JPH0536013U - 内燃機関の吸排気音低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の吸排気音を有効に相殺する装置を
提供する。 【構成】 ダイヤフラム２０により２つのダイヤフラム
室２１，２２を画成し、一方のダイヤフラム室２１に吸
気導波管２３を介して吸気管２から導かれる圧力波に対
して、他方のダイヤフラム室２２に排気管５から排気導
波管２４を介して導かれる吸排気音低減装置において、
吸気管２に対してスロットルバルブ４の上流側と下流側
にそれぞれ接続する複数の吸気導波管２３ａ，２３ｂ
と、運転条件に応じて音圧の高い部位に開口する吸気導
波管２３ａ，２３ｂを用いる切換手段２９とを設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の吸排気音低減装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

自動車等では、機関本体の静粛性が向上するのに伴って．吸排気音の低減に対 する要求が高まっている。

【０００３】 この対策として、例えば実開昭６３−１１３７９号公報では、吸気管の途中に マイクとスピーカを取付け、マイクから検出される音圧信号と、クランク角セン サからの位相信号をコントロールユニットに入力し、ここで信号処理を行って、 吸気音と逆位相となる音の振幅と位相を求め、これらの情報をスピーカに送り、 スピーカから吸気音とほぼ同じ振幅を有し、かつ逆位相の音波を発生することに より、吸気音を弱めるものが提案されている。

【０００４】 吸気音は、主に吸気弁の開閉に伴う圧力脈動に起因する圧力波としてとらえら れるため、この圧力波を打消すように同じ周波数で逆位相の圧力波を加えること ができれば、両方の波が干渉して打消し合い、波の振幅つまり音圧を弱められる ことが知られている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来装置にあっては、吸気音と同じ音圧をスピーカ により作り出す構成であるため、機関全負荷状態で発生する１３０〜１５０ｄＢ の吸気音と同等の音圧をスピーカから発生させようとすると、１００Ｗ以上のス ピーカ出力が必要となり、スピーカの大型化を招いて重量増大や車両への搭載性 の悪化を招くばかりか、スピーカを駆動するための消費電力が大きくなる。

【０００６】 本考案は上記の点に着目し、スピーカの代わりに吸排気脈動を利用して吸排気 音を有効に相殺することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、圧力に応動するダイヤフラムにより画成される二つのダイヤフラム 室と、一方のダイヤフラム室に吸気管内に生じる圧力波を導く吸気導波管と、他 方のダイヤフラム室に排気管に生じる圧力波を導く排気導波管とを備える内燃機 関の吸排気音低減装置において、吸気管に対してスロットルバルブの上流側と下 流側にそれぞれ接続する複数の吸気導波管と、運転条件に応じて音圧の高い部位 に開口する吸気導波管を用いる切換手段とを設ける。

【０００８】

【作用】

吸排気弁が機関回転に同期して所定のタイミングで開閉されると、吸気管内と 排気管内にそれぞれ圧力波が生じる。吸気管に生じた圧力波は吸気導波管を介し て一方のダイヤフラム室に導かれるとともに、排気管内に生じた圧力波は排気導 波管を介して他方のダイヤフラム室に導かれる。各ダイヤフラム室に逆位相の圧 力波が導かれることにより、両方の圧力波が圧力に応動するダイヤフラムを介し て干渉して打消し合い、波の振幅つまり音圧を弱められる。

【０００９】 低中負荷域でスロットルバルブの開度が小さい運転時に、スロットルバルブの 介装されるチャンバー内が絞られるため、吸気管に生じる圧力波の音圧はスロッ トルバルブより上流側で大きくなる。この運転条件では切換手段を介してスロッ トルバルブより上流側に接続する導波管を用いて音圧の高い部分で吸気音を有効 に減衰させる。

【００１０】 全負荷時にスロットルバルブが全開になると、スロットルバルブの介装される チャンバー内はほぼ円柱形の空間となるため、吸気管に生じる圧力波の音圧はス ロットルバルブより気筒に近い下流側で大きくなる。この運転条件では切換手段 を介してスロットルバルブより下流側に接続する吸気導波管を用いて音圧の高い 部分で吸気音を有効に相殺する。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１２】 図１に示すように、多気筒機関１の吸気管２は、吸気弁３を介して各気筒に連 通する複数のブランチ部１１と、各ブランチ部１１を集合するコレクタ部１２と 、コレクタ部１２とエアクリーナ１４を結ぶダクト部１３と、エアクリーナ１４ に外気を導入するダクト部１５とから構成され、コレクタ部１２とエアクリーナ １４の間にスロットルバルブ４が介装されて吸気量が調整される。

【００１３】 排気管５は、排気弁６の開弁に伴って各気筒から排出される排気ガスを外部に 導き、その途中には図示しない触媒コンバータと消音器が介装されている。

【００１４】 吸気管２と排気管５の間には第一ダイヤフラムアクチュエータ７と第二ダイヤ フラムアクチュエータ８が設けられる。各ダイヤフラムアクチュエータ７，８は 、圧力に応動する可動膜として機能するダイヤフラム２０を備え、ダイヤフラム ２０によって２つのダイヤフラム室２１，２２が画成される。ダイヤフラム室２ ２にはダイヤフラム２０を弾性支持するスプリング２５が介装される。

【００１５】 第一ダイヤフラムアクチュエータ７はスロットルバルブ４より下流側の各ブラ ンチ部１１に連通して吸気管２内に生じる圧力波を一方のダイヤフラム室２１に 導く吸気導波管２３ａと、排気管５内に生じる圧力波を他方のダイヤフラム室２ ２に導く排気導波管２４とが接続される。

【００１６】 第二ダイヤフラムアクチュエータ８はスロットルバルブ４より上流側のダクト 部１３に連通して吸気管２内に生じる圧力波を一方のダイヤフラム室２１に導く 吸気導波管２３ｂと、排気管５内に生じる圧力波を他方のダイヤフラム室２２に 導く排気導波管２４とが接続される。

【００１７】 各吸気導波管２３ａ，２３ｂの吸気管２に対する開口部は、吸気管２に圧力波 の共鳴が生じる回転域で音圧の高い部位、すなわち定常波の腹の部分が来る位置 にそれぞれ配置される。この実施例では、各吸気導波管２３の吸気管２に対する 開口部は、暖機後の運転状態で吸排気音が車室内に伝播してこもり音を発生する 可能性のある７０〜１２０Ｈｚの低周波数域で共鳴する圧力波に対して音圧の高 くなる部位にそれぞれ配置される。

【００１８】 そして、吸気管２の圧力波と排気管５の圧力波とが、７０〜１２０Ｈｚの周波 数域において、互いの共鳴周波数が略一致するように、吸排気系のボリューム、 管路長を適切に設定する。

【００１９】 運転条件に応じて音圧の高い部位に開口する吸気導波管２３ａ，２３ｂを選択 的に用いる切換手段として、排気管５に連通する排気導波管２４は第一ダイヤフ ラムアクチュエータ７に連通する第一分岐管部２７と第二ダイヤフラムアクチュ エータ８に連通する第二分岐管部２８とを有し、第一分岐管部２７と第二分岐管 部２８とを選択的に開通させる切換バルブ２９が設けられる。切換バルブ２９を 切換駆動するモータ３０と、モータ３０を駆動するコントロールユニット３１が 設けられ、機関運転条件に応じて各分岐管２７，２８を選択的に開通させるよう になっている。

【００２０】 スロットルバルブ４の開度Ｋを検出するセンサ３２と、機関の回転数Ｎｅを検 出するクランク角センサ３３とが設けられ、これらの検出信号は制御手段として マイクロコンピュータからなるコントロールユニット３１に入力される。これら の検出値Ｋ，Ｎｅは吸気管２の音圧モードが高くなる位置に関連する運転条件を 代表する値である。

【００２１】 コントロールユニット３１はこれらの検出値Ｋ，Ｎｅに応じて、吸気管２の音 圧モードが高くなる位置をＣＰＵで演算する。これらの特性は実験により求めて おき、予めメモリ（例えばＲＯＭ）に記憶させておく。この演算値に基づいて、 各ダイヤフラムアクチュエータ７，８のうち、音圧の高い位置に開口する吸気導 波管２３ａまたは吸気導波管２３ｂを有する方に排気管５の圧力波を導入するよ うに切換バルブ２９のポジションを切換える。

【００２２】 このように構成され、吸気弁３と排気弁６はクランクシャフト９の回転に同期 して所定のタイミングで開閉されると、吸気管２と排気管５にそれぞれ圧力波が 生じる。両圧力波は同一周波数をもち、吸気管２に生じた圧力波は吸気導波管２ ３ａまたは吸気導波管２３ｂを介して各ダイヤフラム室２１に導かれるとともに 、排気管５に生じた圧力波は排気導波管２４を介して各ダイヤフラム室２２に導 かれる。各ダイヤフラム室２１，２２に逆位相の圧力波が導かれることにより、 両方の圧力波が圧力に応動するダイヤフラム２０を介して干渉して打消し合い、 波の振幅つまり音圧を弱められる。

【００２３】 スロットルバルブ４の全開時に、スロットルバルブ４の介装されるチャンバー 内の流路は、ほぼ円柱形の直管となり、吸気管２に生じる圧力波の音圧はスロッ トルバルブ４より気筒に近い下流側で大きくなる。この運転条件では切換バルブ ２９が一方の分岐管部２７を開通させて第一ダイヤフラムアクチュエータ７によ り音圧の高い部分に開口する吸気導波管２３ａを用いて吸気音を有効に減衰させ る。

【００２４】 低中負荷域でスロットルバルブ４の開度が小さい時に、スロットルバルブ４の 介装されるチャンバー内の流路は絞られるため、吸気管２に生じる圧力波の音圧 はスロットルバルブ４より上流側で大きくなる。この運転条件では切換バルブ２ ９が他方の分岐管部２８を開通させて第二ダイヤフラムアクチュエータ８により 音圧の高い部分に開口する吸気導波管２３ｂを用いて吸気音を有効に減衰させる 。

【００２５】 この実施例では、吸排気音が車室内に伝播してこもり音を発生する可能性のあ る７０〜１２０Ｈｚの低周波数域で、吸気音と排気音の共鳴周波数を略一致させ ることにより、共鳴エネルギを利用して互いに打消し合わせ、上記各ダイヤフラ ムアクチュエータ７，８の切換え制御と相互して、吸排気音に起因する車室内の こもり音を大幅に低減するとともに、車外への騒音を有効に低減できる。

【００２６】 各ダイヤフラムアクチュエータ７，８は従来装置のスピーカに比べて小型であ るため、車両への取付けが容易となり、またコスト的にも有利である。

【００２７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、圧力に応動するダイヤフラムにより画成される 二つのダイヤフラム室と、一方のダイヤフラム室に吸気管内に生じる圧力波を吸 気導く導波管と、他方のダイヤフラム室に排気管に生じる圧力波を導く排気導波 管とを備える内燃機関の吸排気音低減装置において、吸気管に対してスロットル バルブの上流側と下流側にそれぞれ接続する複数の吸気導波管と、運転条件に応 じて音圧の高い部位に開口する吸気導波管を用いる切換手段とを設けたため、車 両に搭載することが容易となり、負荷変動等に対応して吸排気音を有効に相殺す ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 機関 ２ 吸気管 ４ スロットルバルブ ５ 排気管 ７ 第一ダイヤフラムアクチュエータ ８ 第二ダイヤフラムアクチュエータ ２０ ダイヤフラム ２１ ダイヤフラム室 ２２ ダイヤフラム室 ２３ａ 吸気導波管 ２３ｂ 吸気導波管 ２４ 排気導波管 ２７ 分岐管部 ２８ 分岐管部 ２９ 切換バルブ ３１ コントロールユニット ３２ スロットルバルブ開度センサ ３３ クランク角センサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力に応動するダイヤフラムにより画成
   される二つのダイヤフラム室と、一方のダイヤフラム室
   に吸気管内に生じる圧力波を導く吸気導波管と、他方の
   ダイヤフラム室に排気管に生じる圧力波を導く排気導波
   管とを備える内燃機関の吸排気音低減装置において、吸
   気管に対してスロットルバルブの上流側と下流側にそれ
   ぞれ接続する複数の吸気導波管と、運転条件に応じて音
   圧の高い部位に開口する吸気導波管を用いる切換手段と
   を設けたことを特徴とする内燃機関の吸排気音低減装
   置。