(57)【要約】【課題】幅広い周波数の吸気音の低減と吸気の冷却とを両立して達成する吸気装置を提供する。【解決手段】外管部材３２は、吸気通路２５を形成する内管部材３１との間に空間部３５を形成している。空間部３５は、サージタンク２１側が閉塞され、吸気通路２５の大気導入口３３側が開放している。そのため、内管部材３１の音透過部３７、３８から空間部３５へ放出された音は、一部がサージタンク２１側へ伝搬し、他の一部が開放端側へ伝搬する。その結果、音透過部３７、３８から放出された音の伝搬経路が複数形成され、幅広い周波数の吸気音が低減される。また、吸気通路２５を形成する内管部材３１は、端部が開放している空間部３５へ導入された空気によって冷却される。そのため、内管部材３１を通して吸気通路２５を流れる吸気も冷却される。したがって、幅広い周波数の吸気音の低減と吸気の冷却とを両立して達成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に大気導入口とサージタンクとを接続する吸気通路を形成し、前記吸気通路を形成する壁部に音透過部を有する筒状の内管部材と、
前記内管部材の外周側を覆い、前記内管部材との間に、前記大気導入口側の端部が開放し、前記サージタンク側の端部が閉塞している空間部を形成する外管部材と、
を備える吸気装置。
【請求項２】
前記内管部材の外周側と前記外管部材の内周側とに接続し、前記空間部を二つ以上の空間に区画する仕切り壁を有する請求項１記載の吸気装置。
【請求項３】
前記仕切り壁は、前記内管部材および前記外管部材の軸方向に螺旋状に設けられている請求項２記載の吸気装置。
【請求項４】
前記音透過部は、前記仕切り壁で仕切られた空間にそれぞれ一つ設けられている請求項２または３記載の吸気装置。
【請求項５】
前記音透過部は、前記内管部材の径方向の両端部に設けられている請求項４記載の吸気装置。
【請求項６】
前記空間部は、前記音透過部から二つ以上の音の伝搬経路を形成する請求項４または５記載の吸気装置。
【請求項７】
前記伝搬経路の一方の全長はこの伝搬経路を伝搬する音の周波数の奇数倍の周波数の音が減衰される長さに設定され、前記伝搬経路の他方の全長は前記一方の伝搬経路を伝搬する音の周波数の偶数倍の周波数の音が減衰される長さに設定されている請求項６記載の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気装置に関し、特に吸気通路を流れる吸気音を低減する吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に吸入される吸気が流れる吸気通路において、吸気音の低減が図られている。例えば、特許文献１に開示されている発明では、吸気通路を形成する管部材の外周側にサイドブランチを設けている。このサイドブランチを設けることにより、サイドブランチの軸方向の長さによって共振周波数が変化する。これにより、吸気通路を流れる吸気の共振周波数の音が低減される。
【０００３】
ところで、内燃機関に吸入される吸気は温度が低くなるほど内燃機関への充填効率が向上する。そのため、内燃機関へ吸入される空気を冷却することにより、内燃機関の出力の向上が図られる。そこで、特許文献２に開示されている発明では、内燃機関に吸入される吸気が流れる吸気通路の隣接する冷却通路を設けている。これにより、内燃機関に吸入される吸気の冷却を促進し、内燃機関の出力の向上を図っている。また、吸気温度が低くなるほど、ノッキングが抑えられ、点火時期を最適点火時期まで早めることができ、出力を向上できる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、サイドブランチは、軸方向の両端部が閉塞している。そのため、サイドブランチと管部材との間は空気が流れない。その結果、特許文献１に開示されている発明では、吸気通路を流れる空気の冷却は図れない。また、特許文献１に開示されている発明では、サイドブランチの全長によって低減される共振周波数が決定する。そのため、設定された周波数以外の音の低減は困難である。
さらに、特許文献２に開示されている発明では、吸気の冷却は促進されるものの、吸気音の低減を図ることは困難である。
【０００５】
【特許文献１】実開昭５６−１３８１０８号公報
【特許文献２】特開平１０−２７４０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、幅広い周波数の吸気音の低減と吸気の冷却とを両立して達成する吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明では、吸気通路を形成する内管部材の外周側に外管部材が設けられている。外管部材は、内管部材との間に空間部を形成する。空間部は、大気導入口側の端部が開放し、サージタンク側の端部が閉塞している。そのため、空間部には、大気導入口側から空気が流入する。これにより、内管部材が形成する吸気通路を流れる吸気は、空間部に導入された空気によって冷却される。また、内管部材は、吸気通路を形成する壁部に音透過部を有している。吸気通路を流れる吸気の音は、音透過部から空間部へ放出される。音透過部から放出された吸気の音は、一部が音透過部から大気導入側の開放端へ伝搬し、他の一部が音透過部から閉塞されたサージタンク側へ伝搬した後、音透過部側へ伝搬する。空間部の音透過部と大気導入側との距離、および音透過部とサージタンク側との距離を設定することにより、伝搬経路によって周波数の異なる音が減衰される。したがって、幅広い周波数の吸気音を低減することができるとともに、吸気通路を流れる吸気の温度を低減することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、内管部材と外管部材との間に形成される空間部は、仕切り壁によって二つ以上の空間に区画されている。これにより、二つ以上の空間の全長を変化させることにより、空間部を区画した各空間で減衰される吸気音の周波数は変化する。したがって、幅広い周波数の吸気音を低減することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明では、仕切り壁は螺旋状に設けられている。これにより、音透過部から開放端である大気導入口側の端部までの距離は大きくなる。そのため、内管部材と外管部材との間に形成される空間部の全長は増大する。したがって、波長が長く周波数が低い低周波領域の音を低減することができる。
請求項４または５記載の発明では、音透過部は空間ごとにそれぞれ一つ設けられている。これにより、音透過部から放出された音は、空間ごとに異なる経路を経て放出される。したがって、幅広い周波数の吸気音を低減することができる。
【００１０】
請求項６記載の発明では、空間部は二つ以上の伝搬経路を形成する。伝搬経路は、一方の音透過部から他方の音透過部までの距離、および各音透過部から大気導入口までの距離がそれぞれ異なっている。これにより、空間部には、複数の全長の異なる伝搬経路が形成される。その結果、全長の異なる伝搬経路ごとに減衰する音の周波数が異なる。したがって、幅広い周波数の吸気音を低減することができる。
【００１１】
請求項７記載の発明では、伝搬経路の一方はこの伝搬経路を伝搬する音の周波数の奇数倍の周波数の音を減衰する長さに設定され、他方がその一方の伝搬経路を伝搬する音の周波数の偶数倍の周波数の音を減衰する長さに設定されている。そのため、一方の伝搬経路で減衰される音と他方の伝搬経路で減衰される音とは周波数特性が異なる。したがって、幅広い周波数の吸気音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による吸気装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施形態による吸気装置を適用した吸気システムを図１に示す。図１に示すように、吸気システム１０は、吸気装置２０、エアクリーナ１１および内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と省略する。）１２から構成されている。吸気装置２０は、サージタンク２１を備えている。サージタンク２１からは、複数のインテークマニホールド２２が分岐している。インテークマニホールド２２は、エンジン１２の気筒数に応じてサージタンク２１から分岐しており、それぞれエンジン１２の各気筒１３に接続している。
【００１３】
吸気装置２０のエンジン１２とは反対側の端部には、エアクリーナ１１を設けてもよい。エアクリーナ１１は、内部に図示しないエアクリーナエレメントを収容している。エンジン１２へ吸入される空気は、エアクリーナ１１を通過することにより、異物が除去される。
吸気装置２０は、吸気管部２３を備えている。吸気管部２３には、スロットル２４が設けられている。スロットル２４は、吸気管部２３が形成する吸気通路２５を開閉する。これにより、スロットル２４は、吸気通路２５の流れる吸気の流量を調整する。
【００１４】
吸気装置２０は、内管部材３１および外管部材３２を有している。内管部材３１は、円筒状に形成され、軸方向の一方の端部がエアクリーナ１１側の大気中に開放している。内管部材３１は、軸方向の他方の端部が吸気管部２３を経由してサージタンク２１に接続している。円筒状の内管部材３１は、内部に吸気通路２５を形成している。これにより、内管部材３１が形成する吸気通路２５は、一方の端部が空気を導入する大気導入口３３を形成し、他方の端部がスロットル２４を経由してサージタンク２１に接続している。エアクリーナ１１を通過した空気は、吸気通路２５を経由してサージタンク２１へ流入する。サージタンク２１に流入した空気は、インテークマニホールド２２を経由してエンジン１２の各気筒１３へ供給される。
【００１５】
内管部材３１の外周側には、内管部材３１と同軸上に外管部材３２が設けられている。外管部材３２は、内側に内管部材３１の軸方向の一部を収容している。外管部材３２は、内管部材３１の外周側において内管部材３１の軸方向の一部を覆っている。外管部材３２は、円筒状に形成され、サージタンク２１側の端部に筒底部３４を有している。筒底部３４は、外管部材３２から内管部材３１の外周面まで円環状に伸びている。これにより、外管部材３２のサージタンク２１側の端部は、内管部材３１に接している。これに対し、外管部材３２の大気導入口３３側の端部は、大気に開放されている。なお、内管部材３１と外管部材３２とは同軸上に限らず、偏心して配置してもよい。
【００１６】
内管部材３１と外管部材３２との間には、空間部３５が形成されている。外管部材３２はサージタンク２１側に筒底部３４を有しているため、空間部３５はサージタンク２１側の端部が閉塞されている。これに対し、空間部３５の大気導入口３３側の端部は、大気に開放されている。すなわち、空間部３５は、サージタンク２１側の閉塞端を有し、大気導入口３３側に開放端を有している。なお、空間部３５の大気導入口３３側の端部はエアクリーナ１１に接続してもよい。
【００１７】
内管部材３１と外管部材３２との間には、図２に示すように仕切り壁３６が設けられている。仕切り壁３６は、内管部材３１と外管部材３２との間に形成される空間部３５を二つ以上の空間に仕切るとともに、外管部材３２を内管部材３１に支持している。すなわち、内管部材３１と外管部材３２とは、仕切り壁３６によって一体に構成されている。仕切り壁３６は、図３に示すように内管部材３１および外管部材３２の軸方向へ螺旋状に形成されている。これにより、内管部材３１と外管部材３２との間に形成される空間部３５は、螺旋状の仕切り壁３６によって区画されている。
【００１８】
内管部材３１には、図１および図３に示すように音透過部３７、３８が設けられている。音透過部３７、３８は、内管部材３１の内側に形成されている吸気通路２５と内管部材３１の外側の空間部３５との間で互いに音が出入り可能な構成であればよい。音透過部３７、３８としては、例えば吸気通路２５を形成する内管部材３１を板厚方向に貫くスリット状あるいは窓状の開口部とすることができる。また、音透過部３７、３８としては、例えば内管部材３１に形成した開口部をスポンジのような多孔質の部材、あるいはゴム膜、紙膜などの薄膜状の部材で覆ってもよい。さらに、音透過部３７、３８としては、例えば内管部材３１の一部の肉厚を低減した薄肉部であってもよい。音透過部３７、３８を多孔質の部材で形成することにより、音透過部３７、３８を通過する音は幅広い周波数領域で減衰される。また、音透過部３７、３８に多孔質の部材、薄膜状の部材または薄肉部を設けることにより、空間部３５と吸気通路２５との間は遮断される。そのため、空間部３５の大気導入口３３側の端部にエアクリーナ１１が設けられていないときでも、空間部３５から吸気通路２５への異物の侵入は低減される。
【００１９】
音透過部３７、３８は、内管部材３１の軸方向の途中に設けられている。音透過部３７、３８は、図１、図２（Ａ）および図３に示すように内管部材３１の径方向の両端部に設けられている。本実施形態の場合、二つの音透過部３７、３８は、対象に配置されている。これにより、仕切り壁３６によって二つに仕切られた空間部３５には、音透過部３７、３８がそれぞれ設けられる。
【００２０】
次に、上記の構成の吸気システム１０において吸気音を低減する仕組みについて説明する。
内管部材３１が形成する吸気通路２５を流れる吸気の音すなわち吸気音は、図４に示すように音透過部３７を通して空間部３５へ放出される。空間部３５に放出された音は、一部がサージタンク２１側へ伝搬する。サージタンク２１側へ伝搬した音は、外管部材３２のサージタンク２１側の端部である筒底部３４で反射する。そして、筒底部３４で反射した音は、音透過部３８へ伝搬し、一部が音透過部３８から吸気通路２５側へ放出される。このように、音透過部３７から筒底部３４を経由して音透過部３８へ至る音の伝搬経路を、第一経路Ｃ１と定義する。
【００２１】
また、音透過部３７から空間部３５に放出された音は、第一経路Ｃ１だけでなく、一部が直接大気導入口３３側の開放端へ伝搬する。このように、音透過部３７から大気導入口３３側の開放端側へ直接至る音の伝搬経路を、第二経路Ｃ２と定義する。同様に、音透過部３８から大気導入口３３側の開放端へ直接至る音の伝搬経路を、第三経路Ｃ３と定義する。さらに、第一経路Ｃ１を通して音透過部３７から音透過部３８へ伝搬した音は、一部が音透過部３８を通過することなく第二経路Ｃ２または第三経路Ｃ３を経由して大気導入口３３側の開放端へ伝搬し、外部へ放出される。
【００２２】
以上のように、吸気通路２５から音透過部３７および音透過部３８を経由して空間部３５へ放出された音は、第一経路Ｃ１、第二経路Ｃ２または第三経路Ｃ３を通して伝搬する。第一経路Ｃ１、第二経路Ｃ２および第三経路Ｃ３は、それぞれ音の伝搬する経路の全長が異なっている。そのため、第一経路Ｃ１、第二経路Ｃ２および第三経路Ｃ３では、それぞれ固有の周波数の音が減衰される。また、第一経路Ｃ１、第二経路Ｃ２および第三経路Ｃ３の全長を適切に設定することにより、音透過部３７から空間部３５へ放出された音と、音透過部３８から空間部３５へ放出された音との間で位相が逆転する。空間部３５へ放出される音の位相が逆転することにより、音透過部３７および音透過部３８から外部へ放出される音は互いに打ち消し合う。その結果、吸気通路２５から外部へ放出される音は低減される。
【００２３】
仕切り壁３６を螺旋状に形成することにより、第一経路Ｃ１、第二経路Ｃ２および第三経路Ｃ３は全長が延長される。音の伝搬経路が長くなると、空間部３５で減衰される音の波長は長くなり周波数は低下する。そのため、第一経路Ｃ１、第二経路Ｃ２および第三経路Ｃ３の全長が延長することにより、吸気通路２５を流れる吸気から発生する音のうち除去が比較的困難な低周波領域の音を効果的に除去することができる。
【００２４】
上述のように放出された音が伝搬する第一経路Ｃ１、第二経路Ｃ２または第三経路Ｃ３の全長によって各経路で減衰される音の周波数は変化する。このとき、第一経路Ｃ１の全長をＬ１に設定すると、第一経路Ｃ１では周波数ｆ１の奇数倍の音が減衰される。ここで、ｆ１は、音速をｃ（ｍ／ｓ）とすると、ｆ１＝（ｃ／２／Ｌ１）によって求められる。同様に、第二経路Ｃ２および第三経路Ｃ３の全長をそれぞれＬ２、Ｌ３に設定したとき、第二経路Ｃ２および第三経路Ｃ３では周波数ｆ２の奇数倍の音が減衰される。ここで、ｆ２は、音速をｃとすると、ｆ２＝（ｃ／２／Ｌ２）によって求められる。そして、Ｌ１＝２×Ｌ２と設定することにより、第一経路Ｃ１では第二経路Ｃ２で減衰される音の周波数ｆ２の偶数倍の周波数の音が減衰される。その結果、第一経路Ｃ１では、周波数ｆ２の偶数倍の周波数の音が減衰され、第二経路Ｃ２および第三経路Ｃ３では、周波数ｆ２の奇数倍の周波数の音が減衰される。したがって、図５に示すように本実施形態では、幅広い範囲の周波数の音を低減することができる。図５に示す評価は、内管部材３１の軸方向の一方にスピーカを設置し、内管部材３１の他方の端部にマイクを設置して音を検出することにより行っている。図５では、図３に示すように螺旋状の仕切り壁３６を有する吸気装置２０を本実施形態として、仕切り壁３６が設けられていない二重筒状の吸気装置２０を比較例としている。
【００２５】
次に、上記の構成の吸気システム１０において吸気を冷却する仕組みについて説明する。
図１、図３および図４に示すように、内管部材３１と外管部材３２との間に形成されている空間部３５は、サージタンク２１とは反対側の端部が開放端を形成している。そのため、空間部３５には、開放端側から空気が導入される。内管部材３１が形成する大気導入口３３と空間部３５の開放端とを異なる位置に設定する、すなわち空間部３５に大気導入口３３とは異なる位置から空気を導入することにより、空間部３５には吸気通路２５とは異なる温度の空気が導入される。そこで、空間部３５に吸気通路２５を流れる吸気よりも温度の低い空気を導入することにより、内管部材３１は空間部３５の空気により冷却され、吸気通路２５を流れる吸気も冷却される。
【００２６】
以上、説明したように本発明の一実施形態では、内管部材３１と外管部材３２との間に形成される空間部３５には、内管部材３１の音透過部３７、３８から放出された音が伝搬する複数の伝搬経路が形成される。そのため、伝搬経路ごとに音透過部３７、３８から放出された音の減衰特性が異なり、幅広い範囲の吸気音が低減される。また、吸気通路２５を形成する内管部材３１は、外管部材３２との間の空間部３５に導入された空気によって冷却される。これにより、吸気通路２５を流れる吸気の温度は低下し、エンジン１２の各気筒１３への吸気の充填効率が向上する。その結果、エンジン１２の出力は向上する。したがって、本発明の一実施形態では、吸気通路２５を流れる吸気の音の低減と吸気の冷却とを両立して達成することができる。
【００２７】
（その他の実施形態）
本発明の一実施形態による吸気システム１０では、内管部材３１と外管部材３２との間に螺旋状の仕切り壁３６を設ける例について説明した。しかし、仕切り壁３６は、軸方向へ連続して角度が変化する螺旋状に限らず、例えば軸方向へ不連続に角度が変化する複数の壁を設けてよい。また、以上説明した一実施形態では、内管部材３１を軸方向に径が一定な円筒状に形成する例について説明した。しかし、内管部材３１は、軸方向に径が変化する円錐筒状に形成してもよい。さらに、高周波の音を消す場合、音の伝播経路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を短くしてもよく，仕切り壁３６の角度が変化しない構造であってもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態による吸気装置を適用した吸気システムの概略を示す断面図。
【図２】（Ａ）は図１のＡ−Ａ線における断面図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における断面図、（Ｃ）は図１のＣ−Ｃ線における断面図、（Ｄ）は図１のＤ−Ｄ線における断面図。
【図３】本発明の一実施形態による吸気装置の要部の概略を示す部分断面図。
【図４】本発明の一実施形態による吸気装置における音の伝搬経路を示す説明図。
【図５】本発明の一実施形態による吸気装置および比較例において周波数と音圧レベルとの関係を示す概略図。
【符号の説明】
【００２９】
２０：吸気装置、２１：サージタンク、２５：吸気通路、３１：内管部材、３２：外管部材、３３：大気導入口、３５：空間部、３６：仕切り壁、３７、３８：音透過部
【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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