WO2000077386A1 - Collecteur d'admission pour un moteur a combustion interne - Google Patents

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WO2000077386A1
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Masatoshi Hada
Yasuo Sunaga
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Aichi Kikai Kogyo Kabushiki Kaisha
Sanoh Kogyo Kabushiki Kaisha
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    • F02M35/1283—Manufacturing or assembly; Connectors; Fixations

Definitions

  • the present invention relates to an intake manifold for an internal combustion engine such as an automobile engine, and more particularly to sound insulation of an intake pipe constituting the intake manifold.
  • the intake manifold for an internal combustion engine has several intake pipes to a multi-cylinder internal combustion engine, some or all of which are integrated, so that intake interference does not occur and the distribution of intake air is uniform. It is intended to be.
  • FIG. 7 shows an example of a general intake manifold for an internal combustion engine to which the present invention is applied.
  • An intake manifold 1 ′ shown in FIG. 7 includes a collector 1, an intake pipe mounting section 4, and a plurality of intake pipes 3 ′.
  • the collector 2 and the intake pipe mounting part 4 are connected by a plurality of intake pipes 3.
  • Each intake pipe 3 ′ is made of a metal pipe such as an aluminum pipe and is bent into a predetermined shape. Further, both ends of each intake pipe 3 ′ are fixed to the collector 1 and the intake pipe mounting part 4, respectively.
  • the conventional intake manifold as described above has the following problems. That is, noise from the intake side of the internal combustion engine (such as noise due to intake pulsation and mechanical vibration in the engine) is transmitted to each intake pipe 3 ′ of the intake manifold 1 ′, and this noise is transmitted to the intake pipe 3 ′. Transmitted or radiated outside of 3 '. Therefore, conventionally, in order to reduce such transmitted and radiated sound, a method of combining two steel plates or aluminum plates or covering the intake pipe 3 'with a sound insulating bar made of synthetic resin has been used.
  • the present invention has been made in view of the above points, and has been made for an internal combustion engine capable of effectively reducing transmission and radiation noise from an intake pipe without separately covering the intake pipe with a cover or a sound absorbing material. It is intended to provide an intake manifold. Disclosure of the invention
  • the invention according to claim 1 includes a collector, an intake pipe attachment part, and a plurality of intake pipes connecting between the collector and the intake pipe attachment part, wherein each intake pipe has an outer pipe and an inner pipe.
  • each of the intake pipes has the outer pipe and the inner pipe partially in contact with each other at the intermediate portion, and the thickness between the outer pipe and the inner pipe is about 0.
  • the structure has an air stratification force of 2 mm or less.
  • the transmission and radiated sound from an intake pipe can be reduced extremely effectively, without separately covering an intake pipe with a cover or a sound absorbing material. For this reason, the quietness of the internal combustion engine can be improved, and it is advantageous in terms of cost, appearance, and heat dissipation as compared with a case where the intake pipe is separately covered with a cover or a sound absorbing material.
  • the invention of claim 2 is the invention of claim 1, wherein the ends of the outer pipe and the inner pipe constituting the double pipe structure are brazed to each other.
  • the load is applied to both the outer pipe and the inner pipe, particularly at the end of the intake pipe where stress is likely to concentrate, thereby greatly increasing the strength. Can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing a main part of an embodiment of an intake manifold for an internal combustion engine according to the present invention, and is a cross-sectional view of an intermediate portion of an intake pipe.
  • FIG. 2 is a view showing a main part of an embodiment of an intake manifold for an internal combustion engine according to the present invention, and is a longitudinal sectional view of an intermediate portion of an intake pipe.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view at the end of the intake pipe shown in FIG.
  • Figure 4 is a longitudinal sectional view at the end of the intake pipe.
  • FIG. 5 is a graph showing experimental results on the relationship between the size of the gap between the outer pipe and the inner pipe and the sound insulation in the embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a noise measurement method for obtaining the experimental results shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing a general intake manifold for an internal combustion engine to which the present invention is applied.
  • FIGS. 1 and 2 and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the configuration of an embodiment of an intake manifold for an internal combustion engine according to the present invention
  • FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the effects of the embodiment. It is a figure showing an example of an experiment.
  • FIGS. 1, 2, 3 and 4 the same components as those of the general intake manifold for an internal combustion engine shown in FIG. A description will be given with reference to FIG.
  • the intake manifold 1 includes a collector 2, an intake pipe mounting part 4, and a plurality of intake pipes 3.
  • the collector 2 and the intake pipe mounting part 4 are connected by a plurality of intake pipes 3.
  • Each intake pipe 3 is bent into a predetermined shape. Both ends of each intake pipe 3 are fixed to the collector 2 and the intake pipe mounting part 4 by brazing or the like.
  • Reference numeral 5 in FIG. 7 denotes a blow-by gas pipe.
  • the intake pipe 3 of the intake manifold 1 of the present embodiment is configured at its intermediate portion as shown in FIGS. 1 and 2, and at both ends as shown in FIGS. 3 and 4. ing.
  • each intake pipe 3 is made of a substantially straight metal (for example, aluminum) which is set so that a gap 3c between the outer pipe 3a and the inner pipe 3b is 0.2 mm or less.
  • the heavy pipe is bent so that the outer pipe 3a and the inner pipe 3b partially contact each other at an intermediate portion thereof.
  • the outer tube 3a and the inner tube 3b are brought into contact with each other at a contact portion 3e (FIG. 1) of the two members (without sticking) so that relatively small sliding is possible.
  • FIG. 4 the ends of the outer pipe 3a and the inner pipe 3b are joined together. It has been 3d.
  • the inner diameter of the inner pipe 3b is determined according to the flow rate of air flowing inside.
  • the thickness of the outer pipe 3a and the inner pipe 3b is set so that the natural frequencies of the outer pipe 3a and the inner pipe 3b are sufficiently different from each other, and the rigidity required for the entire intake pipe 3 can be secured.
  • the thickness of the outer tube 3a can be 0.8 mm
  • the inner diameter of the inner tube 3b can be 36 mm
  • the wall thickness can be 1.2 mm.
  • FIGS. 1 and 2 and FIGS. 3 and 4 the ratio of the wall thickness to the diameter and the gap is drawn larger than the actual ratio, giving priority to visibility.
  • the above-described substantially straight double pipe can be manufactured by the following process when the pipe length is up to about 50 Omm, for example.
  • an inner pipe 3b having a diameter slightly smaller than the finished dimension is inserted into the outer pipe 3a.
  • a pressure of, for example, about 10 to 30 MPa is applied to the inner pipe 3b to expand the inner pipe 3b until the gap 3c as described above is obtained.
  • each intake pipe 3 the outer pipe 3a and the inner pipe 3b are partially in contact with each other in the middle part, and the outer pipe 3a and the inner pipe 3b are in contact with each other except for the contact part 3e.
  • the vibration damping effect due to the relative sliding between the outer pipe 3a and the inner pipe 3b is adjusted by changing the natural frequency of both 3a and 3b by setting the wall thickness. be able to.
  • the intake pipe 3 it is not necessary to separately cover the intake pipe 3 with a cover or a sound absorbing material.
  • the transmitted and radiated sound from the intake pipe 3 can be reduced extremely effectively. For this reason, the quietness of the internal combustion engine is improved, and it is advantageous in terms of cost, appearance, and heat dissipation as compared with a case where the intake pipe 3 is separately covered with a cover or a sound absorbing material.
  • the cost increase due to adopting the double pipe structure is about half the cost increase when using a general resin cover.
  • Intake pipe dimensions Length 400 mm; Bending radius 60 mm;
  • the measurement results (3 times each) of the noise reduction (dB) are plotted when the size of the gap 3 is changed in increments of 0.1 mm.
  • the noise reduction amount is about 1 dB.
  • the noise reduction amount decreases because the outer pipe 3a and the inner pipe 3b after bending are not in contact with each other. It is considered that the damping effect due to the sliding between b cannot be obtained.
  • the slight recovery of noise reduction when the gap 3c exceeds 0.5 mm is considered to be due to the sound insulation effect of the thicker air layer.
  • the dimensions of the outer pipe 3a and the inner pipe 3b constituting the intake pipe 3 are not limited to those described above.
  • the outer pipe 3a has an outer diameter of about 2 mm.
  • the inner tube 3b may have an outer diameter of about 20 to 48 mm and a wall thickness of about 0.5 to 2.5 mm, respectively.
  • the intake pipe of the intake manifold for an internal combustion engine has been described.
  • the pipe is such that a compressible fluid flows inside and solid-borne noise propagates through an end flange, etc.
  • the present invention can be applied to other things such as a bigas pipe.

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Description

明細書
内燃機関用吸気マ二ホールド
発明の属する技術分野
本発明は、 例えば自動車用エンジン等の内燃機関用の吸気マ二ホールドに係 り、 とりわけ、 吸気マ二ホールドを構成する吸気管の遮音に関する。
従来技術
内燃機関用の吸気マ二ホールドは、 多気筒内燃機関への複数の吸気管を何本か ずつ、 或いは全部まとめることにより、 吸気の干渉が生じないようにすると共 に、 吸気の分配が一様となるようにするためのものである。
図 7には、 本発明が適用される一般的な内燃機関用吸気マ二ホールドの例が示 されている。 図 7に示す吸気マ二ホールド 1 ' は、 コレクタ一 2、 吸気管取付け 部 4および複数の吸気管 3 ' を備えている。 コレクター 2と吸気管取付け部 4と は、 複数の吸気管 3によって連結されている。 各吸気管 3 ' は、 アルミニウム ' パイプ等の金属パイプからなり、 それぞれ所定の形状に曲げられている。 そし て、 各吸気管 3 ' の両端部は、 コレクタ一 2および吸気管取付け部 4に対してそ れぞれ固着されている。
上述したような従来の吸気マ二ホールドには、 以下のような問題点がある。 す なわち、 吸気マ二ホールド 1 ' の各吸気管 3 ' には、 内燃機関の吸気側からの騒 音 (吸気脈動や機関内の機械的振動による音など） が伝わり、 この騒音が吸気管 3 ' の外部へ透過ないし放射される。 そこで従来、 そのような透過'放射音を低 減させるために、 鉄板やアルミニゥム板の 2枚合わせや合成樹脂による遮音力 バー等によって吸気管 3 ' を覆う手法が用いられている。
しかし、 これらの遮音カバ一等はコストが高く、 また自動車用エンジンにおい ては、 吸気管 3 ' をカバー等で覆うと外観的に好ましくない場合も多い。 また、 吸気管 3 ' の全体を吸音材で覆うことも考えられるが、 その場合もコストが高く なり、 また放熱性が著しく損なわれるという問題もある。
本発明は、 このような点を考慮してなされたものであり、 吸気管を別途カバー や吸音材等で覆うことなく吸気管からの透過 ·放射音を効果的に低減できるよう な内燃機関用吸気マ二ホールドを提供することを目的とする。 発明の開示
請求項 1の発明は、 コレクタ一と、 吸気管取付け部と、 前記コレクターと前記 吸気管取付け部との間を連結する複数の吸気管とを備え、 各吸気管は、 外側管と 内側管との間の隙間が 0 . 2 mm以下となるように設定された略真直ぐな金属製 2重管を、 その中間部分において外側管と内側管とが部分的に接触するように曲 げてなる、 ことを特徴とする内燃機関用吸気マ二ホールドである。
この請求項 1の発明によれば、 各吸気管は、 中間部分において外側管と内側管 とが部分的に接触するとともに、 接触部分以外では外側管と内側管との間に厚さ 約 0 . 2 mm以下の空気層力形成された構造となる。
このことにより、 その空気層による遮音効果だけでなく、 外側管と内側管との 接触部分での相対的な摺動による減衰効果を得ることができる。 すなわち、 外側 管と内側管とでは通常、 直径の違いにより固有振動数も異なるため、 両者の接触 部分での相対的な摺動による振動の減衰が生ずる。 このため、 合計の肉厚が同等 の単管構造を有する場合に比べて、 吸気管からの透過 ·放射音を著しく低減させ ることができる。
本発明によれば、 吸気管を別途カバーや吸音材等で覆うことなく吸気管からの 透過，放射音を極めて効果的に低減できる。 このため、 内燃機関の静粛性を向上 させることができると共に、 吸気管を別途カバーや吸音材等で覆う場合に比べ て、 コストと外観や放熱性の点で有利となる。
請求項 2の発明は、 請求項 1の発明において、 2重管構造を構成する外側管と 内側管の端部同士がろう付されているものである。
この請求項 2の発明によれば、 請求項 1の発明において、 特に応力が集中しや すい吸気管の端部において、 外側管と内側管の両方に荷重を負担させることで強 度を大幅に向上させることができる。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明による内燃機関用吸気マ二ホールドの一実施形態の要部を示す 図であって、 吸気管の中間部分における横断面図。
図 2は、 本発明による内燃機関用吸気マ二ホールドの一実施形態の要部を示す 図であって、 吸気管の中間部分における縱断面図。 図 3は、 図 1に示す吸気管の端部における横断面図。
図 4は、 吸気管の端部における縦断面図。
図 5は、 実施形態における、 外側管と内側管との間の隙間の大きさと、 遮音性 との関係の実験結果を示すグラフ。
図 6は、 図 5に示す実験結果を得るための騒音測定方法を示す模式図。
図 7は、 本発明が適用される一般的な内燃機関用吸気マ二ホールドを示す図。 発明の実施の形態
次に、 図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。 図 1及び図 2及 び図 3及び図 4は本発明による内燃機関用吸気マ二ホールドの実施形態の構成を 示す図であり、 図 5及び図 6は同実施形態の効果を説明するための実験例を示す 図である。 なお、 図 1及び図 2及び図 3及び図 4に示す本発明の実施の形態にお いて、 図 7に示す一般的な内燃機関用吸気マ二ホールドと同一の構成部分には同 一符号を付すと共に、 図 7も参照して説明する。
まず、 図 7において、 吸気マ二ホールド 1は、 コレクター 2、 吸気管取付け部 4および複数の吸気管 3を備えている。 コレクター 2と吸気管取付け部 4とは、 複数の吸気管 3によって連結されている。 各吸気管 3は、 それぞれ所定の形状に 曲げられている。 そして、 各吸気管 3の両端部は、 コレクター 2および吸気管取 付け部 4に対して、 ろう付け等によってそれぞれ固着されている。 なお、 図 7に 符号 5で示すのはブローバイガス管である。
そして、 本実施形態の吸気マ二ホールド 1の吸気管 3は、 その中間部分におい て図 1及び図 2に示すように構成されると共に、 両端部において図 3及び図 4に 示すように構成されている。 具体的には、 各吸気管 3は、 外側管 3 aと内側管 3 bとの間の隙間 3 cが 0 . 2 mm以下となるように設定された略真直ぐな金属 (例えばアルミニウム） 製 2重管を、 その中間部分において外側管 3 aと内側管 3 bとが部分的に接触するように曲げてなるものである。
この場合、 外側管 3 aと内側管 3 bは、 両者の接触部分 3 e (図 1 ) において (固着することなく） 相対的に微小な摺動が可能な状態で接触するようになされ る。 なお、 図 4に示すように、 これらの外側管 3 aと内側管 3 bの端部同士はろ う付け 3 dされている。
ここで、 内側管 3 bの内径は、 内部を流れる空気の流量に応じて決められる。 また、 外側管 3 aと内側管 3 bの肉厚は、 両者 3 a , 3 bの固有振動数が十分に 異なり、 且つ吸気管 3全体に要求される剛性を確保できるように設定される。一 例として、 外側管 3 aの肉厚を 0 . 8 mmとし、 内側管 3 bの内径を 3 6 mm、 肉厚を 1 . 2 mmとすることができる。 なお、 図 1及び図 2及び図 3及び図 4に おいては、 見やすさを優先して、 径に対する肉厚および隙間の比率が実際の比率 よりも大きく描かれている。
なお、 上記の略真直ぐな 2重管は、 例えば管長 5 0 O mm程度までの場合、 以 下のような工程で製作することができる。 まず、 外側管 3 aの外周を型で固定す る。 次に、 この外側管 3 a内に、 仕上寸法よりやや小径の内側管 3 bを挿入す る。 そして、 内側管 3 b内に例えば 1 0〜3 0 MP a程度の圧力を加えて、 上記 のような隙間 3 cが得られるまで内側管 3 bを拡径させる。
次に、 このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。 本実施形態によれば、 各吸気管 3は、 中間部分において外側管 3 aと内側管 3 bとが部分的に接触するとともに、 接触部分 3 e以外では外側管 3 aと内側管 3 bとの間に厚さ約 0 . 2 mm以下の空気層が形成された構造となる。 このことに より、 その空気層による遮音効果だけでなく、外側管 3 aと内側管 3 bとの接触 部分での相対的な摺動による減衰効果を得ることができる。
すなわち、 外側管 3 aと内側管 3 bとでは固有振動数が異なるため、 両者 3 a， 3 bの接触部分 3 eでの相対的な摺動による振動の減衰が生ずる。 この場 合、 外側管 3 aと内側管 3 bとの相対的な摺動による振動の減衰効果は、 肉厚の 設定等によって両者 3 a , 3 bの固有振動数を変化させることで調節することが できる。
なお、 固有振動数の他にも、 外側管 3 aには主に内燃機関の機械的振動だけが 伝播するのに対して、 内側管 3 bには、 それ以外に吸気脈動による振動も加わる という違いが生ずる。 そして、 このことも両者 3 a， 3 bの接触部分での相対的 な摺動による振動の減衰につながるものと考えられる。
従って、 本実施形態によれば、 吸気管 3を別途カバーや吸音材等で覆うことな く吸気管 3からの透過 ·放射音を極めて効果的に低減することができる。 このた め、 内燃機関の静粛性を向上させると共に、 吸気管 3を別途カバーや吸音材等で 覆う場合に比べて、 コストと外観や放熱性の点で有利となる。 例えば、 2重管構 造を採用することによるコスト上昇分は、 一般的な樹脂製カバ一を用いる場合の コスト上昇分の半額程度で済む。
また、 外側管 3 aと内側管 3 bの端部同士がろう付け 3 dされているので、 特 に応力が集中しゃすレ、吸気管 3の端部 （コレクター 2および吸気管取付け部 4へ の固着部分） において、 外側管 3 aと内側管 3 bの両方に荷重を負担させること で強度を大幅に向上させることができる。
[実験例]
ここで、 吸気管 3における外側管 3 aと内側管 3 bとの間の隙間 3 cの大きさ (mm) と、 騒音低減量 (dB) との関係を調べた実験結果が図 5のグラフに示 されている。 この実験は、 図 6に示すように、 自動車用の 4気筒 1 800 c cガ ソリンエンジンの吸気マ二ホールド 1について、 その吸気管 3の中央部から 1 0 cm離れた場所の音圧レベル （A特性） を測定する方法で行われた。
その他の実験条件は、
吸気管の各部寸法：長さ 400 mm；曲げ半径 60 mm；
内側管の内径 36mm ;内側管の肉厚 1. 2 mm； 外側管の肉厚 0. 8 mm
エンジン運転条件 スロッ トルバルブ全開；回転数 4000 r pm 音圧測定用の機器 コンデンサーマイク （J I S 1級品） 付の騒音計 音圧測定周波数帯 1 6〜20000Hz (人間の可聴領域）
となっている。
そして図 5には、 具体的には、 合計の肉厚が同等 （1. 2 + 0. 8 = 2. 0m m) の単管構造の吸気管を用いた場合を基準 （0 dB) として、 上記隙間 3じの 大きさを 0. 1 mm刻みで変えた場合の騒音低減量 ( d B) の測定結果 （それぞ れ 3回ずつ） がプロットされている。
この図 5に示す結果によれば、 隙間 3 cの大きさが 0. 2mm以下のとき （こ の場合は 0. 2 mmおよび 0. 1 mm) の騒音低減量は約一 2 d Bと、 隙間 3 c の大きさが 0 . 2 mmを超えたときの最大約- 1 . 3 d Bよりも明らかに大きく なっている。 従って、 この実験結果によって、 本発明による騒音低減の効果が実 証されたといえる。
なお、 隙間 3 cの大きさが 0 . 2 mmを超えると騒音低減量が少なくなるの は、 曲げ加工後の外側管 3 aと内側管 3 bの接触が無くなつて、 両者 3 a， 3 b 間の摺動による減衰効果が得られなくなるためだと考えられる。 また、 隙間 3 c の大きさが 0 . 5 mmを超えると騒音低減量が僅かに回復しているのは、 厚みを 増した空気層による遮音効果によるものと考えられる。
なお、 吸気管 3を構成する外側管 3 aと内側管 3 bの寸法は、 上述したものに 限られず、 一例としてアルミニウム 'パイプを使用する場合には、 例えば外側管 3 aは外径約 2 5〜 5 0 mm、 内側管 3 bは外径約 2 0〜 4 8 mmで、 それぞれ 肉厚約 0 . 5〜2 . 5 mmのものを用いることもできる。
また、 本明細書では内燃機関用吸気マ二ホールドの吸気管について説明した が、 内部を圧縮性流体が流れ、 端部のフランジ等を通じて固体伝播音が伝播する ような管であれば、 プロ一バイガス管等の他のものに本発明を適用することも可 能である。

Claims

請求の範囲
1 . コレクターと、 吸気管取付け部と、 前記コレクターと前記吸気管取付け部 との間を連結する複数の吸気管とを備え、 各吸気管は、 外側管と内側管との間の 隙間が 0 . 2 mm以下となるように設定された略真直ぐな金属製 2重管を、 その 中間部分において外側管と内側管とが部分的に接触するように曲げてなる、 こと を特徴とする内燃機関用吸気マ二ホールド。
2 . 前記吸気管における外側管と内側管の端部同士がろう付されている、 こと を特徴とする請求項 1記載の内燃機関用吸気マ二ホールド。
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