JP5273090B2 - 内燃機関の吸気異音低減装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関のスロットル装置の下流に設置される整流ネットが原因の吸気異音の発生を防止する吸気異音低減装置にかかわる。

スロットル装置と吸気マニホールドとの間には、スロットル弁が急速に開弁した際に発生する異音を低減させるために、整流ネットが設置されている。この整流ネットは、スロットル装置の円形断面のボア内に、回動自在に設置された円形の蝶弁であるスロットル弁の、下流に設置されている。このスロットル弁の先端とボアの内周壁との隙間が、ボア直径に対して２〜４％となる低開度域のスロットル開度において、ほぼ１２キロヘルツの音域でピークが尖った波形の吸気異音が発生する場合がある。

この発明者は、この低開度域における吸気異音の原因が、次の理由によることを見いだした。図５の（イ）に示す如く、スロットル弁４が一点鎖線で示す全閉状態から左周り回動した際に、整流ネット３Ａから遠ざかる方向（上流側）に回動した弁板４２の先端４３とボア１１の内周壁との隙間Ｌとする。この隙間Ｌがボア１１の直径Ｄに対して２〜４％となる低開度域では、この隙間Ｌを通過する吸気流は、図５の（ロ）に示す如く流速が大きい吸入空気流Ｆとなる。この吸入空気流Ｆは、弁板４２の先端４３の位置から弁板４２の背後にある空気を巻き込むため、後流に大きな渦Ｖの列を形成する。この渦Ｖの列は、整流ネット３Ａの幅の大きい外周枠部３４を通過する際に、さらに小さい渦ｖに分解され、この際に異音が発生する。

特許文献１には、整流ネットを吸気通路の上（上流側に回動したスロットル弁の先端側）半分とし、下半分にリブを形成した吸気異音低減装置が提案されている。この発明は、スロットル弁が急速に開かれたときの騒音を低減するものであり、円形断面のボアの直径に対して２〜４％の低開度のスロットル開度の異音低減とは問題が異なる。また、この発明では、吸気通路の構造が複雑となり、製造コストが増大する欠点がある。

特開平１１−１４１４２０号公報

このスロットル弁の低開度域の異音の発生を防止するには、整流ネットの外周枠部に穴（欠落部）を設けておき、上流側に傾斜したスロットル弁の先端とボア内周壁との隙間からの高速吸気流と整流ネットの外周枠部との衝突をなくす方法がある。しかしながら、この方法は、スロットル弁が急速に開弁した際に発生する異音を低減させるという整流ネットの作用を低下させる恐れがある。

この発明の目的は、整流ネットのスロットル弁急開時の異音発生防止作用を損なうことなく、かつ従来の整流ネットの仕様を大きく変更せずに、スロットル弁の低開度域の異音の発生を防止できる内燃機関の吸気異音低減装置の提供にある。

この発明では、スロットル弁によってボアの開度が調節されるスロットル装置の下流側に設置され、スロットル弁が急速に開弁した際に発生する異音を低減させる整流ネットであって、ボアの内周壁に近接して配される円環状の外周枠部と、該外周枠部内に張られた整流メッシュとからなる整流ネットを有する内燃機関の異音低減装置において、
整流ネットは、ボアの内径Ｄに対しスロットル弁の先端隙間Ｌが２〜４％の大きさＬ１となるとき、該先端隙間Ｌから流入する吸気流が当たる部分の外周枠部の半径方向の幅Ｗとの関係を、Ｗ／Ｌ１＜０．３に設定した。

この発明では、整流ネットは、金属で成形され、スロットル装置と吸気マニホールドとの接合部に配されるとともに、該接合面に介装されたガスケットに外周枠部が埋設され、該外周枠部に複数の連結部を介して前記外周環部が連結されている。

この発明では、整流ネットの外周枠部の少なくともスロットル弁の先端隙間Ｌから流入する吸気流が当たる部分の幅Ｗを、ボアの内径Ｄに対しスロットル弁の先端隙間Ｌが２〜４％の大きさＬ１となるとき、Ｗ／Ｌ１＜０．３に設定している。これにより、整流ネットの整流作用を損なうことなく、従来の整流ネットの使用を大きく変更せずに、スロットルバルブの低開度域の異音の発生を防止できる。

この発明の内燃機関の吸気異音低減装置の断面図である。 実施例１の整流ネットの正面図および断面図である。 吸気異音の測定グラフである。 実施例２、実施例３の整流ネットの断面図である。 従来の内燃機関の吸気異音低減装置の断面図である。

発明を実施するための形態を、図に示す実施例とともに説明する。

（実施例１）
図１は、内燃機関の吸気路の概略断面を示し、スロットル（絞り弁）機構１の下流側には、吸気マニホールド２が連結され、スロットル機構１と吸気マニホールド２との接合部には整流ネット３が介装されている。スロットル機構１は、内部が円筒形の吸入空気通路（ボア）１１となっているスロットルボディ１２と、ボア１１内に配されおり、アクセルペダルの踏み込み量に応じて弁軸４１周りに回動するスロットル弁４とを備えている。

スロットル弁４は、ボア１１を開閉する蝶弁であり、円形の弁板４２を備えており、吸入空気量を調節する。弁軸４１はボア１１の中心軸に直交して配されるとともに、スロットルボディ１２を貫通して設置されている。また、弁軸４１は、弁板４２の中央位置を板面に沿って設置され、一端がギアトレイン（図示せず）に連結されており、モータ（図示せず）によりギアトレインを介して駆動され、運転条件に応じて回動される。

スロットルボディ１２の下流側端には、フランジ１３が設けてあり、吸気マニホールド２の上流側端部２１と当接している。上流側端部２１の端面には、ガスケット溝２２が周設され、ゴムリングからなるガスケット２３が嵌め込まれている。

整流ネット３は、この実施例では、金属で成形されており、図２に示す如く、円環状の固定環部３１、固定環部３１と隙間３２を隔てて同心的に配された円形メッシュ部３３とを有する。固定環部３１は、内周部を除く部分がガスケット２３に埋設されており、円形メッシュ部３３をボア１１内に固定する作用を有する。円形メッシュ部３３は、円環状の外周枠部３４と、外周枠部３４内に配された整流メッシュ３５とからなる。なお、整流ネット３は、樹脂製であってもよい。

外周枠部３４は、メッシュ保持橋３６により固定環部３１の露出した内周部と６カ所で連結している。また、整流メッシュ３５の中央部分３７は、後方に球面状に膨出している。これは、図１に示す如く、スロットル弁４が、全開〜略半開までの範囲で、下流側に回動する弁板４２の外周と整流メッシュ３５とが干渉しない様にするためである。

この実施例では、ボア１１は内径が６０ｍｍであり、外周枠部３４と整流メッシュ３５とは、幅が０．５ｍｍとなっている。なお、整流ネット３は、円形メッシュ部３３の如く円形でなく、ボア１１の上半分に対応する半円状であってもよい。また、整流ネット３は、内周部を除く部分がガスケット２３に埋設され固定環部３１により、スロットル機構１の下流側に保持されているが、他の整流ネット保持手段を採用してもよいことは当然である。

スロットル弁４が全閉位置から回動して、整流ネット３から遠ざかる（上流側へ回動する）図示上端の弁板４２の外周と、ボア１１の内周壁１４との隙間Ｌが２〜３ｍｍとなったときに、弁板４２の後ろに渦Ｖが発生する。この渦Ｖが整流メッシュ３５の上側部分を通過する際に、外周枠部３４に衝突する。

この際に、図５に示す如く、外周枠部３４の幅が２ｍｍと大きいと、渦Ｖが小渦ｖに分解してキーンという高い騒音が生じるが、この発明では、外周枠部３４の幅が０．５ｍｍと小さいため、渦Ｖが外周枠部３４の影響を受けずに流動する。このため、騒音が生じない。この外周枠部３４の幅が０．５ｍｍと小さい部分は、図２の（イ）に示す如く、上端から左右に３０度の範囲で十分である。

図３の（ａ）は、この発明にかかる外周枠部３４（図５参照）の幅Ｗ＝０．５ｍｍの整流ネット３（図５参照）の吸入異音のレベルの測定結果を示すグラフである。
図３の（ｂ）は、外周枠部３４の幅Ｗ＝２ｍｍの従来の整流ネット３Ａ（図５参照）との吸入異音のレベルの測定結果を示すグラフである。周波数が略１２キロヘルツ（Ｈｚ）の音域で、整流ネット３の吸入異音のレベルが７０ｄＢであるのに対し、整流ネット３Ａとの吸入異音のレベルは８５ｄＢと高くなっている。

図３の（ｃ）は、渦が発生する流速域での代表長さを隙間Ｌ１（図１参照）としたときのレイノズル数領域を示す。
異音となる渦が発生する流速域にて、弁板４２とボア１１の隙間Ｌのレイノズル数（Ｒｅ）を求めると、異音発生範囲に対してレイノズル数範囲とボア１１の内径Ｄと隙間Ｌの範囲が、グラフのようになり、Ｄ／Ｌ１が０．０２〜０．０４の範囲で異音が発生する。

図３の（ｄ）は渦が発生し異音が発生する流速域での代表長さを隙間Ｌ１としたときのレイノズル数（Ｒｅ）領域を示すグラフである。
異音が発生するレイノズル数範囲と、外周枠部３４の幅がＷ、異音発生領域となるＤ／Ｌ１が０．０２〜０．０４の範囲の隙間Ｌ１との音圧の関係を示す。外周枠部３４の幅がＷ／Ｌ１が０．３以下であれば、異音が発生しないレイノズル範囲が設定できる。
なお、Ｗ／Ｌ１が上限側とした場合にも、異音発生のレイノズル数範囲から外れるが、この場合は、外周枠部３４の幅が大きくなり、面積減少による圧力損失が増加するため、実用的ではない。

（実施例２、３）
図４の（イ）は整流ネット３の実施例２を示す。この実施例２では、円形メッシュ部３３は、金属線の網となっている。図４の（ロ）は整流ネット３の実施例３を示す。円形メッシュ部３３が半円形となるとともに、全体が平面となっている。これら実施例２および実施例３においても、外周枠部３４の幅（メッシュ幅）Ｗ／Ｌ１が０．３以下であれば、異音が発生しない。

この発明では、ボアの直径に対して２〜４％の低開度のスロットル開度の異音低減が可能となる。このため、スロットル弁が急速に開弁した際に発生する異音を低減させるという整流ネットの作用を損なうことなく、かつ従来の整流ネットの仕様を大きく変更せずに実施可能である。

１ スロットル（絞り弁）機構
１１ ボア
１２ スロットルボディ
２ 吸気マニホールド
２３ ガスケット
３ 整流ネット
３１ 固定環部
３３ 円形メッシュ部
３４ 外周枠部
３５ 整流メッシュ
４ スロットル弁
４１ 弁軸
４２ 弁板

Claims (1)

1. スロットル弁によってボアの開度が調節されるスロットル装置の下流側に設置され、スロットル弁が急速に開弁した際に発生する異音を低減させる整流ネットであって、前記ボアの内周壁に近接して配される円環状の外周枠部と、該外周枠部内に張られた整流メッシュとからなる整流ネットを有する内燃機関の吸気異音低減装置において、
   前記整流ネットは、前記ボアの内径Ｄに対し前記スロットル弁の先端隙間Ｌが２〜４％の大きさＬ１となるとき、該先端隙間Ｌから流入する吸気流が当たる部分の前記外周枠部の半径方向の幅Ｗとの関係を、Ｗ／Ｌ１＜０．３に設定したことを特徴とする内燃機関の吸気異音低減装置。

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