JP2001059458A - 内燃機関用吸気マニホールド - Google Patents

内燃機関用吸気マニホールド

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田 雅 敏 羽
Yasuo Sunaga
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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する。 【解決手段】 吸気マニホールドは、コレクターと吸気
管取付け部との間を連結する複数の吸気管3を備えてい
る。各吸気管3は、それぞれ所定の形状に曲げられてい
る。これらの吸気管3は、外側管3aと内側管3bとの
間の隙間3cが0.2mm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3aと内側管3bとが部分的に接触するように曲げて
なるものである。このことにより、各吸気管3は、中間
部分において外側管3aと内側管3bとが部分的に(相
対摺動可能に)接触するとともに、接触部分3e以外で
は外側管3aと内側管3bとの間に厚さ約0.2mm以
下の空気層が形成された構造となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジン等の内燃機関用の吸気マニホールドに係り、とり
わけ、吸気マニホールドを構成する吸気管の遮音に関す
る。
【0002】
【従来の技術】内燃機関用の吸気マニホールドは、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。
【0003】図5には、本発明が適用される一般的な内
燃機関用吸気マニホールドの例が示されている。図5に
示す吸気マニホールド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、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
レクター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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
吸気マニホールドには、以下のような問題点がある。す
なわち、吸気マニホールド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、鉄板やアルミニウム
板の2枚合わせや合成樹脂による遮音カバー等によって
吸気管3’を覆う手法が用いられている。
【0005】しかし、これらの遮音カバー等はコストが
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。
【0006】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ニホールドを提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の手段は、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0.2mm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
マニホールドである。
【0008】この第1の手段によれば、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0.2mm以下の空気層が形成された構造となる。
【0009】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。
【0010】第2の手段は、第1の手段において、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。
【0011】この第2の手段によれば、第1の手段にお
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。
【0012】
【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は本発明によ
る内燃機関用吸気マニホールドの実施形態の構成を示す
図であり、図3及び図4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に示
す本発明の実施の形態において、図5に示す一般的な内
燃機関用吸気マニ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5も参照して説明する。
【0013】[構 成]まず、図5において、吸気マニ
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5に符号5で示すのはブ
ローバイガス管である。
【0014】そして、本実施形態の吸気マニホールド1
の吸気管3は、その中間部分において図1に示すように
構成されると共に、両端部において図2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3a
と内側管3bとの間の隙間3cが0.2mm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3aと内
側管3bとが部分的に接触するように曲げてなるもので
ある。
【0015】この場合、外側管3aと内側管3bは、両
者の接触部分3e(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2(b)に示すように、これらの外
側管3aと内側管3bの端部同士はろう付け3dされて
いる。
【0016】ここで、内側管3b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3aと
内側管3bの肉厚は、両者3a,3b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3aの肉
厚を0.8mmとし、内側管3bの内径を36mm、肉
厚を1.2mmとすることができる。なお、図1及び図
2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。
【0017】なお、上記の略真直ぐな2重管は、例えば
管長500mm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3aの外周を型で固
定する。次に、この外側管3a内に、仕上寸法よりやや
小径の内側管3bを挿入する。そして、内側管3b内に
例えば10〜30MPa程度の圧力を加えて、上記のよ
うな隙間3cが得られるまで内側管3bを拡径させる。
【0018】[作用効果]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。
【0019】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3aと内側管3bとが部分的に接触
するとともに、接触部分3e以外では外側管3aと内側
管3bとの間に厚さ約0.2mm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3aと内側管3b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。
【0020】すなわち、外側管3aと内側管3bとでは
固有振動数が異なるため、両者3a,3b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3aと内側管3b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3a,3b
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。
【0021】なお、固有振動数の他にも、外側管3a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3b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,3b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。
【0022】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
カバーを用いる場合のコスト上昇分の半額程度で済む。
【0023】また、外側管3aと内側管3bの端部同士
がろう付け3dされているので、特に応力が集中しやす
い吸気管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3aと内側管3b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。
【0024】[実験例]ここで、吸気管3における外側
管3aと内側管3bとの間の隙間3c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
3のグラフに示されている。この実験は、図4に示すよ
うに、自動車用の4気筒1800ccガソリンエンジン
の吸気マニホールド1について、その吸気管3の中央部
から10cm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。
【0025】その他の実験条件は、 吸気管の各部寸法:長さ400mm;曲げ半径60m
m;内側管の内径36mm;内側管の肉厚1.2mm;
外側管の肉厚0.8mm エンジン運転条件:スロットルバルブ全開;回転数40
00rpm 音圧測定用の機器:コンデンサーマイク(JIS1級
品)付の騒音計 音圧測定周波数帯:16〜20000Hz(人間の可聴
領域) となっている。そして図3には、具体的には、合計の肉
厚が同等(1.2+0.8=2.0mm)の単管構造の吸
気管を用いた場合を基準(0dB)として、上記隙間3
cの大きさを0.1mm刻みで変えた場合の騒音低減量
(dB)の測定結果(それぞれ3回ずつ)がプロットさ
れている。
【0026】この図3に示す結果によれば、隙間3cの
大きさが0.2mm以下のとき(この場合は0.2mmお
よび0.1mm)の騒音低減量は約−2dBと、隙間3
cの大きさが0.2mmを超えたときの最大約−1.3d
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。
【0027】なお、隙間3cの大きさが0.2mm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3aと内側管3bの接触が無くなって、両者3a,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3cの大きさが0.5mm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。
【0028】[その他]なお、吸気管3を構成する外側
管3aと内側管3b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3aは外径約25〜50mm、内側管
3bは外径約20〜48mmで、それぞれ肉厚約0.5
〜2.5mmのものを用いることもできる。
【0029】また、本明細書では内燃機関用吸気マニホ
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、ブロー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。
【0030】
【発明の効果】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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による内燃機関用吸気マニホールドの一
実施形態の要部を示す図であって、(a)は吸気管の中
間部分における横断面図、(b)は同じく縦断面図。
【図2】図1に示す吸気管の端部における(a)横断面
図および(b)縦断面図。
【図3】図1及び図2に示す実施形態における、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4】図3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5】本発明が適用される一般的な内燃機関用吸気マ
ニホールドを示す図。
【符号の説明】
1,1’ 吸気マニホールド 2 コレクター 3,3’ 吸気管 3a 外側管 3b 内側管 3c 隙間 3d ろう付け部 3e 接触部分 4 吸気管取付け部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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0.2mm
    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
    用吸気マニホールド。
  2. 【請求項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ニホールド。
JP2000088421A 1999-06-16 2000-03-28 内燃機関用吸気マニホールド Withdrawn JP2001059458A (ja)

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