JPH1122571A - 内燃機関の吸気騒音低減装置 - Google Patents
内燃機関の吸気騒音低減装置Info
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Abstract
の低周波から数百Hz程度の中周波までを広範囲に消音
できる内燃機関の吸気騒音低減装置を提供する。 【解決手段】 外気導入ダクト12を2つの流路に分割
する長さL/2以上の連続する仕切壁16を形成し、第
1の流路に共鳴型消音器14の首管15を取付けて主流
路Aとなし、且つ該共鳴型消音器14の首管15の取付
位置が前記仕切壁16の範囲内に完全に含まれるように
し、第2の流路を副流路Bとなし、該副流路に開閉バル
ブ18を配設したものである。
Description
機関の騒音性能に係り、特に吸気系の騒音を低減して快
適性の向上を図ることができる内燃機関の吸気騒音低減
装置に関する。
において、外気導入ダクトを2つの流路に分け、一方に
バルブを付けて、エンジン回転数の変化等に応じて開閉
制御することが既に知られており、これらの構造は、例
えば特開平3−290052号公報、特開平4−886
1号公報に開示されている。
うな従来の吸気装置にあっては、低回転でバルブを閉じ
た場合に、共鳴型消音器が形成されて特定周波数に消音
効果を示したり(特開平3−290052号公報)、通
常200〜300Hzのダクト共鳴をサイドブランチで
低減したり(特開平4−8861号公報)する効果が得
られるだけで、より低周波からの広い周波数範囲の騒音
を十分に低減することは困難である。
てなされたものであり、人間が通常聞こえると言われる
40Hz程度の低周波から数百Hz程度の中周波までを
広範囲に消音できる内燃機関の吸気騒音低減装置を提供
するものである。
内燃機関のエアクリーナに空気を導入する長さLの外気
導入ダクトに、該外気導入ダクトの一部又は全部を2つ
の流路に分割する長さL/2以上の連続する仕切壁を形
成し、第1の流路に共鳴型消音器の首管を取付けて主流
路となし、且つ該共鳴型消音器の首管の取付位置が前記
仕切壁の範囲内に完全に含まれるようにし、第2の流路
を副流路となし、該副流路に開閉バルブを配設したもの
である。
波数領域で大幅な消音性能向上が図られ、吸気騒音を大
幅低減することができる。すなわち、エンジン負荷の小
さい時には副流路の開閉バルブが閉じていることによ
り、エアクリーナの容積部としての断面積とダクトとし
ての主流路の断面積の比が大きくなり、いわゆる拡張比
が大きくなることにより40Hz程度の低周波数から上
側の周波数領域で消音効果が高まる。
切壁の範囲内に完全に含まれる効果で、つまり、共鳴型
消音器の首管が取付けられたダクト部位が小径である効
果で、共鳴周波数付近から上側の周波数領域、例えば8
0Hz以上の周波数で大幅に消音効果が高まるという効
果が同時に得られ、広範囲の周波数領域で大幅な消音性
能向上が図られ、吸気騒音を大幅低減することができ
る。
副流路の開閉バルブが開き、吸気の流路抵抗が十分に低
下するので、所定のエンジン出力を得ることができる。
尚、吸気騒音に対しては、主流路を伝搬する音と副流路
を伝搬する音の位相差が生じることにより、共鳴型消音
器の単体の設計周波数より低周波側で若干の騒音低減が
得られ、あたかも共鳴室の容積を増やしたような周波数
シフトの効果が得られ、スペースが限られるエンジンル
ーム内での消音器の配置に自由度が高まる効果も得ら
れ、従来よりも優れた消音性能を示す。従って、本発明
の吸気騒音低減装置にあっては、運転頻度の高い常用的
な低負荷運転の条件において、大幅に吸気騒音を低減す
ることができ、静粛性を向上することができる。
ダクトの基端を起点として形成されたものであり、開閉
バルブが基端寄りに設けられている。
の部品が雨水等の影響を受けにくく、耐久性に優れると
いう利点がある。また、開閉バルブの取付けに、エアク
リーナ内の空間を利用できるため、従来の吸気構造と同
じスペースで車載が可能であり、エンジンルーム内の大
幅なレイアウト変更などを伴わずに実施できる長所もあ
る。
基端付近に仕切壁が存在しない。
クトの基端側に仕切壁が存在しないため、基端を大径に
して、エアクリーナ側の突起部との差込構造を形成し易
い利点がある。
基端付近及び先端付近の両方に仕切壁が存在しない。
さが短くても、共鳴型消音器の首管の取付位置を仕切壁
の範囲内に含ませやすい。
管が外気導入ダクトのエアクリーナ寄り位置に設けられ
ている。
器の首管が外気導入ダクトのエアクリーナ寄り位置に設
けられているため、若干低周波側の消音性能に優れてい
る。
水平方向に分割される2つの部品より構成され、2つの
部品の全部又は一部の合わせ部により仕切壁が形成され
る。
を合わせることにより、外気導入ダクトを形成できるた
め、該外気導入ダクトの形成が容易である。
断面筒状体の中間部に平板状の仕切壁を一体形成した形
状である。
クトが断面筒状体の中間部に平板状の仕切壁を一体形成
した形状であるため、小さいスペースで大きな流路面積
を確保できる。
入ダクトの全長をLとした場合に、長い場合でLとし、
短い場合ではL/2とした。これは、仕切壁の長さをパ
ラメータとして変えた構造での消音特性測定実験によ
り、100Hz以下の低周波数でも大幅な消音効果を得
るためにはL/2以上でなければならないことが判明し
たからである。また、共鳴型消音器の首管の取付位置が
仕切壁の範囲内に完全に含まれていなければならないこ
とが判明したからである。
と、首管の取付範囲の条件を決めるに至った実験を実施
形態として説明する。尚、同様な部分には、長さや位置
が相違しても、同じ符号を用いて説明する。
2の起点とした外気導入ダクト3を示している。この外
気導入ダクト3の全長Lは300mmで、外気導入ダク
ト3の高さは76mmで、幅は40mmである。首管7
の長さは50mmで、首管7の先端4からの間隔は10
0mmである。この外気導入ダクト3は、仕切壁2によ
り主流路Aと副流路Bに分離されている。共鳴型消音器
6は、首管7を介して主流路A側に設けられている。副
流路Bは仕切壁2の先端4寄り位置に設けた閉塞部材5
により塞いだ。
4)、150mm(L/2)、225mm(3L/4)
の3種類を実験した。そして、75mmをNo.
(2)、150mmをNo.(3)、225mmをN
o.(4)とする。仕切壁2の長さXが75mm、15
0mmのものは仕切壁2が、共鳴型消音器6の首管7に
かかっておらず、長さXが、225mmのものは仕切壁
2が首管7の取付位置を完全に含む領域まで形成されて
いる。
に仕切壁2を形成したもので、該仕切壁2の長さXは、
75mm、150mm、225mmの3種類を実験し
た。そして、75mmをNo.(5)、150mmをN
o.(6)、225mmをNo.(7)とする。この場
合は、全ての仕切壁2が首管7の取付位置を完全に含
む。
壁2の起点としたもので、仕切壁2の長さXは、75m
m、150mm、225mmの3種類である。そして、
75mmをNo.(8)、150mmをNo.(9)、
225mmをNo.(10)とする。仕切壁2の長さX
が75mmのものは、仕切壁2が首管7の取付範囲にか
かっておらず、長さXが150mm、225mmの2種
類は、仕切壁2が首管7の取付範囲を完全に含む領域ま
で形成されている。
ラフに示す。グラフでは、基本寸法の同じ従来型のダク
トを用いた場合の消音特性をNo.(1)として記載し
比較してある。これらを見ると、車内音の原因となりや
すい3つの周波数領域も含めて、広範囲で大幅な消音性
能の変化があることがわかるが、これらの性能差を注目
する3つの周波数について表に整理したものが図7であ
る。
丸で囲んであるものは、前述の通り首管7の取付範囲が
仕切壁2の形成されている範囲に完全に入っているもの
である。図7を見ると、長丸で囲んだ数値に大きいもの
が多く、首管7の取付範囲が仕切壁2の形成されている
範囲に入っていることが有効であることが読み取れる。
とり、縦軸に消音効果の向上代をとったグラフを示して
いる。これから、仕切壁2の長さがL/2以上で、且
つ、首管7の取付範囲が、該仕切壁2の形成されている
範囲内に完全に入っている仕様は、高い消音効果を示し
ていることがわかる。この条件を満たす仕様の平均的な
消音効果向上代は、約9.5dBと非常に高い。一方、
仕切壁2の長さがL/4であるか、首管7の取付範囲が
一部でも仕切壁2から出ている仕様では、平均的な消音
効果向上代は約4.4dBとなり、非常に高い効果とは
言えない。以上から、大幅な消音効果の向上を図るため
には、仕切壁2の長さを外気導入ダクト3の全長Lの2
分の1以上とし、且つ首管7の取付領域を仕切壁2の形
成されている範囲に完全に入るように構成することが必
要である。
する。尚、以下の説明において、共通する部分には同一
の符号を付し、相違する部分のみに異なる符号を付す。
示す図である。まず、図9により全体構造を説明する。
自動車のエンジンルームEの中央にはエンジン8が配置
されている。9は吸気コレクタで、10はエアクリーナ
である。吸気コレクタ9とエアクリーナ10とはクリー
ンサイドダクト11にて連結されている。エアクリーナ
10からは外気導入ダクト12が前方へ向けて延びてい
る。
2の構造を説明する。外気導入ダクト12の下側には、
先端13から2L/5程度の位置に、共鳴型消音器14
が首管15により接続されている。従って、共鳴型消音
器14の首管15の取付位置は、仕切壁16の範囲内に
完全に含まれる。
ダクト12の上側と下側を2つの流路に分割する前記仕
切壁16が、先端13から基端17までの全長Lにわた
って形成されており、下側の主流路Aと上側の副流路B
を形成している。副流路Bの下側にはバタフライ式の開
閉バルブ18が設けられている。この開閉バルブ18
は、負圧アクチュエータ19により、エンジン8が軽負
荷の場合に副流路を閉じ、高負荷の場合に開くようにな
っている。図12は、外気導入ダクト12の仕切壁16
がある部分の断面形状を示すもので、左右2つの部品で
構成されていることが分かる。そして、主流路A及び副
流路Bがそれぞれ円形になるように、全体が断面「8」
の字形状をしており、仕切壁16は左右の部品の中央の
合わせ部で形成されている。
ジン8が軽負荷で、吸入空気量が少ない場合には、吸気
系で生じる流路抵抗は小さく、副流路Bに空気を流す必
要がないので、負圧アクチュータ19により開閉バルブ
18を閉じておく。これにより、外気導入ダクト12
は、その断面積が小さくなったのと等価となり、エアク
リーナ10によって得られる低周波の消音特性が向上す
るのと同時に、首管15の取付けられた主流路Aが細く
なったのと等価となり、共鳴型消音器14の効果が向上
する。この2つの作用により、車室内のこもり音の原因
になる可能性のある低周波から中周波の吸気騒音を効果
的に低減することができる。
気系に本実施例の吸気騒音低減装置を適用して、吸気系
としての消音性能を測定した結果を図13のグラフに示
す。このグラフでは、消音量のレベルが高いほど良い。
図13は、周波数200Hzまでのグラフであるが、実
際には250Hzまで大幅な消音性能向上、及び300
Hz〜500Hzでの大幅な消音性能向上が確認されて
おり、低周波の40Hz付近から10dB以上の消音量
の向上が得られている。
空気量が多くなるので、吸気系の流路抵抗は小さくする
必要がある。特に、高回転領域ではその必要性が高い。
従って、吸気空気量やエンジン回転数などを判断基準と
して、エンジン負荷が高い場合には、開閉バルブ18を
開く。これにより、吸い込まれる空気が副流路Bにも流
れて、流路抵抗が下がり、エンジン8は所定の出力を発
生できる。
である。この第2実施例も左右に分割される2部品によ
り形成されたものであるが、外気導入ダクト20が断面
筒状体で、その中央に平板状の仕切壁21を形成したよ
うにしても良い。このようにすることにより、第1実施
例と同一の流路面積を、第1実施例よりも小さいスペー
スで確保できるという利点がある。
である。この第3実施例の外気導入ダクト22に係る仕
切壁16は第1実施例と同様の長さを有したものである
が、開閉バルブ18は逆に外気導入ダクト22の基端1
7側に設けられている。この第3実施例によれば、先端
13側に設ける場合と比べて、開閉バルブ18の部品が
雨水等の影響を受けにくく、耐久性に優れるという利点
がある。また、開閉バルブ18の取付けに、エアクリー
ナ10内の空間を利用できるため、従来の吸気構造と同
じスペースで車載が可能であり、エンジンルーム内の大
幅なレイアウト変更などを伴わずに実施できる長所もあ
る。
例を示す図である。この第4実施例では、外気導入ダク
ト23の先端13を起点とした長さ3L/4程度の仕切
壁24を形成したものである。そして、開閉バルブ18
を先端13寄り位置に設けた。
23の基端17側に仕切壁24が存在しないため、基端
17を大径にして、エアクリーナ10側の突起部25と
の差込構造を形成し易い利点がある。
装置を車両に搭載して、エンジンルーム内における外気
導入ダクト23の先端13付近の近接音を測定した結果
を図17のグラフに示す。このデータは結果的にエンジ
ン回転4000rpm以上で開閉バルブ18を開くよう
に制御したものであるが、4000rpm以下の広い範
囲でエンジン回転2次成分の吸気騒音が大幅に低下して
いることが、従来の吸気構造との比較により分かる。
である。この第5実施例では、外気導入ダクト26の基
端17を起点とした長さ3L/4程度の仕切壁27を形
成したものである。また、開閉バルブ18は基端17に
設けた。そして、共鳴型消音器14の首管15も、基端
17より位置に設けた。
イアウトの都合により、共鳴型消音器14の位置を比較
的エアクリーナ寄りに設定した場合に適している。そし
て、共鳴型消音器14をエアクリーナ寄りに設定したこ
とによる特有の効果としては、若干低周波側の消音性能
に優れている点が上げられる。
である。この第6実施例では、外気導入ダクト28の先
端13よりL/4の位置から基端17よりL/4の位置
に至る長さL/2の仕切壁29を形成したものである。
そして、共鳴型消音器14の首管15は、該仕切壁29
の略中間位置に設けた。この第6実施例によれば、最小
限の長さ(L/2)で、確実な消音性能が得られる利点
がある。また、仕切壁29の長さが短くても、共鳴型消
音器14の首管15の取付位置を仕切壁29の範囲内に
含ませやすい。
の断面積の割合を50%づつにしたが、自動車のコンセ
プトによりその割合を変えることがあり得る。静粛性を
重視するか最高馬力を重視するかの違いなどで、主流路
と副流路の断面積の割合を変えることができる。即ち、
軽負荷条件での吸気音を非常に静かにしたければ、主流
路の断面積を30%程度に小さくすれば良く、軽負荷条
件での出力もある程度確保するような性格の自動車であ
れば、主流路の断面積を70%程度に大きくすれば良
い。このようにして、自動車の性格に合わせた、吸気騒
音の静粛性向上とエンジン出力の確保が適切にできるよ
うになる。
続時間の長い低負荷の緩加速や一定速の運転条件におい
て、副流路の開閉バルブを閉じてエアクリーナと共鳴型
消音器の低中周波の消音効果を高め、吸気騒音を大幅に
低減し、快適性を向上すると共に、急加速や登坂などの
高負荷条件では副流路の開閉バルブを開いて吸気系の流
路抵抗を低減し、必要なエンジン出力を得ることができ
るという効果が得られ、運転条件に応じた静粛性とエン
ジン出力を得ることができるという効果が得られる。仕
切壁の長さを、外気導入ダクトの長さLに対してL/2
以上としたため、100Hz以下の低周波領域で大幅な
消音効果を得ることができる。
変化を調べるための外気導入ダクトで、仕切壁を基端寄
りに設定した構造を示す断面図。
フ。
構造を示す断面図。
フ。
図。
フ。
較図。
図。
図。
図。
示すグラフ。
図。
図。
Claims (7)
- 【請求項1】 内燃機関のエアクリーナに空気を導入す
る長さLの外気導入ダクトに、該外気導入ダクトの一部
又は全部を2つの流路に分割する長さL/2以上の連続
する仕切壁を形成し、 第1の流路に共鳴型消音器の首管を取付けて主流路とな
し、且つ該共鳴型消音器の首管の取付位置が前記仕切壁
の範囲内に完全に含まれるようにし、 第2の流路を副流路となし、該副流路に開閉バルブを配
設したことを特徴とする内燃機関の吸気騒音低減装置。 - 【請求項2】 仕切壁が外気導入ダクトの基端を起点と
して形成されたものであり、開閉バルブが基端寄りに設
けられている請求項1記載の内燃機関の吸気騒音低減装
置。 - 【請求項3】 外気導入ダクトの基端付近に仕切壁が存
在しない請求項1記載の内燃機関の吸気騒音低減装置。 - 【請求項4】 外気導入ダクトの基端付近及び先端付近
の両方に仕切壁が存在しない請求項1記載の内燃機関の
吸気騒音低減装置。 - 【請求項5】 共鳴型消音器の首管が外気導入ダクトの
エアクリーナ寄り位置に設けられている請求項1〜4の
いずれか1項に記載の内燃機関の吸気騒音低減装置。 - 【請求項6】 外気導入ダクトが水平方向に分割される
2つの部品より構成され、2つの部品の全部又は一部の
合わせ部により仕切壁が形成される請求項1〜5のいず
れか1項に記載の内燃機関の吸気騒音低減装置。 - 【請求項7】 外気導入ダクトが断面筒状体の中間部に
平板状の仕切壁を一体形成した形状である請求項1〜5
のいずれか1項に記載の内燃機関の吸気騒音低減装置。
Priority Applications (4)
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