JPH0451663B2 - - Google Patents

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JPH0451663B2
JPH0451663B2 JP58188532A JP18853283A JPH0451663B2 JP H0451663 B2 JPH0451663 B2 JP H0451663B2 JP 58188532 A JP58188532 A JP 58188532A JP 18853283 A JP18853283 A JP 18853283A JP H0451663 B2 JPH0451663 B2 JP H0451663B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、吸気マニホルドより上流でかつ空気
クリーナの下流側の吸気管に、これと隣接して容
積室を設け、この容積室を吸気管に対して開閉す
ることで吸気の動的効果の効率的利用を実現した
装置に関する。
従来技術 内燃機関ではその吸気管の寸法を適当に設計す
ることにより、その吸気管の固有振動数に対応し
たエンジンの回転数で吸気の動的効果が生じ体積
効率を高め、エンジン出力、トルクの向上を図る
ことができる。しかしこの場合、吸気の動的効果
が得られるのは固有振動数の整数倍に対応した回
転数においてである。そこで、吸気の動的効果が
効率的に得られるよう吸気管に隣接して容積室を
設け、その容積室と開閉弁を介して連結し、開閉
弁を開閉するようにしたものが提案されている
（例えば特開昭55−87821号）。この開閉弁が開の
ときと閉のときとでは吸気管系の固有振動数が違
つてくる。そのため回転数に対するηV特性曲線
におけるηVピークを生ずるエンジン回転数が異
なつたものを得ることができる。従つて、エンジ
ン回転数に応じてそれに適合したηV特性曲線と
なるように開閉弁を開又は閉とすることでエンジ
ンの各回転領域で良好なトルク特性を得ることが
できる。しかしながら、この従来技術では、エン
ジンの吸気音が大きい問題がある。即ち、バルブ
が閉のときは、空気クリーナの取付点が吸気の動
的効果における開放端として機能することが必要
であり、そのためにはエアクリーナのノーズ（外
気取入管）の長さを短縮しなければならない。し
かしながら、ノーズ長を短縮するとエアクリーナ
の吸気音が増大し、騒音制御という面では好まし
くない。
そこで本出願人はこの改良技術として、特願昭
58−124820号（特開昭60−17226）では容積室と
吸気管とを結ぶ第１の連通管に加えてそれより小
径の第２の連通管を設け、開閉弁により第１の連
通管が閉のときは第２の連通管によつてて容積室
を共鳴箱として機能させ、騒音の低減を図るよう
にしたものを既に提案している。
共鳴箱（ヘルムホルツ共振器）として機能させ
ることによつて騒音がに問題となる特定周波数で
の消音を図ることができる。即ち、ヘルムホルツ
共振周波数ｆは、 で表され、ｃは音速、ｓはスロートの断面積、ｌ
はスロートの長さ、Ｖは共振箱の容積である。
ヘルムホルツ共振器ではスロートの断面積ｓ、
スロートの長さｌ及び共振箱の容積Ｖ等の選定に
より特定の周波数での騒音の低減には有効であ
る。しかしながら、騒音の中には特定の周波数に
集中した騒音だけではなく全周波数で成分を持つ
たホワイトノイズ的な騒音も存在しており、ヘル
ムホルツ共振器ではこのような騒音には対処する
ことはできない。
発明の目的 本発明の目的は本出願人の提案にかかる先願を
改良し、特定周波数での騒音を抑制しつつ全周波
数範囲での騒音についても有効に対処することが
できる構造を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明によれば、空気クリーナと吸気マニホル
ドを結ぶ吸気管から分岐する第１の連通路が所定
容積の容積室に連通され、第１の連通路には機関
運転条件に応じて開閉される開閉弁を設置し、更
に容積室と空気クリーナとは第２の連通路を介し
て互いに連通されていることを特徴とする内燃機
関の吸気装置が提供される。
作 用 開閉弁の開放時には第１の連通路に接続される
吸気管の部分が開口端となり、短縮した吸気管長
を得ることができる。
開閉弁の閉鎖時には空気クリーナへの接続部が
吸気管の開口端となり、大きな吸気管長が得ら
れ、この際、開閉弁で閉鎖された容積室の部分に
よる共鳴作用によつて特定波長での騒音抑制機能
が得られる。
また容積室の部分はエアクリーナに直接開口し
ているためエアクリーナの容積を大きくしたのと
等価となる。エアクリーナの容積の増大に伴い、
エアクリーナ自身による騒音抑制機能が増強され
る。エアクリーナ自体は所謂膨張型の騒音抑制機
能を達成し、全波長域での騒音抑制が達成され
る。
実施例 以下、図面によつて説明すると第１図におい
て、１０はエンジン本体であり、１１で全体を示
す本発明の吸気装置はエンジン本体１０上に設け
られる。吸気装置は、空気クリーナ１６、主吸気
管１４を介して吸気マニホルド１２（第３図）に
接続される。１７は、後述の如く一定のボリユー
ムを持つたタンクを備えた副吸気管である。
空気クリーナ１６はその部にフイルタエレメン
ト１８を有し、その一方の空間２０は後述のよう
に主吸気管１４及び副吸気管１７に接続される。
フイルタエレメントの他方の空間（図示せず）は
外気取入管２８（第１，２図）を介して大気に開
口する。
主吸気管１４は空気クリーナ１６の空間２０に
開口する第１の取付部２０１に一端が接続される
可撓性ホー２４と、ホース２４の他端に接続され
るパイプ２５と、一端がパイプ２５に接続される
ホース２６と、一端がホース２６に接続され他端
が吸気マニホルド１２のフランジに接続されるス
ロツトルボデイ２７とより成る。スロツトルボデ
イ２７内にスロツトル弁２８及びその上流に燃料
インジエクタ２９が配置される。
副吸気管１７は、主吸気管１４に隣接して設け
た一定ボリユームの容積室３０と、その容積室３
０を主吸気管１４のパイプ２５に接続する第１の
連通管３１と、一端が容積室３０に接続され他端
が空気クリーナ１６の空間２０に開口する第２の
取付管２０２に接続される可撓性ホースとしての
第２の連通管３２とより成る。第１連通管３１の
パイプ２５への接続箇所に開閉弁３４が設けられ
る。主吸気管１４と容積室３０とを結ぶ連通管３
１はその管路径Ｌが主吸気管のそれL′と等しい
か、又はそれ以上に設定される。この条件によつ
て吸気の動的効果を開閉弁３４の開閉によつて有
効利用できる。
即ち、本発明の構成を線図をもつて示すと、第
４図の通りであるが、まず開閉弁３４の開の場合
を考えると、この場合は、開閉弁３４のところが
吸気の動的効果における開放端となりそれより上
流の吸気管はないのと同じになり、吸気管長はx1
と短縮する。このときの、吸気管系の固有振動数
と高い値をとる。このとき体積効率ηVはエンジ
ン回転数に対してプロツトすると第５図のイの通
りであり、エンジン回転数N1で１次共振、N1′で
２次共振を呈し、夫々の回転数で体積効率ηVは
ピークを持つ。
一方、開閉弁３４が閉のときは、容積室３０は
エアクリーナ１６に連通されるから、エアクリー
ナ１６に連通されるから、エアクリーナ１６への
吸気管の取付点が開放端となる（従つて、エアク
リーナ１６のノーズ２８の長さは影響しない。）。
そのため吸気管長はx1＋x2に延長し、その結果吸
気管系の固有振動数は低くなる。そのため、体積
効率ηVはエンジン回転数に対して第５図のロの
様になり、２次共振点N2′は開閉弁３４が開の場
合の２次共振点N1′より低回転側となる。尚、１
次共振のピークN2も同様N1より低くなるが、こ
れは実際上は現れて来ない。
第５図から開閉弁３４の開閉により体積効率特
性はイとロとの間で変化する。従つて、そのピー
クを結ぶように開閉弁３４を２つの特性曲線の交
点である回転数Nx，Nyで切替作動することで全
回転域でηVを高めることができる。そのため第
３図の開閉弁３４は以下のような動手段に連結さ
れる。即ち、開閉弁３４はロツド３７によつてア
クチユエータ３６に連結される。アクチユエータ
３６はロツド３７に連結されるダイヤフラム３６
１を持つ。ばね３６２はダイヤフラム３６１が図
の上方に変形するような付勢力を発揮している。
そのダイヤフラム３６１に３方切替弁３８からの
大気圧又は負圧が選択的に作用する。４０は負圧
源としての、吸気マニホルド１２に設置した負圧
取出口である。負圧取出口４０と３方切替弁３８
との間に、スロツトル弁１８が全開時においても
十分な負圧レベルを維持するための蓄圧タンク４
３とチエツク弁４１が配置されている。３方切替
弁３８は電磁式弁として構成され、中央のポート
が下側のポートと連通する黒ぬりの第１位置と、
中央のポートが上側のポートと連通する第２位置
との間を切替えることができる。切替弁３８は制
御回路４４によつて作動される。制御回路４４は
エンジン回転数センサからの信号を受けて３方切
替弁３８の駆動を行う。
制御回路４４は例えばマイクロコンピユータシ
ステムとして構成される。即ち入力ポート４４１
は、吸気管長の切替えを行うべき運転条件の検知
を行うセンサである。機関回転センサ４６、及び
負荷センサ４８に接続され、一方、出力ポート４
４２は３方切替弁３８に結線される。入力ポート
４４１及び出力ポート４４２はマイクロコンピユ
ータシステムの構成要素である、マイクロプロセ
ツサ（MPU）４４３、リードオンリメモリ
（ROM）４４４、ランダムアクセスメモリ
（RAM）４４５にバス４４６を介して結線され
る。制御回路４４は、運転条件に応じて吸気管長
を切替えることで、第５図に示すηV特性を得る
べきソフトウエアを持つており、これをフローチ
ヤートで示せば第６図の通りである。即ち、１０
０で、負荷センサ４８からの現在のスロツトル開
度その他の負荷データを入力し、１０２ではその
負荷が所定の基準Ｌより大きいか否か判定する。
負荷が小さいとき（No）は、第４図で説明した
ような吸気管長の切替えによるηVの差は出ない。
逆にいえば、ηVの差が出るのは全負荷のときの
みである。従つて部分負荷の場合は３方弁３８の
位置は吸気管長という意味ではどちらでも良い
が、閉とする。即ち、第６図のフローチヤートに
おける１０４で出力ポート４４２はLowとされ、
３方弁３８は白のポート位置となる。従つて、開
閉弁３４は、ダイヤフラム３６１に働く大気圧に
よつて閉となる。
１０２で全負荷と判定すれば１０６に進み、入
力ポート４４１より回転数センサ４６の回転数デ
ータを入力する。次は１０８で、その実測回転数
よりイの特性を選択すべきか又はロかどちらにあ
るか判定する。Yesであれば、１０４に進み前述
の様に３方弁１０４の消磁を行う。そのため開閉
弁３４は閉となり、吸気管長は延長される。一方
ロの特性を選択すべきと判定すれば（No）１１
０に進み、出力ポート４４２よりHigh信号が出
され、３方弁３８は黒のポート位置をとり、ダイ
ヤフラム３６１に負圧が行く結果、開閉弁３４は
開となり、この吸気管長が短縮される。
第７図は以上述べた制御による、開閉弁の切替
マツプであり、回転数と負荷を代表するスロツト
ル開度又は吸気管圧力との組合せに対し、斜線を
付した領域が開閉弁３４を閉とする領域を示し、
白ぬきの領域は開閉弁を開とする領域を示す。図
中、Ｌの線が吸気の動的効果が出始める負荷のラ
インを示す。このラインより下側は、開閉弁３４
は開でも閉でも良いがこの実施例では閉としてい
る。
第８図は第２実施例を示す第３図と同様な図で
あり、第３図と異るのは、開閉弁３４はダイヤフ
ラム３６１に負圧が働くと閉、大気圧となると開
となり、逆となつている点が相違である。この場
合、常態では電磁弁３８は白のポート位置をとり
負圧ポート４０は切離されている。そのため負圧
を貯めておく必要がなく、第３図のタンクは不用
であり、チエツク弁４１のみ設置すれば足りる。
以上のべた本発明において、タンク３０は空気
クリーナの空間に連通管３２を介して常時連通さ
れている。そのため、開閉弁３４が閉鎖状態でタ
ンク３０は共鳴箱として働きその共鳴作用にて騒
音が問題となる特定周波数での騒音の抑制を図る
ことができる。
また、タンク３０は直接エアクリーナ１６の空
間２０に開口しているためエアクリーナの容積を
その分拡大しているため、エアクリーナの容積自
体による全周波数範囲に渡つた騒音抑制（エアク
リーナの膨張型の消音器としての機能の増強）も
同時に達成される。特願昭58−124820号（特開昭
60−17226号）のように吸気管に容積を接続する
ことにより共振型の消音器の機能を達成できる
が、この構成ではエアクリーナ自体の容積を増加
させる効果はないため、エアクリーナの膨張型の
消音器としての機能は増強されることはないが、
本発明のようにエアクリーナ１６の空間２０に接
続することによりエアクリーナ自体による消音性
能を増強する効果がある。
第９図は特願昭58−124820号（特開昭60−
17226号）（従来）との比較でのエンジン回転数に
対する吸気音、第１０図はエンジン回転数に対す
る透過音をそれぞれ従来（タンクのみ設けたも
の）との比較で示すものである。
本発明によつて吸気音、透過音の双方を押さえ
ることができるのは明らかである。
発明の効果 吸気騒音の低減は開閉弁３４の閉鎖状態におい
て容積室３０が共鳴型の消音器として機能するこ
とにより得られる。そのため、エアクリーナ１６
のノーズ長さを細くかつ長くしなくても必要な騒
音抑制効果が得られ、吸気効率が低下しないた
め、各回転数において高出力を得ることが可能と
なる。
また、容積室３０が直接エアクリーナ１６に開
口しているため、エアクリーナ１６の容積を増加
させたのと等価になるため、全周波数範囲の騒音
についてもその抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を吸気装置を搭載した内燃機関
の上部を示す斜視図、第２図は上面図、第３図は
本発明の吸気装置構成を示す断面図、第４図は本
発明の吸気装置による吸気管長の可変原理を示す
線図、第５図は吸気管長を変えた場合のηV特性
変化を示す模式グラフ、第６図は制御回路のソフ
トウエア構成を説明するフローチヤート図、第７
図は制御回路の作動により得られる開閉弁の開閉
状態を示すマツプ図、第８図は第２実施例を示す
第３図と同様な図、第９図はエンジン回転数に対
する吸気音の音圧レベルを本発明と従来との比較
で示すグラフ、第１０図はエンジン回転数に対す
る透過音の音圧レベルを本発明と従来との比較で
示すグラフ。 １４……主吸気管、１６……エアクリーナ、１
７……副吸気管、３０……容積室、３１……第１
連通管、３４……開閉弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 内燃機関の空気クリーナと吸気マニホルドを
    結ぶ吸気管から分岐する第１の連通路が所定容積
    の容積室に連通され、第１の連通路には機関運転
    条件に応じて開閉される開閉弁を設置し、更に容
    積室と空気クリーナとは第２の連通路を介して互
    いに連通されていることを特徴とする内燃機関の
    吸気装置。
JP58188532A 1983-10-11 1983-10-11 内燃機関の吸気装置 Granted JPS6081459A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58188532A JPS6081459A (ja) 1983-10-11 1983-10-11 内燃機関の吸気装置
US06/629,336 US4565166A (en) 1983-10-11 1984-07-10 Intake system for an internal combustion engine
DE3426307A DE3426307A1 (de) 1983-10-11 1984-07-17 Ansaugsystem fuer eine brennkraftmaschine

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58188532A JPS6081459A (ja) 1983-10-11 1983-10-11 内燃機関の吸気装置

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JPS6081459A JPS6081459A (ja) 1985-05-09
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