(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気を導入する吸気管と、前記内燃機関の各気筒とそれぞれ接続する複数の分岐管を有するインテークマニホールドと、前記インテークマニホールドと前記吸気管との間に設けられたサージタンクと、を備え、
前記内燃機関の各気筒への吸気により生じる吸気脈動に共振することで、前記内燃機関の吸気騒音を消音し、および前記各気筒への吸気を促進するトルクアップレゾネータにおいて、
前記インテークマニホールドは、剛構造の壁部を有するアウタタンクから形成され、
前記サージタンクは、柔構造の薄膜部を有するインナタンクから形成され、
前記インナタンクを前記アウタタンク内に空間を設けて配して２重構造となし、
前記インナタンクの内外に独立したチャンバを設けたことを特徴とする内燃機関用レゾネータ。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用レゾネータにおいて、
前記インテークマニホールドの各分岐管は、前記アウタタンクと一体構造をなして筒状に湾曲し、
前記各分岐管の一端部は前記内燃機関の各気筒とそれぞれ接続し、
かつ、他端部は前記インナタンクと接続して、
前記インナタンク内の前記チャンバと連通することを特徴とする内燃機関用レゾネータ。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関用レゾネータにおいて、
前記アウタタンクは、前記各分岐管の間に形成される余剰スペースを一体的に内包し、前記インナタンクとの間の前記チャンバ容積として使用することを特徴とする内燃機関用レゾネータ。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関用レゾネータにおいて、
前記インナタンクは、前記インナタンクの外周面の少なくとも１部に薄膜状の薄膜部が形成され、前記薄膜部を含む全表面が滑らかに連続する流線型形状に形成されていることを特徴とする内燃機関用レゾネータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸入系に配されるレゾネータに関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来から、内燃機関の吸気騒音を低減させ、また、各気筒の吸気の吸入効率を向上させるトルクアップレゾネータ（以下、レゾネータと呼ぶ）が公知である。
【０００３】
従来のレゾネータは、インテークマニホールドのサージタンクと近接して付設されるレゾナンスチャンバとを連通路にて連通するヘルムホルツ型レゾネータがある。このレゾネータは、内燃機関の吸気弁の開閉に伴う吸気脈動との共鳴により連通路で発生する共鳴波を利用して、ある特定の振動数の吸気脈動の音圧を打ち消して消音するもので、サージタンクと一体化し、隔壁を共有して小型および低コストを図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、各種振動数の騒音対策が可能な膜振動型レゾネータがある。これは、吸気管の一部を音圧によって振動する振動板によって構成し、この振動板の固有振動数を変更する手段（例えば、アクチュエータなど）を設け、振動板の固有振動数を変更することによって、ダイナミックダンパ作用により各種振動数の騒音を低減したり、音色を調整したりすることを特徴とするものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、限られたエンジンルームにおいて配設スペースを低減するために、サージタンク内に振動膜を突出させて、振動膜面積を拡大させたサージタンク内蔵式の膜振動型レゾネータも提案されている。
【０００６】
〔従来技術の不具合〕
上記する特許文献１、２に開示される従来例の内燃機関用レゾネータによれば、いずれも内燃機関の吸気弁の開閉に伴う吸気脈動の吸気騒音の低減（消音効果）、ならびに、吸気脈動の圧力振動の動圧効果である脈動効果（脈動の促進によって気筒内への吸入効率が高まること）の向上が図られる。しかし、これらのレゾネータでは、それぞれ以下の点においてなお改善の余地を残すものとなっている。
【０００７】
まず、特許文献１に開示される内燃機関用レゾネータでは、ヘルムホルツレゾネータの連通路が必要であり、この配設には大きなスペースを要する。また、共鳴波の発振部である連通部の開口面積の大きさに構造上の限界があり、大きな音圧を発振することが難しく、消音あるいは脈動効果が十分に発揮できず、また、逆に、消音あるいは脈動効果を十分に、しかも低域周波数の消音まで発揮するには大きなスペースが必要となり大型化する懸念がある。
【０００８】
次に、特許文献２に開示される内燃機関用レゾネータでは、レゾネータ容積部内に吸気脈動に含まれる燃料のハイドロカーボン（ＨＣ）が吹き返されて溜り、バックファイヤ発生時にレゾネータ内でＨＣが燃焼することにより、レゾネータ内の圧力が上昇し、膜構造部分が破裂する恐れがある。
【０００９】
また、いずれの内燃機関用レゾネータにおいても、サージタンクはインテークマニホールドと一体構造をなすもののインテークマニホールドの分岐管（ブランチ）はサージタンクの下流側に接続され、また、レゾナンスチャンバは上流側に接続されてサージタンクとブランチ間、およびブランチ同士間の空隙（スペース）がデッドスペースを形成し、スペースの有効利用が不十分であり、搭載性を損なうという問題がある。
【００１０】
また、配設スペースの低減のためレゾナンスチャンバ等をサージタンク内に突出して配設するものにあっては、サージタンク内の吸気の流れを阻害して流通抵抗を増加させ、また各ブランチ間の吸気量の分配を悪化させ、よって、内燃機関の出力の低下もしくはトルク変動の発生の懸念がある。
【特許文献１】特開平２−１９９２６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２９３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、車両搭載性を考慮した内燃機関の吸入系において、限られた容積と構造および配置が制約されるレゾネータにあって、如何に吸入損失を少なくして吸気量を増やすか、また、吸入系に許容されるスペースを、如何に有効利用するかは重要な関心事であり、インテークマニホールドのサージタンクの占める容積を最大限有効利用する小型、高性能のレゾネータを提供することが重要な課題となる。
【００１２】
よって、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、内燃機関の吸気性能を低下させることなく、高性能、かつ、コンパクトな内燃機関用レゾネータ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】
【００１３】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の手段によれば、内燃機関の吸入空気を導入する吸気管と、内燃機関の各気筒とそれぞれ接続する複数の分岐管を有するインテークマニホールドと、インテークマニホールドと吸気管との間に設けられたサージタンクと、を備え、内燃機関の各気筒への吸気により生じる吸気脈動に共振することで、内燃機関の吸気騒音を消音し、および各気筒への吸気を促進するトルクアップレゾネータにおいて、インテークマニホールドは、剛構造の壁部を有するアウタタンクから形成され、サージタンクは、柔構造の薄膜部を有するインナタンクから形成され、インナタンクをアウタタンク内に空間を設けて配して２重構造となし、インナタンクの内外に独立したチャンバを設けたことを特徴としている。
【００１４】
これにより、ばね−マス振動系のレゾネータが簡単に構成でき、共振部の膜面積を大きくとることが可能となるため大きな音圧が発生でき、消音効果、および脈動の促進効果（つまり、脈動効果）を向上することができる。また、ばね−マス振動系のレゾネータとすることで、ばねもしくはマスの変更が容易となって膜振動の共振周波数を変えやすく、各種振動数の騒音の低減がしやすくなる。
【００１５】
また、サージタンクは膜構造で２つの独立したチャンバに区切っているので、サージタンクの外側のチャンバではＨＣの蓄積はなくなり、バックファイヤによるＨＣの燃焼による破裂は生じなくなる。
【００１６】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の手段によれば、インテークマニホールドの各分岐管は、アウタタンクと一体構造をなして筒状に湾曲し、各分岐管の一端部は内燃機関の各気筒とそれぞれ接続し、かつ、他端部はインナタンクと接続して、インナタンク内のチャンバと連通することを特徴としている。
【００１７】
これにより、分岐管とアウタタンクとを一体化することによって、スペースの有効利用が可能となって、コンパクトで車両搭載性の良好なレゾネータが可能となる。
【００１８】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の手段によれば、アウタタンクは、各分岐管の間に形成される余剰スペースを一体的に内包し、インナタンクとの間のチャンバ容積として使用することを特徴としている。
【００１９】
これにより、デッドスペースの有効利用が少しのスペースを余すことなく完全に利用可能となって、よりコンパクトで優れた車両搭載性のレゾネータが可能となる。また、コンパクトでありながら有効容積は大きく確保できるので、共振周波数を下げることが容易となり低域周波数の吸気騒音の低減が容易で、かつ、高性能なレゾネータが可能となる。
【００２０】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の手段によれば、インナタンクは、インナタンクの外周面の少なくとも１部に薄膜状の薄膜部が形成され、薄膜部を含む全表面が滑らかに連続する流線型形状に形成されていることを特徴としている。
これにより、サージタンク内に余分な出っ張り等がなく吸気の流れを阻害せず、流通抵抗が増加することなく内燃機関の出力の低下やトルク変動の発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
最良の形態のレゾネータは、内燃機関の各気筒の吸気弁の開閉により生じる吸気脈動の圧力振動に共振することで吸気音の消音効果を向上するとともに、吸気の脈動効果を向上するものである。
【００２２】
このレゾネータは、インテークマニホールドが、剛構造の壁部を有するアウタタンクから形成され、サージタンクが、柔構造の薄膜部を有するインナタンクから形成され、インナタンクをアウタタンク内に空間を設けて配して２重構造となし、インナタンクの内外に独立したチャンバを設けた構造となってばね−マス振動系を構成している。また、インテークマニホールドの各分岐管は、アウタタンクと一体構造をなして筒状に湾曲し、各分岐管の一端側は内燃機関の各気筒とそれぞれ接続し、他端側はインナタンクと接続して、インナタンク内のチェンバと連通するように配されてコンパクトで高性能なものとなっている。
【実施例１】
【００２３】
〔実施例１の構成〕
実施例１のレゾネータの構成を、図１および図２を用いて説明する。
図１は、内燃機関に搭載した内燃機関用レゾネータの横断面図である。図２は、内燃機関用レゾネータを示し、（ａ）は横断面図であり、（ｂ）は縦断面図である。
【００２４】
レゾネータ１は、図１、２に示すように、内燃機関２の各気筒３へ吸気を分配、供給する分岐管８を備えるインテークマニホールド４と、インテークマニホールド４内に収容されるサージタンク６とから構成される。インテークマニホールド４は、箱型状であって剛構造の壁部を有するアウタタンク５と、このアウタタンク５と一体に成形され、その管路長を適度に長く設定可能なように筒状に湾曲した複数の分岐管８とから構成され、箱型状のアウタタンク５内に空間を備えている。
【００２５】
また、サージタンク６は、滑らかな表面の酒類用ボトル状もしくは花瓶状の流線型形状であって柔構造の薄膜部を有するインナタンク７と、このインナタンク７の軸方向一端側に一体もしくは接続される吸気管９が成形され、インナタンク７内に空間を備えている。そして、吸気管９は図示しないスロットルボディと接続され、所定の吸入空気量をサージタンク６に導入する。
【００２６】
また、サージタンク６は、その柔構造の薄膜部を有するインナタンク７の外周部に、アウタタンク５と一体に成形された複数の分岐管８の他端側が接続され、インナタンク７内に僅かに突出して突出部１０を形成し、突出部１０は開口端に向うにつれて内径が四分円状に拡がるファンネル状に設けられている。
【００２７】
これにより、レゾネータ１は柔構造のインナタンク７により構成されるサージタンク６が剛構造のアウタタンク５により構成されるインテークマニホールド４内に２重構造を形成して収容されるように組み込まれて、サージタンク６の内外にそれぞれ有効容積を有する内チャンバ１１および外チャンバ１２を構成する。なお、外チャンバ１２はアウタタンク５によって密閉されて所定の有効容積Ｖｍを保持している。また、この有効容積Ｖｍは、図２に示すように、各分岐管８の間のデッドスペースも内包するので、アウタタンク５の外形の割りに大きな有効容積Ｖｍを確保している。
【００２８】
そして、内チャンバ１１も所定の有効容積Ｖｓを有して吸気管９および各分岐管８と連通し、吸気管９から導入された吸入空気を各分岐管８に分配して各気筒３に供給する。
以上により、インナタンク７の薄膜部をマスとし、外チャンバ１２の有効容積Ｖｍを空気ばねとする所謂ばね−マス振動系の膜振動型レゾネータ１が構成される。
【００２９】
〔実施例１の作用〕
次に、上記構成のレゾネータ１の作用について説明する。
内燃機関２の運転時には、スロットルにて流量調整される吸入空気が、吸気管９を通過し、特有の流速分布を有して、この吸気管９の下流側に接続されたサージタンク６内に流入する。
【００３０】
サージタンク６内に流入した吸入空気は、容積を有するサージタンク６内で一旦減速し、特有の流速分布は緩和されて、長手方向を上流から下流に流れるとともに略直角に流れ方向を転じて各分岐管８のファンネル状の突出部１０に向って流れる。突出部１０を通過して流れる吸入空気は各分岐管８を介して内燃機関２の各気筒３に分配される。このとき、吸入空気は内燃機関２の各気筒３の吸気弁の間欠的な開閉に伴う吸気脈動を生じ、この吸気脈動の圧力振動に依存する脈動騒音が発生する。この脈動騒音は、内燃機関２の作動行程の燃焼１次成分、および２、３次成分という比較的低周波数域を主とする騒音で、音圧は高く耳障りである。
【００３１】
本実施例のレゾネータ１では、上記するように、所謂ばね−マス振動系を構成して、ばね−マス振動系による共振によって、この圧力振動による脈動騒音の特定の共振周波数の音の伝達を防ぎ、その特定の音を低減する機能を備えるものである。
【００３２】
これにより、サージタンク６に吸入された吸入空気は、圧力振動に依存する脈動騒音の周波数が、ばね−マス振動系の共振周波数と一致する場合にその脈動騒音を消音し、そして、各分岐管８を介して内燃機関２の各気筒３に分配される。ばね−マス振動系の共振周波数は、アウタタンク５内に形成される外チャンバ１２の空気ばね定数とインナタンク７の薄膜部が有するマスとの比の平方根に比例するので、共振周波数を変えるには、例えば、外チャンバ１２の容積を増やしたり、インナタンク７の薄膜部のマスを増やすことで共振周波数を低く設定することが可能となり、低周波の振動成分が比較的容易に消音できることとなる。外チャンバ１２の容積を増やしたりするのが容易であるのは、上述したようにデッドスペースを有効利用する本レゾネータ１の構成の特徴でもある。
【００３３】
また、本実施例のレゾネータ１では、ばね−マス振動系を構成して共振周波数を容易に特定できるので、以下に説明する吸気脈動の動圧効果の向上も可能である。ここで、吸気脈動の動圧効果というのは、最初の吸入サイクルで引き起こされる吸気脈動の圧力振動を分岐管８の他端側の開口端で反射して折り返すとき、ばね−マス振動系をなすレゾネータ１の共振により、正圧部を増幅して持続させ、次の吸入サイクルで引き起こされる吸気脈動の圧力振動の負圧部と重なっても、常に、重畳して吸気弁前の圧力を高くして、気筒への吸入効率を高めることである。この手段に基づく吸気脈動の動圧効果は、一般に脈動効果と呼ばれ、上述した消音効果とともにレゾネータ１の大きな機能とされている。
【００３４】
従って、サージタンク６に吸入された吸入空気は、ばね−マス振動系を構成するレゾネータ１によって、最初の吸入サイクルで引き起こされる吸気脈動の圧力振動である音圧が特定の共振周波数での伝達が抑えられて消音され、さらに、この圧力振動の圧力波が開口端にて反射して折り返すとき、正圧部が増幅されて吸気弁側に折り返され、次の吸入サイクルで引き起こされる吸気脈動の圧力振動の負圧部と重なっても、常に、正圧部の圧力によって重畳されて吸気弁前の圧力が高くなり、各気筒３への吸入効率を高めるように作用する。
【００３５】
〔実施例１の効果〕
本実施例のレゾネータ１では、柔構造のサージタンク６が剛構造のインテークマニホールド４内に収容され、サージタンク６の内外に２つのチャンバ１１、１２を形成する２重構造の配置であり、外チャンバ１２は有効容積Ｖｍを有して密閉された構造となっている。従って、サージタンク６をマスとし、外チャンバ１２の密閉容積を空気ばねとする所謂ばね−マス振動系を構成して、この圧力振動による脈動騒音の特定の共振周波数の音の伝達を防ぎ、その特定の音を低減する機能を備えるものである。
【００３６】
これにより、この圧力振動による脈動騒音の特定の音を消音するとともに、さらに、この圧力振動の圧力波が開放端にて反射して折り返すとき、正圧部が増幅されて吸気弁側に折り返され、次の吸入サイクルで引き起こされる吸気脈動の圧力振動の負圧部と重なっても、常に、正圧部の圧力によって重畳されて吸気弁前の圧力が高くなり、各気筒３への吸入効率を高めることができる。
【００３７】
また、共振する薄膜部の膜面積を大きくとることが可能となるため、大きな音圧を発生することができ、消音効果、および脈動効果を向上することができる。さらに、共振周波数を変えやすく、各種振動数の騒音の低減が可能となるが、特に、低域周波数の騒音の低減が容易となる。
【００３８】
また、サージタンク６は柔構造の薄膜部で形成されるインナタンク７により２つの独立したチャンバ１１、１２に区切っているので、サージタンク６の外側の外チャンバ１２ではＨＣの蓄積はなくなり、バックファイヤによるＨＣの燃焼による破裂は生じなくなる。さらに、膜構造のインナタンク７自体がサージタンク６を構成するので、サージタンク６内に余分な出っ張り等がなく吸気の流れを阻害せず、流通抵抗が増加することなく内燃機関２の出力の低下やトルク変動の発生を抑制できる。
【００３９】
また、分岐管８とアウタタンク５とを一体化することによって、デッドスペースの有効利用が図られ、さらに、アウタタンク５内のデッドスペースも空気ばねとする有効容積Ｖｍに利用することができるので、よりコンパクトで車両搭載性の優れたレゾネータ１が実現できる。
【００４０】
〔変形例〕
上記の実施例１では、本発明に係るレゾネータ１のサージタンク６をその全表面が柔構造の薄膜部で形成されるインナタンク７よりなる構成としたが、これに限ることなく、インナタンク７は少なくとも一部が柔構造の薄膜部で形成されるものであってもよい。
【００４１】
また、上記の実施例１では、インナタンク７はアウタタンク５内に収容され、インナタンク７の外側に有効容積Ｖｍを有する外チャンバ１２を形成して配置され、有効容積Ｖｍを空気ばねとし、インナタンク７の薄膜部をマスとする所謂ばね−マス振動系を構成したが、これに限ることなく、インナタンク７の薄膜部は若干のばね係数を有する構造ならびに材料物性であってもよく、ばね−マス振動系の共振周波数の設定が容易であって、かつ、共振周波数を容易に変えられるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】内燃機関に搭載した内燃機関用レゾネータの横断面図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は内燃機関用レゾネータの横断面図であり、（ｂ）は縦断面図である（実施例１）。
【符号の説明】
【００４３】
１      レゾネータ（トルクアップレゾネータ、膜振動型レゾネータ）
２      内燃機関
３      気筒
４      インテークマニホールド
５      アウタタンク
６      サージタンク
７      インナタンク
８      分岐管
９      吸気管
１１    内チャンバ（チャンバ）
１２    外チャンバ（チャンバ）
【図１】
0004749406.tif 000002
【図２】
0004749406.tif 000003