(57)【要約】【課題】部品点数の増加を抑えつつ振動を低減することのできる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関１０は、第１ヘッドカバー１１Ａ及び第２ヘッドカバー１１Ｂに弾性部材を介して支持されるインタークーラ１００を備えている。そして、インタークーラ１００及び弾性部材が内燃機関１０の所定の振動周波数を低減するダイナミックダンパとして機能するように弾性部材の弾性係数を設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インタークーラを備える内燃機関であって、
前記インタークーラが当該内燃機関のヘッドカバーに弾性部材を介して支持されており、
前記インタークーラ及び前記弾性部材が当該内燃機関の所定の振動周波数を低減するダイナミックダンパとして機能するように前記弾性部材の弾性係数が設定されている
内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の振動を低減する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載の内燃機関では、質量体として機能する錘をインテークマニホールドに取り付けて、インテークマニホールド及び錘にてダイナミックダンパを構成することにより、内燃機関本体を制振するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５９６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の内燃機関では、ダイナミックダンパの質量体を構成する錘を別途取り付ける必要があり、その分だけ部品点数が増加してしまう。
この発明はこうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、部品点数の増加を抑えつつ振動を低減することのできる内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する内燃機関は、インタークーラを備える内燃機関であって、前記インタークーラが当該内燃機関のヘッドカバーに弾性部材を介して支持されている。そして、前記インタークーラ及び前記弾性部材が当該内燃機関の所定の振動周波数を低減するダイナミックダンパとして機能するように前記弾性部材の弾性係数が設定されている。
【０００６】
同構成によれば、内燃機関に設けられるインタークーラをダイナミックダンパの質量体として利用することができるため、部品点数の増加を抑えつつ、内燃機関の振動を低減することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態における内燃機関の正面を示す模式図。
【図２】同実施形態の内燃機関を上方から見た模式図。
【図３】図１のＡ部の断面構造を示す拡大図。
【図４】同実施形態の内燃機関を後から見た模式図。
【図５】図４のＢ部の断面構造を示す拡大図。
【図６】同実施形態の内燃機関の加振点における振動周波数とイナータンスとの関係を示すグラフ。
【図７】同実施形態の内燃機関における機関回転速度と振動レベルとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、内燃機関の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１０は、気筒配列がＶ型の内燃機関であり、第１バンク１０Ａ及び第２バンク１０Ｂを備えている。なお、第１バンク１０Ａ及び第２バンク１０Ｂは、複数の気筒を有しており、各バンクの構造は一部を除いて同様である。そこで、以下では、第１バンク１０Ａに設けられた部材と第２バンク１０Ｂに設けられた部材とを区別する必要がある場合には、第１バンク１０Ａに設けられた部材の符号の末尾に「Ａ」を付け、第２バンク１０Ｂに設けられた部材の符号の末尾には「Ｂ」を付ける。
【０００９】
内燃機関１０の正面には、クランクシャフトの回転力を各機構に伝えるチェーンを覆うためのチェーンカバー１２が固定されている。以下では、内燃機関１０においてチェーンカバー１２が固定されている側を「前」とし、反対側を「後」とする。
【００１０】
第１バンク１０Ａの上部には、第１ヘッドカバー１１Ａが固定されており、第２バンク１０Ｂの上部には、第２ヘッドカバー１１Ｂが固定されている。
第１バンク１０Ａの鉛直方向上方には、第１インタークーラ２０Ａが配置されている。第１インタークーラ２０Ａは、過給機による過給を通じて温度上昇した空気を冷却する機器であり、第１バンク１０Ａ及び第２バンク１０Ｂのバンク間側に吸気出口２４を有するとともに、バンク間側とは反対の第１バンク１０Ａの外側に吸気入口２３を有している。
【００１１】
第２バンク１０Ｂの鉛直方向上方には、第２インタークーラ２０Ｂが配置されている。第２インタークーラ２０Ｂも、過給機による過給を通じて温度上昇した空気を冷却する機器であり、第１バンク１０Ａ及び第２バンク１０Ｂのバンク間側に吸気出口２４を有するとともに、バンク間側とは反対の第２バンク１０Ｂの外側に吸気入口２３を有している。本実施形態では、第１インタークーラ２０Ａ及び第２インタークーラ２０Ｂがアルミニウム合金で形成されているが、他の金属材料で形成してもよい。
【００１２】
上記吸気入口２３や吸気出口２４は、第１インタークーラ２０Ａや第２インタークーラ２０Ｂの側面を気筒配列方向に沿って延びるように開口している（図示略）。
第１インタークーラ２０Ａ及び第２インタークーラ２０Ｂの間には、サージタンク２２が設けられている。このサージタンク２２には、各気筒に吸気を分配する吸気マニホールド３０が接続されている。なお、本実施形態では、サージタンク２２が合成樹脂で形成されているが、他の材質で形成してもよい。
【００１３】
サージタンク２２は、第１インタークーラ２０Ａの吸気出口２４及び第２インタークーラ２０Ｂの吸気出口２４にそれぞれ連通するようにして各吸気出口２４に固定されている。なお、本実施形態では、かしめ加工を行って各吸気出口２４とサージタンク２２とを固定することにより気密性等を確保しているが、他の方法で固定してもよい。このように本実施形態では、第１インタークーラ２０Ａ及び第２インタークーラ２０Ｂ及びサージタンク２２が一体化されている。
【００１４】
第１インタークーラ２０Ａの吸気入口２３には、第１インタークーラ２０Ａに流入する空気の通路を構成する第１吸気管２１Ａが連通するように固定されている。また、第２インタークーラ２０Ｂの吸気入口２３には、第２インタークーラ２０Ｂに流入する空気の通路を構成する第２吸気管２１Ｂが連通するように固定されている。本実施形態では、第１吸気管２１Ａ及び第２吸気管２１Ｂが合成樹脂で形成されているが、他の材質で形成してもよい。
【００１５】
また、本実施形態では、第１インタークーラ２０Ａの吸気入口２３と第１吸気管２１Ａとの固定、並びに第２インタークーラ２０Ｂの吸気入口２３と第２吸気管２１Ｂとの固定をかしめ加工にて行うことにより気密性等を確保するようにしているが、他の方法で固定してもよい。
【００１６】
このように本実施形態では、第１吸気管２１Ａ及び第１インタークーラ２０Ａが一体化されており、第２吸気管２１Ｂ及び第２インタークーラ２０Ｂが一体化されている。つまり、本実施形態では、第１インタークーラ２０Ａ及び第２インタークーラ２０Ｂ及びサージタンク２２及び第１吸気管２１Ａ及び第２吸気管２１Ｂが一体となっており、ユニット化されたインタークーラ１００になっている。ちなみに、本実施形態では、このようにして予めユニット化しておいたインタークーラ１００が内燃機関１０に組み付けられる。
【００１７】
図２に示すように、第１吸気管２１Ａは、気筒配列方向Ｌに向かって延びるように形成されている。同様に、第２吸気管２１Ｂも気筒配列方向Ｌに向かって延びるように形成されている。
【００１８】
先の図１や図２に示すように、第１インタークーラ２０Ａに一体化された第１吸気管２１Ａの長手方向（気筒配列方向Ｌ）の前部には、第１フロントブラケット２２Ａが一体形成されており、この第１フロントブラケット２２Ａは、第１ヘッドカバー１１Ａの上面に固定された第１フロントボス１２Ａに固定されている（図１参照）。
【００１９】
同様に、第２インタークーラ２０Ｂに一体化された第２吸気管２１Ｂの長手方向（気筒配列方向Ｌ）の前部には、第２フロントブラケット２２Ｂが一体形成されており、この第２フロントブラケット２２Ｂは、第２ヘッドカバー１１Ｂの上面に固定された第２フロントボス１２Ｂに固定されている（図１参照）。
【００２０】
第２フロントブラケット２２Ｂ及び第２フロントボス１２Ｂの固定態様は、第１フロントブラケット２２Ａ及び第１フロントボス１２Ａの固定態様と同様である。そこで、以下では、図３を参照して、第１フロントブラケット２２Ａ及び第１フロントボス１２Ａの固定態様を説明する。ちなみに、図３では、内燃機関１０において第１バンク１０Ａ側に設けられる部材の符号を括弧無しで示し、第２バンク１０Ｂ側に設けられる部材の符号を括弧付きで示している。
【００２１】
図３に示すように、第１フロントブラケット２２Ａには、ゴムなどの弾性部材で構成された円筒状のグロメット６０が組み付けられている。このグロメット６０には、当該グロメット６０の中心軸と同軸な孔６１が形成されている。また、第１フロントボス１２Ａの上面にはめねじ部１３が形成されている。そして、ワッシャ７０の挿入されたボルト８０をグロメット６０の孔６１に挿入した後、ボルト８０を第１フロントボス１２Ａのめねじ部１３に螺合させて締め付けることにより、第１フロントブラケット２２Ａはグロメット６０を介して第１フロントボス１２Ａに固定されている。つまり、第１インタークーラ２０Ａに一体化された第１吸気管２１Ａは、弾性部材で構成されたグロメット６０を介して第１ヘッドカバー１１Ａに支持されている。
【００２２】
同様に、第２フロントブラケット２２Ｂもグロメット６０を介して第２フロントボス１２Ｂに固定されている。つまり、第２インタークーラ２０Ｂに一体化された第２吸気管２１Ｂは、弾性部材で構成されたグロメット６０を介して第２ヘッドカバー１１Ｂに支持されている。
【００２３】
図４や先の図２に示すように、第１インタークーラ２０Ａの長手方向（気筒配列方向Ｌ）の後部の側面には、第１リヤブラケット５０Ａがボルトなどで締結固定されている。この第１リヤブラケット５０Ａは、第１ヘッドカバー１１Ａの上面に設けられた第１リヤボス１４Ａに固定されている（図４参照）。
【００２４】
同様に、第２インタークーラ２０Ｂの長手方向（気筒配列方向Ｌ）の後部の側面には、第２リヤブラケット５０Ｂがボルトなどで締結固定されている。この第２リヤブラケット５０Ｂは、第２ヘッドカバー１１Ｂの上面に設けられた第２リヤボス１４Ｂに固定されている（図４参照）。本実施形態では、第１リヤブラケット５０Ａ及び第２リヤブラケット５０Ｂが金属で形成されているが、他の材質でもよい。
【００２５】
第２リヤブラケット５０Ｂ及び第２リヤボス１４Ｂの固定態様は、第１リヤブラケット５０Ａ及び第１リヤボス１４Ａの固定態様と同様である。そこで、以下では、図５を参照して、第１リヤブラケット５０Ａと第１リヤボス１４Ａとの固定態様を説明する。ちなみに、図５では、内燃機関１０において第１バンク１０Ａ側に設けられる部材の符号を括弧無しで示し、第２バンク１０Ｂ側に設けられる部材の符号を括弧付きで示している。
【００２６】
図５に示すように、第１リヤブラケット５０Ａの端部には、ゴムなどの弾性部材で構成された円筒状のグロメット６５が組み付けられている。このグロメット６５には、当該グロメット６５の中心軸と同軸な孔６６が形成されている。また、第１リヤボス１４Ａの上面にはめねじ部１５が形成されている。そして、ワッシャ７５の挿入されたボルト８５をグロメット６５の孔６６に挿入した後、ボルト８５を第１リヤボス１４Ａのめねじ部１５に螺合させて締め付けることにより、第１リヤブラケット５０Ａはグロメット６５を介して第１リヤボス１４Ａに固定されている。つまり、第１リヤブラケット５０Ａが締結固定された第１インタークーラ２０Ａは、弾性部材で構成されたグロメット６５を介して第１ヘッドカバー１１Ａに支持されている。
【００２７】
同様に、第２リヤブラケット５０Ｂもグロメット６５を介して第２リヤボス１４Ｂに固定されている。つまり、第２リヤブラケット５０Ｂが締結固定された第２インタークーラ２０Ｂは、弾性部材で構成されたグロメット６５を介して第２ヘッドカバー１１Ｂに支持されている。
【００２８】
このようにインタークーラ１００は、弾性部材で構成されたグロメット６０、６５を介して第１ヘッドカバー１１Ａ及び第２ヘッドカバー１１Ｂに支持されているため、インタークーラ１００がダイナミックダンパの質量体として機能するとともに、グロメット６０、６５がダイナミックダンパのばね系として機能する。
【００２９】
そして、本実施形態では、インタークーラ１００及びグロメット６０、６５が内燃機関１０の所定の振動周波数を低減するダイナミックダンパとして機能するように、グロメット６０、６５の弾性係数が設定されている。
【００３０】
図６に、内燃機関１０の特定気筒のジャーナル軸受を加振点としたときの当該加振点における振動周波数とイナータンスとの関係を示す。なお、図６に示す実線Ｌ１は、本実施形態の内燃機関１０におけるイナータンスを示し、二点鎖線Ｌ２はグロメット６０、６５を介することなくインタークーラ１００を第１ヘッドカバー１１Ａ及び第２ヘッドカバー１１Ｂに対して強固に固定した内燃機関、つまり本実施形態の比較例となる内燃機関におけるイナータンスを示す。
【００３１】
この図６に示すように、本実施形態では所定の振動周波数Ｆａ（例えば５００Ｈｚ程度）近傍の周波数帯域Ｒａのイナータンスが比較例に対して小さくなるように、グロメット６０、６５の弾性係数が設定されている。なお、そうした弾性係数の設定は、グロメット６０、６５の材質変更などを通じて実施される。
【００３２】
図７に、本実施形態の内燃機関１０について、上記振動周波数Ｆａ近傍の周波数帯域における振動レベルと機関回転速度との関係を示す。なお、図７に示す実線Ｌ１は、本実施形態の内燃機関１０の振動レベル（より詳細には内燃機関１０を支えるリヤマウントの上下振動のレベル）を示す。また、図７に示す二点鎖線Ｌ２は、グロメット６０、６５を介することなくインタークーラ１００を第１ヘッドカバー１１Ａ及び第２ヘッドカバー１１Ｂに対して強固に固定した内燃機関、つまり本実施形態の比較例となる内燃機関の振動レベルを示す。
【００３３】
この図７に示すように、本実施形態の内燃機関１０では、上記振動周波数Ｆａ近傍の周波数帯域における振動レベル、つまり狙った周波数帯域の振動レベルが機関回転速度のほぼ全領域において比較例よりも低減されている。
【００３４】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）インタークーラ１００及びグロメット６０、６５が内燃機関１０の所定の振動周波数を低減するダイナミックダンパとして機能するように、グロメット６０、６５の弾性係数が設定されている。こうしたグロメット６０、６５の弾性係数の設定を通じてインタークーラ１００の取り付け剛性が調整されて、当該インタークーラ１００の振動態様が変更されることにより、狙った周波数帯域の内燃機関１０の振動や騒音を低減することができるようになる。
【００３５】
（２）内燃機関１０に設けられるインタークーラ１００がダイナミックダンパの質量体として利用されるため、ダイナミックダンパを構築するに際して従来のような錘を別途設ける必要がない。そのため、部品点数の増加を抑えつつ、内燃機関１０の振動や騒音を低減することができる。
【００３６】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・インタークーラ１００において第１ヘッドカバー１１Ａ及び第２ヘッドカバー１１Ｂに支持される部位は適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では、第１インタークーラ２０Ａに一体化された第１吸気管２１Ａの前部を弾性部材（グロメット６０）を介して第１ヘッドカバー１１Ａに支持したが、これに代えて、第１インタークーラ２０Ａの前部を弾性部材を介して第１ヘッドカバー１１Ａに支持するようにしてもよい。同様に、第２インタークーラ２０Ｂに一体化された第２吸気管２１Ｂの前部を弾性部材（グロメット６０）を介して第２ヘッドカバー１１Ｂに支持したが、これに代えて、第２インタークーラ２０Ｂの前部を弾性部材を介して第２ヘッドカバー１１Ｂに支持するようにしてもよい。
【００３７】
・上記実施形態では、第１フロントボス１２Ａ、第２フロントボス１２Ｂ、第１フロントブラケット２２Ａ、第２フロントブラケット２２Ｂ、グロメット６０、ワッシャ７０、及びボルト８０を使ってインタークーラ１００の前部を第１ヘッドカバー１１Ａ及び第２ヘッドカバー１１Ｂに支持した。また、第１リヤボス１４Ａ、第２リヤボス１４Ｂ、第１リヤブラケット５０Ａ、第２リヤブラケット５０Ｂ、グロメット６５、ワッシャ７５、及びボルト８５を使ってインタークーラ１００の後部を第１ヘッドカバー１１Ａ及び第２ヘッドカバー１１Ｂに支持した。
【００３８】
しかしながら、こうしたインタークーラ１００の支持構造は一例であり、第１ヘッドカバー１１Ａ及び第２ヘッドカバー１１Ｂに弾性部材を介してインタークーラ１００を支持する構造であれば、他の構造に適宜変更することができる。
【００３９】
・上記インタークーラ１００は、第１インタークーラ２０Ａ及び第２インタークーラ２０Ｂ及びサージタンク２２及び第１吸気管２１Ａ及び第２吸気管２１Ｂがかしめ加工を通じて一体化されたインタークーラであった。この他、例えば第１インタークーラ２０Ａ及び第２インタークーラ２０Ｂ及びサージタンク２２及び第１吸気管２１Ａ及び第２吸気管２１Ｂがバンドやボルトなどで組み付けられるタイプのインタークーラであっても上記支持構造は適用可能であり、この場合でも上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００４０】
・上記インタークーラ１００は、Ｖ型の気筒配列を有する内燃機関１０のインタークーラであったが、上記インタークーラ１００の支持構造、つまり内燃機関のヘッドカバーに弾性部材を介してインタークーラを支持する構造は、他の気筒配列を有する内燃機関のインタークーラにも適用可能である。そして、この場合でも上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…内燃機関、１０Ａ…第１バンク、１０Ｂ…第２バンク、１１Ａ…第１ヘッドカバー、１１Ｂ…第２ヘッドカバー、１２…チェーンカバー、１２Ａ…第１フロントボス、１２Ｂ…第２フロントボス、１３…ねじ部、１４Ａ…第１リヤボス、１４Ｂ…第２リヤボス、１５…ねじ部、２０Ａ…第１インタークーラ、２０Ｂ…第２インタークーラ、２１Ａ…第１吸気管、２１Ｂ…第２吸気管、２２…サージタンク、２２Ａ…第１フロントブラケット、２２Ｂ…第２フロントブラケット、２３…吸気入口、２４…吸気出口、３０…吸気マニホールド、５０Ａ…第１リヤブラケット、５０Ｂ…第２リヤブラケット、６０…グロメット、６１…孔、６５…グロメット、６６…孔、７０…ワッシャ、７５…ワッシャ、８０…ボルト、８５…ボルト、１００…インタークーラ。
【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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