JP2007198163A - 吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気装置の体格小型化と構造簡略化とを両立する吸気装置を提供する。
【解決手段】連通路４１を通じて内燃機関の各気筒に連通するタンク部３１から分岐する共鳴室５１をレゾネータ５０により形成する。そして、タンク部３１と共鳴室５１とを仕切る共鳴室５１のタンク部３１側の端部５２を振動部６０が覆うことにより共鳴室５１を密閉し、密閉された共鳴室５１内に不燃性気体を充填する。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の吸気装置に関する。

従来、吸気が流れる吸気通路を形成する通路部材にレゾネータを設けることにより、吸気音を低減する吸気装置が知られている。この種の吸気装置は、吸気通路の途中に設けられレゾネータが形成する容積部を備えている。そして、レゾネータが形成する容積部の共鳴作用により、所定の周波数の吸気音は低減される（例えば特許文献１参照）。

特開平９−２６４２１３号公報

しかし、特許文献１に開示の吸気装置では、吸気通路の途中に設けられる容積部の内部に空気が存在している。そのため、例えばサージタンクとレゾネータとを隣接して配置する場合、内燃機関でバックファイアが発生すると、バックファイアによって生じた火炎が吸気通路を経由して容積部へ伝播するおそれがある。その結果、閉空間である容積部内の圧力が上昇し、レゾネータの破損を招くおそれがある。一方、レゾネータの耐圧性を高めて破損を防止するために、例えばサージタンクとレゾネータとの接合部などの強度を高めたり、容積部を形成するレゾネータの肉厚を厚くすることが考えられる。しかし、この場合、レゾネータの肉厚の増大にともなう体格の大型化を招くという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は容積部の内部における圧力の上昇を低減するとともに、体格の大型化を招くことがない吸気装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、振動部はレゾネータが形成する容積部とサージタンクが形成するタンク部とを仕切っている。そのため、例えば内燃機関でバックファイアが発生しても、バックファイアで生じた火炎は、振動部によって遮られ、容積部へ伝播しない。その結果、容積部の内部の圧力は上昇することがない。したがって、容積部の内部における圧力の上昇を低減することができる。また、容積部の内部における圧力が上昇しないため、レゾネータの強度を高める必要がない。したがって、レゾネータの肉厚を増大する必要がなく、体格の大型化を招くことはない。また、振動部は、サージタンクを流れる吸気に共鳴して振動する。したがって、吸気音を低減することができる。さらに、振動部によりタンク部と容積部との間を塞ぐことにより、タンク部と容積部との間では吸気の出入りが生じない。したがって、サージタンクから内燃機関へ円滑に吸気が供給され、内燃機関の低回転領域における応答性を高めることができる。

また、請求項１に記載の発明では、レゾネータが形成する容積部には不燃性気体が充填されている。そのため、例えばバックファイアにより振動部が破損しタンク部と容積部とが連通しても、容積部に充填された不燃性気体は容積部への火炎の伝播を阻止する。その結果、火炎の伝搬にともなう容積部における圧力の上昇が低減される。したがって、レゾネータの強度を高めることなく破損が低減されるとともに、安全性を高めることができる。

さらに、請求項１に記載の発明では、レゾネータはサージタンクのタンク部から分岐する容積部を形成している。ところで、サージタンクとレゾネータとを隣接して配置する場合、サージタンクが形成するタンク部はバックファイアの影響を受けやすい。しかし、請求項１に記載の発明では、容積部のタンク部側の端部を覆う振動部がバックファイアによる容積部における圧力の上昇を防止する。したがって、容積部を形成するレゾネータはバックファイアの影響を考慮する必要がなく、サージタンクとレゾネータとの位置関係など設計の自由度を高めることができる。

請求項２に記載の発明では、振動部はサージタンク及びレゾネータの少なくとも一方とともに形成されている。すなわち、サージタンク及びレゾネータの少なくとも一方は、肉厚が薄い薄肉部を有しており、この薄肉部が振動部を構成している。そのため、別体の振動部を組付ける場合と比較して部品点数の低減及び構造を簡略化することができる。

請求項３に記載の発明では、振動部は天然ゴムで形成されている振動板を有している。天然ゴムは共鳴周波数の幅が広い。そのため、より広い範囲で吸気音を低減することができる。
請求項４に記載の発明では、振動部は異なる材料からなる振動板が積層されている。そのため、振動板ごとに共鳴周波数は異なる。これにより、複数の振動板を積層することにより、振動部の全体として共鳴周波数の幅が拡大する。したがって、より広い範囲で吸気音を低減することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
本発明の一実施形態による吸気装置１０を図１に示す。吸気装置１０は図示しない内燃機関の吸気系に設けられている。吸気装置１０は、吸気管部材２０、サージタンク３０、インテークマニホールド４０、レゾネータ５０及び振動部６０を有している。

吸気管部材２０は、内部に吸気が流れる管内通路２１を形成している。吸気管部材２０の途中には、スロットル弁２２及び図示しないエアクリーナが設けられている。エアクリーナは、管内通路２１に導入された吸気中の異物を除去する。スロットル弁２２は、管内通路２１を開閉し、管内通路２１を流れる吸気の流量を調整する。

サージタンク３０は、内部に管内通路２１の吸気が流入するタンク部３１を形成している。インテークマニホールド４０は、タンク部３１と図示しない内燃機関の各気筒とを連通する複数の連通路４１を形成している。これにより、スロットル弁２２により流量が調整された吸気は、タンク部３１へ流入した後、各連通路４１を経由して内燃機関の各気筒へ分配される。本実施形態の場合、サージタンク３０とインテークマニホールド４０とは、樹脂で一体に形成されている。

レゾネータ５０は、タンク部３１から分岐する容積部としての共鳴室５１を形成している。本実施形態の場合、共鳴室５１は、タンク部３１から吸気管部材２０の径方向外側、すなわち図１の下方向へ分岐している。共鳴室５１は、レゾネータ５０及び後述の振動部６０により形成されている。共鳴室５１は、振動部６０によって気密に塞がれている。密閉された共鳴室５１の内部には不燃性気体が充填されている。充填される不燃性気体は、例えばＣＯ₂、Ｎ₂、Ａｒなどである。

レゾネータ５０は、樹脂で形成されている。本実施形態の場合、レゾネータ５０は、サージタンク３０及びインテークマニホールド４０と別体に形成されている。レゾネータ５０は、例えば超音波溶着などによりサージタンク３０と一体に接続されている。これにより、サージタンク３０、インテークマニホールド４０及びレゾネータ５０は一体に組付けられている。

振動部６０は振動板６１を有している。本実施形態の場合、振動部６０は天然ゴムにより形成されている。振動板６１は、例えば溶着などによりサージタンク３０及びレゾネータ５０に固定されている。振動部６０の振動板６１は、サージタンク３０とレゾネータ５０との間に設置され、タンク部３１と共鳴室５１とを仕切っている。これにより、レゾネータ５０及び振動板６１によって囲まれた空間は共鳴室５１となる。すなわち、共鳴室５１は、タンク部３１側の端部が振動板６１によって気密に塞がれている。

タンク部３１と共鳴室５１との間は振動部６０の振動板６１によって仕切られている。そのため、タンク部３１と共鳴室５１との間では、空気の出入りが生じない。そのため、内燃機関の低速運転時、タンク部３１の吸気は、共鳴室５１へ流入することなく、内燃機関の各気筒へ流れる。したがって、内燃機関の運転時、特に低速運転時における応答性を向上することができる。

振動部６０は、天然ゴムで形成された振動板６１を有しているため、管内通路２１、タンク部３１及び連通路４１を流れる吸気の圧力変動によって振動する。このとき、振動板６１は、吸気の圧力脈動によって生じる吸気音と共鳴する。このように、振動板６１が吸気音と共鳴することによって、吸気音の音圧は低減する。その結果、吸気装置１０の外部へ放出される吸気音は低減される。また、振動板６１を天然ゴムで形成することにより、共鳴周波数の範囲が拡大する。そのため、振動板６１は広い周波数領域で振動し、広い範囲で吸気音を低減することができる。

以上説明した第一実施形態によると、振動板６１は共鳴室５１とタンク部３１との間を仕切っている。そのため、内燃機関でバックファイアが発生しても火炎は振動板６１で遮られ、共鳴室５１へ伝播しない。そのため、共鳴室５１の内部における圧力の上昇は低減される。したがって、レゾネータ５０の耐圧性を高めるために肉厚を増大する必要がなく、レゾネータ５０ひいては吸気装置１０の体格を小型化することができる。

第一実施形態によると、共鳴室５１には不燃性気体が充填されている。そのため、仮に振動板６１が破損し、タンク部３１と共鳴室５１とが連通する場合でも、共鳴室５１に充填された不燃性気体によって火炎の伝搬は防止される。そのため、共鳴室５１の内部の圧力の上昇が低減されるとともに、火炎のさらなる伝搬が防止される。したがって、レゾネータ５０の強度を高めることなく破損が低減されるとともに、吸気装置１０の安全性を高めることができる。

さらに、第一実施形態によると、タンク部３１を形成するサージタンク３０と共鳴室５１を形成するレゾネータ５０とを隣接して配置する場合でも、バックファイアの発生時には振動板６１によって火炎の伝搬が遮られる。そのため、サージタンク３０及びレゾネータ５０の位置を決定する場合、バックファイアの影響を考慮する必要はない。したがって、吸気装置１０の設計の自由度を高めることができる。

（第二実施形態）
図２に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。この第二実施形態では、サージタンク３０はレゾネータ５０との境界部に薄肉部７０を有している。薄肉部７０はサージタンク３０の壁部の一部の肉厚を低減することにより形成されている。すなわち、薄肉部７０は、サージタンク３０の他の部分の肉厚よりも厚さが薄く形成される。これにより、薄肉部７０は、吸気の圧力変動によって振動する振動部を構成する。

第二実施形態によると、サージタンク３０は肉厚が薄く形成される薄肉部７０を有している。そのため、振動部７０をサージタンク３０と一体に形成することができ、部品点数の低減することができるとともに、構造を簡略化することができる。
また、図３に示す第二実施形態の変形例のようにサージタンク３０、インテークマニホールド４０、レゾネータ５０及び薄肉部８０を一体に形成してもよい。これにより、部品点数をさらに低減することができ、構造をさらに簡略化することができる。

（第三実施形態）
図４に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。この第三実施形態では、振動部９０は、複数の振動板９１、９２を有している。本実施形態では、振動部９０は、二種類の樹脂からなる振動板９１、９２を積層して形成されている。二枚の振動板９１、９２は、それぞれ異なる樹脂で形成することにより、それぞれ共鳴周波数が異なっている。

第三実施形態では、振動部９０は共鳴周波数が異なる二種類の樹脂材料から形成された振動板９１、９２が積層されている。そのため、単一の材料から振動部９０を形成する場合と比較して、振動部９０が共鳴する周波数の幅を広げることができる。したがって、より広い範囲で吸気音を低減することができる。また、振動部９０を構成する複数の振動板の種類が同一であっても、異なる厚さの振動板を積層することによって、共鳴周波数の幅を広げることもできる。
なお、振動部９０は、二枚の振動板９１、９２に限らず、二枚以上の振動板を有する構成としてもよい。

（その他の実施形態）
上述の第二実施形態では、薄肉部７０を有するサージタンク３０とレゾネータ５０とを一体に組付ける例を示した。しかし、図５に示すように薄肉部１００を有するレゾネータ５０とサージタンク３０とを一体に組付けてもよい。
また、上述の第一実施形態から第四実施形態では、サージタンク３０、インテークマニホールド４０及びレゾネータ５０が樹脂で形成される例を示したが、サージタンク３０、インテークマニホールド４０及びレゾネータ５０は金属で形成されてもよい。

さらに、上述の第一実施形態では、振動部６０の材料として天然ゴムを用いた例を示したが、振動部６０の材料は例えばＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）など、他のゴムであってもよい。また、振動部６０の材料は、ゴムに限らず例えばアクリル、ポリアミドなどの樹脂であってもよい。さらに、振動部６０の材料は、例えばアルミニウムなどの金属であってもよい。ここで、金属は共鳴周波数の幅が狭いが、低減させる吸気音の周波数に応じて厚さなどを決定することにより振動部６０を吸気音に共鳴させることができる。
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。

本発明の第一実施形態による吸気装置の概略を示す断面図である。 本発明の第二実施形態による吸気装置の概略を示す断面図である。 本発明の第二実施形態の変形例を示す断面図である。 本発明の第三実施形態による吸気装置の概略を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による吸気装置の概略を示す断面図である。

符号の説明

１０ 吸気装置、３０ サージタンク、３１ タンク部、４１ 連通路、５０ レゾネータ、５１ 共鳴室（容積部）、５２ タンク部側の端部、６０、９０ 振動部、６１、９１、９２ 振動板、７０、８０、１００ 薄肉部（振動部）

Claims (4)

1. 内燃機関の複数の気筒に分配される吸気が流れるタンク部を形成するサージタンクと、
   前記タンク部から分岐している容積部を形成するレゾネータと、
   前記タンク部と前記容積部とを仕切り、不燃性気体が充填される前記容積部を前記レゾネータとともに形成し、吸気の流れに共鳴して振動する振動部と、
   を備える吸気装置。
2. 前記振動部は、前記サージタンク又は前記レゾネータの少なくとも一方に形成され肉厚の薄い薄肉部である請求項１に記載の吸気装置。
3. 前記振動部は、天然ゴムから形成される振動板を有する請求項１に記載の吸気装置。
4. 前記振動部は、異なる材料から形成され積層されている複数の振動板を有する請求項１に記載の吸気装置。
   
   
   
   

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