JP2613305B2 - Variable duct - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は内燃機関の吸気騒音を低減するための、吸
気通路断面積を可変型とした吸気ダクトに関するもので
ある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake duct having a variable intake passage cross-sectional area for reducing intake noise of an internal combustion engine.
［従来技術］ 一般に吸気ダクトにおいてはその断面積が大きい程吸
気抵抗が少なく、エンジンの出力は増加するが、逆に吸
気騒音はダクトの断面積が大きい程大きくなる。そこで
現状では吸気ダクトの断面積はエンジンの出力性能をあ
る程度犠牲にして吸気騒音が目標レベルに収まるように
細く設定されている。第８図はエンジン回転数と出力と
の関係に付きダクトの断面積を大きくした時の出力向上
効果の例を示している。実線は吸気騒音を考慮した場合
の現在の吸気ダクトによる出力を、点線はダクトの断面
積を現在の吸気ダクトの1.8倍にした吸気ダクトによる
出力を示し、最大出力は5600rpm付近で約５馬力向上し
ている。然し第８図から分るように5600rpmより低い回
転数例えば4000rpm以下では吸入空気量が少ないため両
吸気ダクトによる出力差はなく、更に吸気ダクトの断面
積を現状以下にしてもエンジン出力に対する悪影響は少
ない。[Prior Art] Generally, as the cross-sectional area of an intake duct increases, the intake resistance decreases and the output of the engine increases. On the contrary, the intake noise increases as the cross-sectional area of the duct increases. Therefore, at present, the cross-sectional area of the intake duct is set to be thin so that the intake noise falls within a target level at the expense of the output performance of the engine to some extent. FIG. 8 shows an example of the effect of improving the output when the sectional area of the duct is increased in relation to the relationship between the engine speed and the output. The solid line shows the output from the current intake duct when intake noise is taken into consideration, and the dotted line shows the output from the intake duct, whose cross-sectional area is 1.8 times that of the current intake duct. The maximum output increases by about 5 horsepower near 5600 rpm. doing. However, as can be seen from FIG. 8, when the rotational speed is lower than 5600 rpm, for example, 4000 rpm or less, there is no difference in output between the two intake ducts because the amount of intake air is small. Few.
上記の事柄から従来技術として第９図に示すようにダ
クトとして二つの吸気通路74、75を設け、エンジンの低
回転時には一方の通路74をバルブ76で閉じて吸気騒音を
低減し、高回転時にはバルブ76により吸気通路74を開
き、出力性能を向上させようとする考案がある。この関
係の先行技術資料として実公昭38−9002号公報及び実開
昭63−60072号公報がある。From the above, as shown in FIG. 9, two intake passages 74 and 75 are provided as ducts as a prior art, and one passage 74 is closed by a valve 76 when the engine is running at a low speed to reduce intake noise, and when the engine is running at a high speed. There is a device that opens the intake passage 74 by the valve 76 to improve the output performance. Prior art documents relating to this relationship include Japanese Utility Model Publication No. 38-9002 and Japanese Utility Model Publication No. 63-60072.
［発明が解決しようとする課題］ 然しながら第９図に示す空気通路74、75はエンジン回
転６次成分に付いてエンジン回転数と音圧レベルとの関
係を示す第２図の実験結果によれば次のような欠点があ
る。すなわち、第２図の一点鎖線（ハ）は従来の吸気通
路の1.8倍の断面積を有する、後述の本発明の第１実施
例においてバルブ開の時のダクトの音圧特性を示し、30
0Hzで音圧レベルのピークがある。点線（ロ）は第９図
の従来の技術において空気通路74のバルブ76を閉じ、空
気通路75の断面積を通常の空気通路の断面積の0.7倍と
した場合のダクトの音圧特性を示している。この両者を
比較すると第９図のダクトは300Hz以下で（ハ）のダク
トより音圧レベルが約10dB（Ａ）低くなっているが、30
0Hz（エンジン回転数3000rpm）付近ではまだ音圧レベル
のピークが存在している。このピークは空気通路75のほ
ぼ中央部が空気通路75の長さによる１次共鳴音の振幅の
腹となっているからであり、このピークは空気通路75を
細くしてもなくならず、車内で不快なこもり音になる。[Problems to be Solved by the Invention] However, according to the experimental results shown in FIG. 2, the air passages 74 and 75 shown in FIG. 9 show the relationship between the engine speed and the sound pressure level with respect to the sixth order engine speed. It has the following disadvantages. That is, the one-dot chain line (c) in FIG. 2 shows the sound pressure characteristic of the duct when the valve is opened in the first embodiment of the present invention, which has a cross-sectional area 1.8 times that of the conventional intake passage.
There is a peak sound pressure level at 0 Hz. The dotted line (b) shows the sound pressure characteristic of the duct when the valve 76 of the air passage 74 is closed and the cross-sectional area of the air passage 75 is 0.7 times the cross-sectional area of the normal air passage in the prior art shown in FIG. ing. Comparing the two, the duct of Fig. 9 has a sound pressure level lower than that of the duct of (c) by about 10dB (A) at 300Hz or lower.
There is still a sound pressure level peak near 0 Hz (engine speed 3000 rpm). This peak is because almost the center of the air passage 75 is the antinode of the amplitude of the primary resonance sound due to the length of the air passage 75, and this peak is not eliminated even if the air passage 75 is made thinner. It gives an unpleasant muffled sound.
この共鳴周波数f1は波長をλ１とすると f1＝C/λ１＝C/2L′ （１） となる。The resonant frequency f 1 is the wavelength and lambda 1 and f 1 = C / λ 1 = C / 2L '(1).
ここで、Ｃは音速であり、Ｌ′＝Ｌ＋αである。αは
空気通路75の入口形状やエアクリーナへのダクトの取付
形状にもよるが一般にはα＝0.8d（ｄは空気通路75の直
径）である。Here, C is the speed of sound, and L ′ = L + α. Although α depends on the shape of the inlet of the air passage 75 and the shape of the duct attached to the air cleaner, α is generally 0.8d (d is the diameter of the air passage 75).
この発明は前記の共鳴音の発生を防止する、構造が簡
単で低コストの可変ダクトの提供を課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a low-cost variable duct having a simple structure and preventing the above-described resonance.
［課題を解決するための技術的手段］ 上記の課題を解決するためこの発明はエアクリーナに
結合された吸気ダクト内に吸気ダクトの一端側からダク
トの長手方向に延出する仕切り壁を設けて仕切り壁によ
り主、副の２通路をダクト内に区画し、副通路内にエン
ジンの運転状態に対応して副通路を開閉するバルブを設
け、バルブと仕切り壁の延出端との距離を、副通路を閉
鎖した時、該距離による副通路の共鳴周波数が吸気ダク
ト長による共鳴周波数とほぼ同じになるように設定した
構成を有している。[Technical Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a partition provided in an intake duct connected to an air cleaner, the partition wall extending from one end side of the intake duct in a longitudinal direction of the duct. The wall divides the main and sub-passages into ducts, and a valve is provided in the sub-passage to open and close the sub-passage according to the operating state of the engine. When the passage is closed, the resonance frequency of the sub passage according to the distance is set to be substantially the same as the resonance frequency due to the length of the intake duct.
［作用］ バルブにより副通路を閉鎖するとバルブと仕切り壁の
延出端との距離により決る、消音効果を有する副通路の
共鳴周波数とダクト長による共鳴周波数とがほぼ同じに
なるように設定されているのでダクトの共鳴音は消音さ
れる。[Operation] When the sub-passage is closed by the valve, the resonance frequency of the sub-passage having a sound deadening effect, which is determined by the distance between the valve and the extending end of the partition wall, is set to be substantially the same as the resonance frequency by the duct length. The resonance of the duct is muted.
［実施例］ 以下実施例を示す図面によりこの発明を説明する。第
１図は第１実施例の可変ダクトD1を示す。同図において
吸気ダクト１はエアクリーナ３にその基端部において取
り付けられ、エンジンの出力を向上させるため従来のダ
クトより開口面積が1.8倍大きく設定されている。吸気
ダクト１内はその基端部からダクトのほぼ中央部まで延
出する仕切り壁２により副通路４と主通路５とに区画さ
れている。副通路４内にはエアクリーナ３の近くで副通
路４を開閉するバルブ６が設けられている。主通路５は
常に開口しており、その開口面積は従来のダクトの0.7
倍程度に設定されている。エアクリーナ３はホース８を
介して図示しないエンジンに接続されている。バルブ６
の軸6aはリンク12を介して負圧アクチュエータ７に連結
されており、負圧アクチュエータ７はソレノイドバルブ
９を介して負圧源10とECU11に接続している。ECU11には
エンジンの回転数が入力し、エンジン回転数が設定値以
上になるとECU11の信号によりバルブ９が切り換えられ
て負圧源10の負圧が負圧アクチュエータ７に導入され、
リンク12によりバルブ６が開く。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to the drawings showing examples. FIG. 1 shows the variable duct D1 of the first embodiment. In FIG. 1, an intake duct 1 is attached to an air cleaner 3 at a base end thereof, and an opening area thereof is set to be 1.8 times larger than that of a conventional duct in order to improve engine output. The interior of the intake duct 1 is divided into a sub-passage 4 and a main passage 5 by a partition wall 2 extending from the base end to almost the center of the duct. A valve 6 that opens and closes the sub passage 4 near the air cleaner 3 is provided in the sub passage 4. The main passage 5 is always open, and its opening area is 0.7 times that of the conventional duct.
It is set to about twice. The air cleaner 3 is connected to an engine (not shown) via a hose 8. Valve 6
The shaft 6a is connected to a negative pressure actuator 7 via a link 12, and the negative pressure actuator 7 is connected to a negative pressure source 10 and an ECU 11 via a solenoid valve 9. The engine speed is input to the ECU 11, and when the engine speed exceeds the set value, the valve 9 is switched by the signal of the ECU 11, and the negative pressure of the negative pressure source 10 is introduced into the negative pressure actuator 7,
The link 6 opens the valve 6.
第１図に示すようにバルブ６を閉じた状態において、
副通路４はバルブ６の位置を閉端、仕切り壁２の延出端
を開端とするサイドブランチとなる。このサイドブラン
チの消音効果のある共鳴周波数をf1′とすると f1′＝（2n−１）.C/4l′ （２） となる。With the valve 6 closed as shown in FIG.
The sub-passage 4 is a side branch having a closed end at the position of the valve 6 and an open end at the extended end of the partition wall 2. Assuming that the resonance frequency of the side branch that has a noise-reducing effect is f 1 ′, f 1 ′ = (2n−1) .C / 4l ′ (2)
ここでｎ＝１、２、３… ｌ′＝ｌ＋0,8d1 0,8d1は副通路４端に対する補正、d1は副通路４の径
である。Where n = 1,2,3 ... l '= l + 0,8d 1 0,8d 1 is corrected with respect to the auxiliary passage 4 end, d 1 is the diameter of the auxiliary passage 4.
今ｌ′＝Ｌ′/2となるようにｌ′を設定するとｎ＝１
では f1′＝（2n−１）.C/4（Ｌ′/2） ＝C/2L′＝f1 となり、前述の吸気ダクト75、すなわち本実施例の可変
ダクトD1の吸気ダクト１の共鳴周波数と同じになり、第
２図の実線（イ）が示すように音圧レベルのピークを減
少させることができ、滑かな吸気音特性が得られる。When l ′ is set so that l ′ = L ′ / 2, n = 1
In this case, f 1 ′ = (2n−1) .C / 4 (L ′ / 2) = C / 2L ′ = f 1 , and the above-described intake duct 75, that is, the intake duct 1 of the variable duct D 1 of the present embodiment, is obtained. It becomes the same as the resonance frequency, and the peak of the sound pressure level can be reduced as shown by the solid line (a) in FIG. 2, and a smooth intake sound characteristic can be obtained.
この効果はサイドブランチの開端位置が吸気ダクト１
の中央（共鳴音の腹）に近いど大きい。The effect is that the open end of the side branch is
Near the center (the belly of the resonance).
第３図は第２実施例の可変ダクトD2を示す。なお、第
１実施例と同じ構成要素に対しては同じ符号を付し、そ
の説明を省く。可変ダクトD2では吸気ダクト21の２次の
共鳴音（ダクト長さＬを一波長α２とする周波数f2）を
消音するために仕切り壁22の長さを約L/4としているが
さらに高次の共鳴音のピークを低減することも可能であ
る。FIG. 3 shows a variable duct D2 of the second embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Secondary resonance signal of the variable duct D 2 in the intake duct 21 further has been approximately L / 4 the length of the partition wall 22 in order to mute the (frequency f 2 to the duct length L of the wave alpha 2) It is also possible to reduce the peak of higher-order resonance.
第４図は第３実施例の可変ダクトD3を示す。なお、第
１実施例と同じ構成要素に対しては同じ符号を付し、そ
の説明を省く。可変ダクトD3では仕切り壁32の閉端位置
を吸気ダクト31の開口端側としており、ここにバルブ６
が取り付けられている。そして仕切り壁32はエアクリー
ナ３に向かって延出しその長さは吸気ダクト31の全長Ｌ
の1/2となっている。34は副通路でバルブ６が配置さ
れ、35は主通路である。その作用、効果は第１実施例の
可変ダクトD1と同じである。この可変ダクトD3は負圧ア
クチュエータ７の搭載条件によって可変ダクトD1と使い
分けすることができる。Figure 4 shows a variable duct D 3 of the third embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Variable duct D 3 and the by the closed end position of the partition wall 32 and the opening end side of the intake duct 31, wherein the valve 6
Is attached. The partition wall 32 extends toward the air cleaner 3 and its length is the total length L of the intake duct 31.
It is 1/2. Numeral 34 denotes a sub passage in which the valve 6 is arranged, and numeral 35 denotes a main passage. Its functions and effects are the same as the variable duct D 1 of the first embodiment. The variable duct D 3 may be selectively used as the variable duct D 1 by mounting conditions of the negative pressure actuator 7.
第５図（イ）及び（ロ）は第４実施例の可変ダクトD4
を示す。なお、第１実施例と同じ構成要素に対しては同
じ符号を付し、その説明を省く。可変ダクトD4は可変ダ
クトD1の仕切り壁２の代りに断面矩形状の仕切り壁42を
エアクリーナ３に一体的に設け、エアクリーナ３に近接
して仕切り壁42の内部にバルブ６を配置したものであ
る。従って仕切り壁42の内側が副通路44となり、外側が
主通路45となる。第４実施例の可変ダクトD4はダクト41
が曲がっている等のためダクト41側に仕切り壁やバルブ
６の設定が困難な時に有利である。FIGS. 5A and 5B show the variable duct D 4 of the fourth embodiment.
Is shown. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The variable duct D 4 has a partition wall 42 having a rectangular cross section provided integrally with the air cleaner 3 in place of the partition wall 2 of the variable duct D 1 , and a valve 6 disposed inside the partition wall 42 close to the air cleaner 3. It is. Therefore, the inside of the partition wall 42 becomes the sub passage 44, and the outside becomes the main passage 45. Variable duct D 4 of the fourth embodiment duct 41
This is advantageous when it is difficult to set the partition wall and the valve 6 on the duct 41 side due to bending or the like.
第６図は仕切り壁52をL/2以上に伸ばし、バルブ６の
位置により閉端、開端間の距離ををL/2とした第５実施
例の可変ダクトD5を示す。54が副通路であり、55が主通
路である。開端位置が主通路の共鳴音の振幅の腹から離
れるので共鳴のピークを低減する効果は少し減少するが
通路径を細くすることによる吸気騒音低下効果が増える
ためさらに低周波側の吸気音低減効果がある。Figure 6 is stretched partition wall 52 to L / 2 or more, showing a closed end, a variable duct D 5 of the fifth embodiment of the distance between the open end and a L / 2 by the position of the valve 6. 54 is a sub passage, and 55 is a main passage. Since the open end position is far from the antinode of the amplitude of the resonance noise in the main passage, the effect of reducing the resonance peak is slightly reduced, but the effect of reducing the intake noise by narrowing the passage diameter increases, so the effect of reducing the intake noise on the lower frequency side is further increased. There is.
第７図は第６実施例の可変ダクトD6を示す。可変ダク
トD6は第１実施例の可変ダクトD1に対してダクトの共鳴
以外の周波数の音を低減するために副通路64と主通路65
との分岐部にレゾネータ66を設けたものである。分岐部
にレゾネータ66を設けたことにより、バルブ６の開、閉
のいずれの時においても騒音吸収の効果が得られる。Figure 7 shows a variable duct D 6 of the sixth embodiment. Variable duct D 6 is the main passage 65 and the sub passage 64 to reduce the sound of a frequency other than the resonance of the duct with respect to the variable duct D 1 of the first embodiment
A resonator 66 is provided at the branching point. By providing the resonator 66 at the branch portion, a noise absorbing effect can be obtained regardless of whether the valve 6 is opened or closed.
［効果］ この発明は上記の構成を有するので次のような勝れた
効果を有する。[Effects] The present invention has the above configuration, and thus has the following advantageous effects.
（イ）エンジンの低回転域において吸気ダクトから発生
する共鳴音を低減させることができる。(A) The resonance noise generated from the intake duct in the low rotation range of the engine can be reduced.
（ロ）車内のこもり音がなくなりドライバー等の不快感
を解消する。(B) The muffled sound inside the vehicle is eliminated, and discomfort for drivers and the like is eliminated.
（ハ）構造が簡単でダクトを新たに製作する場合も改修
する場合も実施が容易である。(C) The structure is simple, and it is easy to carry out both when making a new duct and when modifying it.
第１図は第１実施例の縦断正面図を示す。第２図は第１
実施例のダクトと従来のダクトとについてエンジンの回
転数に対する音圧レベルの特性の比較図を示す。第３図
は第２実施例の縦断正面図を示す。第４図は第３実施例
の縦断正面図を示す。第５図（イ）は第４実施例の縦断
正面図を示し、第５図（ロ）は第５図（イ）のＡ−Ａ線
断面図を示す。第６図は第５実施例の縦断正面図を示
す。第７図は第６実施例の縦断正面図を示す。第８図は
吸気通路の断面積を拡大した場合と通常の断面積の場合
とに付いてエンジン出力の比較を示す図である。。第９
図は従来の副通路を有する可変ダクトの縦断正面図を示
す。 １、21、31……吸気ダクト 41、51、61……吸気ダクト ２、22、32……仕切り壁 42、52、62……仕切り壁 ３……エアクリーナ ４、24、34……副通路 44、54、64……副通路 ５、25、35……主通路 45、55、65……主通路 ６……バルブFIG. 1 is a vertical sectional front view of the first embodiment. Figure 2 shows the first
FIG. 5 is a comparison diagram of the characteristics of the sound pressure level with respect to the engine speed for the duct of the embodiment and the conventional duct. FIG. 3 shows a vertical sectional front view of the second embodiment. FIG. 4 shows a vertical sectional front view of the third embodiment. FIG. 5 (a) shows a longitudinal sectional front view of the fourth embodiment, and FIG. 5 (b) shows a sectional view taken along line AA of FIG. 5 (a). FIG. 6 shows a vertical sectional front view of the fifth embodiment. FIG. 7 shows a longitudinal sectional front view of the sixth embodiment. FIG. 8 is a diagram showing a comparison of engine output when the cross-sectional area of the intake passage is enlarged and when the cross-sectional area is normal. . Ninth
The figure shows a vertical sectional front view of a conventional variable duct having a sub-passage. 1, 21, 31 ... intake duct 41, 51, 61 ... intake duct 2, 22, 32 ... partition wall 42, 52, 62 ... partition wall 3 ... air cleaner 4, 24, 34 ... sub-passageway 44 , 54, 64 ... sub-passage 5, 25, 35 ... main passage 45, 55, 65 ... main passage 6 ... valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 佳高 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 宇野 達夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 日吉 力 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 隅 晃一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Yoshitaka Nishio 1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Inside Denso Co., Ltd. (72) Tatsuo Uno 1-Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Riki Hiyoshi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Koichi Sumi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation
Claims (1)
吸気ダクトの一端側からダクトの長手方向に延出する仕
切り壁を設けて仕切り壁により主、副の２通路をダクト
内に区画し、副通路内にエンジンの運転状態に対応して
副通路を開閉するバルブを設け、副通路を閉鎖した時、
バルブと仕切り壁の延出端との距離を、該距離による副
通路の共鳴周波数が吸気ダクト長による共鳴周波数とほ
ぼ同じになるように設定したことを特徴とする可変ダク
ト。An intake duct connected to an air cleaner is provided with a partition wall extending in a longitudinal direction of the duct from one end of the intake duct, and the partition wall partitions two main and sub passages into the duct. A valve that opens and closes the sub-passage according to the operating state of the engine is provided in the passage, and when the sub-passage is closed,
A variable duct, wherein a distance between a valve and an extension end of a partition wall is set such that a resonance frequency of a sub-passage according to the distance is substantially equal to a resonance frequency according to a length of an intake duct.
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