JPH01182568A - 内燃機関の吸気騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の吸気騒音を低減するための共鳴型
消音器に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は、従来周知の内燃機関の吸気騒音低減装置に関
する基本的構成を示す概略図である。

従来の共鳴器１９は、吸気ダクト１３の途中に装着され
、吸気ダクト１３の内側吸入通路と連通ずる管部１５と
、この管部１５の他端が連通ずる共鳴室１８とから構成
されていた。そしてこの共鳴器１９の共鳴周波数ｆｐは
、 ｆｐ＝Ｃ／２π・πＤ２／４　ｖ　　（ｐ＋ｏ、ａ　Ｄ
）・・・・・・　（１） で求められる。

ここで、Ｄは管部１５の内径、ｌは該管部１５の長さ、
■は共鳴室１８の内容積である。従って、従来の共鳴器
（以下、レゾネータと呼ぶ）ではその構造から共鳴周波
数「ｐが一律に決まってしまい、その特定共鳴周波数ｒ
ｐでのみ消音効果が得られている。

このため、実開昭５５−１２３６１０．実開昭５８−１
７２０５０、及び実開昭６０−１４７７５３に開示され
ているように、前記のり、ｆ、Ｖをアクチュエータで可
変制御し、これによって共鳴周波数ｆｐを可変して、消
音効果が得られる周波数範囲を広げようとするものがあ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の方法の中、代表的な実開昭５５−１２３６１０に
ついて以下説明する。

この方法はレゾネータの消音周波数：ｆＰを可変にする
技術として共鳴室内の容積：■を変化させている。そし
て、■の変化は物理的な大きさを変化させているので、
可変機構が大型化となる。

例えば、実開昭５５−１２３６１０の第１図は容積：Ｖ
に相当するストロークの変化が必要で、搭載形状が非常
に大きくなる。又、ピストンロッドの軸支部分を有する
為、耐振動性に難があるほかに、容器とピストンとのす
きまは、ｆｐに大きく影響を及ぼすとともに、ステック
という問題をかかえている。実開昭５５−１２３６１０
の第２図は容積を１、又は１／２に２段階に、また実開
昭５５−１２３６１０の第３図は４段階に可変にするも
ので連続可変でない。そのため、消音効果が小さいうえ
に、切換え部で谷が生じるため、音色のフィーリングが
悪くなるという問題がある。

本発明は、レゾネータの消音周波数「ｐを連続的に可変
してエンジン回転数の広い範囲に渡って消音効果を発揮
すると共に、レゾネータをより小型化して搭載性の向上
をはかり、さらに、共鳴室内の大型の摺動部を無くして
装置の信頼性を高めることを狙ったものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目、的を達成するため、エンジンへ供給
される空気の通路となる吸気ダクトの途中に共鳴室と通
じる連通部を有する内燃機関の吸気騒音低減装置におい
て、 前記連通部とは別に前記共鳴室に通じており、且つ該共
鳴室の外部へ開口させた他の連通部と、該他の連通部の
通路面積を可変する弁手段と、該弁手段を駆動する駆動
手段と、該駆動手段を前記エンジンの回転数に応じて制
御して前記弁手段を操作する制御装置とを具備すること
を技術的手段とするものである。

〔作用〕

上記作動効果をさらに詳しく述べると、通常、レゾネー
タは重りとバネの共振系に置き換えて良く説明されるの
で同様に説明する。

レゾネータの管内の空気の移動（流れ）は急には止まら
ないから、重りと見なすことができる。

共鳴室は管からの空気の移動（流れ）を柔らかく受は止
めて、その圧力を高め、それから圧力を低下させ蛙から
、管へ圧力を弾き返す役割をするバネと見なすことがで
きる。

本発明は共鳴室の一部に開口部を設ける。そうすると、
管からの圧力が共鳴室に加わると同時に、共鳴室の空気
の一部が外部に洩れるため、共鳴室の容量が一瞬減少し
た形となる。このため、開口部がなかった時、管からの
空気の移動（流れ）を柔らかく受は止めていたのが、容
量が減少した分だけ柔らかく受は止めることができなく
なる。このことは、バネが堅くなったのと同じ形となる
ためバネの場合には共振周波数が高くなることになる。

以上の関係を関係式で表すと、前記レゾネータの管内の
空気の流れは、「重り」とみなすことが出来るのでｍと
し、前記共鳴室は、空気の流れによって高くなった圧力
を低下させる作用をする「バネ」とみなすことが出来る
ので、このバネ定数をＣとすると、バネの共振周波数ｆ
０はｆｏ＝１／　　２πＪＴσ　　・・・・・・　（２
）で表わされる。

つまり、本発明は共鳴室の外部に開口する連通部の通路
面積を可変して、共鳴室内の空気の流れを変化させるも
のであるから、上記（２）式のｍを変化させることに相
当するので、共振周波数ｆ。を変化させることになり、
言い換えれば連通部の通路面積を可変することにより消
音周波数を可変させることが出来ることになる。

〔実施例］ 第１図に本発明に係るレゾネータを内燃機関吸気系に於
ける吸気騒音低減装置として用いた第１の実施例につい
て説明する。

第１図において１００は４気筒の内燃機関を示し、該内
燃機関１００の吸気側は吸気マニホールド２と吸気通路
３を介して吸入空気の浄化を行なうエアクリーナ４が接
続されている。そして、前記エアクリーナ４の上流側に
は吸気ダクト５が接続され、該吸気ダクト５の先端開口
部５ａは大気に開口している。

２００は前記内燃機関１００の排気側に接続した排気マ
ニホールドで、図示しない排気マフラーを介して大気に
排気ガスを排出している。

上記吸入ダクト５の途中には、第１の管部６が分岐して
おり、該第１の管部６の一端は前記吸気ダクト５と連通
し、他端は密閉空間よりなる共鳴室７に開口している。

さらに、第２の管部８が一端が前記共鳴室７に連通し、
他端が大気に開口するよう前記共鳴室７に接続され、該
第２の管部８内には管路の断面積を可変する制御バルブ
９が設けられ、さらに、前記制御バルブ９には該バルブ
９の開度を制御する駆動アクチュエータ１０がシャフト
１１を介して接続されている。

本発明においては、前記駆動アクチュエータ１０は、応
答性に優れたロータリーソレノイドを用いている。

３１０は前記機関１００の回転数を検出する回転検出器
、３００は前記回転検出器３１０の信号を基に前記制御
バルブ９の開度を決定制御する制御装置である。

次に、上記吸気騒音低減装置における共鳴周波数の可変
方法について説明する。

制御装置３００には、吸気騒音低減装置の制御信号とし
て内燃機関１００の回転数を示すエンジンパルスＰｅが
回転検出器３１０から供給されており、前記制御装置３
００はかかるエンジンパルス信号に基づいて制御バルブ
９の開口断面積を制御をすべく、該パルプ９０開度を所
定の位置に設定し、前記機関１００の種々の回転数によ
る運転状態に応じて、前記機関１００の吸気騒音を最も
低減させる様にロータリーソレノイドよりなる駆動アク
チュエータ１０に信号を印加する。

この公知のロータリーソレノイドは、応答性が優れてい
るため、エンジン回転数の変化に対して迅速に応答追従
するので、常に高い消音効果が得られる。第４図に上記
第１実施例の制御結果を示す。

前記第２の管部８に設けた前記制御バルブ９０開度が小
さいほど共鳴周波数が低回転域で生じ、前記制御バルブ
９の開度が大きいほど共鳴周波数が高回転域で生じる。

この結果、前記機関１００の回転数に応じて前記制御バ
ルブ９の開度を連続的に制御することにより、第４図の
点線で示したＡのレベルに音圧レベルは低下し、広い範
囲に渡って高い消音効果を得ることができる。

ここで制御袋２３００について説明する。

第６図に制御装置３００のブロック図を示す。

制御装置３００の入力側にはエンジン１００の回転検出
器３１０が接続され、出力側には制御バルブ９の駆動ア
クチュエータ１０であるロータリーソレノイド３２０が
接続される。なお、入力信号としてはこのエンジン１０
０の出力軸の回転数に応じたパルス信号を発生するもの
である。

制御装置３００は、このエンジン１００の回転検出器３
１０の発生するパルス信号を波形整形する整形回路３３
０、及び前記整形回路３３０からのパルス信号とクロッ
ク回路３４０より得られるクロック信号などに基づき、
後述するような処理を実行するマイクロプロセッサ３５
０を備え、そのマイクロプロセッサ３５０の処理結果に
より、ロータリーソレノイド３２０へ駆動電流を流す駆
動回路３６０が通電制御される。

次にマイクロプロセッサ３５０の処理を、第７図に示す
フローチャートに基づき説明する。

まず図示しない電源が投入されると、ステップ３５１に
おいて開始時のみマイクロプロセッサ３５０の作動のた
めの初期値セットが行われる。次にステップ３５２にお
いて、エンジン１００の回転数検出器３１０からのパル
ス信号とクロック回路３４０の発生するクロック信号と
に基づきエンジン１００の回転数Ｎを算出する。続いて
ステップ３５３において、ステップ３５２で算出した回
転数Ｎを基にＭＡＰから制御バルブ９の開度を決めるデ
ユーティ比Ｄｕを読み出す。ステップ３５４において、
ロータリーソレノイド３２０を駆動のパルス信号を駆動
回路３６０に出力し、その後、ステップ３５１へ戻る。

第８図にステップ３５３におけるエンジン回転数Ｎとデ
ユーティ比Ｄｕの関係を示す。

第３°図に本発明の第２実施例を示す。

第２の管部８の共鳴室７に連通しない方の他端８ａをエ
アクリーナ４に接続し連通して、前記第１実施例と同様
に制御バルブ９の開度をエンジン回転数に応じて制御す
るものである。

第５図に、第２実施例の制御結果を示す。

前記第１実施例の共鳴室７の連通部の通路面積可変の効
果に、エアクリーナ４の連通部の通路面積可変制御を加
えた消音効果が得られている。即ち、制御バルブ９の開
度を連続的に制御することにより、第５図の点検で示し
たＡ′のレベルに音圧レベルは低下し、さらに広い範囲
で高い消音効果を得ることができた。

本実施例における第１の管部６と第２の管部８は必ずし
も管部でなくても良く、連通部であれば良い。

なお、第２の管部８が共鳴室７に設けられる位置につい
ては、搭載上から決められるもので特に限定するもので
はない。

また、第２実施例においては制御バルブ９を第２の管部
８に設けたが、これに変えて第１の管部６に設けても、
同様の消音効果が得られる。

さらに、本実施例では駆動アクチュエータ１０にロータ
リーソレノイドを用いたが、ステップモータでも良く、
要は制御バルブ９の開度を連続的に可変の出来る駆動ア
クチュエータならば良い。

なお、本実施例で弁手段として用いた制御バルブ９は、
例えば通常の回転式ダンパーで良く、駆動アクチュエー
タ１０により連通部の通路面積を可変出来るものならば
良い。

本実施例では、吸気系の騒音低減の適用について述べた
が、排気系の騒音低減に適用しても同様の消音効果が得
られるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明になる内燃機関の吸気騒音低
減装置は、 ｌ）エンジン回転数に対して第２の連通部の通路面積を
連続的に可変することにより、連続的に消音周波数を可
変するものであるため、吸気騒音低減の谷間が生じない
ので音色の変化がなく、且つ、エンジン回転数の広い範
囲に渡って吸気騒音が低減される。

２）なお、共鳴室内の容積の可変でなくて、可変面積の
小さい第２の連通部での可変であるため、レゾネータの
小型化が出来るので、搭載性が極めて向上する。

３）さらに、共鳴室内の容積可変のための大きな摺動部
が無いので、装置の信頬性が飛躍的に高くなる。

等の実用上の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の吸気騒音低減装置の第１実
施例を示す構成図、第２図は従来の内燃機関の吸気騒音
低減装置の基本構成を示す概略図、第３図は本発明の上
記装置の第２実施例を示す構成図、第４図は前記第１実
施例においての、また第５図は前記第２実施例において
のエンジン回転数と連動した吸気系の固有周波数と吸気
騒音の音圧レベルを示すグラフ、第６図は制御装置のブ
ロック図、第７図はマイクロプロセッサの処理を示すフ
ローチャート、第８図はエンジン回転数と制御バルブ開
度の関係を示すグラフである。 ４・・・エアクリーナ、５・・・吸気ダクト、６・・・
第１の管部（連通部）、７・・・共鳴室、８・・・第２
の管部（他の連通部）、９・・・制御バルブ（弁手段）
、１０・・・アクチュエータ（駆動手段）、１００・・
・エンジン（内燃機関）、３００・・・制御装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンへ供給される空気の通路となる吸気ダク
   トの途中に共鳴室と通じる連通部を有する内燃機関の吸
   気騒音低減装置において、 前記連通部とは別に前記共鳴室に通じており、且つ該共
   鳴室の外部へ開口させた他の連通部と、該他の連通部の
   通路面積を可変する弁手段と、該弁手段を駆動する駆動
   手段と、該駆動手段を前記エンジンの回転数に応じて制
   御して前記弁手段を操作する制御装置とを具備すること
   を特徴とする内燃機関の吸気騒音低減装置。
2. （２）前記他の連通部は、大気に開口することを特徴と
   する第１項記載の内燃機関の吸気騒音低減装置。
3. （３）前記他の連通部は、吸気ダクトに接続されたエア
   クリーナに開口することを特徴とする第１項記載の内燃
   機関の吸気騒音低減装置。
4. （４）前記駆動手段は、ロータリーソレノイドよりなる
   ことを特徴とする第１項から第３項の何れか記載の内燃
   機関の吸気騒音低減装置。