(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に配置して、吸気より発生する騒音を消音する吸気サイレンサの構造であって、シリンダヘッド内に吸気を供給する吸気マニホールドＭの入口部分に吸気口蓋１を配置し、該吸気口蓋１の内部にリブ１ａ・・・を設け、該リブ１ａ・・・により吸気通路を構成し、吸気は側面開口部１ｄ・１ｅの部分から流入する構成とし、
該吸気口蓋１の吸気通路の端部と吸気マニホールドＭとの間に吸気開口板３を配置し、該吸気開口板３にエアダクト入口開口３ａを設け、
前記側面開口部１ｄ，１ｅからエアダクト入口開口３ａまでの長さを、吸気側の通路のエアダクト長さｌ3 とし、前記エアダクト入口開口３ａの面積をエアダクト部入口空気面積Ｓ3 とし、前記エアダクト長さｌ3 とエアダクト部入口空気面積Ｓ3 を設定して、吸気サイレンサの消音効果ａを向上させることを特徴とする吸気サイレンサ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関において、燃焼室内に空気を吸引する吸気マニホールドの消音機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関におけるマニホールドの消音機構としては、吸気管以外に吸気消音器を別体として付設していたのである。
また、過給機関においては、陸用や舶用主機・補機用や、その他の仕様に応じて、それぞれの過給機仕様や取付位置、排気出口管方向の変更を要し、そのために吸気マニホールドはそれぞれの専用部品を用意していたのである。故に、部品単位の生産量も分散してコスト高となっていたのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の如き、従来技術の不具合を解消するものである。
即ち、従来は別体とされていた吸気サイレンサや吸気管を不用とするものである。また、内燃機関の回転数の広い範囲の周波数で消音できる吸気サイレンサを提供するものである。
また、舶用補機関では、吸気管とは別体の吸気サイレンサを設置するための広い機関室が必要であったものを省スペース化するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明が解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
内燃機関の吸気通路に配置して、吸気より発生する騒音を消音する吸気サイレンサの構造であって、シリンダヘッド内に吸気を供給する吸気マニホールドＭの入口部分に吸気口蓋１を配置し、該吸気口蓋１の内部にリブ１ａ・・・を設け、該リブ１ａ・・・により吸気通路を構成し、吸気は側面開口部１ｄ・１ｅの部分から流入する構成とし、該吸気口蓋１の吸気通路の端部と吸気マニホールドＭとの間に吸気開口板３を配置し、該吸気開口板３にエアダクト入口開口３ａを設け、前記側面開口部１ｄ，１ｅからエアダクト入口開口３ａまでの長さを、吸気側の通路のエアダクト長さｌ3 とし、前記エアダクト入口開口３ａの面積をエアダクト部入口空気面積Ｓ3 とし、前記エアダクト長さｌ3 とエアダクト部入口空気面積Ｓ3 を設定して、吸気サイレンサの消音効果ａを向上させるものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
図１は吸気マニホールドＭの吸気口蓋１にリブを設けた構成を示す正面図、図２は同じく図１において内部構成を示す正面断面図、図３は吸気口蓋１の平面図、図４は吸気口蓋１の底面図、図５は吸気口蓋１の側面断面図、図６は吸気開口板３の平面図、図７は伸縮制御吸気管７と固定吸気管８とアクチュエータＡを設けた実施例を示す正面図である。
【０００６】
図８は吸気マニホールドＭと固定吸気管８と伸縮制御吸気管７の構成を示す正面断面図、図９はアクチュエータＡの制御フローチャートを示す図面、図１０は左右変更可能エアダクト１５を右側に取り付けた状態を示す平面図である。
【０００７】
図１１は左右変更可能エアダクト１５を左側に取り付けた状態を示す図面、図１２は図１０のＸ方向矢視図、図１３は図１１のＸ方向矢視図、図１４は図１１のＹ方向矢視図、図１５はサイレンサの消音効果を表す為の図面である。
【０００８】
先ず、図１５に従って、サイレンサの消音効果について説明する。
一般に１段膨張型のサイレンサにおいては、一例として系が集中定数範囲で、かつ定速度音源の場合の消音効果は、
ａ＝２０ log｜１−（ｋｌ3）2 ×Ｖ／Ｓ3ｌ3 ｜
ｋ＝２πｆ／ｃ
ｃ：音速
ｆ：周波数
Ｖ：Ｓ2 部の体積
で表現される。
【０００９】
即ち、１段膨張型のサイレンサにおいては、消音効果ａを大きくする為には、エアダクト部入口空気面積Ｓ3 とエアダクト長さｌ3 が大きな要素となってくるのである。
本発明では、過給機付エンジンと共用したエアダクト上に、吸気口蓋１を設け、該吸気口蓋１の内部にリブ１ａ・１ｂ・１ｃを設け、エアダクト部入口空気面積Ｓ3 とエアダクト長さｌ3 を決定する板を用いて、最大の消音効果を上げうるように構成したものである。
【００１０】
図１と図２においては、吸気マニホールドＭの上部に吸気口蓋１を配置し、該吸気口蓋１の内部にリブ１ａ・１ｂ・１ｃを設けて、エアダクト長さｌ3 を最適の長さに調整し、該吸気口蓋１の下面に吸気開口板３を当てて、エアダクト部入口空気面積Ｓ3 を最適に調整して消音効果ａを最高の状態とした実施例が開示されている。
【００１１】
吸気マニホールドＭは、下部ケース４と上部ケース５を中央で上下に接合して構成している。該下部ケース４のシリンダヘッド側には、それぞれのシリンダ内に吸気を供給する吸気口ｍ１・ｍ２・ｍ３・ｍ４・ｍ５・ｍ６が開口されている。
また、上部ケース５の内部には、冷却管２が貫通されており、該冷却管２の内部には、潤滑油または冷却水が通過可能に構成されている。該冷却管２の入口ブラケット１１と出口ブラケット１２が上部ケース５から左右に突出されている。
【００１２】
本発明は、該吸気マニホールドＭの上部に設けた吸気入口部に、吸気口蓋１を設け、該吸気口蓋１の内部にはリブ１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｆを配置し、更に該吸気口蓋１から吸気マニホールドＭへのエアダクト入口開口３ａは吸気開口板３に開口したものである。
図３と図４と図５において説明する。吸気開口板３は中央にエアダクト入口開口３ａが開口されており、該エアダクト入口開口３ａがエアダクト部入口空気面積Ｓ3 を決定する要因となっている。
そして、エアダクト長さｌ3 を決定する要因は、吸気口蓋１の内部に設けたリブ１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｆである。
【００１３】
吸気口蓋１の外周は大気中に開口されており、周囲全域から空気が吸引される。しかし、『コ』の字型のリブ１ｆが周囲を閉塞し、該『コ』の字型のリブ１ｆの形状に合致すべく吸気開口板３が構成され、該吸気開口板３が『コ』の字型のリブ１ｆの下面に固定されて閉塞するので、吸気は、側面開口部１ｄ，１ｅの部分からのみリブ１ａと『コ』の字型のリブ１ｆの間に流入できる構成となっているのである。リブ１ｂ・１ｃは、エアダクト入口開口３ａ方向への吸気の流れをスムーズにする案内板である。
【００１４】
該側面開口部１ｄ，１ｅからエアダクト入口開口３ａまでが、エアダクト長さｌ3 を構成する吸気側の通路に該当するのである。また、エアダクト入口開口３ａがエアダクト部入口空気面積Ｓ3 に該当するのである。
本発明は、該吸気マニホールドＭの上部の吸気口に吸気口蓋１を配置し、該吸気口蓋１の内部にリブ１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｆを設け、該リブ１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｆにより吸気通路を構成し、吸気通路の端部に吸気開口板３を配置してエアダクト入口開口３ａを設けている。このリブ１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｆとエアダクト入口開口３ａを調整することにより、消音効果ａを規定するエアダクト長さｌ3 とエアダクト部入口空気面積Ｓ3 を最適な値に変更しているのである。
【００１５】
次に図７・図８において、伸縮制御吸気管７の長さを調整してエアダクト長さｌ3 を最適にし、消音効果ａを最高とする構成を説明する。
吸気マニホールドＭの上部の吸気口の部分に固定吸気管８を固定している。該固定吸気管８の外周に摺動可能とした伸縮制御吸気管７を嵌装している。該伸縮制御吸気管７を、図７においては、アクチュエータＡにより、リンク６と回動アーム９を介して、伸縮制御吸気管７をスライドすべく構成している。
【００１６】
該アクチュエータＡの制御はコントローラＣにより行なっている。
また、図８においては、コントローラＣからアクチュエータＡを介して伸縮制御吸気管７を直接的に制御している。
該制御のフローチャートは図９に示す如く構成している。即ち、エンジンの回転数をガバナー部分等で検知して、更に吸気固有周波数ｆを算出し、これにより消音効果を算出し、目標低減量より以下の消音効果ａを得るように演算し、伸縮制御吸気管７のエアダクト長さｌ3 を決定し、アクチュエータＡにより制御し、機関騒音を目標騒音以下となるよう制御している。
更に、固定吸気管８は、図１・図２・図３・図４における吸気口蓋１と付け替え可能としたことを特徴としている。
【００１７】
図１０と図１１においては、シリンダヘッドＨの前後に吸気マニホールドＭと排気マニホールドＢが配置されている。該排気マニホールドＢにおいて、各シリンダから集められた排気ガスを、タービンＴに集めて、該タービンＴを回転し、排気ダクト１７から排気ガスを吐出する。そして、タービンＴの回転にてチャージヤーＧを回転し、吸気フィルターＫを通過した吸気を吸気マニホールドＭに供給している。
【００１８】
該チャージヤーＧから吸気マニホールドＭまでの吸気の案内ダクトとして、可撓性連結ダクト１８と中間ダクト１６・２１と可撓性連結ダクト２０とエアダクト１５を介して、吸気マニホールドＭに供給している。
このような構成において、排気マニホールドＢが、図１０の排気マニホールドＢ１や図１１の排気マニホールドＢ２の如く、形状や配置を変更する可能性があるので、該配置に相応して過給機は、排気ガスの入口方向、吸気を吸気マニホールドへ供給する方向を変更する必要が生じ、それに合わせてエアダクト１５がシリンダヘッドＨに対して、左右の相違する位置に取り付けられる可能性がある。
【００１９】
このような場合の為に、本発明は、エアダクト１５自体は同じ形状で、該エアダクト１５と吸気マニホールドＭとを連結する上部ケース５の部分を左右に付け替え可能に構成している。また、エアダクト１５と上部ケース５の関係も、左右を逆に配置しても、ボルトにより固定可能な対称構造としている。このように上部ケース５を左右逆にして付け替え可能としたことにより、エアダクト１５はどちらでも取り付けられ、どちらの場合でも吸気効率はほぼ同様に設定できるのである。
【００２０】
また、図１と図２に図示した、吸気口蓋１と吸気開口板３の部分は、該上部ケース５の、エアダクト１５を取り付ける為の開口部分に、取付可能としているのである。故に、過給機を取り付ける場合には、該上部ケース５の開口部分にはエアダクト１５を取り付けるが、過給機を取り付けない場合には、上部ケース５のエアダクト１５を連結する部分に、吸気開口板３が付設された吸気口蓋１を取り付けて、消音効果ａを最高に上げているのである。
【００２１】
以上の如く、過給機を具備した内燃機関の吸気サイレンサにおいて、左右の吸気マニホールドのエアダクトを兼用化したので、エンジンを陸用に使用する場合と、舶用主機・補機に使用する場合とで、簡単にエアダクト１５の位置を変更することが可能となったのである。
即ち、陸用機関は建屋の壁面に近く、発電機からできるだけ離して防熱する目的で排気出口は、反動力取出側にあり、舶用主機・補機機関は船尾出しにより配管の容易化を狙って、動力取出側に排気出口が配置されるのであるが、このような陸用と舶用との排気取出口の変更が簡単にできるのである。
即ち、陸用と舶用主機・補機等の市場対応の為に、それぞれの過給機仕様や取付位置が異なっても、また、排気管出口方向が異なっても、１のエアダクト１５により変更することができ、他の吸気管を兼用することができるのである。
【００２２】
また、吸気マニホールドの上方に、長さを変更可能とした吸気管を設け、該吸気管の長さを、内燃機関の回転数に応じて制御するアクチュエータ機構を設けた内燃機関の吸気サイレンサであって、前記吸気管を、リブにより空気通路を形成し、該空気通路により吸気の消音機能を具備させた蓋と付け替え可能としたので、特に消音効果の必要な用途では、減衰させたい周波数に幅を持たせることができ、広い回転域において消音効果を上げることが可能となったのである。また、各回転数において、十分な消音効果を、１つのサイレンサにより得ることができるのである。また、機関室の省スペース化が図れるのである。また、吸気マニホールドＭを膨張管として使用することができるのである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
内燃機関の吸気通路に配置して、吸気より発生する騒音を消音する吸気サイレンサの構造であって、シリンダヘッド内に吸気を供給する吸気マニホールドＭの入口部分に吸気口蓋１を配置し、該吸気口蓋１の内部にリブ１ａ・・・を設け、該リブ１ａ・・・により吸気通路を構成し、吸気は側面開口部１ｄ・１ｅの部分から流入する構成とし、該吸気口蓋１の吸気通路の端部と吸気マニホールドＭとの間に吸気開口板３を配置し、該吸気開口板３にエアダクト入口開口３ａを設け、前記側面開口部１ｄ，１ｅからエアダクト入口開口３ａまでの長さを、吸気側の通路のエアダクト長さｌ3 とし、前記エアダクト入口開口３ａの面積をエアダクト部入口空気面積Ｓ3 とし、前記エアダクト長さｌ3 とエアダクト部入口空気面積Ｓ3 を設定して、吸気サイレンサの消音効果ａを向上させるので、従来の如く、大容量の別置き式のサイレンサを介装することがないのである。
また、吸気マニホールドＭの吸気口蓋１の部分の形状変更だけで、十分な消音効果が得られるのである。
また、過給機付きエンジンと共用の吸気マニホールドＭの上部ケース５の部分に、吸気口蓋１と吸気開口板３を取り付けるだけで、十分な消音効果を上げることができるのである。また、エンジンの外観寸法の変更も最小限度に押さえることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  吸気マニホールドＭの吸気口蓋１にリブを設けた構成を示す正面図。
【図２】  同じく図１において内部構成を示す正面断面図。
【図３】  吸気口蓋１の平面図。
【図４】  吸気口蓋１の底面図。
【図５】  吸気口蓋１の側面断面図。
【図６】  吸気開口板３の平面図。
【図７】  伸縮制御吸気管７と固定吸気管８とアクチュエータＡを設けた実施例を示す正面図。
【図８】  吸気マニホールドＭと固定吸気管８と伸縮制御吸気管７の構成を示す正面断面図。
【図９】  アクチュエータＡの制御フローチャートを示す図。
【図１０】  左右変更可能エアダクト１５を右側に取り付けた状態を示す平面図。
【図１１】  左右変更可能エアダクト１５を左側に取り付けた状態を示す図。
【図１２】  図１０のＸ方向矢視図。
【図１３】  図１１のＸ方向矢視図。
【図１４】  図１１のＹ方向矢視図。
【図１５】  サイレンサの消音効果を表す為の図。
【符号の説明】
Ａ  アクチュエータ
Ｂ  排気マニホールド
Ｃ  コントローラ
Ｋ  吸気フィルター
Ｔ  タービン
Ｇ  チャージヤー
Ｍ  吸気マニホールド
１  吸気口蓋
１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｆ  リブ
２  冷却管
３  吸気開口板
４  下部ケース
５  上部ケース
６  リンク
７  伸縮制御吸気管
８  固定吸気管
９  回動アーム
１５  エアダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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