JPH0650097U

JPH0650097U - 騒音低減装置

Info

Publication number: JPH0650097U
Application number: JP8641592U
Authority: JP
Inventors: 秀一中村
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案は、自動車用のエンジンその他の内燃
機関の吸気騒音および排気騒音を音響的に低減する騒音
低減装置に関し、騒音の低減効率を高めることを目的と
する。【構成】内燃機関に吸気を導入する吸気管の途中に、
その吸気に含まれる塵埃を除去するエアクリーナと内燃
機関の吸気騒音を音響的に吸収するレゾネータとを配置
して形成された騒音低減装置において、レゾネータが共
鳴する吸気騒音の波長λおよび任意の自然数Ｎに対し
て、エアクリーナから吸気管に沿ってＬ＝λ(2Ｎ＋1)／
４の式で示される距離Ｌ隔たった点にレゾネータを配置
して構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車用のエンジンその他の内燃機関の吸気騒音および排気騒音を音響的に低減する騒音低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関の吸気騒音および排気騒音を低減する騒音低減装置には、従来、例えば、過給機付きのエンジンにおいて、過給機の吸気コンプレッサより上流側の吸気通路にヘルムホルツ共鳴器を備えることにより吸気騒音の低減をはかり、かつ急激にエンジンの回転数を上昇させたときの応答性を改善するもの（実開昭58− 193016号公報）、吸気路の途中にエンジンの回転数に応じて共鳴周波数がシフトするヘルムホルツ共鳴器を備え、その共鳴周波数を吸気振動周波数とほぼ一致させることによりエンジンの回転数の広い可変範囲にわたって吸気騒音の低減をはかるもの（実開昭58−193017号公報）、上述したヘルムホルツ共鳴器を備え、そのヘルムホルツ共鳴器とその共鳴器の共鳴周波数に同調した共鳴周波数を有する共鳴過給通路を吸気路との間に配置することにより、エンジンの回転数に応じて変化する騒音を効率的に低下させるもの（実開昭58−193018号公報）、共鳴通路の長さを温度およびエンジンの回転数に応じてフィードフォワード制御して吸気振動に起因した気柱の共振周波数に共鳴通路を同調させることにより、エンジンの回転数の可変範囲にわたって効率的に吸気騒音を低減し、かつその共鳴通路と共鳴室とをダクトの延長上に直線的に配置することにより小型化をはかるもの（実開昭63−141870号公報）、上述した騒音を低減する遮音カバーやレゾネートに吸気ダクト、ラジエータリザーバタンク、バキュームタンクその他のエンジン周辺の部品を一体成形し、エンジン周辺のスペースの拡大を拡大をはかりつつ部品点数の削減により低廉化をはかるもの（実開平２−100858号公報、実開平４−59 363 号公報）その他の多様なものがある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、これらの従来の騒音低減装置では、吸気路や排気路上でヘルムホルツ共鳴器その他の吸気騒音を吸収する手段（以下、単に「レゾネータ」という。）は、その周辺に物理的に配置される部材との相対的な位置関係や実装スペースの効率化の要求に基づきエアクリーナやマフラの近傍に配置される場合が多く、必ずしも音響学的に最適な位置に配置されていなかったために、レゾネータに固有の吸音特性が十分に作用しない場合が多かった。

【０００４】本考案は、騒音の低減効率を高める騒音低減装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載の考案は、内燃機関に吸気を導入する吸気管の途中に、その吸気に含まれる塵埃を除去するエアクリーナと内燃機関の吸気騒音を音響的に吸収するレゾネータとを配置して形成された騒音低減装置において、レゾネータが共振する吸気騒音の波長λおよび任意の自然数Ｎに対して、エアクリーナから吸気管に沿ってＬ＝λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点にレゾネータを配置したことを特徴とする。

【０００６】請求項２に記載の考案は、内燃機関の排気を外部に導出する排気管の途中に、その内燃機関の排気騒音を音響的に吸収するマフラとレゾネータとを配置して形成された騒音低減装置において、レゾネータが共振する排気騒音の波長λおよび任意の自然数Ｎに対して、マフラから排気管に沿ってＬ＝λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点にレゾネータを配置したことを特徴とする。

【０００７】請求項３に記載の考案は、内燃機関に吸気を導入する吸気管の途中に、その吸気に含まれる塵埃を除去するエアクリーナと内燃機関の吸気騒音を音響的に吸収するレゾネータとを配置して形成された騒音低減装置において、レゾネータが共振する吸気騒音の波長λおよび任意の自然数Ｎに対して、吸気管に沿ってその吸気管の上流側の開口部からＬ＝λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点にレゾネータを配置したことを特徴とする。

【０００８】請求項４に記載の考案は、内燃機関の排気を外部に導出する排気管の途中に、その内燃機関の排気騒音を音響的に吸収するマフラとレゾネータとを配置して形成された騒音低減装置において、レゾネータが共振する排気騒音の波長λおよび任意の自然数Ｎに対して、排気管に沿ってその排気管の下流側の開口部からＬ＝ λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点にレゾネータを配置したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

請求項１に記載の騒音低減装置では、エアクリーナの内部に形成された空洞の体積は吸気管の管内の体積に比べて大きく、そのエアクリーナの吸気騒音に対する音響インピーダンスは吸気管に比べて小さな値となるので、吸気管内には、その吸気騒音の定在波がエアクリーナを節として形成される。

【００１０】すなわち、このような定在波の腹はエアクリーナから吸気管に沿ってＬ＝λ(2 Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点に位置するので、レゾネータはこのような点に配置されることにより上述した定在波の振幅が最大となる点で吸気騒音を吸収する。

【００１１】請求項２に記載の騒音低減装置では、マフラの内部に形成された空洞の体積は排気管の管内の体積に比べて大きく、そのマフラの排気騒音に対する音響インピーダンスは排気管に比べて小さな値となるので、排気管内には、その排気騒音の定在波がマフラを節として形成される。

【００１２】すなわち、このような定在波の腹はマフラから排気管に沿ってＬ＝λ(2Ｎ＋1) ／４の式で示される距離Ｌ隔たった点に位置するので、レゾネータはこのような点に配置されることにより上述した定在波の振幅が最大となる点で排気騒音を吸収する。

【００１３】請求項３に記載の騒音低減装置では、吸気管の上流側の開口部より外側の大気の体積は吸気管の管内の体積に比べて著しく大きく、その大気の吸気騒音に対する音響インピーダンスは吸気管に比べて小さな値となるので、吸気管内には、その吸気騒音の定在波が上述した開口部を節として形成される。

【００１４】すなわち、このような定在波の腹は吸気管に沿ってその開口部からＬ＝λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点に位置するので、レゾネータはこのような点に配置されることにより上述した定在波の振幅が最大となる点で吸気騒音を吸収する。

【００１５】請求項４に記載の騒音低減装置では、排気管の下流側の開口部より外側の大気の体積は排気管の管内の体積に比べて著しく大きく、その大気の排気騒音に対する音響インピーダンスは排気管に比べて小さな値となるので、排気管内には、その排気騒音の定在波が上述した開口部を節として形成される。

【００１６】すなわち、このような定在波の腹は排気管に沿ってその開口部からＬ＝λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点に位置するので、レゾネータはこのような点に配置されることにより上述した定在波の振幅が最大となる点で排気騒音を吸収する。

【００１７】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案の実施例について詳細に説明する。図１は、請求項１、２に記載の考案に対応した実施例を示す図である。

【００１８】図において、エンジン１１の吸気路は直列に配置された吸気管１２₁、エアクリーナ１３および吸気管１２₂によって形成され、その吸気路の下流側に配置された吸気管１２₂上には上流側から順にレゾネータ１４₁、１４₂がそれぞれ配置される。エンジン１１の排気路は直列に配置された排気管１５₁、マフラ１６および排気管１５₂によって形成され、その排気路の上流側に配置された排気管１５₁上には上流側から順にレゾネータ１７₁、１７₂が配置される。

【００１９】図２は、本実施例の動作を説明する図である。以下、図１および図２を参照して請求項１に対応した本実施例の動作を説明する。

【００２０】エンジン１１から発生された吸気騒音は、吸気管１２₂を介してエアクリーナ１３に到達する。エアクリーナ１３は、その内部に形成された空洞の体積が吸気管１２₁、１２₂の管内の体積に比べて大きいために、上述した吸気騒音に対して十分小さな音響インピーダンスを有する。また、このような吸気騒音はエアクリーナ１３から吸気管１２₁に与えられてその吸気管の大気開口部から外部に放射される。また、吸気路上には図２に示すように吸気騒音の定在波が形成され、その定在波の節は上述したように小さな音響インピーダンスを有するエアクリーナ１３に形成される。

【００２１】低減すべき吸気騒音の周波数スペクトラムについては、一般に、周波数軸に対して一様ではなく、エネルギー分布の密度が大きい複数（以下では、簡単のため「２つ」とする。）の周波数帯域に偏って分布する。なお、以下では、後述の式およびされらの式の各項を個々のレゾネータに対応させて一般化して示すために、整数ｎ（＝1,2)を用いて識別する。したがって、レゾネータ１４₁、１４₂の共振周波数ｆ_n（ｆ₂＜ｆ₁)は、エンジンから発生される吸気騒音について予め取得された周波数スプクトラムに基づいて求められる周波数帯域と、これらの周波数帯域におけるエネルギー分布とに基づいて決定される。さらに、レゾネータ１４₁、１４₂の首部の寸法については、その首部の断面積Ａ_n[ｍ²]、長さｌ_n[ｍ] 、容積Ｖ_n[ｍ³]、上述したように決定された共振周波数ｆ_nおよび吸気騒音の速度Ｃに対して一般に

【００２２】

【数１】

【００２３】の式を満足する値として与えられる。また、吸気管１２₂上のレゾネータ１４_nの位置は、上述した定在波の節と腹との間の距離が共振周波数ｆ_nの音波の波長λ_nの四分の一となることを利用して、エアクリーナ１３から

【００２４】

【数２】

【００２５】の式で与えられる距離Ｌ_n隔たった点に設定される。このように本実施例では、吸気騒音の主要なエネルギーを占める周波数（帯域）の音波について吸気管１２₂内に形成される定在波の腹に対応した点にレゾネータ１４_nを配置する。したがって、レゾネータ１４_nは、図２に点線で示すように、上述した定在波と逆相で共鳴し、レゾネータの配置点が単にエアクリーナ１３の近傍に設定されていた従来例に比べて効率的に吸気騒音を低減し、吸気系の共鳴に起因してキャブレター内で発生するこもり音が低減される。

【００２６】なお、本実施例では、レゾネータ１４₁、１４₂がエアクリーナ１３より下流側の吸気管１２₂上に配置されているが、本考案では、このような構成に限定されず、図１に点線で示すように、エアクリーナ１３により上流側の吸気管１２₁ 上に配置してもよい。

【００２７】以下、図１および図２を参照して請求項２に記載の考案に対応した本実施例の動作を説明する。請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の考案を排気系に適用したものであるから、その動作原理も共通である。すなわち、本実施例において排気騒音の低減の効率化がはかられる過程については、上述した動作説明において、「吸気騒音」を「排気騒音」と読み替え、吸気管１２₁を排気管１５₂と読み替え、吸気管１２₂を排気管１５₁と読み替え、エアクリーナ１３をマフラ１６と読み替え、レゾネータ１４₁をレゾネータ１７₂と読み替え、レゾネータ１４₂をレゾネータ１７₁と読み替えることにより同様に表されるので、ここではその説明を省略する。

【００２８】図３は、請求項３、４に記載の考案に対応した実施例を示す図である。図において、図１に示すものと機能および構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示し、ここではその説明を省略する。

【００２９】また、本実施例と図１に示す実施例との構成上の相違点は、レゾネータ１４₁ 、１４₂、１７₁、１７₂の配置点の設定方法にあり、吸気騒音および排気騒音の低減にかかわる基本的な動作については同じであるからここではその説明を省略する。

【００３０】図４は、本実施例の動作を説明する図である。以下、図３および図４を参照して請求項３に記載の考案に対応した本実施例の動作を説明する。

【００３１】吸気管１２₁の開口部から外側の音響インピーダンスはエアクリーナ１３と同様にしてその吸気管の音響インピーダンスに比べて小さいので、その開口部には吸気騒音の定在波の節が形成される。

【００３２】すなわち、本実施例では、レゾネータ１４_nの共振周波数および寸法を上式に基づいて設定し、かつレゾネータ１４_nを吸気管１２₁の大気開口部から上式を満足する距離Ｌ_n隔たった点に配置することにより、上述した定在波の腹に相当する点でレゾネータ１４_nは効率的に吸気騒音を低減する。

【００３３】したがって、大きなレベルの吸気騒音が外部に放射されることが未然に防止され、吸気騒音の低減の効率化がはかられる。以下、図３および図４を参照して請求項４に記載の考案に対応した本実施例の動作を説明する。

【００３４】請求項４に記載の考案は、請求項３に記載の考案を排気系に適用したものであるから、その動作原理も共通である。したがって、本実施例において排気騒音の低減の効率化がはかられる過程については、上述した動作説明において、「吸気騒音」を「排気騒音」と読み替え、吸気管１２₁を排気管１５₂と読み替え、吸気管１２₂を排気管１５₁と読み替え、エアクリーナ１３をマフラ１６と読み替え、レゾネータ１４₁をレゾネータ１７₂と読み替え、レゾネータ１４₂をレゾネータ１７₁と読み替えることにより同様に表されるので、ここではその説明を省略する。

【００３５】なお、上述した各実施例では、排気管や吸気管の上に共振周波数が異なる２つのレゾネータを配置したが、本考案は、このような構成に限定されず、吸気騒音や排気騒音の周波数スプクトラムの分布と、要求される騒音の低減効率とに基づいて予め求められたレゾネータの共振周波数、先鋭度および個数に適応させることが可能である。

【００３６】また、上述した各実施例では、吸気管についてはその上流側の開口部あるいはエアクリーナ１３から最も近い点に、排気管についてはその下流の開口部あるいはマフラ１６から最も近い点にそれぞれ形成された定在波の腹の位置にレゾネータを配置したが、本考案では、このような構成に限定されず、吸気管や排気管内に形成される定在波の第二番目以降の腹の位置にレゾネータを配置してもよい。

【００３７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案では、吸気管や排気管の管の途中に配置されたエアクリーナ、マフラやこれらの管の開口部から外側の音響インピーダンスが、内燃機関から与えられる吸気騒音や排気騒音に対するこれらの管の内部の音響インピーダンスに比べて小さいために、これらの騒音の定在波が上述したエアクリーナ、マフラおよび開口部を節として管内に形成されることを利用し、このような定在波の腹に相当する点にレゾネータを配置する。

【００３８】すなわち、上述した定在波の振幅が最大となる点で吸気騒音や排気騒音の吸収が行われるので、従来例に比べて高い効率で騒音の低減がはかられる。したがって、本考案が適用された車両その他の装置では、運用に伴う騒音に起因する問題の多くが解決され、性能が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１、２に記載の考案に対応した実施例を
示す図である。

【図２】本実施例の動作を説明する図である。

【図３】請求項３、４に記載の考案に対応した実施例を
示す図である。

【図４】本実施例の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１１エンジン１２吸気管１３エアクリーナ１４，１７レゾネータ１５排気管１６マフラ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に吸気を導入する吸気管の途中
に、その吸気に含まれる塵埃を除去するエアクリーナと
前記内燃機関の吸気騒音を音響的に吸収するレゾネータ
とを配置して形成された騒音低減装置において、前記レゾネータが共振する吸気騒音の波長λおよび任意
の自然数Ｎに対して、前記エアクリーナから前記吸気管
に沿ってＬ＝λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点に前記レゾネータを配
置したことを特徴とする騒音低減装置。
【請求項２】内燃機関の排気を外部に導出する排気管
の途中に、その内燃機関の排気騒音を音響的に吸収する
マフラとレゾネータとを配置して形成された騒音低減装
置において、前記レゾネータが共振する排気騒音の波長λおよび任意
の自然数Ｎに対して、前記マフラから前記排気管に沿っ
てＬ＝λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点に前記レゾネータを配
置したことを特徴とする騒音低減装置。
【請求項３】内燃機関に吸気を導入する吸気管の途中
に、その吸気に含まれる塵埃を除去するエアクリーナと
前記内燃機関の吸気騒音を音響的に吸収するレゾネータ
とを配置して形成された騒音低減装置において、前記レゾネータが共振する吸気騒音の波長λおよび任意
の自然数Ｎに対して、前記吸気管に沿ってその吸気管の
上流側の開口部からＬ＝λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点に前記レゾネータを配
置したことを特徴とする騒音低減装置。
【請求項４】内燃機関の排気を外部に導出する排気管
の途中に、その内燃機関の排気騒音を音響的に吸収する
マフラとレゾネータとを配置して形成された騒音低減装
置において、前記レゾネータが共振する排気騒音の波長λおよび任意
の自然数Ｎに対して、前記排気管に沿ってその排気管の
下流側の開口部からＬ＝λ(2Ｎ＋1)／４の式で示される距離Ｌ隔たった点に前記レゾネータを配
置したことを特徴とする騒音低減装置。