JP2005186825A - 車両用エンジンの防音構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】 エンジンを音源とする高周波騒音を低減すると共に、中低周波騒音の低減も可能な車両用エンジンの防音構造の提供。
【解決手段】 遮音カバー30は、板状遮音部材と、板状遮音部材の内面上に配置される多孔質型吸音部材と、を有し、エンジン4及びトランスミッション5が配置される略筒状のエンジンルーム11をその内側に区画する。共鳴型吸音部材18は、エンジンルーム11に生じる共鳴モード28の腹の近傍で遮音カバー30の内側に配置されて、共鳴周波数の騒音を低減する。
【選択図】 図1
【解決手段】 遮音カバー30は、板状遮音部材と、板状遮音部材の内面上に配置される多孔質型吸音部材と、を有し、エンジン4及びトランスミッション5が配置される略筒状のエンジンルーム11をその内側に区画する。共鳴型吸音部材18は、エンジンルーム11に生じる共鳴モード28の腹の近傍で遮音カバー30の内側に配置されて、共鳴周波数の騒音を低減する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、車両用エンジンの防音構造に関する。
自動車における車外騒音の主要な音源はエンジンであり、車外騒音の低減には、エンジン音の発生を抑制する対策や、車両側でのエンジン音の伝搬過程における対策などが効果的である。この車両側での対策の一つとして、エンジンの下部や側部を遮蔽カバーで覆う遮蔽構造がある(例えば、特許文献1参照)。
上記遮蔽構造において、遮蔽カバーと車両部品との間に隙間があると、そこから音(音響エネルギー)の流出が生じる。このため、遮蔽カバーに区画される空間には、高い密閉性が要求される。
いわゆるキャブオーバトラックに上記遮蔽構造を採用した場合、遮蔽カバーとキャブやリヤボディとによって略筒状空間が区画され、この略筒状空間内にエンジン及びトランスミッションからなるパワープラントが配置される。また、上記略筒状空間を完全に密閉してしまうとエンジンの冷却性能が低下するため、一般に、略筒状空間を車両前後方向で開口させている。
ところが、上記構造において、略筒状空間の内部に存在する空気に何らかの加振入力が加わった場合、内部には共鳴現象が生じてしまう。例えば、パワープラント全体の固有振動数や強制振動、補機振動、オイルパン振動といった現象が生じ、共鳴モードの腹となる位置で振動による音圧変動が生じると、共鳴を励起して共鳴周波数の騒音を悪化させる可能性が生じる。
ここで、エンジンが放射する音響パワー(単位時間あたりの音響エネルギー)の主成分は、500kHz以上の高周波成分であるため、上記遮蔽カバーは、一般に、高周波成分の低減に効果的な構造を有している。このため、共鳴周波数が500kHz未満の中低周波数領域の場合には、遮蔽カバーによる騒音の低減は期待できず、両端の開口から又は遮音カバーを透過して、騒音が放射されてしまう。
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであって、エンジンを音源とする高周波騒音を低減すると共に、中低周波騒音の低減も可能な車両用エンジンの防音構造の提供を目的とするものである。
上記目的を達成すべく、本発明に係る車両用エンジンの防音構造は、遮音カバーと共鳴型吸音部材とを備える。遮音カバーは、板状遮音部材と、板状遮音部材の内面上に配置される多孔質型吸音部材と、を有し、エンジン及びトランスミッションが配置される略筒状空間をその内側に区画する。共鳴型吸音部材は、略筒状空間に生じる共鳴モードの腹の近傍で遮音カバーの内側に配置されて、共鳴周波数の騒音を低減する。
上記構成では、板状遮音部材と多孔質型吸音部材とを有する遮音カバーは、音響パワー(単位時間あたりの音響エネルギー)の主成分が500kHz以上の高周波成分であるエンジンからの放射騒音を吸収し遮断する。これにより、エンジンを音源とする高周波騒音を良好に低減することができる。
また、共鳴型吸音部材は、略筒状空間に生じる共鳴モードの腹の近傍で遮音カバーの内側に配置されている。ここで、共鳴型吸音部材は、一般に、特定の周波数(以下、吸音周波数と称する)に対する吸音性能が最大となり、吸音周波数から離れるに従って吸音性能が低下するような吸音特性を有している。従って、共鳴周波数が遮音カバーによる吸音効果が得られ難い500kHz未満の中低周波数領域の場合であっても、吸音周波数を共鳴モードの共鳴周波数と等しく又はほぼ等しく設定することにより、共鳴周波数の騒音を効率的に低減することができる。
本発明によれば、エンジンを音源とする高周波騒音と、共鳴により発生する中低周波騒音の低減とを、良好に低減することができる。
以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図1は本実施形態に係る車両用エンジンの防音構造を有するキャブオーバトラックを模式的に示す側面図、図2は図1の共鳴モードの模式図、図3は図1の正面図、図4は図3の要部拡大図、図5は図1の防音構造を模式的に示す斜視図、図6は図5の要部断面図である。
図1、図3及び図4に示すように、キャブオーバトラック1の前方下部には、左右一対のシャシフレーム2が設けられている。シャシフレーム2は、車幅方向左右両側に車体前後方向に沿って配置され、車幅方向内側に開口する略U状断面を有する。シャシフレーム2の前部には運転台(キャブ)3が設置されている。運転者着座位置は概ねエンジン4より上方に位置する。
左右のシャシフレーム2の間には、パワープラント6を構成するエンジン4及びトランスミッション5が支持部材(図示省略)を介してシャシフレーム2に支持されている。エンジン4はキャブ3のキャブフロア7の下方に位置し、トランスミッション5はエンジン4の後方に位置する。
本実施形態の防音構造は、遮音カバー30としてのエンジンアンダーカバー9及びトランスミッションアンダーカバー10と、共鳴型吸音部材18と、を備える。
エンジン4上部の左右側方は、エンジンサイドカバー8により覆われている。エンジンサイドカバー8は、シャシフレーム2の側壁外面に接合され、上方へ延びてキャブフロア7に接している。エンジン4下部の左右側方と下方とは、エンジンアンダーカバー9により覆われている。エンジンアンダーカバー9は、略U状断面を有し、その両端部が左右のシャシフレーム2の下壁下面にそれぞれ接合されている。同様に、トランスミッション5下部の左右側方と下方とは、トランスミッションアンダーカバー10により覆われている。トランスミッションアンダーカバー10は、略U状断面を有し、その両端部が左右のシャシフレーム2の下壁下面にそれぞれ接合されている。これらキャブフロア7、エンジンサイドカバー8、エンジンアンダーカバー9、及びトランスミッションアンダーカバー10により、車両前後方向に開口する略筒状のエンジンルーム(略筒状空間)11が区画形成され、このエンジンルーム11内にパワープラント6が収容されている。
エンジンアンダーカバー9は、板状遮音部材12と多孔質型吸音部材13,14とから構成されている。
板状遮音部材12は、例えば金属板や樹脂板等の板状部材から曲折形成され、エンジン4の下方に略水平に配置される下板部15と、下板部15の車幅方向両端から上方へ延びてエンジン4下部の左右側方に配置される側板部16と、各側板部16の上端から車幅方向外側へ曲折されて左右のシャシフレーム2の下壁下面にそれぞれ接合されるフランジ部17と、を有する。板状遮音部材12は、周波数が高いほど遮音効果が大きく、また面密度が大きい(重量が重い)ほど遮音効果が大きいという特性を有する。
多孔質型吸音部材13,14は、繊維や粒子などの集合体や内部気泡の連続している発泡材料などが板状に形成されたものであり、具体的な素材としては、フェルトのような植物繊維、ロックウール及びグラスウールのような無機繊維、発泡樹脂材料などが使用される。多孔質型吸音部材13,14は、板状遮音部材12の側板部16及び下板部15の内面上に固定されて、エンジン4と対向する。多孔質型吸音部材13,14は高周波数領域における吸音率が高いという特性を有しており、エンジン4から発せられる500kHz以上の高周波領域の騒音を効率的に吸収する。なお、多孔質型吸音部材13,14の厚さを増大させることにより、吸収される周波数領域を低周波数まで拡げることも可能であるが、限られたスペースの中で、低周波領域から高周波領域まで吸収されるように多孔質型吸音部材13,14の厚さを増大させることは極めて困難である。このため、多孔質型吸音部材13,14の厚さは、高周波数領域の吸音に対して有効となる最小の厚さに抑えられている。
トランスミッションアンダーカバー10も、エンジンアンダーカバー9と同様に板状遮音部材と多孔質型吸音部材とから構成されている。なお、トランスミッションアンダーカバー10の構成については、覆う対象が相違する点を除いてエンジンアンダーカバー9と共通するため、図示及び説明は省略する。
このように、板状遮音部材12と多孔質型吸音部材13,14とから構成された遮音カバー30は、500kHz以上の高周波領域の騒音を効率的に低減する。
共鳴型吸音部材18は、エンジンルーム11に生じる共鳴モード28の腹の近傍で、遮音カバー30の内面上に配置され、固定されている。図5及び図6に示す共鳴型吸音部材18は、いわゆる有孔板吸音構造を有するタイプである。共鳴型吸音部材18は、剛壁19と有孔板20と多孔質材21と空気層22とを有する。剛壁19と有孔板20とは、相対向して配置され、多孔質材21は、剛壁19と有孔板20との間で有孔板20と接し剛壁19から離間して配置され、空気層22は、剛壁19と多孔質材21との間に区画される。剛壁19は、遮音カバー30の内面上に配置され、有孔板20は、パワープラント6(図1に示す)と対向する。有孔板20は、略等密度に配置された多数の貫通穴23を有している。共鳴型吸音部材18は、特定の周波数(以下、吸音周波数と称する)を中心として、鋭い山型の吸音特性を発揮する。この吸音周波数は、共鳴型吸音部材18の材質や形状によって変化するものであり、所望の吸音周波数となるように材質や形状等が設定される。
共鳴型吸音部材18に代えて、図7〜図9に示す共鳴型吸音部材24を用いても良い。この共鳴型吸音部材24は、いわゆる単一レゾネータ(ヘルムホルツレゾネータ)タイプであり、空洞容器部25とネック部26と開口部27とを有する。空洞容器部25は遮音カバー30の内面上に配置され、空洞容器部25の内部はネック部26の内部と連通する。開口部27は、ネック部26に形成され、パワープラント6(図1に示す)と対向する。共鳴型吸音部材24も、共鳴型吸音部材18と同様に、吸音周波数を中心として、鋭い山型の吸音特性を発揮する。また、これらの共鳴型吸音部材18,24は、500kHz未満の中低周波領域の騒音の吸収に優れている。
次に、共鳴モードについて説明する。
図2は、エンジンルーム11を、両端が開口した略円柱状の気柱とみなしてモデル化したもので、このような気柱の共鳴周波数f(Hz)は、c:音速(m/s)、L:気柱(エンジンルーム11)の長さ(m)、ΔL:開口端補正値(m)、m:1,2,3・・・、とすると、次式(1)によって算出される。
f=m×c/2(L+2ΔL)・・・(1)
開口端補正を無視することによって式(1)を簡略化すると、次式(2)となる。
開口端補正を無視することによって式(1)を簡略化すると、次式(2)となる。
f=m×c/2L・・・(2)
一例として、気柱(エンジンルーム11)の長さLを1.5m、音速cを340m/sとすると、2次(m=2)の共鳴モード28の周波数(共振周波数)fは、式(2)により、約230Hzと算出される。また、2次の共鳴モード28の場合、共鳴モード28の腹は、気柱(エンジンルーム11)の両端開口からそれぞれL/4の位置(一方の開口からそれぞれL/4及び3L/4の位置)に生じる。なお、図1及び図2の共鳴モード28は、音圧の粗密波(縦波)を横波(腹及び節)で表記したもので、音圧の最も高い部分が腹に相当し、最も低い部分が節に相当する。
一例として、気柱(エンジンルーム11)の長さLを1.5m、音速cを340m/sとすると、2次(m=2)の共鳴モード28の周波数(共振周波数)fは、式(2)により、約230Hzと算出される。また、2次の共鳴モード28の場合、共鳴モード28の腹は、気柱(エンジンルーム11)の両端開口からそれぞれL/4の位置(一方の開口からそれぞれL/4及び3L/4の位置)に生じる。なお、図1及び図2の共鳴モード28は、音圧の粗密波(縦波)を横波(腹及び節)で表記したもので、音圧の最も高い部分が腹に相当し、最も低い部分が節に相当する。
ここで、単なる遮音板のみによって区画され、多孔質型吸音部材13,14及び共鳴型吸音部材18,24を有さず、車両前後方向の長さLが1.5mに設定されたエンジンルームにおける騒音実験の結果を、図10及び図11に示す。図10は、250Hz帯域(1/3oct)及び1.25kHz帯域(1/3oct)におけるエンジン回転数(rpm)と車外騒音との関係を示す図である。図10の結果から、2500回転付近において、250Hz帯域のレベルが1.25kHz帯域のレベルを超えて山型に突出していることが分かる。また、図11は、2500回転における周波数と車外騒音スペクトルとの関係を示す図である。図11の結果から、2500回転における騒音スペクトルが、通常問題とされる1kHz以上の高周波成分よりも、250Hz帯のレベルが極めて高いことが分かる。
このように、計算によって得られる共鳴周波数の理論値(約230Hz)と一致する周波数領域(250Hz帯(1/3oct))において騒音が悪化していることから、この騒音の悪化は、2500回転付近において、パワープラント6の振動が大きくなる等によって、250Hz帯域の共鳴を励起することに起因しているといえる。
これに対し、本実施形態では、共鳴型吸音部材18が、共鳴モード28の腹の近傍で遮音カバー30の内側に配置されている。共鳴型吸音部材18の吸収周波数は、共鳴モード28の共鳴周波数と等しく又はほぼ等しく設定されている。例えば、上記の例のようにエンジンルーム11の車両前後方向の長さが1.5mの場合には、230Hz付近に吸収周波数を設定すれば良い。これにより、共鳴周波数が遮音カバー30による吸音効果が得られ難い500kHz未満の中低周波数領域の場合であっても、共鳴周波数の騒音を効率的に低減することができる。また、共鳴モード28の腹の位置は、上記計算によって求めても良いが、実際のエンジンルーム11の形状が複雑である場合には、共鳴周波数の音を発振してエンジンルーム11内の音圧を各地点で実際に測定し、音圧が最高値となる場所を求めることがより好ましい。
以上説明したように、本実施形態では、板状遮音部材12と多孔質型吸音部材13,14とを有する遮音カバー30が、音響パワー(単位時間あたりの音響エネルギー)の主成分が500kHz以上の高周波成分であるエンジン4からの放射騒音を吸収し遮断する。これにより、エンジン4を音源とする高周波騒音を良好に低減することができる。
また、共鳴周波数が遮音カバー30による吸音効果が得られ難い500kHz未満の中低周波数領域の場合であっても、共鳴型吸音部材18がエンジンルーム11に生じる共鳴モード28の腹の近傍で遮音カバー30の内側に配置され、且つ共鳴型吸音部材18の吸音周波数が共鳴モード28の共鳴周波数と等しく又はほぼ等しく設定されているので、共鳴周波数の騒音を効率的に低減することができる。
1 キャブオーバトラック
2 シャシフレーム
3 キャブ
4 エンジン
5 トランスミッション
6 パワープラント
7 キャブフロア
8 エンジンサイドカバー
9 エンジンアンダーカバー(遮音カバー)
10 トランスミッションアンダーカバー(遮音カバー)
11 エンジンルーム(略筒状空間)
12 板状遮音部材
13 多孔質型吸音部材
14 多孔質型吸音部材
18 共鳴型吸音部材
24 共鳴型吸音部材
28 共鳴モード
30 遮音カバー
2 シャシフレーム
3 キャブ
4 エンジン
5 トランスミッション
6 パワープラント
7 キャブフロア
8 エンジンサイドカバー
9 エンジンアンダーカバー(遮音カバー)
10 トランスミッションアンダーカバー(遮音カバー)
11 エンジンルーム(略筒状空間)
12 板状遮音部材
13 多孔質型吸音部材
14 多孔質型吸音部材
18 共鳴型吸音部材
24 共鳴型吸音部材
28 共鳴モード
30 遮音カバー
Claims (1)
- 板状遮音部材と、該板状遮音部材の内面上に配置された多孔質型吸音部材と、を有し、エンジン及びトランスミッションが配置される略筒状空間をその内側に区画する遮音カバーと、
前記略筒状空間に生じる共鳴モードの腹の近傍で前記遮音カバーの内側に配置されて、共鳴周波数の騒音を低減する共鳴型吸音部材と、
を備えたことを特徴とする車両用エンジンの防音構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003431835A JP2005186825A (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 車両用エンジンの防音構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003431835A JP2005186825A (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 車両用エンジンの防音構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005186825A true JP2005186825A (ja) | 2005-07-14 |
Family
ID=34789719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003431835A Pending JP2005186825A (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 車両用エンジンの防音構造 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2005186825A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011128858A3 (fr) * | 2010-04-16 | 2012-03-01 | Hutchinson | Dispositif d'isolation acoustique et son procédé de fabrication |
CN103983348A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-13 | 清华大学 | 用于测量轮胎噪声的车辆 |
JP2017101699A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | いすゞ自動車株式会社 | 変速機の冷却構造 |
EP3495214A1 (en) | 2017-12-08 | 2019-06-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle lower structure |
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JP7205788B1 (ja) | 2021-12-16 | 2023-01-17 | いすゞ自動車株式会社 | 車両の騒音カバー取付構造 |
-
2003
- 2003-12-26 JP JP2003431835A patent/JP2005186825A/ja active Pending
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