(57)【要約】【課題】エンジンの騒音及び振動を低く抑える。【解決手段】ピストン７が収容された気筒を備えるシリンダブロック１と、前記シリンダブロック１に設けられ気筒の燃焼室２の周囲に配置されるウォータジャケット１０と、ウォータジャケット１０の燃焼室２側の内壁８ａとその反対側の内壁８ｂとの間を結んで配置される振動吸収手段２０とを備えたエンジンとした。振動吸収手段２０は、燃焼室２側の内壁８ａと反対側の内壁８ｂとの間に配置される質点２３と、質点２３と燃焼室２側の内壁８ａとの間及び質点２３と反対側の内壁８ｂとの間をそれぞれ結んで配置される弾性要素２２とを備えたばねマス系で構成される。ばねマス系は、その共振周波数が、低減する対象となるエンジンの振動周波数に設定されている。【選択図】図１
2017020351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが収容された気筒を備えるシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに設けられ前記気筒の燃焼室周囲に配置されるウォータジャケットと、
前記ウォータジャケットの燃焼室側の内壁とその反対側の内壁との間を結んで配置される振動吸収手段と、
を備えたエンジン。
【請求項２】
前記振動吸収手段は、前記燃焼室側の内壁と前記反対側の内壁との間に配置される質点と、前記質点と前記燃焼室側の内壁との間及び前記質点と前記反対側の内壁との間をそれぞれ結んで配置される弾性要素とを備えたばねマス系で構成される
請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記質点は所定の質量を有するおもりであり、前記弾性要素はコイルバネである
請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記ばねマス系は、その共振周波数が、低減する対象となるエンジンの振動周波数に設定されている
請求項２又は３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記ウォータジャケット内に配置されるウォータジャケットスペーサを備え、
前記振動吸収手段は、前記ウォータジャケットスペーサに取付られている
請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項６】
前記ウォータジャケットスペーサは、シリンダヘッド側とクランクシャフト側とを結ぶ方向に形成された貫通孔からなる収容部を備え、
前記振動吸収手段は、前記収容部内の前記貫通孔の対向する内面間を結んで配置される
請求項５に記載のエンジン。
【請求項７】
前記ウォータジャケットスペーサは、前記燃焼室側へ向く内側面とその反対側の外側面とを結ぶ方向に形成された貫通孔からなる収容部を備え、
前記振動吸収手段は、前記収容部内の前記貫通孔の両側開口間を結んで配置される
請求項５に記載のエンジン。
【請求項８】
前記振動吸収手段は、前記ウォータジャケットスペーサに埋込固定されている
請求項５〜７の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項９】
前記シリンダブロックは、前記気筒を挟んで吸気側と排気側にそれぞれ前記ウォータジャケットを備え、
前記振動吸収手段は、吸気側の前記ウォータジャケット内と排気側の前記ウォータジャケット内にそれぞれ配置され、
吸気側の前記振動吸収手段の弾性要素の強さを、排気側の前記振動吸収手段の弾性要素の強さよりも大きくした
請求項１〜８の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項１０】
前記シリンダブロックは、前記気筒を挟んで吸気側と排気側にそれぞれ前記ウォータジャケットを備え、
前記振動吸収手段は、吸気側の前記ウォータジャケット内にのみ配置される
請求項１〜８の何れか１項に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの騒音振動抑制構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載されるエンジン、特に、ディーゼルエンジンから発生する騒音は、筒内圧振動を起振源として発生するピストンスラップ音やベアリングインパクト音等の複合音であると考えられている。
【０００３】
このような筒内圧振動を起振源として発生する騒音を抑制する構造として、種々の提案が成されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ピストンに取り付けられるピストンピンの中空部に、ダイナミックダンパを配置した技術がある。また、例えば、特許文献２には、弾性膜を備えた振動吸収手段を、シリンダ内部に形成されたウォータジャケット用の空間に臨むように配置した技術がある。振動吸収手段は、シリンダブロックの外側からシリンダブロックを貫通して取り付けられ、その先端の弾性膜が、ウォータジャケット用の空間におけるシリンダブロック外面側の内壁とほぼ面一となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２０１４／０３４０３４Ａ１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６５９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の技術では、ダイナミックダンパを構成する部材に繰り返し荷重が加わることにより、それらの部材が劣化する可能性がある。ピストンピン内でダイナミックダンパの部材が劣化してそれらが万が一破損すると、エンジンのクランクケース内に破損した部品が落下するので、好ましくない。
【０００７】
上記特許文献２に記載の技術では、ピストン等の振動によって冷却水に生じる圧力変動を抑制するために、シリンダブロックの外側からウォータジャケット用の空間に臨む振動吸収手段を配置しているので、エンジンのクランクケース内に破損した部品が落下する危惧はない。
【０００８】
しかし、上記特許文献２に記載の技術では、ピストン等の振動によって冷却水に生じる圧力変動を抑制するにとどまる。このため、外部に伝わるエンジンの燃焼音を低く抑えるためには、この技術では充分ではない。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、エンジンの騒音及び振動を低く抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明は、ピストンが収容された気筒を備えるシリンダブロックと、前記シリンダブロックに設けられ前記気筒の燃焼室周囲に配置されるウォータジャケットと、前記ウォータジャケットの前記燃焼室側の内壁とその反対側の内壁との間を結んで配置される振動吸収手段とを備えたエンジンを採用した。
【００１１】
前記振動吸収手段は、前記燃焼室側の内壁と前記反対側の内壁との間に配置される質点と、前記質点と前記燃焼室側の内壁との間及び前記質点と前記反対側の内壁との間をそれぞれ結んで配置される弾性要素とを備えたばねマス系で構成することができる。
【００１２】
前記質点は所定の質量を有するおもりであり、前記弾性要素はコイルバネである構成を採用することができる。
【００１３】
また、前記ばねマス系は、その共振周波数が、低減する対象となるエンジンの振動周波数に設定されている構成を採用することができる。
【００１４】
これらの各構成において、前記ウォータジャケット内に配置されるウォータジャケットスペーサを備え、前記振動吸収手段は、前記ウォータジャケットスペーサに取付られている構成を採用することができる。
【００１５】
前記ウォータジャケットスペーサは、シリンダヘッド側とクランクシャフト側とを結ぶ方向に形成された貫通孔からなる収容部を備え、前記振動吸収手段は、前記収容部内の前記貫通孔の対向する内面間を結んで配置される構成を採用することができる。
【００１６】
あるいは、前記ウォータジャケットスペーサは、前記燃焼室側へ向く内側面とその反対側の外側面とを結ぶ方向に形成された貫通孔からなる収容部を備え、前記振動吸収手段は、前記収容部内の前記貫通孔の両側開口間を結んで配置される構成を採用することができる。
【００１７】
前記振動吸収手段は、前記ウォータジャケットスペーサに埋込固定されている構成を採用することができる。
【００１８】
前記シリンダブロックは、前記気筒を挟んで吸気側と排気側にそれぞれ前記ウォータジャケットを備え、前記振動吸収手段は、吸気側の前記ウォータジャケット内と排気側の前記ウォータジャケット内にそれぞれ配置され、吸気側の前記振動吸収手段の弾性要素の強さを、排気側の前記振動吸収手段の弾性要素の強さよりも大きくした構成を採用することができる。
【００１９】
また、前記シリンダブロックは、前記気筒を挟んで吸気側と排気側にそれぞれ前記ウォータジャケットを備え、前記振動吸収手段は、吸気側の前記ウォータジャケット内にのみ配置される構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は、シリンダブロックの気筒の周囲に配置されるウォータジャケット内に、そのウォータジャケットの燃焼室側の内壁とその反対側の内壁との間を結ぶ振動吸収手段を備えたので、エンジンの騒音及び振動を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施形態を示すシリンダの縦断面図である。
【図２】シリンダブロックの斜視図である。
【図３】振動吸収手段の詳細を示す要部拡大図である。
【図４】他の実施形態の振動吸収手段の詳細を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、この発明のエンジンの要部を示す縦断面図である。
【００２３】
エンジンの構成は、ピストン７を収容した気筒を備えるシリンダブロック１と、その気筒の燃焼室２内に吸気を送り込む吸気通路３、燃焼室２から引き出された排気通路４、燃焼室２内あるいは吸気通路３内に臨む燃料噴射弁（図示せず）等を備えている。吸気通路３の燃焼室２への開口である吸気ポート、及び、排気通路４の燃焼室２への開口である排気ポートは、それぞれ吸気バルブ５、排気バルブ６によって開閉される。
【００２４】
なお、図のエンジンは、ガソリンエンジンを想定しているが、この発明は、エンジンの種別に関わりなく、例えば、ディーゼルエンジンにおいても採用できる。特に、ディーゼルエンジンにおけるピストンスラップ音やベアリングインパクト音に対しては、この発明の効果がより大きく期待できる。
【００２５】
また、この実施形態は、図２に示すように、三つの気筒を備えたシリンダブロック１を想定しているが、気筒の数は自由に設定できる。
【００２６】
シリンダブロックの気筒の燃焼室２の周囲の側壁８には、エンジンを冷却するための冷却水が通過するウォータジャケット１０が設けられている。ウォータジャケット１０は、シリンダブロック１の各気筒を挟んで、吸気側の側壁８と排気側の側壁８にそれぞれ設けられる。
【００２７】
図１に示す符号９はシリンダブロック１とシリンダヘッドとの間に介在されるガスケット９である。ガスケット９には冷却水を通す孔が設けられているので、冷却水は、ウォータジャケット１０を通ってクランクシャフト側からシリンダヘッド側へと流れ、その後、外部のラジエタ等へと流れていく。
【００２８】
ウォータジャケット１０の形状は、シリンダブロック１の平面視において、断面円形の気筒の筒軸周りの円弧状に形成されている。図２では、吸気側、排気側のそれぞれにおいて、隣り合う気筒のウォータジャケット１０同士は連通している、隣り合う気筒のウォータジャケット１０同士は連通、非連通は、エンジンの仕様に応じて決定される。また、ウォータジャケット１０が設けられる気筒の筒軸周りの方位（範囲）についても、エンジンの仕様に応じて決定される。
【００２９】
ウォータジャケット１０の燃焼室２側の内壁８ａ（ライナ外壁）と、その反対側の内壁８ｂ（ブロック外壁）との間には、その内壁８ａ，８ｂ間を結ぶ振動吸収手段２０が備えられている。
【００３０】
この実施形態において、振動吸収手段２０は、燃焼室２側の内壁８ａと反対側の内壁８ｂとの間の中ほどに配置される質点２３と、質点２３と燃焼室２側の内壁８ａとの間、及び、質点２３と反対側の内壁８ｂとの間をそれぞれ結んで配置される弾性要素２２とを備えたばねマス系で構成される。
【００３１】
質点２３は所定の質量を有するおもりである。以下、これを、おもり２３と称する。弾性要素２２はコイルバネである。以下、これをコイルバネ２２と称する。
【００３２】
おもり２３は、その両端に筒状に突出する保持部２４，２４を備える。また、対向する内壁８ａ，８ｂには、同じく、筒状に突出する係止部２５，２５を備える。係止部２５，２５の先端は先細りの形状（ここでは円すい状）としており、係止部２５，２５がコイルバネ２２の内径空間に嵌りやすくなっている。保持部２４，２４の先端も同様に先細りの形状（前述の円すい状等）としてもよい。
【００３３】
ウォータジャケット１０内には、水の流れを制御し、ライナの温度分布を調整するためのウォータジャケットスペーサ２１が備えられる。振動吸収手段２０は、このウォータジャケットスペーサ２１に取付られている。
【００３４】
ウォータジャケットスペーサ２１は、耐熱性の樹脂部材で構成される。樹脂部材が、ウォータジャケット１０内に挿入されることにより、燃焼室２側の内壁８ａと反対側の内壁８ｂの両方に接触し、その内壁８ａ，８ｂ間を突っ張ることで所定の位置に固定される。
【００３５】
なお、ウォータジャケットスペーサ２１は、樹脂部材を、ウォータジャケット１０内の所定の位置に挿入して配置した後、その樹脂部材を型枠として、同じく耐熱性である未硬化の樹脂を流し込んでそれを硬化させることによって、ウォータジャケット１０内の所定の範囲に配置される場合もある。
【００３６】
図３の実施形態では、ウォータジャケットスペーサ２１は、燃焼室２側の内壁８ａと反対側の内壁８ｂの両方に接触する板状又はブロック状の部材で構成され、その部材の一部に、シリンダヘッド側とクランクシャフト側とを結ぶ方向に形成された貫通孔２１ｂからなる収容部２６を備えている。貫通孔２１ｂの形状は、断面円形であってもよいし、断面矩形等であってもよい。
【００３７】
振動吸収手段２０は、収容部２６の燃焼室２側の壁部２１ａの内面と、それに対向する反対側の壁部２１ａの内面との間に突っ張るように配置される。このとき、コイルバネ２２を係止する係止部２５，２５は、収容部２６の壁部２１ａに突出して設けられる。
【００３８】
図４の実施形態では、ウォータジャケットスペーサ２１は、燃焼室２側の内壁８ａと反対側の内壁８ｂの両方に接触する板状又はブロック状の部材である架渡部２１ｄと、その架渡部２１ｄの内壁８ｂ側において、内壁８ｂに接触しながら立ち上がる壁部２１ｃで構成される。その架渡部２１ｄの一部に、燃焼室２側へ向く内側面とその反対側の外側面とを結ぶ方向に形成された貫通孔２１ｅからなる収容部２６を備える。貫通孔２１ｅの形状は、断面円形であってもよいし、断面矩形等であってもよい。貫通孔２１ｅは、両側の内壁８ａ，８ｂに向かって開口している。
【００３９】
振動吸収手段２０は、収容部２６内の貫通孔２１ｅの両側開口間を結んで配置されるので、その振動吸収手段２０は、その開口を通じて、燃焼室２側の内壁８ａの内面と、それに対向する反対側の内壁８ｂの内面との間に突っ張るように配置される。このとき、コイルバネ２２を係止する係止部２５，２５は、内壁８ａ，８ｂに設けられる。
【００４０】
このように、振動吸収手段２０をウォータジャケット１０内に配置したので、万が一、振動吸収手段２０の部材が破損しても、その破損した部材が、エンジンの可動部内に落ちることはない。すなわち、破損した部材は、冷却水の循環経路内にとどまるので、ライナ内壁やエンジン可動部に致命的な損傷を与えない。
【００４１】
各実施形態において、振動吸収手段２０は、ウォータジャケットスペーサ２１に埋込固定されている。その埋込固定の形態としては、例えば、ウォータジャケットスペーサ２１の一部又は全部が樹脂製やゴム製である場合には、その樹脂製やゴム製の部材を製造する際に、振動吸収手段２０をインサート成型（鋳込み固定）とすることができる。
【００４２】
また、振動吸収手段２０を、前述の貫通孔２１ｂ，２１ｅや、シリンダヘッド側とクランクシャフト側とを結ぶ方向を深さ方向として形成された凹部、内壁８ａ，８ｂ間を結ぶ方向を深さ方向として形成された凹部、その他形状からなる収容部２６内に固定する場合には、振動吸収手段２０を取り付けたウォータジャケットスペーサ２１をウォータジャケット１０内に配置する前、又は後に、振動吸収手段２０を収容した収容部２６内に未硬化の樹脂又はゴムを注入し、それを硬化させることにより、振動吸収手段２０をウォータジャケットスペーサ２１に固定してもよい。
【００４３】
これらの埋込固定の各構成において、振動吸収手段２０は、樹脂やゴム等を介して内壁８ａ，８ｂに接していてもよいし、収容部２６が内壁８ａ，８ｂに臨んでいる場合には、内壁８ａ，８ｂに直接接していてもよい。
【００４４】
振動吸収手段２０をウォータジャケットスペーサ２１に埋込固定としない場合には、振動吸収手段２０は、収容部２６の内面間、あるいは、ウォータジャケット１０の内壁８ａ，８ｂ間にしっかりと突っ張って、脱落しないように固定されていることが望ましい。
【００４５】
このような振動吸収手段２０をウォータジャケット１０内に配置したことにより、筒内圧振動を起振源として、ライナを通じて発生するピストンスラップ音やベアリングインパクト音等を抑制することができる。
【００４６】
また、振動吸収手段２０をばねマス系としたことにより、種々の周波数の燃焼音に対応しやすくなる。
【００４７】
この実施形態では、おもり２３とコイルバネ２２とからなるばねマス系の共振周波数が、低減する対象となるエンジンの振動周波数に設定されている。例えば、１．２５ｋＨｚからなるエンジンの燃焼音を抑制したければ、ばねマス系の共振周波数も、１．２５ｋＨｚに設定する。共振周波数の設定は、質点（おもり２３）の質量と弾性要素（コイルバネ２２）の弾性係数（弾性力）を増減させることにより行うことができる。
【００４８】
また、この実施形態では、振動吸収手段２０は、吸気側のウォータジャケット１０内と排気側のウォータジャケット１０内にそれぞれ配置されているが、振動吸収手段２０は、吸気側、排気側のいずれか一方のウォータジャケット１０内にのみ配置する態様としてもよい。このとき、吸気側のウォータジャケット１０内に振動吸収手段２０を配置することが望ましい。これにより、振動吸収手段２０を配置した吸気側におけるシリンダブロッ１クの弾性要素の強さが、振動吸収手段２０を配置していない排気側のシリンダブロック１の弾性要素の強さよりも大きくなる。
【００４９】
さらに、振動吸収手段２０を、吸気側のウォータジャケット１０内と排気側のウォータジャケット１０内にそれぞれ配置する場合には、吸気側の振動吸収手段２０の弾性要素の強さを、排気側の振動吸収手段２０の弾性要素の強さよりも大きくすることが望ましい。これにより、同じく、吸気側におけるシリンダブロック１の弾性要素の強さが、排気側のシリンダブロック１の弾性要素の強さよりも大きくなる。
【００５０】
これらの実施形態では、振動吸収手段２０をウォータジャケットスペーサ２１に取り付けたが、ウォータジャケットスペーサ２１を介さず、振動吸収手段２０を直接、ウォータジャケット１０の内面に当接させて突っ張らせてもよい。このとき、コイルバネ２２を係止する係止部２５，２５は、内壁８ａ，８ｂに設けられる。
【００５１】
なお、ウォータジャケットスペーサ２１は、エンジンのシリンダブロック１に対して事後的に追加が可能であるので、既に完成したエンジン、使用されているエンジンに対して、振動吸収手段２０を取り付けたウォータジャケットスペーサ２１を追加で固定することにより、エンジンの防音、防振性能を高めることができる。
【００５２】
この実施形態では、振動吸収手段２０を、ウォータジャケット１０内の燃焼室２側の内壁８ａと反対側の内壁８ｂとの間に配置されるばねマス系で構成したが、ばねマス系以外の振動吸収手段２０を採用することもできる。例えば、振動吸収手段２０として、質点として機能するおもり２３を別途に備えないコイルバネ等のバネ部材の単体、あるいは、衝撃を減衰する機能を有するダンパーを、ウォータジャケット１０内の燃焼室２側の内壁８ａと反対側の内壁８ｂとの間に突っ張らせた構成を採用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  シリンダブロック
２  気筒（燃焼室）
３  吸気通路
４  排気通路
５  吸気バルブ
６  排気バルブ
７  ピストン
８  側壁
８ａ  燃焼室側の内壁
８ｂ  反対側の内壁
９  ガスケット
１０  ウォータジャケット
２０  振動吸収手段
２１  ウォータジャケットスペーサ
２１ａ，２１ｃ  壁部
２１ｂ，２１ｅ  貫通孔
２１ｄ  架渡部
２２  弾性要素（コイルバネ）
２３  質点（おもり）
２４  保持部
２５  係止部
２６  収容部
【図１】
2017020351.tif 000003
【図２】
2017020351.tif 000004
【図３】
2017020351.tif 000005
【図４】
2017020351.tif 000006