JPH1182202A - 吸気ダクト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サイドブランチやレゾネータを設けることな
く、エンジンの低速回転時には吸気騒音を低減し、かつ
高速回転時には十分な空気量を吸入できる吸気ダクトと
する。 【解決手段】小径の第１吸気口３と、大径の第２吸気口
４と、第２吸気口４を開閉する弁５とをもち、エンジン
が低速回転の時に弁５で第２管路２を閉じて音響質量の
大きい第１管路１により吸気音を低減し、高速回転の時
に負圧で弁５を揺動させ第２管路２を開いて十分な空気
量を吸入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンへ空気を
供給する通路としての吸気ダクトに関し、詳しくは吸気
時の騒音が低減された吸気ダクトに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジンの吸気系では、吸気時に
吸気ダクトにおいて騒音が発生するという問題がある。
この吸気騒音は、特にエンジンの低速回転時に耳障りで
ある。そこで従来より、図１７に示すように、吸気ダク
ト１００にサイドブランチ１０１及び／又はレゾネータ
１０２を設け、ヘルムホルツの共鳴理論などに基づいて
計算される特定周波数の騒音を低減することが行われて
いる。

【０００３】ところがサイドブランチ１０１は、長いも
のでは約３０ｃｍの長さにもなり、レゾネータ１０２の
容積は大きいものでは１４リットルもの大きさとなる。
そのためこれらの吸音装置のエンジンルーム内に占める
スペースが大きくなり、他の部品の搭載の自由度が低く
なるという不具合が生じる。そこで実開昭６４−２２８
６６号公報には、吸気ダクト内にオリフィスを配置し、
オリフィスの位置で吸気を絞ることで吸気騒音を低減す
ることが開示されている。このように吸気通路を絞るこ
とにより、音響質量が大きくなり、低音域の吸気音を低
減することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記した吸気
通路を絞る方法では、エンジンの高速回転時に吸入空気
量が不足して出力が低下するという不具合がある。本発
明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、サイ
ドブランチやレゾネータを設けることなく、エンジンの
低速回転時には吸気騒音を低減し、かつ高速回転時には
十分な空気量を吸入できる吸気ダクトとすることを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載の吸気ダクトの特徴は、エンジンへ空気を供
給する通路としての吸気ダクトにおいて、第１吸気口
と、第２吸気口と、第２吸気口を開閉する開閉部材と、
エンジンが高速回転の時に開閉部材を駆動して第２吸気
口を開く駆動手段と、を有することにある。

【０００６】請求項１に記載の吸気ダクトは、請求項２
に記載のように、駆動手段に吸気負圧を利用することが
望ましい。また請求項１及び請求項２に記載の吸気ダク
トは、請求項３に記載のように、第１吸気口はエンジン
までの距離が第２吸気口からエンジンまでの距離より遠
い位置に設けられていることが望ましい。

【０００７】また上記課題を解決する請求項４に記載の
吸気ダクトの特徴は、エンジンへ空気を供給する通路と
しての吸気ダクトにおいて、吸気口近傍には吸気口の開
口面積を可変する可変部材をもち、エンジンが低速回転
のときは開口面積を小さくしエンジンが高速回転のとき
は開口面積を大きくするように可変部材を駆動する駆動
手段をもつことにある。

【０００８】請求項４に記載の吸気ダクトは、請求項５
に記載のように、駆動手段に吸気負圧を利用することが
望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の吸気ダクトは、
第１吸気口及び第２吸気口をもち、エンジンが低速回転
の場合には第１吸気口のみが開口している。したがって
低速回転の場合には吸気通路が絞られた状態となり、音
響質量が大きくなるため低音域の吸気音が低減される。

【００１０】そしてエンジンが高速回転となると、駆動
手段が開閉部材を駆動して第２吸気口を開口させる。こ
れにより吸気通路が広く確保されるので、エンジンへ十
分な空気量を供給することができる。上記作用をさらに
向上させるには、第１吸気口の開口面積を小さくし、第
２吸気口の開口面積を大きくすることが好ましい。ま
た、吸気ダクトを分岐構造とし、例えばそれぞれ第１吸
気口と第２吸気口をもつ二つの管路をもちそれが途中で
合流して一つになるような吸気ダクトとした場合には、
第１吸気口をもつ管路を細くして音響質量をさらに大き
くするとともに、第２吸気口をもつ管路を太くして十分
な空気量を供給できるように構成することが好ましい。

【００１１】さらに、請求項３に記載のように、第１吸
気口はエンジンまでの距離が第２吸気口からエンジンま
での距離より遠い位置に設けることが望ましい。このよ
うにすれば、第１吸気口のみが開口している低速回転時
における吸気ダクトの音響質量が一層大きくなるので、
吸気音を一層低減することができる。また高速回転時に
は第２吸気口が開口するため吸気口からエンジンまでの
距離が短縮され、吸気抵抗を低減することができるので
エンジンへ一層十分な空気を供給することができる。

【００１２】開閉部材としては、スライド移動や揺動に
より吸気口を開閉する弁などが例示され、駆動手段とし
てはモータなどのアクチュエータ、あるいは負圧などが
例示される。高速回転時には大きな負圧を発生させるこ
とができるので、その負圧を利用して開閉部材を駆動し
第２吸気口を開くように構成することが望ましい。請求
項４に記載の吸気ダクトは、吸気口近傍に吸気口の開口
面積を可変する可変部材をもち、エンジンが低速回転の
ときは開口面積を小さくしエンジンが高速回転のときは
開口面積を大きくするように、駆動手段が可変部材を駆
動する。したがって低速回転の場合には吸気通路が絞ら
れた状態となり、音響質量が大きくなるため低音域の吸
気音が低減される。また高速回転の場合には開口面積が
大きくなるため、エンジンへ十分な空気量を供給でき
る。

【００１３】このような可変部材としては、吸気口の一
部を開閉する弁、拡径及び縮径可能な筒体などが例示さ
れ、駆動手段としてはモータなどのアクチュエータ、あ
るいは吸気負圧などが例示される。吸気負圧を利用すれ
ば、アクチュエータなどの装置が不要であるので配置ス
ペース面及びコスト面から特に望ましい。

【００１４】

【実施例】以下、実験例及び実施例により本発明を具体
的に説明する。 （実験例）エンジンベンチにて各種径の吸気ダクトを用
いた場合の、各回転数における吸気音の音圧と吸入負圧
を測定した。結果を図１４〜図１６に示す。なお、エン
ジンは３４００ｃｃのガソリンエンジンを用い、吸気ダ
クトの長さＬは５４０ｍｍ及び５ｍｍの２水準とした。
また吸気ダクトの径は、φ２５、φ４０、φ６０、φ７
０の４水準とした。

【００１５】図１４，１５より、吸気ダクトの径が大き
くなるほど吸気音が大きくなり、長さＬが５４０ｍｍと
長い方が径の差による影響が大きいことがわかる。そし
て５４０ｍｍの長さでφ７０の場合とφ４０場合を比較
すると、１０００〜３０００ｒｐｍの低速回転時には音
圧差が３〜１０ｄＢ／Ａ存在する。つまりφ７０の吸気
ダクトをφ４０まで縮径することにより、低速回転時の
吸気音を３〜１０ｄＢ／Ａ低減することができることが
わかる。

【００１６】また図１６より、吸気ダクトの径が小さく
なるほど、かつエンジン回転数が大きくなるほど吸入負
圧が大きくなっている。そして４０００ｒｐｍ以上の高
速回転時に吸入負圧をできるだけ小さくするには、吸気
ダクトの径をφ６０以上とすることが好ましいことがわ
かる。 （実施例１）図１及び図２に本実施例の吸気ダクトの要
部断面図を示す。この吸気ダクトは、小径の第１管路１
と、第１管路１より大径の第２管路２とが合流して吸気
ダクトを構成し、第１管路１の先端には第１吸気口３
が、第２管路２の先端には第２吸気口４が形成されてい
る。

【００１７】第１吸気口３から合流部までの距離は、第
２吸気口４から合流部までより長くされている。そして
第２管路２には、開閉部材としての弁５が管壁に揺動自
在に枢支されている。弁５は磁石粉末入りのゴムから形
成され、外力が作用しない場合には第２管路２の内壁に
設けられた金属製の係止突起６に磁着して固定される。
また吸気ダクト内部より所定値以上の負圧が作用した場
合には、弁５は揺動して第２吸気口４を開くように構成
されている。つまり吸入負圧が本発明にいう駆動手段を
構成している。

【００１８】また、第１管路１の断面積はφ４０のパイ
プの断面積に相当し、第２管路２の断面積はφ７０のパ
イプの断面積に相当するように構成されている。本実施
例の吸気ダクトでは、エンジンが低速回転の場合には、
合流部より下流側からの吸入負圧が小さいために、図１
に示すように弁５は係止突起６に磁着して第２吸気口４
は閉じられた状態にある。したがって空気は第１吸気口
３から長い第１管路１を通って吸入される。第１管路１
は断面積がφ４０のパイプの断面積に相当して小さくか
つ長さが長いため、音響質量が大きくなり吸気音の音圧
が小さく騒音が低減される。

【００１９】そしてエンジンが高速回転になると、吸入
負圧が増大するため弁５は係止突起６から離れて揺動
し、図２に示すように第２吸気口４を開く。したがって
空気は主として第２吸気口４から短い第２管路２を通っ
て吸入されるため、吸入空気量が少なくなるような不具
合が回避される。また吸気音はエンジン音にまぎれて聞
こえず、不快な騒音となることがない。

【００２０】（実施例２）本実施例の吸気ダクトの断面
図を図３及び図４に示す。この吸気ダクトは、φ４０の
パイプ断面に相当する断面積をもつ小径の第１管路１
と、第１管路１に連続しφ７０のパイプ断面に相当する
断面積をもつ第２管路２とから構成され、第１管路１の
先端には第１吸気口３が形成されている。

【００２１】そして第２管路２の側壁にはφ７０のパイ
プ断面に相当する第２吸気口４が形成され、第２吸気口
４は第２管路２に揺動自在に枢支された弁７により開閉
可能に構成されている。弁７は図示しないモータにより
揺動駆動される。本実施例の吸気ダクトでは、エンジン
が低速回転の場合には弁７により第２吸気口４を閉じ
る。したがって空気は第１吸気口３から第１管路１を通
って第２管路２へ流入するが、第１管路１で絞られるた
め音響質量が大きくなって吸気音の音圧が小さくなり騒
音が低減される。

【００２２】そしてエンジンが高速回転となると、弁７
が揺動して第２吸気口４が開かれる。これにより空気は
大径の第２吸気口４からも吸入されるため、吸入空気量
が少なくなるような不具合が回避される。なお、本実施
例では弁７を揺動させることで第２吸気口４を開閉する
構成としたが、図５及び図６に示すように弁７をスライ
ド移動させることで第２吸気口４を開閉することもでき
る。また第２吸気口４を第２管路２の一方側だけでなく
両側に一対設けることにより、吸入空気量が少なくなる
ような不具合を一層防止することができる。

【００２３】（実施例３）図７及び図８に本実施例の吸
気ダクトを示す。この吸気ダクトは、仕切り板８，９に
より管路が管路Ａ、管路Ｂ及び管路Ｃに分割され、管路
Ｂ及び管路Ｃは実施例１の弁５と同様の構成とされた弁
１０の揺動によって開閉可能とされている。

【００２４】本実施例の吸気ダクトでは、エンジンが低
速回転の場合には、図７に示すように弁１０により管路
Ｂ及び管路Ｃの第２吸気口４が閉じられる。したがって
空気は管路Ａの第１吸気口３から管路Ａを通って吸入さ
れ、管路Ａで絞られるため音響質量が大きくなって吸気
音の音圧が小さくなり騒音が低減される。そしてエンジ
ンが高速回転となると、図８に示すように弁１０が揺動
して管路Ｂ及び管路Ｃの第２吸気口４が開かれる。これ
により空気は第１吸気口３及び二つの第２吸気口４から
吸入されるため、吸入空気量が少なくなるような不具合
が回避される。

【００２５】（実施例４）図９〜図１１に本実施例の吸
気ダクトを示す。なお、図９〜１０における＋記号は、
空気の流れ方向を示し、紙面の表側から裏側へ向かって
紙面に対して垂直に流れることを示している。この吸気
ダクトでは、吸気口１２に略円形状の可変部材１１が枢
支されている。この可変部材１１の枢支軸は、円形状の
可変部材１１の中心（重心）からずれた位置に設けら
れ、可変部材１１はその枢支軸を中心にして回動自在と
なっている。また枢支軸にはコイルスプリング２０が設
けられ、コイルスプリング２０により可変部材１１は吸
気口１２の開口面に対して平行な状態（図９に示す状
態）となるように付勢されている。

【００２６】この吸気ダクトでは、エンジンが低速回転
の場合には、可変部材１１は図９に示すようにコイルス
プリング２０によって吸気口１２の開口面に平行な状態
とされ、空気は吸気口１２周壁と可変部材１１の間に形
成される隙間１３から吸入される。したがって開口する
面積が小さいため音響質量が大きくなり、吸気音が低減
される。

【００２７】そしてエンジンが高速回転となると、吸気
負圧がコイルスプリング２０の付勢力に打ち勝って、可
変部材１１が回動し、図１０，１１に示すように、吸気
口１２の軸方向と略平行な位置となろうとする。したが
って吸入開口の面積が増大するため、吸入空気量が少な
くなるような不具合が回避される。なお、本実施例では
駆動手段としてコイルスプリング２０を用いたが、可変
部材１１をモータなどで駆動することもできる。この場
合にはコイルスプリング２０は不要であり、枢支軸は可
変部材１１の中心（重心）を通る位置に設けてもよい。
また可変部材１１の形状は、円形状ばかりでなく多角
形、楕円などの形状とすることもできる。

【００２８】（実施例５）図１２及び図１３に本実施例
の吸気ダクトを示す。この吸気ダクトでは、吸気口１２
に略漏斗状の可変部材１３が設けられている。この可変
部材１３はゴム製であり、断面星型で側周面が蛇腹状と
されて拡径可能に構成されている。そして径の大きな一
端１４が吸気口１２の内周表面に固定され、径の小さな
他端１５が吸気口１２より下流側に位置している。

【００２９】この吸気ダクトでは、エンジンが低速回転
の場合には負圧が小さく可変部材１３のゴム弾性に打ち
勝つことができず、図１２に示すように可変部材１３は
縮径状態を維持する。したがって空気は可変部材１３の
径の小さな他端１５で絞られて吸入され、音響質量が大
きいため吸気音が低減される。そしてエンジンが高速回
転となると、負圧が大きくなって可変部材１３が図１３
に示すように拡径する。したがって吸入口の断面積が増
大するため、吸入空気量が少なくなるような不具合が回
避される。

【００３０】

【発明の効果】すなわち本発明の吸気ダクトによれば、
エンジンの低速回転時には低音域の吸気音を低減できる
とともに、高速回転時には十分な空気量を吸入すること
ができエンジン性能の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の吸気ダクトの低速回転時に
おける断面図である。

【図２】本発明の一実施例の吸気ダクトの高速回転時に
おける断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の吸気ダクトの低速回転
時における断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例の吸気ダクトの高速回転
時における断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例の他の態様の吸気ダクト
の低速回転時における断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例の他の態様の吸気ダクト
の高速回転時における断面図である。

【図７】本発明の第３の実施例の吸気ダクトの低速回転
時における断面図である。

【図８】本発明の第３の実施例の吸気ダクトの高速回転
時における断面図である。

【図９】本発明の第４の実施例の吸気ダクトの低速回転
時における側面図である。

【図１０】本発明の第４の実施例の吸気ダクトの高速回
転時における側面図である。

【図１１】本発明の第４の実施例の吸気ダクトの高速回
転時における断面図である。

【図１２】本発明の第５の実施例の吸気ダクトの低速回
転時における断面図である。

【図１３】本発明の第５の実施例の吸気ダクトの高速回
転時における断面図である。

【図１４】ダクト長さＬが５４０ｍｍの場合のエンジン
回転数と吸気音の音圧との関係を示すグラフである。

【図１５】ダクト長さＬが５ｍｍの場合のエンジン回転
数と吸気音の音圧との関係を示すグラフである。

【図１６】ダクト長さＬが５４０ｍｍの場合のエンジン
回転数と吸入負圧との関係を示すグラフである。

【図１７】従来の吸気ダクトの断面図である。

【符号の説明】

１：第１管路 ２：第２管路
３：第１吸気口 ４：第２吸気口 ５：弁（開閉部材）
６：係止突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 秀俊 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 前田 逸郎 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 古森 敬博 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンへ空気を供給する通路としての
   吸気ダクトにおいて、第１吸気口と、第２吸気口と、該
   第２吸気口を開閉する開閉部材と、エンジンが高速回転
   の時に該開閉部材を駆動して該第２吸気口を開く駆動手
   段と、を有することを特徴とする吸気ダクト。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は吸気負圧であることを特
   徴とする請求項１記載の吸気ダクト。
3. 【請求項３】 前記第１吸気口はエンジンまでの距離が
   前記第２吸気口からエンジンまでの距離より遠い位置に
   設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２
   記載の吸気ダクト。
4. 【請求項４】 エンジンへ空気を供給する通路としての
   吸気ダクトにおいて、吸気口近傍には該吸気口の開口面
   積を可変する可変部材をもち、エンジンが低速回転のと
   きは開口面積を小さくしエンジンが高速回転のときは開
   口面積を大きくするように該可変部材を駆動する駆動手
   段をもつことを特徴とする吸気ダクト。
5. 【請求項５】 前記駆動手段は吸気負圧であることを特
   徴とする請求項４記載の吸気ダクト。