JPH06221239A - 車輌用可変式吸気騒音減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 車輌のエンジン吸気系統から発生する騒音を
低減する。 【構成】 サイドブランチ６内部の多数のバルブ８と、
エンジン回転数を検出して電圧に変換出力する信号処理
部１０，１４と、上記電圧と基準電圧を比較する比較部
１８と、比較部からの電圧信号によって上記バルブを開
閉するバルブ駆動部とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輌のエンジン吸気系
統から発生する騒音を低減する為の車輌用可変式吸気騒
音減衰装置に関する。

【０００２】

【従来技術】車輌に搭載するエンジンの騒音はエンジン
そのものによるもの、排気系統によるもの、吸気系統に
よるものなどがある。

【０００３】エンジンそのものによる騒音や排気系統の
騒音はエンジン本体の振動低減による騒音低減又は排気
マフラを利用して解決することができるが、吸気系統の
騒音は別途の手順を講じないかぎり根本的な解決が難し
い。

【０００４】この吸気系統の騒音は、吸気弁の周期的な
開閉時に、燃焼室から吸気マニホルドを経由してエアク
リーナに伝達されて、外部に放散される。これは、エン
ジンの回転数に関係する周波数成分をもっているが、そ
の周波数成分は一般的に低周波数領域に属し、車体に振
動を起こして室内騒音を誘発する要因になる。

【０００５】この吸気系統の騒音を減衰する方法は、い
わゆる１／４波長フィルタの原理によって音波の相互干
渉を生じさせて騒音を低減するサイドブランチ型騒音減
衰器と、音波の運動エネルギを共鳴桶内の往復エネルギ
に変換して騒音を低減するキャビティ型騒音減衰器との
２つがある。

【０００６】本発明は前述の２つの形式の中で、サイド
ブランチ型騒音減衰器の改善に関する。

【０００７】サイドブランチ型吸気騒音減衰装置の基本
構造を図５を用いて説明する。

【０００８】図５において、吸気通路Ａにサイドブラン
チＢを連通させる。吸気通路Ａに吸気騒音が伝播する
時、サイドブランチＢが共振して相互干渉波を生じさ
せ、実際の吸気騒音と干渉させて吸気騒音を消滅させ
る。

【０００９】吸気騒音減衰装置を持つエンジンは、出力
と空燃比が多少向上すると報告されているが、その原因
は吸気通路にて吸入される空気の充填効率が高くなっ
て、シリンダの内部に吸入される空気の量が増加される
ためと推論される。

【００１０】しかしながら、上述の吸気騒音減衰装置の
問題点は、サイドブランチの長さが固定されているた
め、吸気騒音の減衰領域が狭い点である。

【００１１】換言すると、減衰せしられる吸気騒音の周
波数Ｆは理論的にＣ／４Ｌで表現される。ここでＣは音
速、Ｌは共鳴室としての役割を果たすサイドブランチの
長さであって、このサイドブランチの有効長さによって
減衰される騒音周波数が決定される。吸気騒音の減衰領
域が狭いという既存の吸気消音器の欠点を解決する為
に、接続通路端を内側に突出設置して吸入空気類の影響
を受けなくする構造の吸気騒音減衰装置が日本国公開特
許公報昭和５８年８８４５３号に開示されている。ま
た、共鳴室の内部をダイヤフラムにて区画し、このダイ
ヤフラムの中央に重量片を附けてエンジン回転数の変動
に対する共振幅を拡大する構造が日本国公開特許公報昭
和５８年１２４０５７号に開示されている。しかしなが
ら、この程度の構造では、エンジン回転数変化に起因す
る騒音周波数の変動に充分対応することができない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決するようにエンジンの回転数変化によって共鳴室の容
積を変化することができる構造の吸気騒音減衰装置が、
日本国公開特許公報昭和５９年７０８６８号、５９年１
０５９５８号、日本国公開実用新案公報昭和５８年１７
２０５０号、６１年４１８１３号、６２年１８８５１１
号に開示されている。また、制限された共鳴箱子の内部
を多数の板をくいちがいにレイアウトして共鳴通路の長
さを延長したものが日本国公開特許公報昭和６０年１２
５７６４号に一部開示されている。

【００１３】吸気騒音は、エンジン回転数によって変化
する周波数成分を持つが、消音効果面からみるとエンジ
ンの回転数変化によって共鳴通路の長さ又は容積を可変
する構造が好ましい。しかし、この方式の吸気騒音減衰
装置は沢山の部品を必要とし複雑な構造をもつ欠点と、
また、エンジン室内に存在する僅かな空間を利用して設
置しなければならないので必要以上に装置が大きくまた
複雑な形状を持っていると組立作業が難しくなる問題が
ある。

【００１４】日本国公開実用新案公報昭和６１年４１８
１５号に開示された可変型吸気騒音減衰装置は、上述の
容積可変型の問題点を解決するような方向を提示してい
る。

【００１５】この方式のものは、吸気通路と共鳴箱子の
あいだを長さの短い個々の導管で接続し、これら導管の
入口に開閉弁を装着してエンジン回転数によって各開閉
弁を選択的に開閉する構造である。これは、構造が簡単
でありながら、エンジン回転数の変化に対しても吸気騒
音を効果的に減衰することができる構造になっている。
しかし、上記吸気騒音減衰装置も多数の導管を並べて
配置するため、設置空間の確保が問題になる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、構造が
簡単で且つコンパクトな大きさの、エンジン回転数によ
って容積を可変することができる構造のサイドブランチ
型吸気騒音減衰装置を提供することである。

【００１７】上述の本発明の車輌用可変式吸気騒音減衰
装置は、サイドブランチの内部の所定位置に設置する多
数のバルブと、エンジン回転数を検出して得られる波形
を調節して周波数／電圧変換した信号を出力する信号処
理部と、上記多数のバルブにそれぞれ接続する多数の比
較器を有し、上記信号処理部の出力信号を基準信号と比
較して該当バルブの開閉信号を発する比較部と、そし
て、上記多数のバルブにそれぞれ接続する多数のバルブ
ドライバ及び上記多数のバルブを独立的に開閉する多数
のアクチュエータを有し、上記比較部の該当比較器から
出力する信号によって該当バルブドライバがアクチュエ
ータを通じて該当バルブを開閉するバルブ駆動部とを含
んで構成されている。

【００１８】

【作用】上記のような構成の本発明において、サイドブ
ランチの内部に配置されるバルブはスロットルバルブ又
はバタフライバルブにて構成され、また、信号処理部は
回転数検出センサから検出される信号波形を調節する信
号処理器と、この信号処理器から出される周波数を電圧
に変換する通常のＦ／Ｖ変換器とから構成される。 そ
して、多数の比較器にて構成される比較部はそれぞれの
比較器に設定される一定基準電圧をＦ／Ｖ変換器から出
力される信号レベルと比較してエンジン回転数領域が低
速、中速及び高速の中で何のひとつであるかを判定す
る。Ｆ／Ｖ変換器から信号が出力されると、その信号レ
ベル以上の基準電圧が設定されている比較器が出力信号
を発する。

【００１９】バルブ駆動部において、多数のアクチュエ
ータは、中心にプッシュロッドが設置される通常のソレ
ノイドにて構成され、前記プッシュロッドは上記バルブ
の支軸の一端部に固定されるアームと連結される構造に
なっている。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を以下の好ましい実施例と添附
図面を参照して詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明に関連する吸気騒音減衰装
置の概略的な構成を図示する。

【００２２】エアークリナ２に通ずる吸気通路４の途中
に一定長さＬ_１をもつサイドブランチ６が連通設置さ
れ、このサイドブランチ６の内部には多数のバルブ８
ａ、８ｂが所定位置毎に配列される。

【００２３】この実施例で、バルブ８は２個所に配置し
てあるがこれらバルブ８ａ、８ｂの選択的な開閉によっ
てサイドブランチ６の一定長さＬ_１は、中間長さＬ_２、
短い長さＬ_３に可変することができる。

【００２４】信号処理部１０ではエンジン回転数を検出
する通常の回転数検出センサ１２から送出されるパルス
が信号処理器１４によって波形調節された後、Ｆ／Ｖ変
換器１６を通じて検出されたエンジン回転数に相当する
電圧を出力することになる。

【００２５】上記出力信号は比較部１８に印加される。
比較部１８は、上述の多数のバルブ８ａ、８ｂと同じ個
数の比較器２０ａ、２０ｂからなっているが、それぞれ
の比較器２０ａ、２０ｂに設定された一定レベルの基準
電圧はエンジン回転数に対応する出力信号電圧と比較さ
れ、エンジンの回転領域を区分するのに使用される。

【００２６】この実施例では、比較器２０ａの基準電圧
Ｖ_ｒｅｆ１を他の比較器２０ｂの基準電圧Ｖ_ｒｅｆ２よ
り低く設定してある。

【００２７】上記比較器２０ａ、２０ｂの各出力端は、
バルブ駆動部２２を構成するバルブドライバ２２ａ、２
２ｂのそれぞれの入力端に接続する。

【００２８】バルブドライバ２２ａ、２２ｂも上述のサ
イドブランチ６に設置するバルブ８ａ、８ｂと同じ個数
で設置され、接続する比較器２０ａ、２０ｂから発する
出力信号によってターンオンするスイッチ機能をもつ。

【００２９】そして、バルブドライバ２２ａ、２２ｂで
は通常のスイッチングトランジスタやＳＣＲ素子などを
使用することができる。

【００３０】バルブドライバ２２ａ、２２ｂの出力端に
は多数のアクチュエータ２４ａ、２４ｂが設置される。

【００３１】上記アクチュエータ２４ａ、２４ｂもサイ
ドブランチ６に設置するバルブと同じ個数で設置する。

【００３２】図２は、アクチュエータ２４ａ、２４ｂと
サイドブランチ６の内側に設置するバルブ８ａ、８ｂと
の接続構造を示す。

【００３３】図２の（ａ）はバルブ８ａ、８ｂがオープ
ンした状態を示す。

【００３４】アクチュエータ２４ａ、２４ｂは、内部中
心にプッシュロッド２６がスライド可能に設置され、そ
の周囲に励磁コイルが捲線された構造である。

【００３５】上記アクチュエータ２４ａから外部に露出
延長するプッシュロッド２６の外周には、弾性スプリン
グ３０が覆って設けられており、スプリングシート３２
によって支持される。プッシュロッド２６の自由端は、
バルブ８ａを回転可能に支持する軸３４に固定されてい
るアーム３６とリンクされている。

【００３６】このような構造により、プッシュロッド２
６がスプリング３０の力によって外部に突出したアーム
３６を回動させ、図示のようにバルブ８ａはサイドブラ
ンチ６の通路をオープンとする。

【００３７】勿論、バルブ８ａの旋回角度は、サイドブ
ランチ６の内部に設置されるストッパ３８、４０によっ
て９０度の角度範囲に限定される。

【００３８】上述のバルブ８ａの開位置でバルブドライ
バ２２ａがターンオンする場合、アクチュエータ２４ａ
の励磁コイル２８が通電励磁しながらプッシュロッド２
６を図２の（ｂ）に示したように吸着する。

【００３９】プッシュロッド２６が吸着されると、スプ
リング３０は反発エネルギを備蓄しながら圧縮すると共
に、アーム３６が連動してバルブ８ａを旋回しサイドブ
ランチ６の通路を閉鎖する。

【００４０】励磁コイル２８の吸着力が消失されると、
プッシュロッド２６はスプリングの反発力によって開位
置に復帰してバルブ８ａはオープン状態になる。

【００４１】図３は上述の構成のこの発明がエンジン回
転数によって動作する過程を説明するフローチャートで
ある。

【００４２】回転数検出センサ１２で検出され波形調節
された信号がＦ／Ｖ変換器１６に入力すると、Ｆ／Ｖ変
換器１６は入力された周波数を電圧に変換して比較部１
８に信号を出力する。

【００４３】この過程で周波数と電圧は相互比例するも
ので、エンジン回転数が低い場合は電圧も低くなり、反
対に周波数が高くなると電圧も高くなる。

【００４４】従って、比較器２０ａの基準電圧Ｖ
_ｒｅｆ１をエンジン中速領域でＦ／Ｖ変換器１６から出
力する電圧より低く、また比較器２０ｂの基準電圧Ｖ
_ｒｅｆ２をエンジン低速領域でＦ／Ｖ変換器１６から出
力する電圧により高く設置して置くと、エンジン低速領
域で全部の比較器２０ａ、２０ｂの出力端に信号が送出
されて全部のバルブ８ａ、８ｂはオープンされ、サイド
ブランチ６は一定長さＬ_１の容積を持つことになる。ま
た中速領域では、バルブ８ａだけ開放されてサイドブラ
ンチ６は中間長さＬ_２を確保し、高速領域には全部のバ
ルブが閉鎖されてサイドブランチ６はみじかい長さＬ_３
をもつ。

【００４５】より詳細に説明すると、一例で、エンジン
低速領域を３，０００回転／分（以下、「ｒ．ｐ．
ｍ．」と称する）以下、中速領域を３，０００ｒ．ｐ．
ｍ．以上４，０００ｒ．ｐ．ｍ．以下、そして、高速領
域を４，０００ｒ．ｐ．ｍ．以上とする場合、比較器２
０ａの基準電圧Ｖ_ｒｅｆ１は中速領域である場合はＦ／
Ｖ変換器１６から出力する電圧より低く、高速領域の場
合はＦ／Ｖ変換器１６から出力する電圧より低く設定し
なければならない。また、比較器２０ｂの基準電圧Ｖ
_ｒｅｆ２は低速領域の場合はＦ／Ｖ変換器１６から出力
する電圧より高く、中速領域の場合はＦ／Ｖ変換器１６
から出力する電圧より高く設定しなければならない。

【００４６】このように基準電圧を設定する場合、比較
部１８の比較器２０ａ、２０ｂはエンジン回転数が低
速、中速、高速のどの領域であるかによってそれぞれ独
立的に信号を発して、低速領域の場合は全部のバルブ８
ａ、８ｂを開放してサイドブランチ６をＬ_１長さの容積
とし、中速領域には比較器２０ａだけを動作してサイド
ブランチ６をＬ_２長さの容積とし、高速領域には全部の
比較器２０ａ、２０ｂから信号を出力してサイドブラン
チ６をみじかい長さＬ_３の容積とする。

【００４７】図４は、吸気騒音減衰装置が装着していな
い４シリンダー４サイクルエンジンと、図５に例示した
従来方式の減衰装置が装着された４シリンダー４サイク
ルエンジンと、そして、本発明のサイドブランチ型吸気
騒音減衰装置が装着された４シリンダー４サイクルエン
ジンそれぞれから発生する騒音を１ｍの距離で全体騒音
と２次騒音に区分して測定した結果の比較グラフ図であ
る。

【００４８】このグラフで分かるように、本発明の減衰
装置はエンジンの回転数領域全搬にかけて平均的な騒音
減衰効果を持ち、特に２次騒音減衰効果面で良好な特性
を持つ。

【００４９】

【効果】以上のように、本発明は簡単な構造であるにも
かかわらずエンジンン回転数によってサイドブランチの
長さを可変することができ、また、従来のいろいろな方
式より設置空間を少なく出来る効果を有している。

【００５０】特に、サイドブランチは単一の筒体で形成
することができ、さらに、フレキシブルチューブを使用
すると設置空間をもっと低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の吸気騒音減衰装置の概略構成図であ
る。

【図２】 図１のそれぞれのバルブの開閉動作を説明す
る図である。

【図３】 本発明の減衰装置の作動順序を示すフローチ
ャートである。

【図４】 本発明の装置の性能を比較したグラフ図であ
る。

【図５】 従来の吸気騒音減衰装置の例示図である。 ６ サイドブランチ ８ バルブ １０ 信号処理部 １２ 回転数検出セン
サ １４ 信号処理器 １６ Ｆ／Ｖ変換器 １８ 比較部 ２０ 比較器 ２２ バルブドライバ ２４ アクチュエータ ２６ プッシュロッド ２８ 励磁コイル ３０ スプリング ３６・・・アーム ３８・・・ストッパ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サイドブランチの内部の所定位置に設置
   する多数のバルブと、 エンジン回転数を検出して得ら
   れる波形を調節して周波数／電圧変換した信号を出力す
   る信号処理部と、 上記多数のバルブにそれぞれ接続する多数の比較器を有
   し、上記信号処理部の出力信号を基準信号と比較して該
   当バルブの開閉信号を発する比較部と、そして、 上記
   多数のバルブにそれぞれ接続する多数のバルブドライバ
   及び上記多数のバルブを独立的に開閉する多数のアクチ
   ュエータを有し、上記比較部の該当比較器から出力する
   信号によって該当バルブドライバがアクチュエータを通
   じて該当バルブを開閉するバルブ駆動部と、 を含んで構成されてなる車輌用可変式吸気騒音減衰装
   置。
2. 【請求項２】 サイドブランチ内部のバルブは、スロッ
   トルバルブ又はバタフライバルブである請求項１の騒音
   減衰装置。
3. 【請求項３】 上記信号処理部は、回転数検出センサか
   ら検出される信号波形を調節する信号処理器と、この信
   号処理器を通じて出力する周波数を電圧に変換するＦ／
   Ｖ変換器で構成される請求項１の騒音減衰装置。
4. 【請求項４】 多数の比較器に設定される基準電圧がそ
   れぞれエンジン回転数領域が低速、中速及び高速に該当
   する数値で区分設定されている請求項１の騒音減衰装
   置。
5. 【請求項５】 上記バルブドライバは、スイッチングト
   ランジスタ又はＳＣＲ素子にて構成される請求項１の騒
   音減衰装置。
6. 【請求項６】 多数のアクチュエータは、開位置と閉位
   置との間でスライド可能に設置されたプッシュロッド
   と、プッシュロッドの周囲に捲線された励磁コイルと、
   励磁コイルの消勢時にプッシュロッドを開位置まで戻す
   ようにプッシュロッドに設置されたスプリングと、そし
   て、上記サイドブランチ内部のバルブを回転可能に支持
   する軸の一端部にプッシュロッドの自由端を連結するア
   ームとを有している請求項１の騒音減衰装置。
7. 【請求項７】 上記サイドブランチがフレキシブルチュ
   ーブから構成されている請求項１の騒音減衰装置。