JP2017535721A - 過給機の騒音低減機構 - Google Patents

Abstract

過給機（４０）における騒音低減機構は、高圧管（１１）と低圧管（１２）とを有する、過給機（４０）における圧力逃がし通路と、高圧管（１１）と低圧管（１２）との間における気体流路に設置され、孔径が２０ｍｍ未満の通気孔（２１）を複数有する、消音部品（２０）とを備える。消音部品（２０）は、高圧管（１１）と低圧管（１２）とが連通されるときに、高圧の気体が、通気孔（２１）のみを通過して低圧管（１２）内に流入可能となるように配置されている。上記過給機の騒音低減機構は、排気音に対する消音効果に優れ、コストが低いものである。【選択図】図４

Description

本発明は過給エンジンに関し、特に過給機の騒音低減機構に関するものである。

最近、車両の燃費、動力性能に対するユーザの要求の高まりに伴い、過給エンジンを搭載する車両がますます急速に発展している。しかし、過給エンジンを使用すると、過給機の排気音（アクセルを離したときに、スロットルが閉じられたが、過給機はまだ作動しているので、過給機とスロットルとの間の圧力が急激に増加し、この場合、ドライバビリティを確保するため、高圧力を解放する必要がある。しかし、高圧の気体を解放すると、特に急にアクセルを離したときに、排気音が発生する）、過給機ハウリング、過給機サージングなどの望ましくない騒音が発生し、これによりユーザの体験に影響を及ぼすことがある。

現在、過給機の排気音問題を改善するための一般的な方法として、以下の方法が挙げられる。１、過給機内の圧力逃がし通路を拡大する。２、過給機の入口、出口に消音器を設ける。３、ＥＣＵキャリブレーションデータを調整し、圧力を解放する時点を制御する（圧力を解放するときの圧力値を制御することにより、排気音を抑える）。４、過給機の内蔵型の圧力逃がし機構を、一つの三方電磁弁（ＥＣＵ及びマニホールド負圧により制御される）、一つの機械式圧力逃がし弁（電磁弁により制御される）、及びそれらの接続管からなる外付け型（過給機に対する）圧力逃がし機構に変更する。５、過給機の内蔵型の圧力逃がし機構を、圧力逃がし弁、電磁弁、消音器、及びそれらの接続管からなる外付け型圧力逃がし機構に変更する。

上述した五つの方法により、排気音をある程度抑えることは可能であるが、これらの方法による排気音の消音効果が低く、また、一部の改善方法、例えば、上記方法４を採用する場合、コストが高くなってしまう。

そこで、本発明は、排気音に対する消音効果に優れ、コストが低い過給機の騒音低減機構を提供することを目的とする。

本発明は、過給機の騒音低減機構であって、高圧管と低圧管とを有する過給機の圧力逃がし通路と、高圧管と低圧管との間における気体流路に設置され、孔径が２０ｍｍ未満の通気孔を多数有する消音部品とを備え、消音部品は、高圧管と低圧管とが連通されるときに、高圧の気体が、通気孔のみを通過して低圧管内に流入可能となるように配置されていることを特徴とする、騒音低減機構を提供する。

本発明において、高圧管の排気端部は、低圧管内に挿入され、消音部品は、高圧管の排気端部に外嵌されると共に、消音部品と高圧管との間の接続部が封止される。

本発明において、消音部品は、管状構造であり、消音部品の管壁には、通気孔が複数設けられている。

本発明において、通気孔の孔径範囲は、１ｍｍ〜２ｍｍである。

本発明において、多数の通気孔は、消音部品の管壁に沿って均一に分布し、二つの通気孔の孔間隔は、通気孔の孔径の６倍〜７倍である。

本発明において、騒音低減機構は、高圧管と低圧管との間の接合部に設置されている圧力逃がし弁をさらに備え、圧力逃がし弁の開閉を制御することにより、高圧管と低圧管とを遮断又は連通するようになっている。

本発明において、圧力逃がし弁の弁座は、過給機に組み込まれ、弁座の内部空間は、低圧管の一部を形成すると共に、高圧管の排気端部は、弁座の内部空間内に設置され、また、圧力逃がし弁の弁体が、高圧管の排気端部に押し付けられ、圧力逃がし弁が閉じられると、弁体によって高圧管の排気端部が閉塞される一方、圧力逃がし弁が開かれると、弁体と高圧管の排気端部との間に排気通路が形成される。

本発明において、消音部品は、弁座の内部空間内に設置されて高圧管の排気端部に外嵌されると共に、消音部品は、一端が弁座の内部空間の内壁に封止状態で接続され、他端が高圧管の外壁に封止状態で接続される。

本発明において、消音部品は、通気孔を有する消音板であり、消音板は、高圧管の排気端部に設置され、その周縁が、高圧管の内壁に封止状態で接続される。

本発明における消音部品の消音原理は、空気が孔径の小さい通気孔を通過すると、噴射による可聴域の騒音が低減されることに基づくものである。本発明において、高圧管における気体が低圧管内に流入するときには、孔径が２０ｍｍ未満の複数の通気孔のみを介して低圧管内に流入可能になっているため、気体が通気孔を通過する間に、噴射による騒音に対する騒音低減処理が行われる。これにより、圧力を解放する際に発生する排気音の可聴周波数を低減させ、排気音の周波数を人の耳が感知しにくい範囲に変更させることができるため、騒音低減効果が得られる。また、本発明における消音部品は、過給機における圧力逃がし通路に設置されているので、消音部品の取り付けや追加を容易に実現することができ、複雑な構成を要しないと共に、従来の消音器と比べて、孔径が２０ｍｍ未満の通気孔を複数有する構成部品のみによって予測できない消音効果を得ることができ、コストがより低いものとなる。

従来の過給機における圧力逃がし機構の外部構成を示す模式図である。 従来の過給機における圧力逃がし機構の内部構成を示す模式図である。 図２における過給機の圧力逃がし機構の圧力逃がし弁が開いているときの内部構成を示す模式図である。 本発明の一実施例に係る過給機の騒音低減機構を示す模式図である。 図４における過給機の騒音低減機構の圧力逃がし弁が開いているときの内部構成を示す模式図である。 図４における過給機の騒音低減機構の消音部品を示す模式図である。

以下、本発明の具体的な実施例及び図面を参照しながら本発明の技術案についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本実施例に係る過給機の騒音低減機構は、自動車分野に適用されるものである。従来の過給機の圧力逃がし機構は、図１〜３に示すように、自動車用エンジンにおける過給機に圧力逃がし通路が組み込まれており、圧力逃がし弁によって圧力解放が制御されるように構成されたものである。圧力逃がし弁３０の弁座が過給機４０に組み込まれており、過給機４０における圧力逃がし通路は、高圧管１１と低圧管１２とを有し、圧力逃がし弁３０の弁体３２は、高圧管１１の排気端部に押し付けられている。また、図２は、弁体３２によって高圧管１１が閉塞されている際の構成を示す模式図であり、図３は、弁体３２が開いており、弁体３２と高圧管１１の排気端部との間に気体流路が形成され、これにより、高圧管１１と低圧管１２とが連通されて圧力が解放されている際の構成を示す模式図である。なお、図３の高圧管１１と低圧管１２における矢印で示される方向は、気体流れ方向である。

図４は、本発明の一実施例に係る過給機の騒音低減機構を示す模式図であり、この騒音低減機構は上述と同様に、過給機に圧力逃がし通路が組み込まれており、圧力逃がし弁によって圧力解放が制御される構成に適用されるものである。本実施例における過給機の騒音低減機構は、過給機４０における圧力逃がし通路と消音部品２０とを備えており、圧力逃がし通路は、高圧管１１と低圧管１２とを有し、消音部品２０は、高圧管１１と低圧管１２との間における気体流路に設置されている。さらに、消音部品２０は、孔径が２０ｍｍ未満の通気孔２１を複数有しており、かつ、高圧管１１と低圧管１２とが連通されるときに、高圧の気体が、通気孔２１のみを通過して低圧管１２内に流入可能となるように配置されている。図５に示すように、圧力を解放するときに、高圧の気体は、高圧管１１を通過した後に、消音部品２０の通気孔２１を通過して低圧管１２内に流入する。なお、図５における矢印で示される方向は、気体流れ方向である。

本発明における消音部品２０の消音原理は、空気が小径の通気孔を通過すると、噴射による可聴域の騒音が低減されることに基づくものである。圧力を解放するときに、高圧気体が高圧管１１から低圧管内に流入し、この際、気体は孔径が２０ｍｍ未満の複数の通気孔２１のみを介して低圧管１２内に流入可能になっているため、気体が通気孔２１を通過する間に、噴射による騒音に対する騒音低減処理が行われる。これにより、圧力を解放する際に発生する排気音の可聴周波数を低減させ、排気音の周波数を人の耳が感知しにくい範囲に変更することができるため、騒音低減効果が得られる。また、本実施例における消音部品は、過給機の圧力逃がし通路に設置されているので、その取り付けや追加を容易に実現することができ、複雑な構成を要しない。さらに、従来の消音器と比べて、孔径が２０ｍｍ未満の通気孔を複数有する構成部品のみによって消音効果を得ることができるため、コストがより低いものとなる。

図４及び図５に示すように、本実施例における騒音低減機構は、圧力逃がし弁３０をさらに備えており、圧力逃がし弁３０は、高圧管１１と低圧管１２との間の接合部に設置され、圧力逃がし弁３０の開閉を制御することにより、高圧管１１と低圧管１２とを遮断又は連通するようになっている。そして、図４は、圧力逃がし弁３０によって高圧管１１と低圧管１２とが遮断されている際の構成を示す模式図であり、この際、圧力逃がし弁３０の弁体３２は、高圧管１１の排気端部１３に押し付けられている。また、図５は、圧力逃がし弁３０が開いており、弁体３２と高圧管１１の排気端部１３との間に気体流路が形成され、気体が消音部品２０を通過して低圧管１２内に流入している際の構成を示す模式図である。なお、図５における矢印で示される方向は、気体流れ方向である。

より具体的には、圧力逃がし弁３０の弁座は、過給機４０に組み込まれており、その弁座の内部空間３１は、低圧管１２の一部を形成すると共に、高圧管１１の排気端部１３は、弁座の内部空間３１内に設置されている。そして、消音部品２０は、弁座の内部空間３１内に設置されて高圧管１１の排気端部１３に外嵌されている。また、消音部品２０は、一端が弁座の内部空間３１の内壁に封止状態で接続され、他端が高圧管１１の外壁に封止状態で接続されている。

圧力逃がし弁３０の弁体３２が、高圧管１１の排気端部１３に押し付けられ、圧力逃がし弁３０が閉じられると、弁体３２によって高圧管１１の排気端部１３が閉塞される。一方、圧力逃がし弁３０が開かれると、弁体３２と高圧管１１の排気端部１３との間に排気通路が形成される。消音部品２０がその排気通路に設置されているため、排気通路を流れる気体を、通気孔を介して低圧管１２内に流入させ、これにより消音処理を完成させる。

なお、高圧管１１の排気端部１３は、低圧管１２内に挿入されており、消音部品２０は、高圧管１１の排気端部１３に外嵌されると共に、消音部品２０と高圧管１１との間の接続部が封止されている。

図４及び図５に示すように、本発明に係る過給機の騒音低減機構の実施例では、図１〜３に示されている過給機の圧力逃がし機構と比べて、高圧管１１の排気端部１３の外側と低圧管１２の内側との間に消音部品２０が嵌設されているという点において異なる。低圧管１２の口径は、高圧管１１よりも大きいので、低圧管１２の内壁と高圧管１１の外壁との間に形成された空間の一部は消音部品２０の設置のために用いられている。消音部品２０をその空間に設置したからこそ、直接に排気音に対して騒音低減処理を行うことができ、その他の複雑な構成を採用する必要はない。

そして、圧力逃がし弁３０の弁体３２は、消音部品２０の内側に差し込んで高圧管１１の排気端部１３に押し付けられている。消音部品２０において弁体３２に対応する端部は、圧力逃がし弁３０に対して封止状態で接続されていると共に、弁座の内部空間３１の側壁に対しても封止状態で接続されている。そのため、高圧管１１における気体を、消音部品２０の通気孔のみを介して低圧管１２内に流入可能にし、その過程で消音処理を完成させることができる。

より好ましくは、図６に示す消音部品のように、消音部品２０は管状構造であり、消音部品２０の管壁には通気孔２１が複数設けられており、複数の通気孔２１は消音部品２０の管壁に沿って均一に分布している。また、消音部品としては一般的に、円管状又は円柱形の管状を採用するが、実際の設置空間及び配置の需要に応じて、方形や非標準形状などの管状構造を採用してもよい。

消音部品を用いて消音を行う前提で、通気孔２１の孔径を変更することにより、オクターブバンドごとの重み付けられた音響パワーを下げ、オクターブバンドを人の耳が感知しにくい範囲まで上げることができる。孔径が大きい場合（１１.８〜２０.０８ｍｍ）、約９ｄＢを低減させることができる。一方、孔径が小さい場合、例えば、通気孔２１の孔径は、１ｍｍ〜２ｍｍである場合、小さな孔による騒音の各オクターブバンド及びＡ特性音響パワーレベルを、約１５ｄＢ低減させることができる。通気孔の孔径を小さくすることによって、単位面積あたりの騒音の音響パワーを低減させるだけでなく、最大音圧レベルの中心周波数を１オクターブバンド上げることもできる。そのため、孔径が小さいほど、主な成分を占める周波数帯域成が高くなり、中心周波数が８０００Ｈｚ以上になると、騒音に対する人の耳の感覚が鈍くなるので、騒音に対する人の耳の主観的感覚を低減させることができる。また、流量を等しくする前提で、一つの大きな孔の代わりに多数の小さな孔を採用してもよい。このようにすることによって、Ａ特性音圧レベルを低減させるだけでなく、噴射による衝撃音を解消させることもできる。実際の製造及び使用において、通気孔２１の孔径を１ｍｍ〜２ｍｍとし、かつ二つの通気孔２１の孔間隔を、通気孔２１の孔径の６倍〜７倍とする場合、最もよい消音部品の気体流通量と消音効果が得られる。

例示されていない別の実施例において、消音部品２０は、上記実施例における管状の消音部品とは異なり、通気孔２１を有する消音板である。この場合、消音板は、高圧管１１の排気端部１３に設置されていると共に、その周縁が、高圧管１１の内壁に封止状態で接続されている。例示されていない更に別の実施例において、消音部品の通気孔２１の孔径、孔間隔は、実際の騒音低減要求によって決定することができる。また、管状の消音部品の代わりに、通気孔を有するメッシュ状の部材を採用してもよい。なお、メッシュの大きさ、形状、及び間隔は、実際の騒音低減要求によって決定することができる。

その他の実施例において、過給機における圧力逃がし通路は、別体として過給機の外部に設けられ、即ち、圧力逃がし通路は、過給機に組み込まれるものではなく、過給機から独立したものである。このような構成は、上記実施例の外部構成と完全に一致しないが、高圧管と低圧管とが連通されるときに、圧力逃がし弁による制御によって圧力が解放される構成を備える点において上記実施例と同様であるため、その作動原理は、過給機に圧力逃がし通路が組み込まれている構成と同じである。そして、消音部品を、高圧管と低圧管との間における気体流路に設置すればよい。また、消音部品は、孔径が２０ｍｍ未満の通気孔を多数有し、高圧管と低圧管とが連通されるときに、高圧の気体が、通気孔のみを通過して低圧管内に流入可能となるように配置されている。このような騒音低減機構による技術的効果は、上述と同様であるため、説明を省略する。

以上の実施例は本発明について説明するためだけのものであり、本発明の要旨又は特許請求の範囲に記載された保護範囲を逸脱することなく、以上の実施例に対して、様々な修正、追加を行うこと、又はその他の類似する形態で実施されることができることは、当業者にとって明らかである。

Claims (9)

1. 過給機の騒音低減機構であって、
   高圧管（１１）と低圧管（１２）とを有する、前記過給機（４０）の圧力逃がし通路と、
   前記高圧管（１１）と前記低圧管（１２）との間における気体流路に設置され、孔径が２０ｍｍ未満の通気孔（２１）を複数有する、消音部品（２０）とを備え、
   前記消音部品（２０）は、前記高圧管（１１）と前記低圧管（１２）とが連通されるときに、高圧の気体が、通気孔（２１）のみを通過して前記低圧管（１２）内に流入可能となるように配置されていることを特徴とする騒音低減機構。
2. 請求項１に記載の騒音低減機構において、
   前記高圧管（１１）の排気端部（１３）は、前記低圧管（１２）内に挿入され、
   前記消音部品（２０）が前記高圧管（１１）の排気端部（１３）に外嵌されると共に、前記消音部品（２０）と前記高圧管（１１）との間の接続部が封止されていることを特徴とする騒音低減機構。
3. 請求項２に記載の騒音低減機構において、
   前記消音部品（２０）は、管状構造であり、前記消音部品（２０）の管壁には、前記通気孔（２１）が複数設けられていることを特徴とする騒音低減機構。
4. 請求項３に記載の騒音低減機構において、
   前記通気孔（２１）の孔径の範囲は、１ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする騒音低減機構。
5. 請求項４に記載の騒音低減機構において、
   複数の前記通気孔（２１）は、前記消音部品（２０）の管壁に沿って均一に分布し、二つの前記通気孔（２１）の間隔は、前記通気孔（２１）の孔径の６倍〜７倍であることを特徴とする騒音低減機構。
6. 請求項３に記載の騒音低減機構において、
   前記騒音低減機構は、前記高圧管（１１）と前記低圧管（１２）との間の接合部に設置された圧力逃がし弁（３０）をさらに備え、前記圧力逃がし弁（３０）の開閉を制御することにより、前記高圧管（１１）と前記低圧管（１２）とを遮断又は連通することを特徴とする騒音低減機構。
7. 請求項６に記載の騒音低減機構において、
   前記圧力逃がし弁（３０）の弁座は前記過給機（４０）に組み込まれ、前記弁座の内部空間（３１）は前記低圧管（１２）の一部を形成し、前記高圧管（１１）の排気端部（１３）は前記弁座の内部空間（３１）内に設置され、
   前記圧力逃がし弁（３０）の弁体（３２）が前記高圧管（１１）の排気端部（１３）に押し付けられ、前記圧力逃がし弁（３０）が閉じられると、前記弁体（３２）によって前記高圧管（１１）の排気端部（１３）が閉塞される一方、前記圧力逃がし弁（３０）が開かれると、前記弁体（３２）と前記高圧管（１１）の排気端部（１３）との間に排気通路が形成されることを特徴とする騒音低減機構。
8. 請求項６に記載の騒音低減機構において、
   前記消音部品（２０）は前記弁座の内部空間（３１）内に設置されて前記高圧管（１１）の排気端部（１３）に外嵌され、前記消音部品（２０）は、一端が前記弁座の内部空間（３１）の内壁に封止状態で接続され、他端が前記高圧管（１１）の外壁に封止状態で接続されることを特徴とする騒音低減機構。
9. 請求項１に記載の騒音低減機構において、
   前記消音部品（２０）は前記通気孔（２１）を有する消音板であり、前記消音板は前記高圧管（１１）の排気端部（１３）に設置され、前記消音板の周縁が前記高圧管（１１）の内壁に封止状態で接続されることを特徴とする騒音低減機構。