JP5859371B2 - Air intake duct with silencer - Google Patents
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Description
本発明は、消音器付き吸気ダクトに関する。特に共鳴型消音器が備えられた消音器付き吸気ダクトに関するものである。 The present invention relates to an intake duct with a silencer. In particular, the present invention relates to a suction duct with a silencer provided with a resonance silencer.
内燃機関への空気の供給や、冷却風の供給や、空調用など、多様な用途に、吸気ダクトが用いられている。吸気ダクトの内部に設けられた通気経路に空気が通流して、必要な空気が送られる。また、吸気ダクトは、騒音の伝達経路や騒音の発生源となることもあるため、消音器が設けられることがある。 Intake ducts are used for various purposes such as supplying air to an internal combustion engine, supplying cooling air, and air conditioning. Air flows through a ventilation path provided inside the intake duct, and necessary air is sent. Further, since the intake duct may be a noise transmission path or a noise generation source, a silencer may be provided.
吸気ダクトには、消音器として、共鳴型消音器(いわゆるレゾネータやサイドブランチなど)が設けられることがある。共鳴型消音器は、吸気ダクトの通気経路から分岐するように設けられる。共鳴型消音器を使用すると、特定の周波数の騒音を効率的に消音できる。 The intake duct may be provided with a resonance silencer (a so-called resonator or side branch) as a silencer. The resonance silencer is provided so as to branch from the ventilation path of the intake duct. When a resonance type silencer is used, noise of a specific frequency can be effectively silenced.
共鳴型消音器を備える吸気ダクトにおいて、いわゆる笛吹き音が発生することがある。笛吹き音は、空気の流量が大きい(流速が高い)使用条件で発生しやすく、笛吹き音が発生すると非常にうるさい騒音となる。そのため共鳴型消音器付きの吸気ダクトでは、笛吹き音の発生を防止することが求められている。 A so-called whistling sound may occur in an intake duct provided with a resonance silencer. Whistling noise is likely to occur under operating conditions where the air flow rate is large (the flow velocity is high), and when the whistling noise is generated, the noise becomes very loud. Therefore, it is required to prevent the whistling sound from being generated in the intake duct with the resonance silencer.
笛吹き音の発生を防止する技術としては、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されたような技術がある。特許文献1には、ダクト本体内面に、レゾネータ連通孔の上流側周辺に空気の流れ制御突起を空気流路内に突出して形成し、笛吹き音の発生を抑えることが開示されている。また、特許文献2には、レゾネータに通じるダクト本体の開口の周縁が、上流側開口縁部分より下流側開口縁部分の方を外側に張り出すようにダクト本体を形成することによって、笛吹き音の発生を抑えることが開示されている。
As a technique for preventing the generation of a whistling sound, for example, there are techniques disclosed in
発明者が検討したところ、特許文献1に開示された技術は、流れ制御突起を空気流路内に突出して形成するため、その部分で通気経路の断面が小さくなり、空気の通気抵抗が大きくなりやすいことが判明した。
As a result of the inventor's investigation, the technique disclosed in
また、特許文献1に開示された技術は、レゾネータの連通管がダクト本体に接続される部分の形状が斜めになるなど、複雑な連通管形状となるため、レゾネータを設定周波数どおりに設計するのが難しく、レゾネータの周波数ずれが起こりやすいということが判明した。
In addition, the technology disclosed in
本発明の目的は、他の技術的手段によって、共鳴型消音器を備える吸気ダクトの笛吹き音の発生を抑制・予防することにある。
An object of the present invention is to suppress / prevent the generation of whistling noise in an intake duct provided with a resonance silencer by other technical means.
発明者は、鋭意検討の結果、吸気ダクトのダクト壁に貫通穴を設けると、ダクト内部の空気の流れを変えることができることを発見した。そして、これを応用すると笛吹き音の発生を抑制できることを知見し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies, the inventor has found that if a through hole is provided in the duct wall of the intake duct, the air flow inside the duct can be changed. And when this was applied, it discovered that generation | occurrence | production of a whistling sound could be suppressed and completed this invention.
本発明は、内部に空気を通流させるダクト本体と共鳴型消音器が一体化された消音器付き吸気ダクトであって、共鳴型消音器はダクト本体から分岐するように設けられ、ダクト本体には、共鳴型消音器が分岐する部分に近接した位置に、吸気ダクトの内側と外側を連通させる貫通穴が設けられており、貫通穴は、少なくとも上記分岐部よりも上流または下流に設けられている消音器付き吸気ダクトである(第1発明)。 The present invention is an air intake duct with a silencer in which a duct body for allowing air to flow inside and a resonance silencer are integrated, and the resonance silencer is provided to be branched from the duct body. Has a through hole that connects the inside and the outside of the intake duct at a position close to the portion where the resonance silencer branches, and the through hole is provided at least upstream or downstream of the branch portion. An air intake duct with a silencer (first invention).
本発明においては、貫通穴は、少なくとも分岐部よりも上流に設けられていることが好ましい(第2発明)。また、本発明においては、ダクト本体は曲がり形状に形成されており、共鳴型消音器と貫通穴は、曲がり形状の外側に設けられていることが好ましい(第3発明)。 In the present invention, it is preferable that the through hole is provided at least upstream of the branch portion (second invention). In the present invention, the duct body is preferably formed in a bent shape, and the resonance silencer and the through hole are preferably provided outside the bent shape (third invention).
本発明の消音器付き吸気ダクト(第1発明)によれば、共鳴型消音器を備える吸気ダクトの笛吹き音の発生を抑制・予防される。さらに、第2発明のように、貫通穴を分岐部上流側に設けた場合には、より効果的に笛吹き音の発生を抑制・予防できる。
According to the intake duct with a silencer of the present invention (first invention), the generation of whistling noise in an intake duct having a resonance silencer can be suppressed / prevented. Furthermore, when the through hole is provided on the upstream side of the branch portion as in the second aspect of the invention, it is possible to more effectively suppress / prevent the whistling sound.
以下図面を参照しながら、自動車のエンジンに供給する空気を通流する吸気ダクトを例として、本発明の第1実施形態について説明する。本発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example an intake duct through which air supplied to an automobile engine flows. The present invention is not limited to the individual embodiments shown below, and can be carried out by changing the form.
図1及び図2に示すダクト部材は、自動車エンジン吸気系の通気経路の一部に用いられる合成樹脂製の吸気ダクトである。吸気ダクト1は、中空管状のダクト本体11とヘルムホルツレゾネータ12が一体成形された部材である。ダクト本体11の両端部には、他のダクト部材やエアクリーナなどが接続されて、ダクト本体11は、自動車エンジン吸気系の通気経路の一部を形成している。図1及び図2では、上流側や下流側に接続される部品は省略して、吸気ダクト1のみを図示している。また、図1中の白抜き矢印は一連の通気経路を通流する空気が流れる向きを示している。
The duct member shown in FIGS. 1 and 2 is a synthetic resin intake duct used for a part of a ventilation path of an automobile engine intake system. The
吸気ダクト1に一体化されたレゾネータ12は、チャンバー(容積室)13と連通管14を備える、ヘルムホルツ型レゾネータである。レゾネータ12は、特定の周波数で共鳴し、その共鳴周波数付近で消音効果を有する。レゾネータ12は、共鳴型消音器の一種である。レゾネータ12は、ダクト本体11内部の空気通路から分岐するように設けられている。即ち、チャンバー13の内部空間は連通管14の内部を通じて、ダクト本体11の空気通路と連通している。
A
吸気ダクト1のダクト本体11には、吸気ダクトの内側と外側(外気)を連通させる貫通穴15が設けられている。貫通穴15は、共鳴型消音器(レゾネータ)12がダクト本体11から分岐する部分(以下「分岐部」と略称する)に近接した位置に、ダクト本体11に設けられている。すなわち、本実施形態においては、レゾネータの連通管14とダクト本体とが接続される部分が分岐部である。また、本実施形態においては、貫通穴15は、分岐部よりも上流に、連通管14の中心と貫通穴15の中心とが空気の流れ方向に沿って並ぶように、1つ設けられている。
The
貫通穴15が分岐部に近接する程度は、分岐部の代表寸法(本実施形態では連通管の直径寸法)に対して定められることが好ましく、分岐部代表寸法の2倍以内に貫通穴15が設けられるようにすることが好ましく、分岐部代表寸法の1倍以内に貫通穴15が設けられることが特に好ましい。貫通穴15が分岐部から遠ざかりすぎると、笛吹き音の抑制予防効果が低くなる。
The degree to which the through
貫通穴15は、好ましくは連通管の直径の1/20〜1/2、より好ましくは1/10〜1/3程度の直径を有する。貫通穴15は、分岐部から貫通穴直径の1〜5倍程度距離だけ隔たった位置に設けられることが好ましい。
The through
また、本実施形態においては、ダクト部材1のダクト本体11は曲がった形状(曲がり形状)に形成されている。そして、レゾネータ12や貫通穴15は、ダクトの曲がり形状の外側(ダクト壁の曲率半径の大きい側に設けられている。
In this embodiment, the
本実施形態の吸気ダクト1は、合成樹脂(例えばポリプロピレン樹脂)のブロー成形により、一体成形して製造することができる。貫通穴15は、ブロー成形の後工程で穴あけすればよい。なお、吸気ダクトの製造方法は、ブロー成形に限定されず、樹脂の射出成形や他の製造方法により製造しても良い。
The
吸気ダクト1の作用及び効果を説明する。
吸気ダクト1は、空気が吸引されるような通気経路中に置かれて使用される。すると、貫通穴15に、ダクト外側から内側に向かう空気の流れが生じる。この貫通穴からの流入空気により、ダクト本体11内部の空気の流れが変化して、笛吹き音の発生が抑制される。以下に、それを説明する。
The operation and effect of the
The
図4は、従来の共鳴消音器付き吸気ダクト9内部の空気の流れを模式的に示した断面図である。第1実施形態の吸気ダクト1との違いは、貫通穴15の有無である。従来の吸気ダクト9では、ダクト内部を流れる空気流の一部が、レゾネータ92の連通管が分岐する部分の下流側の角部Cにぶつかり、流れが乱れる。空気流の流速が高くなって、この流れの乱れが大きくなると、この乱れが原因となる自励振動が起きて笛吹き音が発生すると考えられる。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the flow of air inside the conventional intake duct 9 with a resonance silencer. The difference from the
図3には、上記第1実施形態の吸気ダクト内部の空気の流れを模式的に示している。吸気ダクト1においては、貫通穴15からダクト内部に空気が流れ込んでくる。そして、ダクト内部を通流する空気の流れは、貫通穴からの流れに押されて、レゾネータが分岐する部分から離れて流れるようになる。その結果、レゾネータ12の連通管14が分岐する部分の下流側の角部Cに、空気流がぶつかりにくくなり、笛吹き音の発生が抑制または予防される。
FIG. 3 schematically shows the flow of air inside the intake duct of the first embodiment. In the
特に、本実施形態においては、貫通穴15が、分岐部よりも上流に設けられているので、分岐部下流側の角部Cにダクト内の空気流がぶつかるのをより効果的に防ぐことができて、笛吹き音の抑制予防効果が高い。
In particular, in the present embodiment, since the through
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に本発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施することもできる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications. Other embodiments of the present invention will be described below. However, in the following description, portions different from the above embodiment will be mainly described, and detailed descriptions of the same portions will be omitted. In addition, the embodiments described below can be implemented by combining some of them or replacing some of them.
図5には、本発明第2実施形態の吸気ダクト2を示す。吸気ダクト2も、第1実施形態の吸気ダクト1と同じく、ダクト本体21を有し、共鳴型消音器22を有し、貫通穴25が消音器が分岐する部分近傍に設けられている。本実施形態においては、共鳴型消音器はいわゆるサイドブランチである。本発明でダクト本体から分岐するように設けられる共鳴型消音器は、ヘルムホルツ型レゾネータやサイドブランチであっても良いし、他の共鳴型消音器であっても良い。また、共鳴型消音器の端部にはいわゆる水抜き穴が設けられていても良い。
FIG. 5 shows an
本実施形態においては、貫通穴25は、共鳴型消音器22が分岐する部分よりも下流に設けられている。また、貫通穴25は、共鳴型消音器22が分岐する部分の周方向に並んで、2つ設けられている。
In the present embodiment, the through
貫通穴が、分岐部よりも下流側に設けられていても、ダクト内部の空気の流れを変えて笛吹き音の発生を抑制・予防できる。即ち、貫通穴を通じてダクト外部からダクト内部に流れ込む空気の流れは、ダクト中心に向かう流れ成分を持っており、ダクト内側へと膨らむように流れていく。すると、貫通穴よりも上流側の領域でも、消音器分岐部を通過する空気の流れが、ダクト内側に偏向して流れるようになって、笛吹き音の発生が抑制・予防される。なお、前述した第1実施形態のように貫通穴が分岐部よりも上流側に設けられていた方が、笛吹き音発生の抑制・予防効果が高い。 Even if the through hole is provided on the downstream side of the branching portion, the flow of air inside the duct can be changed to suppress / prevent the whistling sound. That is, the flow of air flowing from the outside of the duct into the duct through the through hole has a flow component toward the center of the duct and flows so as to swell toward the inside of the duct. As a result, even in the region upstream of the through hole, the flow of air passing through the silencer branch is deflected to the inside of the duct and the whistling noise is suppressed / prevented. In addition, the direction in which the through hole is provided on the upstream side of the branch portion as in the first embodiment described above has a higher effect of suppressing and preventing the whistling noise generation.
また、貫通穴の断面積の合計が同じであるならば、貫通穴を複数設けた場合の方が、笛吹き音発生の抑制・予防効果が高められる。貫通穴が複数設けられている方が、ダクト内部を通流する空気流に影響する範囲が広くなるからである。 Further, if the total cross-sectional areas of the through holes are the same, the effect of suppressing and preventing the whistling noise is enhanced when a plurality of through holes are provided. This is because a range in which a plurality of through holes are provided has a wider range of influence on the air flow flowing through the inside of the duct.
図6には、本発明第3実施形態の吸気ダクト3を示す。吸気ダクト3は、第2実施形態の吸気ダクト2と比べ、貫通穴35,35がダクト内空気流の流れ方向に沿って並んでいる点が異なっており、他の点は同様である。このような実施形態であっても、笛吹き音発生を抑制・予防することができる。
FIG. 6 shows an
また、第2実施形態の吸気ダクト2や第3実施形態の吸気ダクト3では、第1実施形態の吸気ダクト1に比べ、ダクト本体の曲がりが小さい。本発明は、吸気ダクト1のようなダクト本体の曲がりが比較的大きなダクトから、吸気ダクト2や吸気ダクト3のようなダクト本体の曲がりが比較的大きなダクト、あるいは、直管状のダクト本体を有する吸気ダクトに適用できる。
Further, in the
また、上記実施形態の説明においては、レゾネータなどの共鳴型消音器の分岐部がダクト本体の曲げ形状の外側にある例を中心に説明したが、レゾネータ12の分岐部や貫通穴15はダクト本体の周方向のそれ以外の位置、例えば、ダクト本体の曲げ内側や、曲げ内側と曲げ外側の中間部に設けられていても良い。レゾネータなどの分岐部が曲げの外側にあると笛吹き音が発生しやすいので、本発明はダクト本体の曲げの外側部分に共鳴型消音器の分岐部がある場合に、特に有用であるといえる。
Further, in the description of the above embodiment, the description has been made mainly on the example in which the branch portion of the resonance silencer such as the resonator is outside the bent shape of the duct body, but the branch portion and the through
本発明の消音器付き吸気ダクトは、上記実施形態で説明した以外の他の技術分野にも応用できる。例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されるバッテリーシステムを冷却するための冷却風を送る送風システム、エアコンや空調システムの空気を通流するための通気ダクトなどにも、本発明の吸気ダクトは応用できる。
The silencer-equipped intake duct of the present invention can be applied to other technical fields other than those described in the above embodiment. For example, the intake duct of the present invention can be applied to a blower system for sending cooling air to cool a battery system mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle, a ventilation duct for passing air from an air conditioner or an air conditioning system, etc. it can.
実施例として、上記第1実施形態の吸気ダクトを製作し、エアクリーナなどの一連の吸気系部品を接続してエンジンの吸気系とした。吸気ダクトの断面の等価直径は60mmであり、連通管直径は23mm、貫通穴は直径5mmで設けた。貫通穴は分岐部から上流側に10mm隔たった位置に設けた。吸気系に対し、騒音試験や通気抵抗試験、レゾネータの共鳴周波数測定試験を行った。また、比較例として、貫通穴を設けていない吸気ダクトを用いて同様の試験を行った。 As an example, the intake duct of the first embodiment was manufactured, and a series of intake system parts such as an air cleaner were connected to form an intake system of the engine. The cross section of the intake duct had an equivalent diameter of 60 mm, a communication pipe diameter of 23 mm, and a through hole with a diameter of 5 mm. The through hole was provided at a position 10 mm away from the branching portion upstream. A noise test, a ventilation resistance test, and a resonance frequency measurement test of a resonator were performed on the intake system. As a comparative example, a similar test was performed using an air intake duct having no through hole.
(騒音試験)
一連の吸気系の空気吸い込み口から10cm隔たった位置で騒音を測定しながら、ブロワにより吸気系を通じて空気を吸引した。吸気系を通じて流れる空気流量を増大させていき、笛吹き音の発生を調べた。
(Noise test)
While measuring noise at a position 10 cm away from the air intake port of a series of intake systems, air was sucked through the intake system by a blower. The flow rate of air flowing through the intake system was increased, and the occurrence of whistling noise was investigated.
空気流量が100L/secよりも小さい間は、実施例・比較例ともに笛吹き音の発生はなく、測定される騒音も同等レベルであった。空気流量が120L/secでは、実施例(貫通穴あり)では笛吹き音の発生はなかったが、比較例(貫通穴なし)では笛吹き音が発生した。騒音測定結果では、実施例が95dBA、比較例が109dBAであり、実施例は約15dBAの騒音低減効果があった。 While the air flow rate was less than 100 L / sec, no whistling noise was generated in the examples and comparative examples, and the measured noise was at the same level. At an air flow rate of 120 L / sec, whistling noise was not generated in the examples (with through holes), but whistling sounds were generated in the comparative example (without through holes). As a result of noise measurement, the example was 95 dBA and the comparative example was 109 dBA, and the example had a noise reduction effect of about 15 dBA.
(通気抵抗試験)
吸気系に所定の空気を流すための通気抵抗の測定を行った。空気流量が120L/secのときの吸気系全体の通気抵抗は、実施例が2.77kPa、比較例が2.76kPaであって、通気抵抗の増加はごくわずかであった。
なお、特許文献1に開示されたような、空気経路に突出するような突起を設けた場合(参考例1)に同様な通気抵抗の測定を行うと、2.94kPaとなり、比較例と比べ、かなり通気抵抗が増加する。即ち、本発明の吸気ダクトによれば、特許文献1に開示された技術(参考例1)に比べ、通気抵抗の増加を抑えることができるという効果も得られることが確認された。
(Ventilation resistance test)
The ventilation resistance for flowing predetermined air through the intake system was measured. When the air flow rate was 120 L / sec, the ventilation resistance of the entire intake system was 2.77 kPa in the example and 2.76 kPa in the comparative example, and the increase in ventilation resistance was negligible.
In addition, when the same ventilation resistance measurement was performed in the case where a protrusion that protrudes into the air path as disclosed in
実施例(貫通穴あり)や比較例(貫通穴無し)の吸気ダクトにおいて、FFT装置を用いてレゾネータの共鳴周波数を測定した。実施例も比較例も、共鳴周波数は370Hzであり、差はなかった。
なお、特許文献2に開示されたような、レゾネータに通じるダクト本体の開口の周縁が、上流側開口縁部分より下流側開口縁部分の方を外側に張り出すようにダクト本体を形成した吸気ダクトを作成し(参考例2)、同様に共鳴周波数の測定を行ったが、参考例2の共鳴周波数は386Hzであり、かなりレゾネータの設定周波数から外れる結果となった。また、参考例1の鳴周波数は360Hzであり、これもまた、レゾネータの設定周波数から外れる結果となった。即ち、本発明の吸気ダクトによれば、特許文献1や特許文献2に開示された技術(参考例1や参考例2)に比べ、共鳴型消音器の共鳴周波数の変化を抑えることができるという効果も得られることが確認された。
In the intake ducts of the examples (with through holes) and the comparative examples (without through holes), the resonance frequency of the resonator was measured using an FFT device. In both Examples and Comparative Examples, the resonance frequency was 370 Hz, and there was no difference.
In addition, as disclosed in
本発明の消音器付き吸気ダクトは、空気が吸引される空気経路を画成する吸気系の一部として使用でき、産業上の利用価値が高い。 The intake duct with a silencer of the present invention can be used as a part of an intake system that defines an air path through which air is sucked, and has high industrial utility value.
1 吸気ダクト
11 ダクト本体
12 レゾネータ
13 チャンバー
14 連通管
15 貫通穴
2、3 吸気ダクト
21,31 ダクト本体
22,32 サイドブランチ
25,35 貫通穴
DESCRIPTION OF
Claims (3)
共鳴型消音器はダクト本体から分岐するように設けられ、
ダクト本体には、共鳴型消音器が分岐する部分に近接した位置に、吸気ダクトの内側と外側を連通させる貫通穴が設けられており、
貫通穴は、少なくとも上記分岐部よりも上流または下流に設けられている消音器付き吸気ダクト。 An air intake duct with a silencer in which a duct body that allows air to flow inside and a resonance silencer are integrated,
The resonance silencer is provided to branch from the duct body,
The duct body is provided with a through hole that communicates the inside and outside of the intake duct at a position close to the portion where the resonance silencer branches.
The through-hole is a suction duct with a silencer provided at least upstream or downstream of the branch portion.
共鳴型消音器と貫通穴は、曲がり形状の外側に設けられている請求項1または請求項2に記載の消音器付き吸気ダクト。 The duct body is formed in a curved shape,
The intake duct with a silencer according to claim 1 or 2, wherein the resonance-type silencer and the through hole are provided outside the curved shape.
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