JP2003097371A

JP2003097371A - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JP2003097371A
Application number: JP2001292829A
Authority: JP
Inventors: Yuji Matsubara; 裕二松原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】吸気系ダクトの振動伝達吸収部から放射され
る放射音の低減を図る。【解決手段】吸気系ダクトと、吸気系ダクトの一部と
して成形された振動伝達吸収部を備える内燃機関の吸気
装置において、振動伝達吸収部に質量体を取付け、該質
量体は振動伝達吸収部以外には固定されていないことを
特徴とする内燃機関の吸気装置。本装置によれば、質量
体を管の振動伝達吸収部分に取り付けることで、管の振
動伝達吸収部分の管壁振動を抑制して、該部分から発せ
られる放射音を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸気装置に関
する。詳しくは、内燃機関の吸気系ダクトに設けられた
振動伝達吸収部から放射される放射音を低減することに
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸気系ダクトはエアクリー
ナ等の車両フレーム等に固定される部品と、内燃機関の
双方に接続している。したがって、吸気系ダクトには、
車両から伝達される振動と、内燃機関から伝達される振
動が入力される。一般に双方の振動は振動数や振幅、位
相が異なるため、吸気系ダクトには斯かる振動伝達を吸
収する振動伝達吸収部が設けられている。例えば、弾性
部材によって形成され蛇腹形状をしたフレキシブルパイ
プがこれにあたる。この蛇腹形状部は振動伝達吸収機能
を効果的に発揮するため、他の部分よりも管壁の板厚が
薄く形成されているのが一般的である。例えば、特開平
０６−２６４８２８。

【０００３】しかしながら、前記蛇腹形状部は内燃機関
の吸気行程に起因して吸気系ダクト内を流れる気体に高
振動数の脈動が生じたり、管内に定在する音圧が高くな
ると、蛇腹形状部の管壁厚さが薄いために、又、その管
壁の凹凸によって空気の流れが乱れることにも起因し
て、蛇腹形状部の管壁が振動して、放射音を発生するこ
ととなる。かかる場合には管壁自体が音源となっている
ため、吸気系ダクトに一般に使用されるヘルムホルツの
レゾネータでは消音することができない。また、管壁の
板厚を厚くして振動を抑制しようとしても、重量の増加
や、コスト高になってしまう。

【０００４】斯かる問題を解決する手段として、実開平
０６−２５５４９には、蛇腹形状部をカバー部材で覆
い、放射音を遮蔽する技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
では、結果的に蛇腹形状部の剛性を高めることになり、
蛇腹形状部が本来有する振動伝達吸収機能を損なうこと
になる。更に、蛇腹形状部とカバー部に挟まれて形成さ
れた空間内において、放射音が増幅されることも考えら
れ、カバー部自体が新たな騒音源となるおそれもある。
そこで、本発明は振動伝達吸収部の本来の機能を維持し
つつ、吸気系ダクトの振動伝達吸収部から放射される放
射音の低減を図ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】吸気系ダクトと、吸気
系ダクトの一部として成形された振動伝達吸収部を備え
る内燃機関の吸気装置において、振動伝達吸収部に質量
体を取付け、該質量体は振動伝達吸収部以外には固定さ
れていないことを特徴とする内燃機関の吸気装置をその
解決手段とする。

【０００７】また、前記質量体がレゾネータである内燃
機関の吸気装置をその解決手段とする。

【０００８】更に、吸気系ダクトと、吸気系ダクトの一
部として成形された振動伝達吸収部を備え、該振動伝達
吸収部が湾曲してある内燃機関の吸気装置において、振
動伝達吸収部の湾曲外側にレゾネータを設置したことを
特徴とする内燃機関の吸気装置をその解決手段とする。

【０００９】

【作用】内燃機関の振動伝達吸収部に質量体を取付け
ることによって、振動伝達吸収部の見かけの質量が増加
し、高周波の吸気脈動による振動伝達吸収部の管壁が振
動数で振動するのを抑制することができる。即ち、振動
伝達吸収部管壁の振動エネルギは放射エネルギではな
く、付加した質量体の運動エネルギに変換され、放射音
の発生が抑制されることとなる。

【００１０】また、前記質量体をレゾネータに特定する
ことによっても当然に同様の作用を奏する。その他、レ
ゾネータはその設置位置によらず、レゾネータの形状に
よって形状特有の作用を奏するため、レゾネータを振動
伝達吸収部に設定してもレゾネータの作用自体に変化は
なく、また、新たな質量体を設置する必要もないので、
コストの面で優れている。

【００１１】請求項５の発明にあっては、上記の作用に
加え、蛇腹形状をした振動伝達吸収部が湾曲している場
合には、湾曲部の外側は蛇腹の山部と山部の間隔が広
く、管壁が振動しやすい状態にある。そのため、斯かる
部位にレゾネータを設置することによって、より効果的
に振動伝達吸収部からの放射音を抑制することができ
る。

【００１２】

【発明の実施形態】図１は自動車の吸気系を示したもの
である。吸気口１から吸入した空気は、吸気系ダクト内
１５を流れ、エアクリーナ２を経て、サージタンク３に
流入する。そして、吸入空気はサージタンク３からイン
テークマニホルド４を経て、各気筒５に流入する。

【００１３】エアクリーナ２とサージタンク３の間に
は、管の振動伝達吸収部分として蛇腹形状の管６が形成
されている。エアクリーナ２とサージタンク３の間に振
動伝達吸収部が設けられるのは、一般的に、エアクリー
ナは車両フレームに固定され、サージタンクは内燃機関
に連結していることが多いため、より効果的に内燃機関
から入力される振動と車両から入力される振動の位相差
による影響、例えば、管の捩じれや、捩じれ伴って管に
生じる応力の発生等を抑制することができるからであ
る。斯かる蛇腹形状の管６は吸気系ダクト１４と一体成
形してもよく、また、別体成形でもよい。

【００１４】各気筒は、順番に吸気行程を行う。例え
ば、５ａが吸気行程を行った後に、５ｃが吸気行程を行
い、その後、５ｄ、５ｂの順番に吸気が行われるため、
ある吸気行程から別の吸気行程に移行するまでには、タ
イムラグが生じる。したがって、吸気系ダクト内の気体
は気筒の吸気に伴い脈動することになる。エンジンが高
回転になればなるほど、この脈動の振動数は増加するこ
とになり、エンジンが低回転数であれば、脈動の振動数
は低減する。また、エンジンの回転数によって、即ち、
脈動の振動数によって、騒音として影響してくる吸気音
の周波数帯が異なる。また、脈動の振動数が同一であっ
ても、吸気音には複数の周波数の音が存在するのは勿論
である。

【００１５】上記理由から一般に吸気系には複数のレゾ
ネータが設置されている。即ち、レゾネータの数は消音
したい周波数帯に応じて、任意に決定される。図１を参
照すると、管内に生じる吸気音（共鳴音）は第1消音器
１１によって周波数帯Ａの音が消音され、第２の消音器
１２によって周波数帯Ｂの音が消音され、第３の消音器
１３によって周波数帯Ｃの音が消音される。ここで、周
波数帯Ａ、Ｂ、Ｃは以下に示す方法によって、任意に決
定する。

【００１６】図２は一般的なレゾネータ（ヘルムホルツ
タイプ）を示す。レゾネータは吸気系ダクト内１５に連
通しており、首部分１６と胴部分１７を有する。そし
て、胴部分１７の容積をV、首部分１６の断面積をS、首
の長さをLとすると、レゾネータによって消音される音
の周波数帯νは、

【００１７】

【数１】付近となる。ここにＣは音の速さ（ｍ／ｓ）、ΔＬは首
部分の開口端補正値を示し、首部分が半径Ｒの管である
とするとΔＬ＝１．５Ｒ〜１．７Ｒ程度になる。したが
って、式１に基づき、不快な周波数帯の音を選択的に消
音することができる。また、レゾネータは、式から明
らかなように、取付け位置には関係なく、対象とする周
波数帯の音を消音することになる。

【００１８】図３は図１における振動伝達吸収部位の拡
大図を示す。本実施例の振動伝達吸収部は蛇腹形状に形
成されている。吸気系ダクトは素材ＣＲゴムからなり、
管壁の板厚は４ｍｍ〜５ｍｍで形成されている。また、
蛇腹形状部１８は吸気系ダクト１４と一体成形されてお
り、板厚は１．５ｍｍ〜２．５ｍｍに形成されている。
よって、蛇腹形状部１８は吸気系ダクト１４管壁に比べ
て変形し易くなっている。そのため、吸気脈動が生じた
り、気流に乱れが生じたり、音圧が高くなった場合に
は、そのような気体の動きを相殺するような力が管に生
じることになる。即ち、管壁には周方向に圧縮応力や引
張応力が生じる。蛇腹形状部１８は管壁厚さが薄く変形
しやすいうえ、ゴム等の弾性材で構成されていることか
ら、蛇腹形状部１８に振動が発生することになる。な
お、車両の振動や内燃機関の振動を吸収する場合の蛇腹
形状部１８の変位は前記の管内流に起因する変位よりも
相当大きなものであるため、蛇腹形状部１８に放射音を
発生させるような振動は生じない。

【００１９】しかし、該蛇腹形状部１８には、レゾネー
タ２０が図３のように取付けられ蛇腹形状部１８と一体
化している。詳しくは、蛇腹形状部１８に開口部１９を
形成し、吸気系ダクト１４とは別体成形した樹脂製のレ
ゾネータ２０の首部２１を前記蛇腹形状部１８の開口部
１９に挿入し、開口部１９の外周をクリップ２２で締付
けている。レゾネータ２０はその首部２１で蛇腹形状部
１８に締結されている以外にはどこにも固定されていな
いため、蛇腹形状部１８の質量が見た目に増加すること
になり、蛇腹形状部１８の振動を抑制することができ
る。更に、レゾネータ２０には重力が懸かるため、蛇腹
形状部の管壁にはテンションが付加され、蛇腹形状部１
８の管壁の振動が抑制される。これによって、蛇腹形状
部１８が音源となることを防ぎ、ここから発せられる放
射音を低減させることができる。

【００２０】更に、前述した通り、レゾネータ２０はそ
の取付位置に関係なく、所定の周波数の吸気音を低減す
るため、レゾネータ２０を振動伝達吸収部に設けても何
ら消音機能に影響を及ぼすことはなく、また、新たに質
量体を設ける必要もないため部品点数の増加もなく、本
発明はコストアップを伴わずに課題を解決することがで
きる。

【００２１】図４は、湾曲している振動伝達吸収部を示
す。図４に示すように振動伝達吸収部は蛇腹形状に形成
され、管壁は山部３０と谷部３１を有することになる。
また、湾曲部の外側にはレゾネータ３３が設置されてい
る。該振動伝達吸収部は湾曲しているため、外側に位置
する山部３０の軸方向の間隔は、内側のそれよりも大き
くなっている。したがって、振動伝達吸収部の外側管壁
は内側管壁に比べて、剛性が低く、変形しやすくなって
いる。このため、吸気脈動によって生じる管壁の振動は
外側で顕著に表れることになる。このような理由から、
湾曲している蛇腹部の外側にレゾネータ３３を設置する
ことによって、外側管壁の振動を抑制して、効果的に放
射音を低減することができる。

【００２２】本実施例はＣＲゴムを材料として吸気系ダ
クトと蛇腹形状部を一体成形した例を示したが、樹脂製
の吸気系ダクトと蛇腹形状部を一体成形にしたものでも
よく、樹脂部分とゴム部分が混在して吸気系ダクトと蛇
腹形状部を一体に成形したものでもよい。また、蛇腹形
状部を別体で構成してもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、質量体を管の振動伝達
吸収部分に取り付けることで、管の振動伝達吸収部分の
管壁振動を抑制して、該部分から発せられる放射音を低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の吸気系の図を示す。

【図２】ヘルムホルツ共鳴器の図を示す。

【図３】振動伝達吸収部の拡大図を示す。

【図４】湾曲した振動伝達吸収部を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気系ダクトと、吸気系ダクトの一部と
して成形された振動伝達吸収部を備える内燃機関の吸気
装置において、振動伝達吸収部に質量体を取付け、該質
量体は振動伝達吸収部以外には固定されていないことを
特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】前項の内燃機関の吸気装置において、振
動伝達吸収部は蛇腹形状であることを特徴とする内燃機
関の吸気装置。
【請求項３】前２項の内燃機関の吸気装置において、
振動伝達吸収部は他の吸気系ダクトの板厚より薄く形成
されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項４】請求項１の質量体はレゾネータであるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３の内燃機関の吸気
装置。
【請求項５】吸気系ダクトと、吸気系ダクトの一部と
して蛇腹形状に成形された振動伝達吸収部を備え、該振
動伝達吸収部が湾曲してある内燃機関の吸気装置におい
て、振動伝達吸収部の湾曲外側にレゾネータを設置した
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。