JPH03290052A - 内燃機関の吸気音低減装置 - 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、エアクリーナに空気を導入する２つの吸気通
路を備え、内燃機関の回転数に応じて一方の吸気通路を
開閉することにより吸気音を低減する、内燃機関の吸気
音低減装置に関する。

［従来の技術］ 内燃機関の高出力化のためには、吸入空気量を増大でき
るように吸気通路の開口断面積を大きくすればよいが、
開口断面積を単に大きくしただけでは吸気口から出る吸
気音が大きくなるという問題がある。そこで従来より、
実公昭３８−９００２号公報、実開昭６３−６００７２
号公報等に記載のように、エアクリーナに空気を導入す
る吸気通路を二つにし、低回転時は一方の通路を閉じる
ことにより騒音舎低減し、高回転時には両方の吸気通路
を開くことにより出力性能を確保するといったことが考
えられている。

つまり第９図に示す夕０く、吸気音を低減するために内
燃機関の出力性能をある程度犠牲にして開口断面積を小
さく設定した場合（図に実線で示す）と、開口断面積を
その１．８倍にした場合（図に破線で示す）との出力性
能を比較すると、機関回転数ＮＥが低い場合には出力に
殆ど差はなく、機関回転数ＮＥが高くなるにつれて出力
の差が大きくなり、最大出力にて５馬力もの差が出るよ
うになる。このため従来で（よ第１０図に示す如く、エ
アクリーナ８０に空気を導入する吸気通路として二つの
吸気通路８２．８４を形成すると共に、一方の吸気通路
８４に開閉弁８６を設け、機関回転数ＮＥが所定回転数
（例えば４０００　［ｒ、　ｐ、ｍ、　］）以下の場合
には開閉弁８６を閉じ、機関回転数ＮＥが所定回転数を
越えると開閉弁８６を開く、といった制御を行なうこと
によって、内燃機関低回転時の吸気音を低減しつつ、高
回転時の出力性能を向上することが考えられているので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、こうした従来の対策で（上第１１図実線に示す
ように、開閉弁８６が閉状態となる内燃機関の低回転時
に吸気系の共鳴により生ず゛るピーク騒音（図に示す２
０００［ｒ、ｐ、ｒｎ、］付近の騒音）は消すことがで
きず、また内燃機関の高回転時には開口断面積が大きい
ために、吸気音の低減効果は得ることができないといっ
た問題がある。また機関回転数ＮＥが上昇して開閉弁８
６が開状態に切り換えられると、開口断面積が大きくな
って吸気音が急激に悪化するため、単に騒音レベルが問
題となるばかりでなく、加減速時の音のフィーリングも
悪くなるといった問題もある。尚第１１図において、実
線は開閉弁８６を機関回転数に応じて開閉制御した場合
の音圧レベル、点線は開閉弁８６を閉状態とした場合の
音圧レベル、−点鎖線は開閉弁８６を開状態とした場合
の音圧レベル、をそれぞれ表している。

本発明（上　こうした問題に鑑みなされたもので、機関
回転数の広範囲にわたって吸気音を低減すると共に、出
力性能も充分確保することのできる内燃機関の吸気音低
減装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 即ち上記目的を達するためになされた本発明（よエアク
リーナに空気舎導入する第１及び第２の吸気通路と、 第２の吸気通路に設けられ、該通路を開閉する開閉弁と
、 内燃ｇ＆開の回転数が所定回転数以下のときには上記開
閉弁を閉弁し、回転数が所定回転数を越えると上記開閉
弁を開弁する開閉制御手段と、を備えた内燃機関の吸気
音低減装置において、上記各吸気通路の音圧波が互いに
干渉するよう両吸気通路の開口端を近接して形成すると
共に、上記第２の吸気通路の上記開閉弁より下流側に拡
張室を形成してなることを特徴とする内燃機関の吸気音
低減装置を要旨としている。

［作用］ このように本発明の吸気音低減装置においては、第１及
び第２の吸気通路の音圧波が互いに干渉するするように
両吸気通路の開口端が近接して形成さ札　また第２の吸
気通路の開閉弁より下流側には拡張室が形成されている
ため、機関回転数が低く開閉弁が閉じているときに（よ
　拡張室が第１の吸気通路に対するレゾネータとして働
き、第１の吸気通路から発生する吸気音舎低減し、逆に
機関回転数が高く、開閉弁が開いているときには、拡張
室の容積により、両吸気通路から発生する音圧波に位相
差が生じ、この位相差により吸気音が互いに打ち消しあ
って、吸気音が低減する。

尚開閉弁が開状態にあるとき、拡張室による吸気音低減
効果を支分発揮させるには、各吸気通路の等価管長を、
拡張室の容積を用いて問題となる周波数の半波養分ずら
せることが望ましい。つまりこうすることにより各吸気
通路の吸入口より出てぐる音圧波の位相を］８０°ずら
ずことができ、吸気音をより効率よく低減できるのであ
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例舎図面と共に説明する。

まず第１図は第１実施例の吸気音低減装置の構成を表し
ている。

図に示す如く本実施例の吸気音低減装置は、内燃機関の
エアクリーナ］○に空気を導入する吸気通路として、常
時開放した第１の吸気通路］２と、拡張室］４が形成さ
れこの拡張室１４より上流側に設けられた開閉弁］６に
より開閉可能な第２の吸気通路１８と、を備えている。

第２の吸気通路１８１よ第１の吸気通路１２の開口近傍
で開口しており、両吸気通路１２．１８の開放時には各
吸気通路１２．１８の音圧波が互いに干渉するようにさ
れている。

次１こ第２の吸気通路］８に設けられた開閉弁１６（よ
　バキュームアクチュエータ２０と、バキュームアクチ
ュータ２０を駆動するための負圧を発生する負圧源２２
と、バキュームアクチュエータ２０を負圧源２２に接続
するか大気に開放するかを切り換えるソレノイドバルブ
２４と、内燃機関の回転数を検出する回転数センサ２６
と、回転数センサ２６により検出された機関回転数ＮＥ
に基づきソレノイドバルブ２４を通電制御する制御回路
２８と、からなる開閉制御手段としての制御装置３０に
より開閉制御される。

バキュームアクチュエータ２０（１大気に開放されてい
るとき開閉弁１６を閉じ、負圧源２２からの負圧がかか
ると開閉弁１６を開くように構成されており、制御回路
２６は、機関回転数ＮＥが所定回転数（例えば４０００
　［ｒ、　ｐ、ｍ、　］）以下であるときソレノイドバ
ルブ２４を大気側１：、逆に機関回転数ＮＥが所定回転
数を越えるとソレノイドバルブ２４を負圧源２２側に切
り換える。このため機関回転数ＮＥが所定回転数以下で
あるときに法バキュームアクチュエータ２０が大気に開
放されて、開閉弁１６が閉状態となり、逆に機関回転数
ＮＥが所定回転数を越えると、バキュームアクチュエー
タ２０に負圧が供給されて、開閉弁１６が開状態となる
。

上記のように第２の吸気通路１８に拡張室を設けると、
機関回転数ＮＥが低く開閉弁］６が閉じている場合に法
拡張室１４がレゾネータとして働き、第１の吸気通路１
２から発生する吸気音を低減し、逆に機関回転数ＮＥが
高く開閉弁１６が開いている場合には、拡張室１４の容
積によって、各吸気通路１２．・１８からの音圧波に位
相差が生じ、この位相差により吸気音が低減されること
となるのであるが、本実施例で（よ　こうした拡張室］
６による吸気音の低減効果を最大限発揮できるように、
第２の吸気通路各部の寸法が設定されている。以下この
ための設計手順について説明する。

まず開閉弁］６が閉じている場合、拡張室］４は第１の
吸気通路］２で生ずる吸気音を消音するレゾネータとし
て働くこととなるが、このレゾネータの共鳴周波数ｆ１
は、第２図（ａ）に示す如との間の長さをＬ２ａ、拡張
室１４の容積をＶとすると、 ｆに（Ｃ／２π）・ｆ串７Ｔ可１ となる（但し、Ｃ：音速）。そこで本実施例で（よ第２
の吸気通路］８の長さＬ２ａを、吸気系の共鳴によるピ
ーク騒音（前述の第１１図に示した２０００　［ｒ、　
ｐ、ｍ、　］付近の騒音）を大きく低減できるように調
整することにより、内燃機関低回転時の吸気音を低減し
ている。

一方開閉弁が開いている場合、第２図（ｂ）にＳｌ、　
　エアクリーナ１０と拡張室１４との間の長と拡張室］
４との間の長さをＬ２ｂとし、また各吸気通路１２．ｊ
８の等価管長を夫々ＬＥＩ、　　ＬＥ２とすると、ＬＥ
１＝１１であるが、ＬＥ２は、Ｓ　２ｃｏｔ（Ｌ　２ｂ
／ＬＥ２）ｙｒ　−Ｓ　　１ｔａｎ（Ｌ　２ａ／ＬＥ２
）ｙｒ−Ｖ・π／ＬＥ２＝０ を解くことにより求まる。従って吸気通路２は途中に拡
張室があるため、（ＬＥ２−　ＬＥＩ）だけ等価管長が
長くなる。

ここで高回転時に問題となる周波数（第１１図に示した
４　５００　［ｒ、ｐ、ｍ、］付近の騒音周波数）を千
２とすると、その波長はλ＝Ｃ／ｆ２であるが、等価管
長の差（［ε２−ＬＥＩ）がｆ２の半波長（λ／２）と
等しけれ（数　第２図（Ｃ）に示すように、第１及び第
２の吸気通路１２．１８からの音圧波の位相が１８０°
ずれるため、各々が打ち消し合うことにより合成された
後の音圧波は小さくなる。

そこで本実施例では、 λ／２＝Ｃ／２・ｆ　２＝ＬＥ２−ＬＥＩとなるように
第２の吸気通路］８各部の長さＬ　２ａ。

Ｌ２ｂ及び拡張室１４の容積Ｖを設定することにより、
内燃機関高回転時の吸気音を低減している。

尚このようにした場合、各音圧波が完全に逆位相で、そ
のレベルが同じであれ（Ｌ音圧波はＯになるが、拡張室
１４による減衰のため、夫々のレベルは全く同じにはな
らないため、騒音レベルが完全にＯになることはない。

このように構成された本実施例の吸気音低減装置によれ
ｌｉ　　第３図に実線で示す如く、内燃機関低回転時に
吸気系の共鳴により生ずるピーク騒音を低減できると共
に、内燃機関高回転時に開閉弁１６を開いて開口断面積
を大きくした場合にも吸気音を低減でき、機関回転数の
広範囲にわたって吸気音を段差なく低減することが可能
となる。また内燃機関低回転時の開口断面積及び高回転
時の開口断面積は、従来と同様に切り換えることができ
るので、燃機関の出力性能を充分確保することができる
。尚第３図において、実線は制御装置３Ｏにより開閉弁
１６を機関回転数ＮＥに応じて開閉制御した場合の音圧
レベル、点線は開閉弁１６を閉状態とした場合の音圧レ
ベル、−点鎖線は開閉弁１６を開状態とした場合の音圧
レベル、二点鎖線は第１１図に示した従来の装置におい
て開閉弁を開状態とした場合の音圧レベル、をそれぞれ
表している。尚第３図（よ　６気筒エンジンにおけるエ
ンジン回転３吹成分の吸気音音圧レベル測定結果である
。

ここで上記実施例では、第１の吸気通路１２と第２の吸
気通路］８とを各々別体に形成したが、第４図に示す如
く、第１の吸気通路３２及び第２の吸気通路３８を一体
に形成し、その外側に拡張室３４を設けるようにしても
よい。この場合両吸気通路の車両への搭載性が向上する
。尚第４図において、３０，３６１ｉ　夫々、エアクリ
ーナ、開閉弁を表している。

また第５図に示す如く、単に第１の吸気通路４２及び第
２の吸気通路４８を一体に形成するだけでなく、拡張室
４４をエアクリーナ４０と一体に形成するようにしても
よく、この場合には第４図の吸気系に比べ、車両への搭
載性をより向上することができる。尚第５図において４
６は開閉弁を表している。

また次に上記実施例では、第１の吸気通路１２と第２の
吸気通路１８との開口端を近傍に設けることで音圧波が
互いに干渉するようにしたが、第６図に示す如く、音圧
波がよりよく打ち消し合うように、第１及び第２の吸気
通路５２．５８の入口に、干渉室５つを設けるようにし
てもよい。尚第６図において、５０，５４．５６は、夫
々、エアクリーナ、拡張室、開閉弁を表している。

また更に容積Ｖの小さい拡張室にて各吸気通路からの音
圧波の位相を１８００ずらすことのできる等価管長を得
るために、例えば第７図に示す如く、第２の吸気通路６
８の拡張室６４と開口端との間の管路を蛇行させて、そ
の長さＬ２ｂが長Ｘなるようにしてもよい。尚第７図に
おいて、６０゜６２．６６は、夫々、エアクリーナ、第
１の吸気通路、開閉弁を表している。

また第８図に示す如く、拡張室７４を車両ボディ７９の
空間舎利用して形成することもできる。

尚第８図において、７０，７２，７６．７８は、夫々、
エアクリーナ、第１の吸気通路、開閉弁。

第２の吸気通路を表している。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明の吸気音低減装置においては
、内燃機関の低回転時には、開口断面積を小さくして吸
気音を低減できるだけでなく、拡張室が第１の吸気通路
に対するレゾネータとして働くので、吸気系の共鳴によ
るピーク騒音をも低減することができ、また内燃機関の
高回転時には、吸気抵抗を低減して内燃機関の出力性能
を向上することができると共に、拡張室の容量よって第
１及び第２の吸気通路から発生する音圧波の位相をずら
し、吸気音を低減することができる。つまり本発明によ
れ［′Ｌ　内燃機関の出力性能を低下させることなく、
機関回転数の広範囲にわたって吸気音を低減できる。ま
た本発明は第２の吸気通路に拡張室を形成すればよく、
構成が簡単であるため、容易に実現できるといった効果
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の吸気音低減装置全体の構成を表す構成
諷第２図は吸気音低減効果を最も発揮させるための吸気
通路の設計方法を説明するための説明図、第３図は実施
例の吸気音低減装置の吸気音低減効果を説明する線図、
第４図〜第８図は各々吸気系の他の構成例を説明する説
明図、第９図は吸気通路の開口断面積に対する内燃機関
の出力性能の変化を説明する線図、第１０図は従来の吸
気系の構成を表す説明図、第１１図は従来の吸気系から
発生する吸気音を説明する線図、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エアクリーナに空気を導入する第１及び第２の吸気通路
   と、 第２の吸気通路に設けられ、該通路を開閉する開閉弁と
   、 内燃機関の回転数が所定回転数以下のときには上記開閉
   弁を閉弁し、回転数が所定回転数を越えると上記開閉弁
   を開弁する開閉制御手段と、を備えた内燃機関の吸気音
   低減装置において、上記各吸気通路の音圧波が互いに干
   渉するよう両吸気通路の開口端を近接して形成すると共
   に、上記第２の吸気通路の上記開閉弁より下流側に拡張
   室を形成してなることを特徴とする内燃機関の吸気音低
   減装置。