JPS6047862A - 内燃機関の空気清浄器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関に関し、さらに詳しくは内燃機関の空
気清浄器に関する。

本発明は、内燃機関空気吸込装置によって放出される雑
音レベルを低減する必要があるとき、発電機、圧縮機な
どを運転するために使用されるような定置機関と同様、
動力輸送機関、特に自動車、船舶、機関車および同ａ＝
のものに使用される内燃機関の吸気口空気清浄器構造に
主として採用６ｆ　ｆｊ巨である。気化器付内燃機関の
吸入行程において、内燃機関シリンダの内部と大気の間
に圧力差が生じ、この圧力差は吸気管中に楕閉された空
気柱に加えられる。この圧力差は空気柱の振動を起こし
、その結果共鳴と外側に放射する雑音の増加をもたらす
。

フィルタウエルク・マン・アンド・フンメル社が開発し
た空気清浄器（フランス特許第２，４７２，７１３の 号明細書参照）が知られておシ、大部分の類ｔＭ苛造と
同じように、頂部蓋板と底板を備えた円筒形ハウジング
、該ハウジング内にその軸に垂直に配置された濾過要素
と吸気管および該ハウジングと共軸に該蓋板に緊締され
た排気管とを含む。吸引された空気は吸気管を通過して
ハウジングの内部に至シ、濾過要素によって浄化され排
気管によって気化器に導入される。

現在、先進市場経済国の大部分は自動車が発する騒音量
について、厳しい要求を提起している。

自１工述の空気清浄器４４４造は、吸気雑音放出の点か
らこうした要請に通合しないため、元来不利である。

又、フランス特許第２，０６７，５８２　号、１９６９
年公告、に例示した如き空気清浄器が知られている。こ
のような空気清浄器はソンエテ・オートモビル・ンムカ
社に使用され、シトロエン、“’　ＶＩＳＡ　”および
プジョー５０５の単独に採用されている。

この空気清浄器構造は底部のイづいた円筒形のハウジン
グから構成され、該ハウジングは、軸を該ハウジングの
ＩＩＱ！Ｉに対して垂直とする吸気管、該ハウジングと
共軸で配置されたリド気ち゛のついた蓋板、および円１
≦ｊ形状を成し、上端部蓋板を［ｉｉｉ＋え、該円筒形
ハウジングの底部が共鳴室の上端部蓋板であるように、
該円ｆ＆ｉ形ハウジングに対して同軸に設置された共鳴
室を甘み、該円筒形ハウジングは該底部に設けられた管
を介して、該共鳴室と連絡用能である。共鳴室を設けた
窒気ンｌｌ浄器構造は吸気雑音を、内燃機関の高速回転
において、比較的狭い周波数スペクトルに減少させる。

このような空気７に浄器構造に固有な別の欠点は、該円
筒形ハウジングの内１１１１］における空気管の切１０
ｒ先端部の、側面および底部に対、する位置が空気清浄
器内側の空気体積の縦方向、横方向の振動の共鳴固有周
波数に対応する雑音スペクトルの雑音成分のレベルに影
響するという点に帰せられる。

そこで、本発明の目的は、空気清浄器ハウジング内の空
気体積の縦方向、横方向揚動の共鳴周波数に対応する、
雑音スペクトルの成分レベルを低減することによって、
吸気雑音の減少を可能にするような構造を内燃機関空気
清浄器に配備することである。

底部の付いた円筒形ハウジングから成シ、軸を該ハウジ
ングの軸に対して垂直とする吸気管、該ハウジングと共
軸に配置された排気管の付いたカバー、および濾過做素
とを該ハウジングに設けた内燃機関空気清浄器において
、本発明によシ、峡部 気管の軸を該ハウジングの底部ら（０，１〜０３）Ｌの
距′Ｍ（ただしＬはハウジングの高さ）をおいて配置し
、他方、円筒形ハウジング内の排気管の切断先端部を、
該ハウジングの中心を通って該軸と直交する平面に近接
して、該ハウジングの軸上で縦に該カバー寄シに（０２
〜０．４　）　ｄの値（ただしｄは排気管の内径）だけ
片をるように配置することでこの目的を達成した。

好適には、ハウジング内の吸気管の切断先端部を、該ハ
ウジングの軸から（０，５８〜ＩＪ、　６８　）　Ｉ（
（ただしＲはハウジングの半径）の距離をおいて配置す
る。

空気清浄器のハウジング内の吸気管と排Ｚ管の上述の配
置は、空気清浄器内の空気体積の縦方向横方向振動の最
低固有周波数で、内燃機関の吸気装置によって発せられ
る頼音レベルを著しく低減することを可能にする。

第２図は円節形ハウジング１から成る内燃機関空気’１
１’ｔ　ＩＤ器を示し、該ハウジングのｌ１ｌｌ　壁に
吸気′ｌ′！２が設けられ、該ハウジング１の幡と同１
１１１上に配置された排気管４を園えた１１−蓑過カバ
ー３とＩＩＪ過要素５を含み、円筒形ハウジングは底部
６によって下１１１１１を区切られている。

吸気□１２の軸は円筒形ハウジング１の底部６から距離
（０，１〜口３）Ｌ（ただしＬは該ハウジングの高さ）
をおいて配置され、該ハウジング内における吸気管２の
切断先端部は該ハウジング１の軸から距離（０５８〜０
．６８）Ｒ，（ただしＲは該ハウジング１の半径）をお
いて配Ｌｉｆｆ１される。該ハウジング１内における排
気管４の切断先端部は、該ハウジング１の中心を通って
該軸に首又する平而に近接して、更に詳細には距離（０
，２〜０４）ｄ、（ただしｄは排気管の内径）をおいて
配置される。

第１図に示される内燃機関空気清浄器は次のように作動
する。

内燃機関の吸気弁（図に示されていない）の開閉時、お
よびシリンダ容積の変動゛の進行中に、空気容量消費の
可変成分が生じ、吸気ダクトに密閉された空気体積およ
び内燃機関の吸気系の他の空気体積の撮動または脈動の
増強を惹起する結果となる。該吸気系の、成る要素内の
空気体量は極めて特定した周波数特性を有し、それは対
応する雑音エネルギーを形成し、吸気管２（第１図）に
よって造られる雑音の量を決定する固有振動周波数であ
る。円筒形ハウジング１内に限定された空気柱の体積は
、該ハウジング全域に一様に配分され、一定の弾性、慣
性および散逸特性を協えた質量として見ることができる
。この密閉された空気の質量の１景拌は排出管４によっ
て誘導される。

上述の攪拌のために、円筒形ハウジング１の内部を占め
る空気の体積が固有周波数で振動すると、それによって
吸気管２内のを気柱の偏動を増１１ｖＡシ、吸気管２に
よって発せられる雑音量を増大する。

空気苗浄器の該ハウジング１内で生じ、吸気管２から大
気中に放出される雑音量は、該ハウジング１の内部を占
める空気柱中に、その固有周波数で集中的な縦方向また
は横方向の機動が起こさ！シ／こときの共鳴条件の下で
最も著しいことが、実験によって示された。様々な固有
周波数に対する墾気柱の、縦方向、横方向の振動時にお
ける音圧（４九（動の形式）の分布が第２図に示されて
いる。

これらの共鳴振動による雑音伝達を除去するため、音圧
値がゼロかゼロに近い区域に吸気管ｌおよび排気管４の
切断先端部がそれぞれ位１６′するように、吸気管２と
排気管４を円筒形ハウジングの内部に配置する。

こうした場合、共鳴雑音励起中でも音響エネルギーの放
出は起らない。第２図に吸気管２および排気管４の切断
先端部の配置が明示されている。

吸気管２および排気管４のこのような配＊　（）・ウジ
ング１の縦、横の両平面において）は、もっばら偶数型
または奇数型の振動を抑制するために選ばれた。この点
について、もし振動の奇数型において吸気管２が発する
雑音を阻止するだめに、吸気管２が振動の縦型と横型の
節点に配置されるならば、排気管４の先端部は振動の奇
数型の節点（ゼロ）に配置されねばならない。排気管４
の該先端部を振動の偶数型の節点に配置し、吸気管２の
該先端部を秦動の分数型の節点に配置することによって
、同様の効果が得られる。従って吸気管２および排気管
４の切断先端部を、空気清浄器ノ・ウジフグ１内の空気
体積の偶数型と奇数型の振動の節点に、同時的にそれぞ
れを配置することで共鳴雑音放出の伝達を除去する。

節点区域は空気清浄器のハウジング１の幾何学上の中心
点と一致し、ｒ＝０．６３Ｒ（Ｒは該ハウジングの半径
）の半径を有する円周上に生ずることが、空気清浄器の
ハウジング１内の音圧領域分布に関する計算と実験によ
って確められた（第２図参照）。空気清浄器のハウジン
グ１内の音圧領域の、このような型の振動時の分布は第
１型のベッセル関数に従って、Ｐ〜工。（３，３８Ｍ）
となる。

この場合、音圧ゼロ値工＝＝Ｑは、ｒ＝０．６３Ｒで得
られる（節線がｒ＝０．６３Ｒで形成されるから）。

第２図から分るように、充分低い音圧値は、ｒ＝（０，
５８〜［１，６８）Ｈにオｌ／−１−Ｃ保持され、吸気
管２の切断先端部開口部の非対称な配置を原因とする、
音圧曲線の歪みを考慮し、補正を可能にする。

節点は吸気管２および排気管４の実際の切断先端部よシ
実効のある切断先端部を収容しなければならない、即ち
吸気管２および排気管４の切断先端部に近接する流体力
学領域の影響により、該管の実際の伸び率のだめのゆと
りを設けなければならないという事実もまだ重要である
（第３図）。

周知のように、無限次元空間（ｉｎｆｉｎｉｔａ−ｄｉ
ｍｅｎｓ工ｏｎａｌ　５ｐａｃθ）における脈動空気流
の脱出速に曲線の重心μ、δ二〇、３ｄの距離にある（
ただしｄはその流れが通過する管の直径である）。従っ
て筒面が該切断先端部から０．３ｄの距離にある場合、
この型の振動は起シ得ない。

第３図は空気が速度Ｖで流れる排出管４を示し、その流
出速度は該排出管４の切断先端部の近くで最大である。

δの値は吸気管２と排気管４の内径、および双方の管が
配置される円筒形ハウジング１の内径間の様々な比率に
よって変化し、同様に該を気ｌＧの切断先端部のフシン
ジ付配置によってもたらされる、該ハウジング１の両端
壁（即ち底部６と濾過カバー３）の色々な形状にも対応
して変化する。

実際に使用された寸法およびその相対関係について、δ
の値は（０２〜０．４　）　ｄの範囲内である（ただし
ｄは吸気管２または排気管４、それぞれの内径である）
。これは提示の空気ｍ′浄器構造に可逆性を与える。即
ち、排気管４が吸気管２として機能すれば、吸気管２が
排気管４として機能できる。このような機能の私儀が本
発明による、空気清浄器の雑音抑制利点を阻害すること
はない。

以上述べた観点から、本発明の目的、特に空気清浄器の
ハウジング内の空気体積の振動の縦方向と横方向の型の
、共鳴周波数に対応する雑１音スペクトルにおける成分
のレベルを低減することによる吸気雑音の減少が４成さ
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃０！関空気清浄器の、構成図
である。 第２図は縦方向、横方向振動の最低固有周波数における
、空気清浄器のハウジング内の音圧分イＩＪ曲線を示す
。 第３図は吸気省内の脈動空気流の脱出速度曲ＩＩカを示
す。 １・・・・・・・・・円筒形ハウジング、２・・・・・
・・・・吸気管、３・・・・・・・・・（１ハ過カバー
、４・・・・・・・・・排気管、５・・・・・・・・・
濾過要素、６・・・・・・・・・ハウジングの底部。 ＝３庄 第１頁の続き ■発明者　ルドルフ　ナタノヴイ　ソヴイエ１チ　スタ
ロピンスキー　ラスチ、！ ９ ０発　明　者　ニッケニー　ヴアシリ　ソゲイエ１工ヴ
イチ　リセンコ　ラスチ、！ １ ０発　明　者　ユーリー　ペトロヴイ　ソヴイエ１チ　
ラザルフ　ラスチ、＝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）底部（６）の伺いた円筒形ハウジング（１）を含
   み、該ハウジング（１）がその軸に対して垂直な軸を有
   する吸気管（２）と、該ハウジング（１）と同軸に配置
   された排気管（４）の付いたカバー（３）と、濾過要素
   （５）とを有する内燃機関の空気清浄器にして、該吸気
   管（２）の軸を該ハウジング（１）の底部（６）から０
   １〜０．３Ｌの距離（ただしＬはハウジング（１）の高
   さ）をおいて配置し、他方該ハウジング（１）内の排気
   管（４）の切断先端部を、該ハウジング（１）の中心を
   通って該軸と直交する平面に近接して、該ハウジング（
   １）の軸上で縦に該カバー（３）寄シに、（０，２〜０
   ４）ｄの値（ただしｄは排気管（４）の内径）だけ片寄
   るように配置することを特徴とする該内燃機関の空気清
   浄器。
2. （２）円筒形ハウジング（１）内の吸気管（１）の切断
   先端部を、該ハウジング（１）の軸から（０，５８〜０
   ．６８　）　ｋｌの距離（ただしＲはハウジング（１）
   の牛径）をおいて配置することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の内燃機関の空気清浄器。