｃとした。そして、吸音室１９の容積とエアクリーナ容積（拡張室１７、１８の容積）との比は、１：１６とした。
また、吸音室１９がフィルタエレメント１５上流側の拡張室１７と連通する部分の断面積と、フィルタエレメント１５の通路断面積との比は、１：８とした。
【００１２】
また、吸音材２０の材質は、連続発泡ＰＰ（ポリプロピレン）とし、通気度１．１１ｃｃ／ｃｍ² ／ｓｅｃ、密度０．０４２ｇ／ｃｍ³ とした。
上記の構成においては、吸気流れに対向する向きでフィルタエレメント１５上流側の拡張室１７に連通し、内部に吸音材２０を充填した吸音室１９を設けることで、高周波の気流音成分（雑音）を効果的に吸収することができ、また拡張室容積を比較的小さくして、低周波の気流音成分は残して、心地よいサウンドを演出できる。
【００１３】
図５は、実施例（図示実線）と比較例（図示点線）とについて、横軸を周波数（Ｈｚ）、縦軸を音圧レベル（ｄＢ）として、エンジン加速中の特定エンジン回転数での車室内騒音を概念的に示したものである。
尚、比較例としては、実施例に対し吸音材２０を充填しないものを用いた。吸音材２０を充填しないと、吸音室１９が拡張室１３の一部となり、結果的に拡張室容積が増大する。
【００１４】
従って、本実施例のものは、比較例に対し、拡張室容積が減少した分、全体の音圧が上がるが、吸音材２０を充填した吸音室１９が吸気流れに対向する向きで特に高周波の気流音成分を効果的に吸音してレベル低下すると共に、全体の音圧への影響度の大きい低周波成分を、概ね、元のレベルに戻す（低周波成分は、比較例のレベルに維持される）ので、結果として、全体の音圧に大きな影響を与えることなく、低周波数側での音圧を維持しつつ、高周波数側での音圧を低下できる。
【００１５】
すなわち、図５のａに示すように、６気筒エンジンの場合、拡張室容積の低減により、聴かせたい３次、６次の音（低周波の迫力あるサウンド）を維持させたまま、逆に、図５のｂに示すように、吸音材充填の吸音室の機能で、聴かせたくない音（高周波の雑音）を特に効果的に低減できる。
尚、低周波側で、聴かせたい３次、６次の成分の他、例えば３次と６次成分の中間周波数の音も維持することになるが、３次、６次の成分が相対的に強調されて大きくなることによるマスキング作用で、これらの音が不快となることはない。
【００１６】
また、図５のｃに示すように、低・高周波数のバランスを変えることで、雑音を減少させて、かつ、エネルギーの総和をキープすることで法規要件をクリアできる。
図６及び図７には実際の実験結果を示す。
図６は、実施例（図示実線）と比較例（図示点線）とについて、横軸をエンジン回転数（ｒｐｍ）として、縦軸に全体の音圧レベル（ｄＢ）を示したもので、実施例（図示実線）と比較例（図示点線）との間で、トータル的に音圧レベルの差はなく、エネルギーの総和はほぼ同じであることが立証されている。すなわち、データから全圧に大きな影響がないことが読取れる。
【００１７】
図７は、実施例（図示実線）と比較例（図示点線）とについて、急加速途中の特定エンジン回転数（５８００ｒｐｍ）において、横軸を周波数（Ｈｚ）として、縦軸に３次成分の音圧レベル（ｄＢ）を示したものである。
データから、３次成分、６次成分が、比較例と実施例とで殆ど差がなく、聴かせたい音が維持されていることがわかる。また、全体の音圧への影響度の大きい低周波成分（すなわち、３次成分、６次成分を含むその周辺成分）の差が比較例と実施例とで殆どないことからも、全体に大きな影響がないことが読取れる。一方、高周波成分（雑音部分）は、効果的に低下されていることが示されている（図示の黒△部分）。特に低周波成分に隣接する部分（８００〜１３００Ｈｚ付近）は、雑音として影響が大きい領域であり、この部分での低減効果が大きくなっている。
【００１８】
従って、本実施形態によれば、吸音材２０充填の吸音室１９によって高周波の気流音成分をより効果的に吸音し、低周波の気流音成分に対しては見かけ上拡張室容積を減らして元のレベルに戻すことにより、相対的に大きくすることで、全体の音圧レベルを規制値内に維持しつつ、低周波の次数成分を強調して、心地よいサウンドを演出できる。
【００１９】
また、本実施形態によれば、吸音室１９は吸気の主流から外れた領域に位置するので、エンジン出力に影響を与える吸気抵抗を悪化させずに、音の演出ができると共に、エアクリーナの下流側で吸入空気量を検出するエアフローメータの検出精度に影響を与えることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示すエンジン吸気系のシステム図
【図２】 エアクリーナの側面の断面図
【図３】 エアクリーナの正面の断面図
【図４】 エアクリーナの底面図
【図５】 周波数と音圧レベルとの関係を示す図
【図６】 エンジン回転数と全体の音圧レベルとの関係を示す図
【図７】 特定エンジン回転数における周波数と音圧レベルとの関係を示す図
【符号の説明】
１ エンジン
２ エアクリーナ
１１ 第１ケース
１２ 空気取入口
１３ 第２ケース
１４ 空気出口
１５ フィルタエレメント
１６ エレメントホルダ
１７ 上流側の拡張室
１８ 下流側の拡張室
１９ 吸音室
２０ 吸音材

Claims (1)

1. 内燃機関の吸気系に設けられるエアクリーナであって、
   内部に拡張室を形成し、一端にダスト側の空気取入口を有し、他端に連通口を有する第１のケースと、
   内部に互いに独立した拡張室と吸音室とを形成し、一端に前記連通口に連通する拡張室の開口部と吸音室の開口部とを有し、拡張室の他端側がクリーン側の空気出口をなし、吸音室の他端側は閉塞している第２のケースと、
   前記第１のケースと前記第２のケースとの間で、前記第１のケース側の拡張室の連通口と前記第２のケース側の拡張室の開口部との間に配置されるフィルタエレメントと、
   前記吸音室の内部に充填される吸音材と、
   を含んで構成され、
   前記吸音材充填の吸音室は、吸気流れに対向する向きでフィルタエレメント上流側の拡張室に連通し、かつ吸気の主流から外れた領域に位置するとともに、吸音室開口部を吸気流れの上流側からみたときに、吸音室開口部の投影面内に収まる
   ことを特徴とするエアクリーナ。

Images