JP7211009B2 - 内燃機関の遮音構造 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の遮音構造に関する。

特許文献１に開示されたエンジンルームには、内燃機関が配置されている。エンジンルームにおける内燃機関よりも下側の部分は、アンダーカバーで区画されている。アンダーカバーは、内燃機関の真下となる位置において、開口されている。この開口部分には、防音用のダクト体が配置されている。ダクト体の下面には、防音部材が取り付けられている。

特開２０００－７３７８１号公報

内燃機関の駆動に伴う騒音の一つとして、過給機内での吸気の圧力脈動に起因した吸気系での騒音が挙げられる。一般に、内燃機関においては、吸気が流通する吸気通路の一部が、シリンダブロックの側方に位置している。こうした吸気系での騒音は、必ずしも内燃機関の下側へ放出されるとは限らず、むしろ内燃機関の側方へと放出される蓋然性が高い。特許文献１の遮音構造においては、内燃機関の下側以外への騒音の放出抑制に関して何ら検討されておらず、この点についてさらなる検討の余地がある。

上記課題を解決するための内燃機関の遮音構造は、エンジンルーム内に配置される内燃機関の遮音構造であって、前記内燃機関は、内部に気筒が区画されているシリンダブロックと、前記気筒に吸気を圧送する過給機と、前記過給機に対して吸気上流側から接続されて前記過給機に吸気を導入するターボインレットダクトとを備え、前記内燃機関が前記エンジンルーム内に配置された状態において、前記ターボインレットダクトは、前記シリンダブロックよりも車幅方向の一方側に位置しており、前記ターボインレットダクトには、車幅方向の前記一方側から遮音カバーが取り付けられている。

上記構成においては、シリンダブロックに対して車幅方向の一方側に位置するターボインレットダクトにおいて騒音が生じた場合に、その騒音がターボインレットダクトから車幅方向の一方側へ放出されることが抑制される。したがって、エンジンルームから車幅方向への騒音の漏れ出しを抑制できる。

車両の前部を上側から視た平面図。 内燃機関とホイールハウスとの位置関係を概略的に表した正面図。 内燃機関とホイールハウスのとの位置関係を概略的に表した側面図。

以下、内燃機関の遮音構造の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両１００の前部においては、左右一対のフロントサイドメンバ１１０が前後方向に延設されている。左右のフロントサイドメンバ１１０の前端部には、四角形枠状のラジエータコアサポート１１２が位置している。また、左右のフロントサイドメンバ１１０の後端部においては、車室との仕切りとなる板状のダッシュパネルが立設している。ダッシュパネルは、全体としてはフロントサイドメンバ１１０よりも上側に位置している。なお、図１では、ダッシュパネルの図示を省略している。また、左右のフロントサイドメンバ１１０の車幅方向外側には、板状のフロントフェンダパネル１１４が立設している。フロントフェンダパネル１１４は、全体としてはフロントサイドメンバ１１０よりも上側に位置している。これらフロントサイドメンバ１１０、ラジエータコアサポート１１２、ダッシュパネル、及びフロントフェンダパネル１１４によって取り囲まれた空間は、車両１００の駆動源となる内燃機関１０を配置するためのエンジンルーム１２０となっている。

図２に示すように、フロントサイドメンバ１１０よりも車幅方向外側には、車輪１０５が位置している。また、フロントサイドメンバ１１０における車幅方向外側の面からは、車輪１０５側とエンジンルーム１２０側とを仕切る板状のホイールハウス１３０が上側へと延びている。ホイールハウス１３０は、車輪１０５の上側の略半分をエンジンルーム１２０側及び上側から覆う形状となっている。すなわち、ホイールハウス１３０は、車幅方向からの平面視で略半円平板状の半円部１３２と、半円部１３２における円弧の上縁から車幅方向外側へと張り出して車輪１０５を上側から覆う円弧部１３４とを備えている。円弧部１３４における車幅方向外側の縁の近傍からは、フロントフェンダパネル１１４が延設されている。

円弧部１３４からは、全体としては円柱状のサスペンションタワー１３６が上側へ突出している。サスペンションタワー１３６においては、その中心軸線上を貫通孔１３６ａが貫通している。貫通孔１３６ａにおける下側の開口は、円弧部１３４の下面にまで至っていて車外に露出している。この貫通孔１３６ａには、略棒状のサスペンション１４０が挿通されている。サスペンション１４０の下端部は、車輪１０５に接続されている。サスペンション１４０は、スプリングとダンパとを含んで構成されていて、車輪１０５が路面から受ける衝撃を緩和する。なお、図３では、貫通孔１３６ａの位置を二点鎖線で示している。

図２に示すように、エンジンルーム１２０内には、内燃機関１０が配置されている。内燃機関１０の機関本体２０は、内部に円柱状の気筒２２ａが区画されたシリンダブロック２２を備えている。気筒２２ａは６つ区画されていて、これら気筒２２ａの内部において燃料が燃焼される。６つの気筒２２ａのうち、３つの気筒２２ａは、クランクシャフト１２の中心軸線よりも一方側でクランクシャフト１２の中心軸線方向に並んでいる。これら３つの気筒２２ａは、第１バンク１０Ａ側の気筒群を構成している。また、他の３つの気筒２２ａは、クランクシャフト１２の中心軸線よりも他方側でクランクシャフト１２の中心軸線方向に並んでいる。これら３つの気筒２２ａは、第２バンク１０Ｂ側の気筒群を構成している。第１バンク１０Ａ側の気筒群及び第２バンク１０Ｂ側の気筒群は、下側に向かうほど互いに近づくように傾斜している。すなわち、第１バンク１０Ａ側の気筒群と第２バンク１０Ｂ側の気筒群は、Ｖ型に配置されている。

図２及び図３に示すように、シリンダブロック２２の下端面には、箱型のオイルパン２４が固定されている。オイルパン２４の底部には、機関本体２０の各種部位を潤滑するためのオイルが貯留されている。シリンダブロック２２とオイルパン２４との間には、クランクシャフト１２が回転可能に支持されている。なお、図１～図３では、クランクシャフト１２を簡略化して表している。

図２に示すように、シリンダブロック２２の上部には、第１バンク１０Ａ側の気筒群と向かい合うようにして、第１シリンダヘッド２６が取り付けられている。詳しい図示は省略するが、第１シリンダヘッド２６には、第１バンク１０Ａ側の気筒群の各気筒２２ａに吸気を供給するための吸気ポートが気筒２２ａ毎に区画されている。また、第１シリンダヘッド２６には、第１バンク１０Ａ側の気筒群の各気筒２２ａから排気を排出するための排気ポートが気筒２２ａ毎に区画されている。

また、シリンダブロック２２の上部には、第２バンク１０Ｂ側の気筒群と向かい合うようにして、第２シリンダヘッド２８が取り付けられている。詳しい図示は省略するが、第２シリンダヘッド２８には、第２バンク１０Ｂ側の気筒群の各気筒２２ａに吸気を供給するための吸気ポートが気筒２２ａ毎に区画されている。また、第２シリンダヘッド２８には、第２バンク１０Ｂ側の気筒群の各気筒２２ａから排気を排出するための排気ポートが気筒２２ａ毎に区画されている。このように、本実施形態において、機関本体２０は、シリンダブロック２２、オイルパン２４、第１シリンダヘッド２６、第２シリンダヘッド２８で構成されている。

図１に示すように、機関本体２０は、エンジンルーム１２０において、クランクシャフト１２の中心軸線が前後方向に一致するように配置されている。また、機関本体２０は、クランクシャフト１２の中心軸線が、エンジンルーム１２０における車幅方向の略中央に位置するように配置されている。この結果として、機関本体２０における第１バンク１０Ａ側の気筒群は、エンジンルーム１２０における車幅方向の中央よりも一方側（車室内から見て左側）に位置している。また、第２バンク１０Ｂ側の気筒群は、エンジンルーム１２０における車幅方向の中央よりも他方側（車室内から見て右側）に位置している。機関本体２０は、前後方向に関して、ホイールハウス１３０の範囲内に配置されている。換言すると、機関本体２０は、車幅方向から見たときにホイールハウス１３０と重複している。また、図２に示すように、上下方向に関して、シリンダブロック２２の上端はサスペンションタワー１３６の円柱の上面よりも上側に位置しており、シリンダブロック２２の下端はサスペンションタワー１３６の円柱の上面よりも下側に位置している。

図３に示すように、機関本体２０には、クランクシャフト１２によって駆動される送風ファン１５が取り付けられている。送風ファン１５は、機関本体２０よりも前側に位置している。送風ファン１５は、クランクシャフト１２によって駆動されることにより、車外からの空気を後側へと送り出して内燃機関１０を冷却する。なお、図２では、送風ファン１５の外形を二点鎖線で表している。

次に、内燃機関１０における吸気構造及び排気構造について説明する。なお、これら吸気構造及び排気構造は、第１バンク１０Ａ側と第２バンク１０Ｂ側とで対称になっている。そのため、以下では、第１バンク１０Ａ側の吸気構造及び排気構造について説明し、第２バンク１０Ｂ側の吸気構造及び排気構造については同一の符号を付すことで重複した説明を省略する。

図１及び図３に示すように、吸気通路の上流部を構成している上流側吸気管３１の下流端には、吸気を濾過するエアクリーナ３２が設けられている。エアクリーナ３２は、機関本体２０よりも前側に位置している。エアクリーナ３２からは、ターボインレットダクト３４が後側へと延びている。ターボインレットダクト３４は、車幅方向からの平面視で機関本体２０と重複する位置にまで至っている。ターボインレットダクト３４における、車幅方向からの平面視で機関本体２０と重複する部位を、ダクト重複部３４ａとしたとき、ダクト重複部３４ａは、図２に示すように、機関本体２０における車幅方向一方側の外面よりも車幅方向一方側に位置している。図３に示すように、ダクト重複部３４ａは、その途中の位置で、下側へと屈曲している。この結果として、ダクト重複部３４ａは、車幅方向からの平面視で、シリンダブロック２２よりも上側から、シリンダブロック２２の範囲内へと至っている。また、ダクト重複部３４ａは、前後方向に関してサスペンションタワー１３６の範囲内で、当該サスペンションタワー１３６の円柱の上面よりも上側から下側へと延びている。そして、ダクト重複部３４ａの下流端（ターボインレットダクト３４の下流端）は、車幅方向からの平面視でシリンダブロック２２の範囲内において過給機３８に接続されている。このように、過給機３８には、吸気上流側からターボインレットダクト３４が接続されていて、当該ターボインレットダクト３４から吸気が導入される。

過給機３８は、吸気を圧縮して気筒２２ａへと圧送する。詳細には、過給機３８は、吸気通路及び排気通路にも跨って配置されていて、排気通路に配置されているタービンが排気の流れに伴って回転することで、吸気通路に配置されているコンプレッサがタービンとともに回転して吸気を圧送する。

過給機３８からは、下流側吸気管３６が上側へと延びている。過給機３８から圧送される吸気は、下流側吸気管３６に導入される。下流側吸気管３６の下流端は、インテークマニホールドを介して第１シリンダヘッド２６の各吸気ポートに接続されている。詳しい図示は省略するが、下流側吸気管３６の途中には、吸気を冷却するインタークーラや、気筒２２ａへの吸気の導入量を調整するスロットルバルブが設けられている。なお、図１及び図２では、下流側吸気管３６の図示を省略している。

図３に示すように、第１シリンダヘッド２６の各排気ポートが合流するエキゾーストマニホールドからは、上流側排気管４１が延びている。上流側排気管４１は、過給機３８に接続されている。過給機３８からは、下流側排気管４４が後側へ延びている。下流側排気管４４は、機関本体２０よりも後側へと至っている。下流側排気管４４の途中には、排気を浄化する触媒４２が設けられている。なお、図１では、上流側排気管４１の図視を省略している。また、図２では、上流側排気管４１及び下流側排気管４４の双方の図示を省略している。

図３に示すように、ターボインレットダクト３４のダクト重複部３４ａのうち、車幅方向からの平面視でシリンダブロック２２の範囲内に位置する部位には、車幅方向一方側から遮音カバー６０が取り付けられている。図２に示すように、遮音カバー６０は板状になっていて、厚み方向が車幅方向に沿うように配置されている。また、遮音カバー６０は、ターボインレットダクト３４の外面に接触している。上記のとおり、遮音カバー６０は、シリンダブロック２２の外面よりも車幅方向一方側に位置しているターボインレットダクト３４に対して車幅方向一方側から取り付けられている。そのため、遮音カバー６０は、シリンダブロック２２の外面から車幅方向一方側に離れた位置に位置している。遮音カバー６０は、アルミを材質とする複数の筋材を縦横に骨組して構成された本体部を、ウレタン製の包囲体によって包囲した構成となっている。

遮音カバー６０においては、取り付け用のボルトＢが厚み方向に貫通している。ボルトＢは、ターボインレットダクト３４の外面に装着された金具Ｋに固定されている。この実施形態では、遮音カバー６０のうちの２箇所が、ボルトＢによってターボインレットダクト３４に取り付けられている。

図３に示すように、遮音カバー６０は、車幅方向からの平面視で、ターボインレットダクト３４の延設範囲よりも広い範囲に及んでいる。詳細には、遮音カバー６０は、車幅方向からの平面視で、サスペンションタワー１３６の貫通孔１３６ａにおける上側の開口を前後方向に跨ぐ範囲に亘って延在している。また、図２に示すように、遮音カバー６０は、車幅方向からの平面視で、サスペンションタワー１３６の貫通孔１３６ａにおける上側の開口を上下方向に跨ぐ範囲に亘って延在している。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
過給機３８の稼働中においては、当該過給機３８内で吸気の圧力脈動が生じ得る。この圧力脈動に起因して、ターボインレットダクト３４内の空気に圧力変動が生じて騒音となったり、ターボインレットダクト３４が振動して騒音となったりし得る。

本実施形態では、ターボインレットダクト３４に対して車幅方向一方側から遮音カバー６０が取り付けられていて、尚且つ、遮音カバー６０はターボインレットダクト３４の外面に接触している。このことから、ターボインレットダクト３４の壁部を車幅方向一方側へと透過した騒音は遮音カバー６０によって減衰する。また、ターボインレットダクト３４における車幅方向一方側の部位の振動は抑制される。したがって、ターボインレットダクト３４に係る騒音が車幅方向一方側へと放射されることを抑制できる。

ここで、エンジンルーム１２０内で生じる騒音は、サスペンションタワー１３６の貫通孔１３６ａにおける上側の開口を通じて当該貫通孔１３６ａから車外へと漏れ出すおそれがある。上記のとおり、ターボインレットダクト３４は、機関本体２０の外面よりも車幅方向一方側に位置していて尚且つ車幅方向からの平面視でサスペンションタワー１３６の円柱の上面近傍を延びている。このことから、エンジンルーム１２０内で生じる騒音のうち、特にターボインレットダクト３４に係る騒音は、サスペンションタワー１３６の貫通孔１３６ａにおける上側の開口へと放射されやすく、車外騒音を招き得る。

この点、上記構成の遮音カバー６０は、ターボインレットダクト３４よりも車幅方向一方側に位置しているとともに、車幅方向からの平面視で、サスペンションタワー１３６の貫通孔１３６ａにおける上側の開口を前後方向及び上下方向の双方に関して跨ぐ範囲で延在している。つまり、ターボインレットダクト３４から、サスペンションタワー１３６の貫通孔１３６ａにおける上側の開口に向けて騒音が放射される経路上に遮音カバー６０が位置している。そのため、ターボインレットダクト３４に係る騒音は、サスペンションタワー１３６の貫通孔１３６ａにおける上側の開口へ至る前に減衰する。したがって、ターボインレットダクト３４に係る騒音がサスペンションタワー１３６の貫通孔１３６ａを通じて車外へ漏れ出すことを抑制できる。

上記構成において、送風ファン１５から送られた空気によって内燃機関１０が冷却される。このとき、内燃機関１０に対してできるだけ近い位置において多くの空気が流れた方が、冷却効率が高くなる。

上記構成では、遮音カバー６０は、シリンダブロック２２の外面から離れた位置に位置していて、遮音カバー６０とシリンダブロック２２との間に隙間が存在している。そのため、送風ファン１５から送られた空気は、シリンダブロック２２の外面と遮音カバー６０との間に入り込んで後側へと流れ得る。その一方で、送風ファン１５から送られる空気は、ターボインレットダクト３４よりも車幅方向外側へも流れ得るが、その空気の流れは、遮音カバー６０によって妨げられる。したがって、送風ファン１５から送られる空気は、シリンダブロック２２の外面と遮音カバー６０との隙間を流通しやすくなる。シリンダブロック２２の外面と遮音カバー６０との間に入り込んだ空気は、シリンダブロック２２の外側に配置されているターボインレットダクト３４や他の部材の隙間を通って後側へと流れ、機関本体２０における後寄りの部位や、機関本体２０よりも後側へ空気を冷却する。このため、過給機３８や触媒４２を含めた排気系を効率よく冷却できる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・遮音カバー６０の延在範囲は、上記実施形態に示したものに限定されない。遮音カバー６０の延在範囲は、車幅方向からの平面視で、サスペンションタワー１３６の貫通孔１３６ａにおける上側の開口から外れた範囲となっていてもよい。この場合でも、少なくともターボインレットダクト３４から車幅方向外側へ騒音が放射されることは抑制できる。

・ターボインレットダクト３４に対する遮音カバー６０の取り付け構造は、変更可能である。上記取り付け構造は、ターボインレットダクト３４の車幅方向外側において遮音カバー６０を保持できるものであればよい。例えば接着剤で遮音カバー６０をターボインレットダクト３４に取り付けてもよい。

・遮音カバー６０の本体部を構成する筋材の材料は、アルミに限定されない。本体部を構成する筋材の材料は、金属、非金属（例えば樹脂）に拘わらず、遮音カバー６０の形状を維持できる剛性を有するものであればよい。

・遮音カバー６０の本体部は、筋材で骨組みされたものに限定されない。本体部は、例えば板材でもよい。本体部は、遮音カバー６０の骨格をなすことができればよい。
・遮音カバー６０の包囲体の材料は、ウレタンに限定されない。包囲体の材料は、ターボインレットダクト３４に係る騒音の放射を抑制できるものであればよい。包囲体の材料は、例えば樹脂やゴムでもよい。これらの材料であっても、ターボインレットダクト３４から車幅方向外側へ騒音が放射されることを少なからず抑制できる。包囲体の材料として、当該包囲体のみで遮音カバー６０の形状を維持できる剛性を有するものを採用する場合には、本体部（筋材の骨組）を廃止してもよい。

・エンジンルーム１２０内における内燃機関１０の配置は、変更可能である。例えば、機関本体２０は、クランクシャフト１２の中心軸線が、エンジンルーム１２０における車幅方向の中央よりも一方側または他方側にずれて配置されていてもよい。内燃機関１０の配置は、エンジンルーム１２０内における他の部材の配置との兼ね合いで調整すればよい。

・上記実施形態の内燃機関１０の構成は、適宜変更可能である。例えば内燃機関１０のレイアウトとともに吸気管や排気管の配置を変更してもよい。気筒の数を変更してもよい。内燃機関は、Ｖ型ではなく直列型であってもよい。内燃機関のレイアウトやタイプに拘わらず、ターボインレットダクト３４がシリンダブロック２２よりも車幅方向外側に位置するような構造であれば、どのような内燃機関であっても上記実施形態と同様の遮音構造を実現できる。

・過給機として、クランクシャフト１２の動力やモータで駆動されるスーパーチャージャを採用してもよい。

１０…内燃機関、２２…シリンダブロック、２２ａ…気筒、３４…ターボインレットダクト、３８…過給機、６０…遮音カバー、１２０…エンジンルーム。

Claims (1)

1. エンジンルーム内に配置される内燃機関の遮音構造であって、
   前記内燃機関は、内部に気筒が区画されているシリンダブロックと、前記気筒に吸気を圧送する過給機と、前記過給機に対して吸気上流側から接続されて前記過給機に吸気を導入するターボインレットダクトとを備え、
   前記内燃機関が前記エンジンルーム内に配置された状態において、前記ターボインレットダクトは、前記シリンダブロックよりも車幅方向の一方側に位置しており、
   前記ターボインレットダクトには、車幅方向の前記一方側から板状の遮音カバーが取り付けられており、
   前記遮音カバーは、前記ターボインレットダクトに対して車幅方向の前記一方側にのみ位置しており、且つ前記ターボインレットダクトの外面に接触している
   内燃機関の遮音構造。

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