JPH02196157A - エンジンの吸気消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は吸気騒音の低減を図ったエンジンの吸気消音装
置に関する。

（従来技術） 近時、乗用自動車の高級化に伴ってエンジンの静粛性が
要求されるようになり、このため、吸気管内の吸気の脈
動にもとづく特定周波数での共鳴現象によって発生ずる
吸気騒音を低減することが課題となっている。

ところで、吸気通路の途中に設けられるエアクリーナは
、本来比較的大きな容積室を形成しているから、このエ
アクリーナが膨張型消音器を構成して吸気騒音を遮断し
ていると考えられていた。

そこで従来、エアクリーナの下流または上流の吸気管内
にそれぞれ発生する共鳴現象を対象にして対策を行なっ
ている。すなわち、たとえば特開昭５４−９３１７号公
報に開示されているように、エンジンの吸気ボートとエ
アクリーナとを接続する吸気管に、この吸気管内に発生
する振動波の周波数に対応する共鳴周波数を有する共鳴
型消音器を設けたり、あるいは特開昭５８−１７２４５
１号公報および実開昭６１−１９２５６０号公報に開示
されているように、エアクリーナの上流側の吸気管に、
この吸気管内に発生する振動波の周波数に対応する共鳴
周波数を有する共鳴型消音器を設けたりして吸気騒音の
低減を図っていた。

しかしながら、多気筒エンジンでは、エンジンの高出力
に伴い、共通吸気通路から分岐して多気筒へ接続される
独立吸気管がエンジンルーム内で大きなスペースを占有
することになり、これに伴ってエアクリーナの容積も縮
少される傾向がある。

特に燃料噴射型のエンジンでは、小容積のエアクリーナ
を用いており、エアクリーナによる低音域の吸気騒音の
遮断効果が得られにくい状況にある。

（発明の目的） そこで本発明は、多気筒エンジンの各気筒に接続される
複数の独立吸気通路がそれらの上流側で合流され、この
合流部の上流側に、第１の吸気管と、容積室を形成する
エアクリーナと、一端に吸気口を備えた第２の吸気管と
が直列に接続されて上流系吸気通路を構成するエンジン
において、上記上流系吸気通路全体の共鳴周波数に対応
した共鳴器に用いて吸気騒音の低減を図ったエンジンの
吸気消音装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） １ａ求項１に記載された発明は、上記エアクリーナに、
上記上流系吸気通路の基本共鳴周波数を有する共鳴器を
付設したことを特徴とする。

また、請求項２に記載された発明は、前記合流部の上流
側にこれに近接してスロットルバルブが設けられている
場合に、このスロットルバルブの上流側に、上記上流系
吸気通路の基本共鳴周波数に対応する共鳴周波数を有す
る第１の共鳴器を設けるとともに、上記スロットルバル
ブの下流側であってかつ上記合流部の近傍に、上記基本
共鳴周波数に対応する共鳴周波数を有する第２の共鳴器
を設けたことを特徴とする。

（発明の効果） 請求項１に記載された発明によれば、エアクリーナに共
鳴器を設けたことにより、以下に述べるような効果が得
られる。

吸気通路の基本共鳴周波数に対応する吸気騒音を低減す
るための共鳴型消音器は、その開口位置を吸気通路の下
流側にするほどその消音効果が大きくなる。しかしなが
ら、エアフローメータおよびエアクリーナエレメントの
下流に共鳴器を設けると、共鳴器の気密性の確保が必要
なため、水抜き穴を設けることができず、また共鳴器の
取付けが困難になる。

そこで共鳴器をエアフローメータおよびエアクリーナエ
レメントの上流でしかももっとも下流位置であるエアク
リーナ内に開口させることにより、気密性の確保を必要
とすることなしに最も大きい消音効果を得ることができ
る。

また、吸気騒音は、吸気通路全体の共鳴による低周波騒
音と、各吸気管の共鳴による中間周波騒音と、気流音に
よる高周波騒音とにより構成されており、車内こもり音
の原因となる低周波騒音を低減することにより、他の周
波数の騒音特性が悪化するのは好ましくない。従来、低
周波騒音対策として用いられている吸気管に開口する共
鳴器では、低周波騒音は低減できるものの、開口部前後
の吸気管の共鳴により中間周波騒音が増大する。

いま、第４図に示すように、サージタンクと拡大室（エ
アクリーナ）との間を第１の吸気管、拡大室と大気開放
端との間を第２の吸気管とすると、第１、第２の吸気管
に、サージタンク、拡大室および大気開放端が節となる
定常波（中間周波）が存在する。一方、共鳴器は消音す
る周波数の倍の周波数を強めるように作用する。したが
って共鳴器を吸気管中に開口させると、第４図に示す定
常波を増強するように作用する。すなわち、消音すべき
騒音が低周波である場合、その倍の周波数は中間周波に
相当するから、共鳴器を吸気管中に開口させると、中間
周波騒音を増大させてしまう欠点がある。これに反して
、本発明のように共鳴器を拡大室（エアクリーナ）内に
開口させることは、定常波の節の位置に共鳴器が開口す
ることになり、中間周波を増大させるおそれはなくなる
。

さらに請求項２に記載された発明によれば、スロットル
バルブの前後に共鳴器を設けたことにより、以下に述べ
るような効果が得られる。

前述のように、吸気通路の基本共鳴周波数に対応する吸
気騒音を低減するための共鳴型消音器は、その開口位置
を吸気通路の下流側にするほど、その消音効果は大きく
なる。さらに共鳴器の容量が大きいほどその消音効果が
大きくなる。

しかしながら、スロットルバルブの下流に大容量の共鳴
器を設けると、スロットル開度に対するエンジン出力の
追従性が低下し、走行性が悪化する。そこで、スロット
ルバルブの下流には走行性が悪化しない程度の容量を有
する共鳴器を設け、スロットルバルブの上流に大容量の
共鳴器を設けることにより、走行性を悪化させることな
く、基本共鳴周波数の吸気量ａの低減を実現した。

（実　施　例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について図面を参
照して詳細に説明する。

第１図は本発明を直列４気筒エンジンに通用した場合の
一実施例を示しており、エンジン本体ｌには１番〜４番
の各気筒２ａ、２ｂ、２ｅ、２ｄを備えている。各気筒
２ａ〜２ｄにはそれぞれ吸気ボート３ａ〜３ｄおよび排
気ボート４３〜４ｄが設けられている。これら吸気ボー
ト３ａ〜３ｄおよ゛び排気ボーｈ４ａ〜４ｄは、図示し
ない吸気弁および排気弁によってそれぞね所定のタイミ
ングで開閉される。

上記各吸気ボート３３〜３ｄには独立吸気通路５ａ〜５
ｄの一端が接続され、他端はサージタンク６で合流さね
でいる。各独立吸気通路５ａ〜５ｄには鰹料噴射弁７が
それぞれ配設されている。サージタンク６には共通吸気
通路を形成する第１の吸気管８が接続され、この第１の
吸気管８の−Ｆ、ｔＩｌ端に容積部を形成するエアクリ
ーナ９が接続されている。上記第１の吸気管８の下流端
にはサージタンク６に近接してスロットルバルブ１０が
設けられ、上ｆｌ哨には吸気量を検出するためのエアフ
ローメータ１１がエアクリーナ９に隣接して設けられて
いる。エアクリーナ９の上流側には第２の吸気管１２が
接続され、この第２の吸気管１２の上流端は吸気口１２
ａとして大気に開口している。

このように独立吸気通路５ａ〜５ｄの合流部であるサー
ジタンク６の上流側において互いに直列に接続された第
１の吸気管８、エアクリーナ９および第２の吸気管１２
によって上流系吸気通路１３が構成されている。第１の
吸気１８にはサージタンク６に近接してスロットルバル
ブ１４が配設されている。

上記上流系吸気通路１３の中間で容積室を形成している
ニアクリーナ９には、一端が閉塞されたサイドブランチ
型の第１の共鳴５１５が付設されている。

一方、上記上流系吸気通路１３の共鳴周波数は次の（１
）式で与えられる。

オーｆｆ／４ ｆ　＝ｃ／λ　　　　−・−−−−ｆｌ）ここで　！！
二上流系吸気通路全長の区さＣ：音速鴇３６０ｍ／秒１
５０℃ λ：音ｊ左の波長 したがって、上流系吸気通路１３の全長ｌを１ｍとした
場合にこの上流系吸気通路１３の上流端を節とし、下流
端を腹とする１／４波長の振動波の基本共鳴周波数ｆ０
は ｆ　ｔ＝　＝３６０／　４　＝　９０　Ｈｚ直列４気筒
エンジンにおいては、そのクランクシャフトの１回転に
対して吸気行程が２回訪れるから、１分間当りのエンジ
ン回転数が２７００回転、すなわち１秒当り４５５回転
とき上流系吸気通路１３内に発生する吸気の脈動の周波
数が９０Ｈｚとなり、共鳴音を発生することになる。そ
して上記サイドブランチ型共鳴器１５は、その最低次の
共鳴周波数ｆ２が上記基本共鳴周波数ｒ、にほは等しく
なるように設定されている。

一般にサイドブランチ型共鳴器の管長をＬとすれば、こ
の共鳴器の共鳴周波数ｆ、は次の（２）式で与えられる
。

Ｌ 但し、ｎ：正の整数、最低次の共鳴周波数ではｎ＝１ したがって、ｆｐ”９０Ｈｚ　とすればＬ＝１ｍとなる
。

またサージタンク６には共鳴周波数を９０Ｈｚとするヘ
ルムホルツ型の第２の共鳴器１６が付設されている。

この共鳴器１６の共鳴周波数ｆ、は次の（３）式で与え
られる。

ここで■：共鳴室１６ａの容積 Ｓ：首部１６ｂの断面積 Ｌ：首部１６ｂの長さ このヘルムホルツ型共鳴器１６の共鳴周波数ｆ。

も約９０Ｈｚに設定されている。

さらに、第１の吸気管８の途中にはへルムホルッ型の第
３の共鳴器１７が設けられている。この共鳴器１７は首
部がなく、吸気管８に開口する孔１７ｂを共鳴室１７ａ
に開けた形状をしている。

この第３の共鳴器１７の共鳴周波数は約３３０　Ｈｚに
設定され、長さが４５ＣＩ１１の第１の吸気管８の共鳴
周波数に対応させている。

第２図は第１図に示す構成における各共鳴器の作用を説
明する音圧レベルの周波数特性図で、共鳴器１５〜１７
を設けた場合の背圧レベルを実線で示し、設けない場合
の音圧レベルを破線で示す。

第２図から明らかなように、上流系吸気通路１３の共鳴
による背圧レベルのピークＡ′が、共鳴器１５．１６を
設けることによってＡに示す状態にまで低減され、また
、吸気管８の共鳴による音圧レベルのピークＢ′が、共
鳴器１７を設けることによってＢに示す状態にまで低減
される。なお、共鳴５１７を設けることによってビーク
Ｃが発生するが、その音圧レベルは低いのでほとんど影
響はない、ビークＤは吸気管１２の共鳴によって生じた
ものである。

次に第３図はエンジン回転数とトルクとの関係を示す図
である。独立吸気通路５ａ〜５ｄの長さの選定およびそ
の他の機構によって慣性過給を行なうことにより、エン
ジンの低回転域および高回転域の双方におけるトルクア
ップを図った場合、第３図に破線で示すようなトルク曲
線になり、低回転域と高回転域との間の領域にトルクの
谷を生じるが、本実施例のように共鳴５１５．１６を設
けることにより、吸気消音効果のみでなく、第３図の実
線で示すようにトルクの谷が解消されて滑らかなトルク
の特性が得られることが確認された。

なお、上述の実施例においてサイドブランチ型共鳴Ｂ１
５をエアクリーナ９に設ける代りに吸気管８の途中に設
けてもよいが、エアクリーナ９に設けるのがもっとも効
果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す吸気通路の１既略図、
第２図はその音圧レベルの周波数特性を示すグラフ、第
３図はトルク特性を示すグラフ、第４図は本発明の説明
に供する吸気通路の概略図である。 ■・−エンジン本体 ５ａ〜５ｄ−独立吸気通路 ６−サージタンク　　　８．１２−吸気管９−エアクリ
アす　　　１３−・−上流系吸気通路１４・−・スロッ
トルバルブ １５−・サイドブランチ型共鳴器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多気筒エンジンの各気筒に接続される複数の独立吸
   気通路がそれらの上流側で合流されて合流部を形成し、
   この合流部の上流に、第１の吸気管と、容積室を形成す
   るエアクリーナと、一端に吸気口を備えた第２の吸気管
   とが直列に接続されて上流系吸気通路を構成しているエ
   ンジンにおいて、 上記エアクリーナに、上記上流系吸気通路の基本共鳴周
   波数に対応する共鳴周波数を有する共鳴器を付設したこ
   とを特徴とするエンジンの吸気消音装置。 ２、多気筒エンジンの各気筒に接続される複数の独立吸
   気通路がそれらの上流側で合流されて合流部を形成し、
   この合流部の上流に、第１の吸気管と、容積室を形成す
   るエアクリーナと、一端に吸気口を備えた第２の吸気管
   とが直列に接続されて上流系吸気通路を構成しており、
   かつ、上記合流部の上流にこれに近接してスロットルバ
   ルブが配設されているエンジンにおいて、 上記スロットルバルブの上流側に、上記上流系吸気通路
   の基本共鳴周波数に対応する共鳴周波数を有する第１の
   共鳴器を設けるとともに、上記スロットルバルブの下流
   側であってかつ上記合流部の近傍に、上記基本共鳴周波
   数に対応する共鳴周波数を有する第２の共鳴器を設けた
   ことを特徴とするエンジンの吸気消音装置。