(57)【要約】【課題】サージタンク一体型インテークマニホールドの上下振動を低減して放射音の発生を効果的に抑制する。【解決手段】サージタンク一体型インテークマニホールド１に取り付けるＡＣＩＳアクチュエータ２をマス、ＡＣＩＳアクチュエータ２のサージタンク一体型インテークマニホールド１への連結部（例えば取付部材２０等）をばねとし、これらマスとばねとによって構成される振動系（ダイナミックダンパ）の共振周波数が、サージタンク一体型インテークマニホールドの共振周波数に適合するように、アクチュエータ連結部の剛性（ばね定数）をＡＣＩＳアクチュエータ２の質量を考慮して調整する。このようにしてＡＣＩＳアクチュエータ２をダイナミックダンパ化することにより、別途、単機能のダイナミックダンパを新たに設けることなく、サージタンク一体型インテークマニホールド１の共振振動レベルを低減することができる。【選択図】図１
2008008164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に接続されるサージタンクと、このサージタンクから前記内燃機関の気筒に吸入空気を導入する独立吸気通路が形成されたインテークマニホールドとが一体化されたサージタンク一体型インテークマニホールドを備え、前記サージタンク一体型インテークマニホールドが前記内燃機関に片持ち状態で取り付けられる内燃機関の吸気装置において、
前記サージタンク一体型インテークマニホールドにアクチュエータを含むデバイスが取り付けられ、前記アクチュエータが、前記内燃機関に取り付けた状態のサージタンク一体型インテークマニホールドの所定共振周波数に対しダイナミックダンパとして機能するように、当該アクチュエータの前記サージタンク一体型インテークマニホールドへの連結部の剛性が前記アクチュエータの質量を考慮して設定されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の吸気装置において、
前記サージタンク一体型インテークマニホールドに取り付けるデバイスのうち、質量が最も大きいアクチュエータが、前記サージタンク一体型インテークマニホールドの所定共振周波数に対しダイナミックダンパとして機能するように、当該アクチュエータの連結部の剛性が設定されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の内燃機関の吸気装置において、
前記サージタンク一体型インテークマニホールドに複数のアクチュエータが取り付けられ、その各アクチュエータが、それぞれ、前記サージタンク一体型インテークマニホールドの異なる共振周波数に対しダイナミックダンパとして機能するように、各アクチュエータの連結部の剛性が設定されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、さらに詳しくは、サージタンク一体型インテークマニホールドを備えた内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）には、エンジンの各気筒（燃焼室）内に空気を供給する複数の独立吸気通路が形成されたインテークマニホールド及び吸気脈動を低減するサージタンクなどを備えた吸気装置が設けられている。
【０００３】
インテークマニホールドとしては、軽量化・生産性などの向上を目的として、合成樹脂を用いた樹脂製インテークマニホールドが用いられている。また、樹脂製のインテークマニホールドとしては、サージタンクを一体化したサージタンク一体型インテークマニホールドがある。
【０００４】
サージタンク一体型インテークマニホールドにおいては、図９に示すように、アクセルペダルの操作に応じて開閉制御されるスロットルボディ２０４が取り付けられている。また、サージタンク一体型インテークマニホールド２０１には、エンジン出力・エコロジー・エミッション等の向上を目的として、吸気管長を可変にする可変吸気装置（ＡＣＩＳ）や、エンジンの燃焼室内のタンブル流をコントロールするタンブルコントロール装置（ＴＣＶ）などが取り付けられている。これらＡＣＩＳ及びＴＣＶをそれぞれ駆動するＡＣＩＳアクチュエータ２０２及びＴＣＶアクチュエータ２０３についても、サージタンク一体型インテークマニホールド２０１に取り付ける構造が検討されている。なお、図９に示すＡＣＩＳアクチュエータ２０２はモータ式のアクチュエータである。
【０００５】
ところで、サージタンク一体型インテークマニホールド２０１は、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、エンジン１００のシリンダブロック１０１に片持ち状態で取り付けられており、サージタンク一体型インテークマニホールド２０１のシリンダブロック１０１への結合面（取付面）Ｆと、サージタンク一体型インテークマニホールド２０１の重心Ｇの位置とがオフセットしている。このため、エンジン１００の振動等によって、サージタンク一体型インテークマニホールド２０１の全体が上下方向に振動し、その上下振動によって放射音（例えば３５０〜４００Ｈｚ帯の騒音）が発生する。
【０００６】
ここで、エンジンの吸気装置において、振動に伴う放射音の発生を抑制する技術として下記の特許文献１がある。この特許文献１に記載の技術では、吸気通路中に形成されたサージタンクと、そのサージタンクに一端が開口し、他端が燃焼室に連通する独立吸気通路とを備えたエンジンの吸気構造において、独立吸気通路のサージタンクへの開口部と対向する部分のサージタンク壁（独立吸気通路から伝播された圧力波が衝突する壁体）の肉厚を、他のサージタンク壁の肉厚よりも厚くすることで、サージタンクの振動を軽減し、振動に伴う放射音の発生を防いでいる。
【特許文献１】実開平２−０２８５５８号公報
【特許文献２】実開平３−０６１１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記した特許文献１に記載の技術は、サージタンク内部共鳴の膜振動を防止する技術であり、図１０に示すような取付構造、つまり、サージタンク一体型インテークマニホールドをシリンダブロックに片持ち状態で取り付けた構造において発生する振動（サージタンク一体型インテークマニホールドの上下振動）のレベルを低減することはできない。
【０００８】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、サージタンク一体型インテークマニホールドの上下振動を低減することができ、放射音の発生を効果的に抑制することが可能な内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関の吸気通路に接続されるサージタンクと、このサージタンクから前記内燃機関の気筒に吸入空気を導入する独立吸気通路が形成されたインテークマニホールドとが一体化されたサージタンク一体型インテークマニホールドを備え、前記サージタンク一体型インテークマニホールドが前記内燃機関に片持ち状態で取り付けられる内燃機関の吸気装置において、前記サージタンク一体型インテークマニホールドにアクチュエータを含むデバイスが取り付けられ、前記アクチュエータが、前記内燃機関に取り付けた状態のサージタンク一体型インテークマニホールドの所定共振周波数に対しダイナミックダンパとして機能するように、当該アクチュエータの前記サージタンク一体型インテークマニホールドへの連結部の剛性が前記アクチュエータの質量を考慮して設定されていることを特徴としている。
【００１０】
本発明において、サージタンク一体型インテークマニホールドに取り付けるデバイスの具体的な例としては、ＡＣＩＳアクチュエータ、ＴＣＶアクチュエータ及びスロットルボディなどを挙げることができる。
【００１１】
本発明では、サージタンク一体型インテークマニホールドに取り付けるアクチュエータ（例えばＡＣＩＳアクチュエータ）をマス、アクチュエータのサージタンク一体型インテークマニホールドへの連結部（以下、アクチュエータ連結部という）をばねとし、これらマスとばねとによって構成される振動系（ダイナミックダンパ）の共振周波数が、サージタンク一体型インテークマニホールドの共振周波数（例えば３５０〜４００Ｈｚ帯）に適合するように、アクチュエータ連結部の剛性（ばね定数）をアクチュエータの質量を考慮して調整する。このようにしてアクチュエータをダイナミックダンパ化することにより、別途、単機能のダイナミックダンパを新たに設けることなく、サージタンク一体型インテークマニホールドの共振振動レベルを低減することが可能となり、放射音の発生を効果的に抑制することができる。しかも、既存のアクチュエータをダイナミックダンパ化することで、コスト・質量・スペースなどの増大を招くことなく、放射音を改善することができる。
【００１２】
本発明において、サージタンク一体型インテークマニホールドに取り付けるデバイスのうち、質量が最も大きいアクチュエータ（例えばＡＣＩＳアクチュエータ）が、サージタンク一体型インテークマニホールドの所定共振周波数に対しダイナミックダンパとして機能するように、当該アクチュエータの連結部の剛性を調整することが好ましい。このように質量が最も大きいアクチュエータをダイナミックダンパ化することにより、サージタンク一体型インテークマニホールドの上下振動をより効果的に低減することができ、放射音を更に効果的に抑制することができる。
【００１３】
本発明において、サージタンク一体型インテークマニホールドに複数のアクチュエータを取り付け、その各アクチュエータ（例えばＡＣＩＳアクチュエータ及びＴＣＶアクチュエータ）が、それぞれ、サージタンク一体型インテークマニホールドの異なる共振周波数に対しダイナミックダンパとして機能するように、各アクチュエータの連結部の剛性を設定するようにしてもよい。このような構成を採用すれば、例えば、サージタンク一体型インテークマニホールドの低周波（例えば３５０〜４００Ｈｚ帯）振動レベルの低減と、それよりも高い周波数帯の振動レベルの低減とを行うことが可能となり、放射音をより効果的に改善することができる。
【００１４】
なお、本発明において、アクチュエータの質量が一義的に決定される場合、アクチュエータの質量を固定値として、ダイナミックダンパの共振周波数がサージタンク一体型インテークマニホールドの共振周波数に適合するようにアクチュエータ連結部の剛性を調整する。また、アクチュエータの質量を変更することが可能である場合、アクチュエータの質量及びアクチュエータ連結部の剛性の双方をパラメータとして、例えばアクチュエータの質量を変化させながら、ダイナミックダンパの共振周波数がサージタンク一体型インテークマニホールドの共振周波数に適合するように、アクチュエータ連結部の剛性をアクチュエータの質量を考慮して設定するという方法を採用してもよい。
【００１５】
また、本発明において、ＡＣＩＳアクチュエータやＴＣＶアクチュエータなどのアクチュエータに加えて、サージタンク一体型インテークマニホールドに取り付ける他のデバイス、例えばスロットルボディなどのデバイスをダイナミックダンパ化するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、サージタンク一体型インテークマニホールドに取り付けるアクチュエータを利用し、そのアクチュエータのサージタンク一体型インテークマニホールドへの連結部の剛性を当該アクチュエータの質量を考慮して設定することで、アクチュエータがダイナミックダンパとして機能するように構成しているので、サージタンク一体型インテークマニホールドの上下振動を低減することが可能となり、放射音の発生を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の吸気装置の一例を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１８】
この例の吸気装置は、樹脂製のサージタンク一体型インテークマニホールド１を備え、そのサージタンク一体型インテークマニホールド１（以下、サージタンク一体型インマニ１ともいう）に、後述するＡＣＩＳアクチュエータ２、ＴＣＶアクチュエータ３、及び、スロットルボディ４などのデバイスが取り付けられる。
【００１９】
サージタンク一体型インマニ１は、直列４気筒のエンジン１００の各気筒（燃焼室）内に空気を供給する複数（４つ）の独立吸気通路１１ａが形成されたインテークマニホールド１１と、吸気脈動を低減するサージタンク１２とが一体化されている。
【００２０】
サージタンク一体型インマニ１の独立吸気通路１１ａの先端には、その各独立吸気通路１１ａをエンジン１００の各気筒（燃焼室）に連結するための機関側フランジ１４が設けられている。また、サージタンク一体型インマニ１の下部には固定部材１７が設けられている。固定部材１７はエンジン１００のシリンダブロック１０１に取り付けられる。
【００２１】
サージタンク一体型インマニ１には、その外壁から突出する形態で吸気導入通路１５が設けられている。吸気導入通路１５はサージタンク１２の内部に開口している。吸気導入通路１５の先端には吸気側フランジ１６が設けられており、この吸気側フランジ１６にスロットルボディ４が取り付けられる。スロットルボディ４には、エアクリーナにて濾過された空気が吸気通路等を通じて供給され、このスロットルボディ４を通過した空気が吸気導入通路１５を介してサージタンク１２内に導入される。
【００２２】
インテークマニホールド１１の内部には、エンジン１００の燃焼室内のタンブル流をコントロールするタンブルコントロール装置（ＴＣＶ）が設けられており、そのタンブルコントロール装置を駆動するＴＣＶアクチュエータ３がサージタンク一体型インマニ１に取り付けられている。
【００２３】
サージタンク１２の内部には、吸気管長を可変にする可変吸気装置（ＡＣＩＳ）が設けられている。この可変吸気装置はＡＣＩＳアクチュエータ２によって駆動される。ＡＣＩＳアクチュエータ２を支持するためのアクチュエータ支持部材１３がサージタンク一体型インマニ１の中央部に設けられている。アクチュエータ支持部材１３は円筒形の部材であってサージタンク１２の内部に開口している。
【００２４】
ＡＣＩＳアクチュエータ２は、ダイヤフラム式のアクチュエータであって、取付部材２０が一体形成されている。取付部材２０は、サージタンク一体型インマニ１のアクチュエータ支持部材１３内に嵌め込まれるボス部２１ａが形成された固定部２１と、ＡＣＩＳアクチュエータ２を保持する保持部２２とが一体形成されている。
【００２５】
取付部材２０は、固定部２１のボス部２１ａをサージタンク一体型インマニ１のアクチュエータ支持部材１３に嵌め込んだ状態でレーザ溶着等を行うことによりアクチュエータ支持部材１３に固着される。このようにして取付部材２０をアクチュエータ支持部材１３に固着することにより、ＡＣＩＳアクチュエータ２をサージタンク一体型インマニ１に取付部材２０を介して取り付けることができる。
【００２６】
なお、ＡＣＩＳアクチュエータ２の操作ロッド２３（図６参照）は矩形の貫通孔２ａを通じて取付部材２０側に突出している。また、サージタンク１２内部のＡＣＩＳ装置のコントロールシャフト２４（図６参照）が、取付部材２０の円形の貫通孔２１ｂを通じて外部に突出しており、このＡＣＩＳ装置の操作ロッド２３とＡＣＩＳアクチュエータ２のコントロールシャフト２４とが貫通孔２１ｂの近傍で連結されている（図６参照）。
【００２７】
そして、以上の構造のサージタンク一体型インマニ１は、図６の模式図に示すように、機関側フランジ１４及び固定部材１７をエンジン１００のシリンダブロック１０１にボルト締めによって締結することにより、シリンダブロック１０１に片持ち状態で取り付けられる。このようにサージタンク一体型インマニ１を片持ち状態で取り付ける構造では、サージタンク一体型インマニ１のシリンダブロック１０１への結合面（取付面）と、サージタンク一体型インマニ１の重心位置とがオフセットした状態となるため、エンジン１００の振動等によって、サージタンク一体型インマニ１の全体が上下方向に振動し（図１０参照）、その上下振動によって放射音（例えば３５０Ｈｚ帯の騒音）が発生する。
【００２８】
そこで、この例では、サージタンク一体型インマニ１に取り付けるデバイスのうち、質量が最も大きいＡＣＩＳアクチュエータ２を利用し、そのＡＣＩＳアクチュエータ２のサージタンク一体型インマニ１への連結部となる取付部材２０の剛性を調整して、ＡＣＩＳアクチュエータ２をダイナミックダンパ化することによって、サージタンク一体型インマニ１の上下振動による放射音を抑制している点に特徴がある。この点について、以下に詳しく説明する。
【００２９】
まず、ＡＣＩＳアクチュエータ２と取付部材２０（アクチュエータ連結部）とによって構成される振動系（ダイナミックダンパ）の共振周波数（ｆｎ）を決定する要素は、図７の振動系モデルに示すように、ＡＣＩＳアクチュエータ２の質量（Ｍ）と取付部材２０のばね定数（Ｋ）であって、これら質量（Ｍ）及びばね定数（Ｋ）と共振周波数（ｆｎ）との関係式は、ｆｎ＝（１／２π）√（Ｋ／Ｍ）となる。従って、この関係式を用いて、ＡＣＩＳアクチュエータ２の取付部材２０のばね定数Ｋつまり剛性を調整することにより、ＡＣＩＳアクチュエータ２と取付部材２０とによって構成されるダイナミックダンパの共振周波数を、サージタンク一体型インマニ１の上下振動の共振周波数（例えば３５０Ｈｚ帯）にチューニングすることができる。
【００３０】
ＡＣＩＳアクチュエータ２の取付部材２０の剛性を調整する具体的な方法としては、例えば、図３に示すように、取付部材２０の保持部２２の肉厚を厚くする（図５に示す取付部材１２０の保持部１２２の肉厚と比較して厚くする）とともに、保持部２２のＡＣＩＳアクチュエータ２との連結部分に肉盛Ｍを施すことにより、取付部材２０の剛性を高めるという調整方法を挙げることができる。また、他の例として、図４に示すように、取付部材２０′の保持部２２′のＡＣＩＳアクチュエータ２との連結部分に肉盛Ｍ′を施すという調整方法を挙げることができる。
【００３１】
そして、このようにして、取付部材２０の剛性を調整することにより、ＡＣＩＳアクチュエータ２と取付部材２０とによって構成されるダイナミックダンパの共振周波数がサージタンク一体型インマニ１の上下振動の共振周波数（例えば３５０Ｈｚ帯）に適合するように、取付部材２０の剛性（アクチュエータ連結部の剛性）を最適化することが可能になる。これにより、ＡＣＩＳアクチュエータ２がダイナミックダンパ効果を発揮することができ、例えば図８のグラフに示すように、サージタンク一体型インマニ１の振動レベル（インマニ共振周波数の振動レベル）を低減することができる。その結果として、放射音を効果的に抑制することができる。
【００３２】
−他の実施形態−
以上の例では、アクチュエータ連結部となるＡＣＩＳアクチュエータ２の取付部材２０の剛性を調整することにより、ＡＣＩＳアクチュエータ２をダイナミックダンパ化しているが、ＡＣＩＳアクチュエータ２の質量の関係上、ＡＣＩＳアクチュエータ２の取付部材２０の剛性調整だけでは、ＡＣＩＳアクチュエータ２で構成されるダイナミックダンパの共振周波数を、サージタンク一体型インマニ１の共振周波数に適合することが難しくなる場合には、ＡＣＩＳアクチュエータ２の取付部材２０の剛性に加えて、サージタンク一体型インマニ１側のアクチュエータ連結部であるアクチュエータ支持部材１３の肉厚（図２に示す肉厚ｔ）を厚くしてアクチュエータ連結部の剛性を高くするという調整方法を採用してもよい。なお、アクチュエータ支持部材１３の剛性を高くする方法としては、肉厚ｔを厚くする方法のほか、アクチュエータ支持部材１３の補強用リブの本数・配置などを工夫する方法が挙げられる。
【００３３】
以上の例では、ＡＣＩＳアクチュエータ２の質量（マス）を固定値として、アクチュエータ連結部（ＡＣＩＳアクチュエータ２の取付部材２０、アクチュエータ支持部材１３）の剛性を調整しているが、本発明はこれに限られることなく、ＡＣＩＳアクチュエータ２の質量を変更することが可能である場合、ＡＣＩＳアクチュエータ２の質量及びアクチュエータ連結部の剛性の双方をパラメータとして、例えば、ＡＣＩＳアクチュエータ２の質量を変化させながら、ダイナミックダンパの共振周波数がサージタンク一体型インマニ１の共振周波数に適合するように、アクチュエータ連結部の剛性をＡＣＩＳアクチュエータ２の質量を考慮して設定するようにしてもよい。
【００３４】
以上の例では、サージタンク一体型インマニ１に取り付けるデバイスのうち、質量が最も大きいＡＣＩＳアクチュエータ２をダイナミックダンパ化することにより、低周波域（例えば３５０Ｈｚ帯）の振動レベルを低減しているが、これに加えて他のデバイス、例えば、ＴＣＶアクチュエータ３のアクチュエータ連結部の剛性を調整して、低周波域（例えば３５０Ｈｚ帯）よりも高い周波数の振動レベルを低減するようにしてもよい。また、スロットルボディ４を利用してダイナミックダンパを構成するようにしてもよい。さらに、サージタンク一体型インマニ１に取り付ける他のデバイスを利用してダイナミックダンパを構成するようにしてもよい。
【００３５】
以上の例では、ダイヤフラム式のＡＣＩＳアクチュエータをダイナミックダンパ化した例を示したが、これに限られることなく、図９に示すモータ式のＡＣＩＳアクチュエータ２０２をダイナミックダンパ化してサージタンク一体型インテークマニホールド２０１の振動レベルを低減するようにしてもよい。なお、モータ式のＡＣＩＳアクチュエータ２０２が締結ボルトによってサージタンク一体型インテークマニホールド２０１に取り付けられる場合、その締結ボルトの本数を増減することにより、アクチュエータ連結部の剛性を調整するという方法を採用してもよい。
【００３６】
以上の例では、直列４気筒エンジンの吸気装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒６気筒エンジンなど他の任意の気筒数の多気筒エンジンの吸気装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の吸気装置に適用されるサージタンク一体型インテークマニホールドの全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１のサージタンク一体型インテークマニホールドのみの構成を示す斜視図である。
【図３】ＡＣＩＳアクチュエータ及び取付部材の一例を示す斜視図である。
【図４】ＡＣＩＳアクチュエータ及び取付部材の他の例を示す斜視図である。
【図５】ＡＣＩＳアクチュエータ及び取付部材の別の例を示す斜視図である。
【図６】図１に示すサージタンク一体型インテークマニホールドのエンジンへの取付構造を模式的に示す図である。
【図７】ＡＣＩＳアクチュエータ及び取付部材で構成される振動系のモデルを示す図である。
【図８】図３のＡＣＩＳアクチュエータ及び取付部材で構成されるダイナミックダンパのダンパ効果を示すグラフである。
【図９】サージタンク一体型インテークマニホールドの他の例の全体構成を示す斜視図である。
【図１０】サージタンク一体型インテークマニホールドのエンジンへの取付構造の問題点を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  サージタンク一体型インテークマニホールド
１１  インテークマニホールド
１１ａ  独立吸気通路
１２  サージタンク
１３  アクチュエータ支持部材
１４  機関側フランジ
１７  固定部材
２  ＡＣＩＳアクチュエータ
２０  取付部材
２１  固定部
２２  保持部
３  ＴＣＶアクチュエータ
４  スロットルボディ
１００  エンジン
１０１  シリンダブロック
【図１】
2008008164.tif 000003
【図２】
2008008164.tif 000004
【図３】
2008008164.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008008164.tif 000007
【図６】
2008008164.tif 000008
【図７】
2008008164.tif 000009
【図８】
2008008164.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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