JP5525276B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に防音性を高めるための吸気系のレイアウトに関するものである。

従来、自動車の車室内での静音性を高めて高品質化を促進するために、種々の構造が提案されている。例えば、エンジンルームと車室との間のバルクヘッドに遮音材などを配設したものがあるが、遮音性を高めるためには素材が高価になったり、大量に用いて重量増になったりするという問題がある。また、エンジンからの放射音を低減することは有効であるが、エンジン自体の設計変更には膨大な費用と時間とが掛かってしまうという問題がある。

一方、エンジンの車室側に吸気装置が配置されているものがあり、その場合には、吸気装置が遮音壁の代わりになり得ることが期待できる（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１６１１５５号公報

上記特許文献１のものでは、エンジンの側方に吸気マニホールドが配置され、吸気マニホールドの上方にエアクリーナが配置されており、それらにより遮音が期待される。しかしながら、特許文献１のものでは、スロットルを挟んで二分されて気筒列方向に並べられた複数の分岐管の上方を覆う広さのエアクリーナが配置されている。したがって、エアクリーナの上面は広い面となり、その広い面から音が放出されてしまう、という問題がある。

このような課題を解決して、防音材などを用いることなくエンジンの車室側への防音性を高めることができるために、本発明に於いては、エアクリーナ（８）の上流側に接続された第１吸気管（４）と、前記エアクリーナ（８）の下流側とスロットル（１２）とを接続する第２吸気管（１１）と、前記スロットル（１２）の下流側に接続された吸気チャンバ（１３）と、前記吸気チャンバ（１３）の下流側とエンジン（１）の各気筒（ＣＬ）とを接続すると共に気筒列方向に前記第２吸気管（１１）によって、第１の分岐管（６ａ）と第２の分岐管（６ｂ）とに分けるように、前記第２吸気管（１１）を挟んで配置された複数の分岐管（６）と、前記第１吸気管（４）または前記第２吸気管（１１）に接続されたレゾネータ（９ａ）とを有し、前記エアクリーナ（８）は、前記第２吸気管（１１）の一方の側かつ前記第１の分岐管（６ａ）の上方に配置され、前記レゾネータ（９ａ）は、前記第２吸気管（１１）の他方の側かつ前記第２の分岐管（６ｂ）の上方に配置されているものとした。これによれば、複数の分岐管の上方にエアクリーナおよびレゾネータを配置したことから、分岐管の上方に放射される放射音を低減することができる。

特に、前記複数の分岐管（６）は前記エンジン（１）の車室側に配置されていると良く、これによれば、分岐管がエンジンの車室側に配置されている後方吸気のエンジンの場合に、シリンダブロックからの放射音や機関弁の動作音が車室側へ伝わることを抑制し得る。また、前記エンジン（１）が車両の幅方向に延在する横置きに配置され、前記第１吸気管（４）は、前記エンジン（１）の気筒列方向一端側にて前記車両の前後方向に延在する管上流部分（４ａ）を備え、前記レゾネータ（９ａ）とは別に、前記管上流部分（４ａ）に連通しかつ前記管上流部分（４ａ）の下方に配置された上流レゾネータ（９ｃ・９ｄ）をさらに有すると良く、これによれば、複数のレゾネータをコンパクトに配置することができ、省スペースかつ高いＮＶ低減効果が得られる。また、前記エアクリーナ（８）と前記レゾネータ（９ａ）とは同一の基材（５ａ・５ｂ）の上に配設されていると良く、これによれば、エアクリーナとレゾネータとが同一の基材により一体化されるため、基材の剛性が上がり、放射音低減効果が大となる。

また、前記複数の分岐管（６）のそれぞれの下流に各燃料噴射弁（１４）が配設され、前記各燃料噴射弁（１４）に燃料を供給する燃料配管（１５）が前記複数の分岐管（６）の上方で気筒列方向に延在し、前記エアクリーナ（８）と前記レゾネータ（９ａ）とが、前記燃料配管（１５）を上方から覆うように配置されていると良く、これによれば、燃料配管からの放射音をも低減することができる。さらに、前記エアクリーナ（８）と前記レゾネータ（９ａ）とが、前記燃料配管（１５）の車室（２）側を覆うように配置されていると良く、これによれば、燃料配管からの車室側へ向かう放射音を低減することができる。

また、前記第１吸気管（４）は前記第２分岐管（１１）の上方に位置する管下流部分（４ｂ）を備え、前記レゾネータ（９ａ）が、前記管下流部分（４ｂ）の上方に配置されていると良く、これによれば、第２分岐管の上方に、第１吸気管の管下流部分とレゾネータとが積層状態に配置されることにより第２分岐管からの放射音の抑制効果をより一層大とすることができる。さらに、前記レゾネータ（９ａ）が、前記管下流部分（４ｂ）の車室側を覆うように配置されていると良く、これによれば、管下流部分からの車室側へ向かう放射音をさらに抑制することができる。また、前記レゾネータ（９ａ）とは別に、前記第２吸気管（１１）と連通しかつ前記エアクリーナ（８）の車室側に配置されたサブレゾネータ（９ｆ）をさらに有すると良く、これによれば、エアクリーナとサブレゾネータとの積層構造により、第１分岐管からの車室側へ向かう放射音をさらに抑制することができる。

また、前記レゾネータ（９ａ）とは別に、前記第２吸気管（１１）と連通しかつ前記レゾネータ（９ａ）の車室側に配置されたサブレゾネータ（９ｆ）をさらに有すると良い。これによれば、レゾネータを積層構造とすることができ、レゾネータによる音抑制効果をより一層大きくすることができる。

このように本発明によれば、吸気分岐管からの放射音を、別個の遮音材などを用いることなく、吸気系構造に用いられるエアクリーナやレゾネータの配置を適切化することにより抑制することができる。さらに、燃料配管や機関弁等から発せられる音の抑制も可能である。

本発明が適用された自動車のエンジンの要部を示す平面図である。 エンジンの気筒列方向の一端側から見た要部正面図である。 （ａ）は図１の矢印III線から見たエアケースの全体図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印IIIｂ線から見た上面図である。 吸気の流れを示す模式的吸気経路図である。 吸気分岐管を示す上面図である。 （ａ）は第２の実施形態示すエンジンの要部の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印VIｂ線から見た図である。 （ａ）は第２の実施形態におけるエアケースのカバーを外して見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印VIIｂ線から見たエアケース全体の側断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された自動車のエンジンの要部を示す平面図である。なお、図において上側を車両前側とし、下側を車室側（車両後側）とする。

図１において、エンジン１は、車室２の車両前側に設けられているエンジンルーム３内に車両の前後方向に対してクランク軸が直交する横置きに設けられている。エンジン１のクランク軸方向すなわち気筒（ＣＬ）列方向の一端側（図１の右側）には、車両の前後方向に沿うように第１吸気管４が延在している。

第１吸気管４は、図２に併せて示されるように、エンジン１のヘッドカバー１ａの上面とほぼ同じ高さ位置に上縁部分が位置すると共に、エンジン１の気筒列方向端面に沿うように設けられ、図示されないブラケットを介してエンジン１に組み付けられている。なお、以下に示す吸気系の各部品についてもブラケットを介して、または直接的にエンジン１の外面にボルト等により組み付けられていて良く、その組み付けの説明は省略する。

エンジン１の車室側には、第１吸気管４の下流端が結合されたエアケース５が配置されている。エアケース５は、例えば合成樹脂材をインジェクション成形して形成され、図３に併せて示されるように、エンジン１の各吸気ポート（図示省略）に連通する複数の分岐管６の上方に配置されており、平面視（図１参照）で複数の吸気分岐管６のほぼ全域を覆っている。エアケース５は、その下部となるロアケース５ａと、中間部となるミドルケース５ｂと、上部となるエアクリーナカバー５ｃ及びレゾネータカバー５ｄとにより構成されている。

ここで、図４に示される模式的吸気経路図を参照して、吸気の流れ及び吸気系の各部品の相対的位置関係を説明する。基材としてのロアケース５ａ及びミドルケース５ｂにより、第１吸気管４の管下流部分４ｂが形成されている。管下流部分４ｂの上流側の一部がレゾネータカバー５ｄにより形成された第１レゾネータ９aと連通している。

ミドルケース５ｂにおける管下流部分４ｂの下流端となる部分にはエアクリーナ８が収容されており、管下流部分４ｂ内を流入してくる吸気はエアクリーナ８を介してエアクリーナカバー５ｃ内に流れるようになっている。なお、エアクリーナカバー５ｃにより、エアクリーナ８の下流側の吸気通路を含むクリーナ下流側室９ｂが形成されている。

エアクリーナ８の下流側であるクリーナ下流側室９ｂの吸気出口には第２吸気管１１が接続されている。クリーナ下流側室９ｂは、エンジン１の高さ方向でヘッドカバー１ａよりも高く形成されており、第２吸気管１１はクリーナ下流側室９ｂとの接続部分から下方に曲げられかつ延出されている。

第２吸気管１１の下方に延びる部分の下流側にはスロットル１２が設けられており、第２吸気管１１の下流端は吸気チャンバ１３に接続されている。吸気チャンバ１３は、エンジン１の気筒列方向に延在する扁平な横長の箱形状に形成されており、エンジン１のシリンダブロックの側方となる位置に配置されている。その吸気チャンバ１３の中央部分に第２吸気管１１の下流端（スロットル１２の下流側）が接続されており、吸気チャンバ１３から複数の分岐管として図示例では４本の分岐管６が延出している。各分岐管６は、吸気チャンバ１３からエンジン１に対して遠ざかりかつ上方に湾曲してエンジン１の各吸気ポートに至るように曲成されている。

また、複数の分岐管６は、エンジン１の気筒列方向で、第２吸気管１１を挟んで半数ずつ分けられており、第２吸気管１１の一方の側に図示例では２本からなる第１分岐管６ａが配置され、第２吸気管１１の他方の側に図示例では２本からなる第２分岐管６ｂが配置されている。上記したように、第１分岐管６ａの上方にはエアクリーナ８が平面視で第１分岐管６ａの全体を覆うように配置され、第２分岐管６ｂの上方には第１レゾネータ９ａが平面視で第２分岐管６ｂの全体を覆うように配置されている。

これにより、第１分岐管６ａから上方への放射音をエアクリーナ８により遮ることができ、第２分岐管６ｂから上方への放射音を第１レゾネータ９ａにより遮ることができるため、分岐管６からの放射音を低減することができる。したがって、例えば車室２とエンジンルーム３との間のバルクヘッドに設ける防音材を低減することができ、静音化のためのコスト高を抑制し得ると共に、自動車としての軽量化も達成できる。

また、上記したように分岐管６と吸気チャンバ１３とがエンジン１に対して車室２側に配置され、それぞれエンジン１の気筒列方向長さに近い長さで存在する形状に形成されている。これにより、エンジン１の車室２側の面からの放射音が遮られるため、エンジン１のシリンダブロックからの放射音や機関弁の動作音が車室側へ伝わる大きさが低減される。

また、上記したようにエンジン１は気筒列方向を車幅方向に向けた横置きにされ、そのエンジン１の気筒列方向一端側に第１吸気管４の管上流部分４ａが車両の前後方向に延在するように配置されている。その管上流部分４ａの下方には、管上流部分４ａの任意の各位置でそれぞれ連通する上流レゾネータ９ｃ・９ｄが配置されている（図２参照）。尚、図示例では上流レゾネータ９ｃ・９ｄを２つとしたが、いずれか１つであっても良い。これにより、複数のレゾネータ９ａ・９ｃ・９ｄをコンパクトに配置することができ、また、車室側に吸気ポートを備えるエンジン１において車両前方から吸気するために第１吸気管４を上記したように配置した場合に、その下方の空きスペースを好適に利用して上流レゾネータ９ｃ・９ｄを配置することができ、省スペースかつ高いＮＶ（振動騒音）低減効果が得られる。

また、上記したロアケース５ａ及びミドルケース５ｂの合わせ部分は例えばインジェクション成形後に振動溶着されている。これにより、エンジン１の気筒列方向長さのほぼ全長に亘って延在する長さを有するエアケース５の基材としてのロアケース５ａ及びミドルケース５ｂは高い剛性を有する一体物として形成されており、その上にエアクリーナカバー５ｃとレゾネータカバー５ｄとが設けられている。したがって、図示例のようにエアクリーナカバー５ｃとレゾネータカバー５ｄとが離れていても、エアケース５の全体としての高い剛性が得られ、放射音低減効果が大となる。なお、エアクリーナカバー５ｃはエアクリーナ（エレメント）８の交換のため着脱自在な構造にするが、レゾネータカバー５ｄは上記と同様に振動溶着されていて良い。

また、図２及び図５に示されるように、各分岐管６の吸気ポート近傍にはそれぞれ燃料噴射弁１４が設けられており、各燃料噴射弁１４には燃料を供給するための燃料配管１５が接続されている。燃料配管１５は、燃料噴射弁１４が分岐管６の上側に取り付けられていることにより、複数の分岐管６の上方にてエンジン１の気筒列方向に延在し、かつエアケース５により上方を覆われている。これにより、燃料配管１５や燃料噴射弁１４から上方に放射される放射音をも低減することができる。

また、エアケース５（ロアケース５ａ及びミドルケース５ｂ）のエアクリーナ８（クリーナ下流側室９ｂ）と第１レゾネータ９ａとに対応する部分が燃料配管１５及び各燃料噴射弁１４の車室２側を覆うように設けられている。これにより、燃料配管１５や燃料噴射弁１４からの放射音が車室２に伝達されるのを遮ることができ、燃料配管１５や燃料噴射弁１４から車室２側へ向かう放射音を低減することができ、上記上方への放射音の抑制効果と併せて、車室２へ伝達される放射音をより一層抑制し得る。

また、第１吸気管４の管下流部分４ｂは、図示例ではエアケース５の一部（５ａ・５ｂ）を用いて形成されており、第２分岐管６ｂの上方に位置している。そして、第１レゾネータ９ａが管下流部分４ｂの上方に位置しており、管下流部分４ｂと第１レゾネータ９ａとが第２分岐管６ｂの上方に積層状態に配置されていることになり、第２分岐管６ｂからの放射音の抑制効果をより一層大とすることができる。

また、管下流部分４ｂを形成するエアケース５の一部（５ａ・５ｂ）により、第１レゾネータ９ａの下方延長室９ｅが、エアケース５を車両の後方側から見た車両前後方向視で管下流部分４ｂを跨ぐ（換言すれば覆う）ように形成されている。これら第１レゾネータ９ａと下方延長室９ｅとは相互に連通して１つの共鳴空間を形成している。そして、管下流部分４ｂの車室２側に位置する下方延長室９ｅにより、管下流部分４ｂの車室２側が覆われるようになり、これにより、管下流部分４ｂからの車室２側へ向かう放射音をさらに抑制することができる。なお、上記図示例では第１レゾネータ９ａを第１吸気管４に接続したが、第２吸気管１１に接続しても良い。この場合でも上記と同様のレイアウトとすることができ、同様の作用効果を奏し得る。

また、エアクリーナ８の車室２側には、ロアケース５ａの成形時に一体成形されたサブレゾネータ９ｆが設けられている。サブレゾネータ９ｆは第２吸気管１１のスロットル１の上流側と連通している。このようにして設けられたサブレゾネータ９ｆは、第１分岐管６ａに対しては車室側にエアクリーナ８と積層構造になり、第１分岐管６ａからの車室２側へ向かう放射音をさらに抑制することができる。

本実施形態では、第１レゾネータ９ａが複数のレゾネータ（９ａ・９ｃ〜９ｆ）のうち、最も容積の大きいものに設定されており、その第１レゾネータ９ａは吸気開口端からスロットル１２に至るまでの吸気通路長（すなわち第１吸気管４の上流端から第２吸気管１１の下流端に至るまでの距離）の略中間位置に配設される。低音域の消音効果を高めるためには通常レゾネータ（９ａ）の容積を大きくする必要があるが、吸気開口端からスロットル１２に至るまでの吸気通路長の略中間位置に第１レゾネータ９ａが配置されることで、その第１レゾネータ９ａの消音効果が向上して結果的に第１レゾネータ９ａの容積を小さく設定することができている。これにより、吸気系全体をコンパクト化かつ軽量化し得る。

次に、図６及び図７を参照して本発明が適用された第２の実施形態について説明する。なお、上記と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。平面図を示す図６（ａ）に示されるように、上記第１の実施形態と同じく横置きエンジン１において、その気筒列方向一端側にて第１吸気管４が車両前後方向に延在し、上記エアケース５に対応するエアケース１５がエンジン１の車室側に配置されている。

図６（ａ）の矢印VIｂ線から見た側面図を示す図６（ｂ）に併せて示されるように、エアケース１５は、複数の分岐管６の上方にてエンジン１の気筒列方向長さのほぼ全長に亘って延在するように配置された本体ケース１５ａと、本体ケース１５ａの上側にて第１分岐管６ａの上方に配置されたレゾネータカバー１５ｂと、本体ケース１５ａの上側にて第２分岐管６ｂの上方に配置されたエアクリーナカバー１５ｃとにより構成されている。

次に、エアケース１５の内部について、レゾネータカバー１５ｂとエアクリーナカバー１５ｃとを外して本体ケース１５ａの内部を示す平面図である図７（ａ）、及び図７（ａ）の矢印VIIｂ線から見たエアケース１５の側断面図を参照して説明する。本体ケース１５ａには、第１吸気管４と連通しかつ本体ケース１５ａの延在方向（気筒列方向）に延在する連通管路１６が形成されている。

連通管１の第１吸気管４接続側とは相反する開口側には、本体ケース１５ａの一部と上記レゾネータカバー１５ｂとにより形成された上流側レゾネータとしての第１レゾネータ９ａが形成されている。連通管路１６の中間部の上側には上記したエアクリーナカバー１５ｃが着脱自在な構造で取り付けられており、連通管路１６とエアクリーナカバー１５ｃ内とを連通するべく本体ケース１５ａに形成された開口部分にエアクリーナ８が収容されている。

エアクリーナカバー１５ｃに第２吸気管１１が接続されており、その第２吸気管１１の下流側では上記と同様の部品レイアウトであり、本体ケース１５ａの第１レゾネータ９ａの車室側には、本体ケース１５ａの成形時に一体成形された下流側レゾネータとしてのサブレゾネータ９ｆが設けられている。

この第２の実施形態は、上記第１の実施の形態に対して、エアクリーナ８と第１レゾネータ９ａとの側面視における左右勝手違いであり、そのようにしても上記と同様の作用効果が得られる。そして、サブレゾネータ９ｆは図７（ａ）の二点鎖線で示されるように、第１レゾネータ９ａとサブレゾネータ９ｆとがエンジン１の車室２側に対して積層構造となる大きさに形成されており、この積層構造のレゾネータ９ａ・９ｆにより、音抑制効果がより一層大きくなる。

また、上記各実施の形態では複数のレゾネータを設け、エアクリーナ８と共に複数の分岐管６の上方、また車室２側を覆うようにしたレゾネータを第１レゾネータ９ａとして説明したが、第１は区別のために付けたものであり、吸気管に対する接続順序を限定するものではない。

１ エンジン
４ 第１吸気管、４ａ 管上流部分、４ｂ 管下流部分
５ａ ロアケース（基材）、５ｂ ミドルケース（基材）
６ 分岐管、６ａ 第１の分岐管、６ｂ 第２の分岐管
８ エアクリーナ
９ａ レゾネータ（上流側レゾネータ）
９ｃ・９ｄ 上流レゾネータ
９ｆ サブレゾネータ（下流側レゾネータ）
１１ 第２吸気管
１２ スロットル
１３ 吸気チャンバ
１４ 燃料噴射弁
１５ 燃料配管

Claims (10)

1. エアクリーナの上流側に接続された第１吸気管と、前記エアクリーナの下流側とスロットルとを接続する第２吸気管と、前記スロットルの下流側に接続された吸気チャンバと、前記吸気チャンバの下流側とエンジンの各気筒とを接続すると共に気筒列方向に前記第２吸気管によって、第１の分岐管と第２の分岐管とに分けるように、前記第２吸気管を挟んで配置された複数の分岐管と、前記第１吸気管または前記第２吸気管に接続されたレゾネータとを有し、
   前記エアクリーナは、前記第２吸気管の一方の側かつ前記第１の分岐管の上方に配置され、
   前記レゾネータは、前記第２吸気管の他方の側かつ前記第２の分岐管の上方に配置されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記複数の分岐管は前記エンジンの車室側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記エンジンが車両の幅方向に延在する横置きに配置され、
   前記第１吸気管は、前記エンジンの気筒列方向一端側にて前記車両の前後方向に延在する管上流部分を備え、
   前記レゾネータとは別に、前記管上流部分に連通しかつ前記管上流部分の下方に配置された上流レゾネータをさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記エアクリーナと前記レゾネータとは同一の基材の上に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記複数の分岐管のそれぞれの下流に各燃料噴射弁が配設され、
   前記各燃料噴射弁に燃料を供給する燃料配管が前記複数の分岐管の上方で気筒列方向に延在し、
   前記エアクリーナと前記レゾネータとが、前記燃料配管を上方から覆うように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
6. 前記エアクリーナと前記レゾネータとが、前記燃料配管の車室側を覆うように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気装置。
7. 前記第１吸気管は前記第２の分岐管の上方に位置する管下流部分を備え、
   前記レゾネータが、前記管下流部分の上方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
8. 前記レゾネータが、前記管下流部分の車室側を覆うように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の吸気装置。
9. 前記レゾネータとは別に、前記第２吸気管と連通しかつ前記エアクリーナの車室側に配置されたサブレゾネータをさらに有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の内燃機関の吸気装置。
10. 前記レゾネータとは別に、前記第２吸気管と連通しかつ前記レゾネータの車室側に配置されたサブレゾネータをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。

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