JP2871737B2 - エンジンの吸気系消音装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アイドルスピードコントロールバルブの作
動により吸気系に発生する騒音を低減するエンジンの吸
気系消音装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］ 周知のように、エンジンのアイドル運転時には、アイ
ドル制御が広く採用され、吸気管のバイパス通路などに
介装したアイドルスピードコントロールバルブ（ISCV）
のバルブ開度、すなわち、上記吸気管のバイパス通路の
空気流量を制御し、エンジン回転数を一定に保つてい
る。

この場合、上記ISCVの駆動パルス信号のデューティ比
を変えることによりバルブ開度を可変しているものが多
く、上記ISCVの空気脈動が上記バイパス通路を伝わって
エアクリーナの吸気口から外部に放出され、騒音発生の
原因となる。

このような吸気系の騒音対策としては、実開昭61−92
757号公報に、吸気ダクトの途中に一端を開口し、他端
を共鳴室に開口した連通部材を有し、上記の共鳴室内に
設けた回転体と、この回転体に摺接すると共に上記連通
部材の延長部を形成する延長部材とを備え、上記回転体
あるいは上記延長部材に設けられた開口穴、及び、この
開口穴に対応する長穴を介して上記吸気ダクトと上記共
鳴室とを連通させ、エンジンの回転数に同調した駆動信
号を出力するコントローラを介して作動するアクチュエ
ータにより上記回転体を回転させ、共鳴を利用して騒音
を低減する技術が開示されている。

また、特開昭61−190158号公報には、上流側から順に
第１吸気管、エアクリーナ及び第２吸気管を接続してな
る吸気系に、先端が閉塞した分岐管を、騒音の低減対象
となる周波数の波長をλ、自然数をｎとしたとき、上記
第１吸気管の上流開口端から（2n−１）λ/4の距離で上
記第１吸気管の途中に接続することにより、騒音を低減
する技術が開示されている。

しかしながら、上記先行例は、いずれも十分な消音効
果を発揮させるためには取付けスペースの確保が絶対条
件となり、一般には、艤装上の制約から適用が限定され
てしまう。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アイド
ルスピードコントロールバルブの作動に伴う吸気系の騒
音を確実に低減することができ、しかも、エアクリーナ
ケース全体を消音部材とすることにより艤装上の制約の
ないエンジンの吸気系消音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及び作用］ 上記目的を達成するため本発明によるエンジンの吸気
系消音装置は、スロットルバルブの上流と下流を接続す
ると共に駆動パルスのデューティ比を変えることにより
アイドル回転数を制御するアイドルスピードコントロー
ルバルブを備えたエンジンにおいて、エアクリーナに、
通常運転時に必要な吸入空気量が十分に確保できる開口
面積の主吸気口と、アイドル運転時に必要とされる吸入
空気量が確保されるだけの開口面積の補助吸気口と、を
設定するとともに、これらの吸気口を選択的に切替自在
なバルブを設け、さらに、上記アイドルスピードコント
ロールバルブを駆動するアイドル回転数制御手段からの
信号に基づいて上記バルブを作動させ、アイドル状態の
とき、上記エアクリーナの吸気口を主吸気口から補助吸
気口に切り換えて、上記開口面積を減少させて上記エア
クリーナの内部空気を消音室とする消音手段を備えたも
のである。

すなわち、アイドル運転時、アイドル回転数制御手段
からの信号に基づいてエアクリーナの吸気口に設けたバ
ルブが消音手段により作動させられ、上記エアクリーナ
の吸入空気に対する開口面積が、アイドル運転時に必要
とされる吸入空気量が確保されるだけの開口面積まで減
少する。

そして、アイドルスピードコントロールバルブの駆動
に伴うアイドル時の吸気系騒音が、エアクリーナの内部
空間にて形成される消音室で減衰され、外部への放出が
低減される。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は制御装置の
機能ブロック図、第２図はエンジン制御系の概略図、第
３図は吸気系の制御手順を示すフローチャートである。

（エンジン制御系の構成） 第２図において、符号１はエンジン本体であり、この
エンジン本体１のシリンダヘッド２に形成された吸気ポ
ート2a、排気ポート2bに吸気管３、排気管４が連通さ
れ、この吸気管３の上流側にエアクリーナ５が連通され
ている。

上記エアクリーナ５には、主吸気口5aと補助吸気口5b
とからなる吸気口が開口されており、これらの主吸気口
5a及び補助吸気口5bが回動自在なバルブ5cによって選択
的に開閉され、外気が取入れられる。

上記主吸気口5aは通常運転時に必要な吸入空気量が十
分に確保できる開口断面積を有し、上記補助吸気口5bは
上記主吸気口5aに対して絞りを形成し、アイドル運転時
に必要とされる吸入空気量が確保されるだけの開口断面
積となっている。

また、上記吸気管３の上記吸気ポート2aの直上流には
インジェクタ６が臨まされ、また、上記吸気管３の中途
にはスロットルバルブ７が介装され、上記排気管４の中
途には触媒コンバータ８が介装されている。

また、上記吸気管３の上記エアクリーナ５の直下流に
吸入空気量センサ（図においては、ホットワイヤ式エア
フローメータ）９が介装され、上記吸気管３に設けられ
たスロットルバルブ７にスロットル開度センサ7aおよび
上記スロットルバルブ７の全閉を検出するアイドルスイ
ッチ7bが連設されている。

さらに、上記吸気管３には、上記スロットルバルブ７
をバイパスし、上流側から下流側へアイドルエアを導く
バイパス通路3aが設けられ、このバイパス通路3aに、例
えばリニアソレノイドなどからなるアイドルスピードコ
ントロールバルブ（ISCV）10が介装されている。

また、上記スロットルバルブ下流側に設けられた負圧
ポート11に三方電磁弁12が連通されており、この三方電
磁弁12のソレノイドコイル12aが非通電のとき、アクチ
ュエータ13のケース13a及びダイヤフラム13bで形成され
た圧力室13cと上記負圧ポート11とが連通し、上記三方
電磁弁12のソレノイドコイル12aが通電状態のとき、上
記負圧ポート11と大気ポート14とが切換えられ、上記圧
力室13cと上記大気ポート14とが連通する。

上記アクチュエータ13は、上記ダイヤフラム13bに固
設されたロッド13dが、リンク13eを介して上記エアクリ
ーナ５のバルブ5cに連結され、上記圧力室13c内が大気
圧のとき、スプリング13fによって上記エアクリーナ５
の主吸気口5aを開、補助吸気口5bを閉とし、上記圧力室
13c内に上記吸気管３の吸気負圧が導入されたとき、上
記エアクリーナ５の主吸気口5aを開、補助吸気口5bを開
とする。

また、上記エンジン本体１に形成された冷却水通路1c
に水温センサ15が臨まされ、さらに、上記排気管４の上
記触媒コンバータ８の直上流にO2センサ16が臨まされて
いる。

また、上記エンジン本体１のクランクシャフト1bにク
ランクロータ17が固設され、このクランクロータ17の外
周にクランク角センサ18が対設されている。

（電子制御系の回路構成） 一方、符号20はコンピュータユニット（ECU）であ
り、CPU21、ROM22、RAM23、I/Oインターフェース24がバ
スライン25を介して互いに接続されている。

上記I/Oインターフェース24の入力ポートには、上記
各センサ7a,9,15,16,18、及び、車速センサ26などのセ
ンサ類、上記アイドルスイッチ7b、エアコンスイッチ2
7、パワーステアリングスイッチ28などのスイッチ類か
ら構成されるエンジン運転状態検出手段29が接続される
とともに、上記I/Oインターフェース24の出力ポートに
は、駆動回路30を介して上記インジェクタ６、ISCV10、
三方電磁弁12などが接続されている。

上記ROM22には制御プログラム及びデータなどの固定
データが記憶されており、また、上記RAM23には上記エ
ンジン運転状態検出手段29からの出力信号を演算処理し
た後のエンジン運転状態パラメータが格納されている。

上記CPU21では上記ROM22に記憶されている制御プログ
ラムに従い、上記RAM23に記憶されている各種パラメー
タに基づき各種演算を行い、インジェクタ６に対する燃
料噴射量信号を出力し、アイドル運転時には上記ISCV10
に対する制御信号を出力するとともに、吸気系騒音を低
減するため上記三方電磁弁12を駆動する。

（電子制御系の機能構成） 第１図に示すように、上記ECU20におけるアイドル時
の吸気系制御に係わる機能は、アイドル回転数制御手段
31、ISCV駆動手段32、消音手段33から構成され、上記消
音手段33は、三方電磁弁切換設定手段33a、三方電磁弁
駆動手段33bから構成されている。

上記構成により、上記ECU20におけるアイドル制御
は、アイドル回転数制御手段31で、アイドルスイッチ7b
のON（スロットルバルブ７全閉）を検出し、且つ車速セ
ンサ26からの車速信号Ｓが所定の値ＳO以下のとき、ア
イドル状態であると判定して、上記ISCV10に対する制御
信号をISCV駆動手段32に出力し、上記ISCVを駆動してア
イドル回転数ＮIDをを一定に制御する。

このアイドル回転数ＮIDの制御は、クランク角センサ
18からの信号に基づきエンジン回転数Ｎを算出する一
方、水温センサ15、エアコンスイッチ27、パワーステア
リングスイッチ28などからの信号に基づきエンジンの負
荷状態に応じてアイドル時の目標回転数ＮOを算出し、
この目標回転数ＮOと実際のエンジン回転数Ｎとを比較
し、その偏差Δに基づいて上記ISCV10を駆動する制御信
号のデューティ比ＰD、すわち時間当りの上記ISCV10の
バルブ開度を算出し、吸気管３のバイパス通路3aの空気
量を制御してアイドル回転数ＮIDが一定に保たれる。

同時に、消音手段33では、三方電磁弁切換設定手段33
aにて、上記アイドル回転数制御手段31からの信号、例
えば、上記ISCV10に対する駆動デューティ信号データ、
あるいは、アイドルスイッチ7b及び車速センサ26からの
アイドル判定信号などの制御信号データを読込み、アイ
ドル状態のとき、三方電磁弁駆動手段33bを介して三方
電磁弁12のソレノイドコイル12aを非通電として、吸気
管３の負圧ポート11とアクチュエータ13の圧力室13cと
を連通させる。

すると、上記アクチュエータ13のロッド13dがスプリ
ング13fの付勢力に抗して上記圧力室13c側に移動し、リ
ンク13eを介してエアクリーナ５のバルブ5cを回動さ
せ、上記エアクリーナ５の主吸気口5aが閉、補助吸気口
5bが開となり、吸気口の開口面積が減少して吸入空気が
絞られる。

これにより、アイドル運転時、上記エアクリーナ５内
部空間が消音室となって上記ISCV10との作動によるバイ
パス通路3aの空気脈動に対するダンパーとして作用し、
外部へ放出される騒音を減衰させて騒音を大幅に低減す
ることができ、吸気系の騒音をほぼ完全に消音すること
ができる。

この場合、上記補助吸気口5bの断面積及び形状を適切
に設定することにより、消音特性を最も効果的な状態を
設定することができる。

（動 作） 次に、上記構成による吸気系の制御手順を第３図のフ
ローチャートに従って説明する。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、所定時
間あるいは所定周期毎に起動される割込みプログラムで
あり、ステップS101で、アイドル回転数制御手段31から
の制御信号データを読出し、次いで、ステップS102へ進
み、上記ステップS101で読出した信号データからアイド
ル状態か否かを判別する。

上記ステップS102で、アイドル状態を判別すると、ス
テップS102からステップS103へ進み、三方電磁弁12のソ
レノイドコイル12aを非通電として、アクチュータ13の
圧力室13cを吸気管３の負圧ポート11に連通し、エアク
リーナ５の主吸気口5aを閉、補助吸気口5bを開としてプ
ログラムから抜ける。

一方、上記ステップS102で、アイドル状態でないと判
別すると、ステップS102からステップS104へ進み、三方
電磁弁12のソレノイドコイル12aを通電し、アクチュー
タ13の圧力室13cを吸気管３の負圧ポート11から遮断し
て大気ポート14に連通させ、エアクリーナ５の主吸気口
5aを開、補助吸気口5bを閉としてプログラムから抜け
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されず、補助吸気口5b
を廃し、バルブ5cに穴あるいはスリットなどを穿設して
主吸気口5aの開口面積を減少させるようにしても良い。
さらに、上記バルブ5cは、吸気管３の負圧によるアクチ
ュエータ13ではなく、ソレノイドなどで直接切換えるよ
うにしても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、エアクリーナ
に、通常運転時に必要な吸入空気量が十分に確保できる
開口面積の主吸気口と、アイドル運転時に必要とされる
吸入空気量が確保されるだけの開口面積の補助吸気口
と、を設定するとともに、これら吸気口を選択的に切替
自在なバルブを設け、さらに、上記アイドルスピードコ
ントロールバルブを駆動するアイドル回転数制御手段か
らの信号に基づいて上記バルブを作動させ、アイドル状
態のとき、上記エアクリーナの吸気口を主吸気口から補
助吸気口に切り換えて、上記開口面積を減少させて上記
エアクリーナの内部空間を消音室とするため、アイドル
スピードコントロールバルブの作動に伴う吸気系の騒音
を確実に低減することができ、しかも、艤装上の制約が
なく、消音のための十分な容積が確保できて消音効果が
向上するなど優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は制御装置の機
能ブロック図、第２図はエンジン制御系の概略図、第３
図は吸気系の制御手順を示すフローチャートである。 １……エンジン本体 10……アイドルスピードコントロールバルブ ５……エアクリーナ 5a,5b……吸気口 5c……バルブ 31……アイドル回転数制御手段 33……消音手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットルバルブの上流と下流を接続する
   と共に駆動パルスのデューティ比を変えることによりア
   イドル回転数を制御するアイドルスピードコントロール
   バルブを備えたエンジンにおいて、 エアクリーナに、通常運転時に必要な吸入空気量が十分
   に確保できる開口面積の主吸気口と、アイドル運転時に
   必要とされる吸入空気量が確保されるだけの開口面積の
   補助吸気口と、を設定するとともに、これらの吸気口を
   選択的に切替自在なバルブを設け、 さらに、上記アイドルスピードコントロールバルブを駆
   動するアイドル回転数制御手段からの信号に基づいて上
   記バルブを作動させ、アイドル状態のとき、上記アクリ
   ーナの吸気口を主吸気口から補助吸気口に切り換えて、
   上記開口面積を減少させて上記エアクリーナの内部空間
   を消音室とする消音手段を備えたことを特徴とするエン
   ジンの吸気系消音装置。