(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に吸気を供給する吸気通路を形成する吸気管、および、前記吸気通路の開度を調節可能なスロットルを有する吸気系に設けられる、共振周波数を切り換え可能なレゾネータであって、
容積部と、
前記吸気管と前記容積部とを接続し、前記吸気通路と前記容積部の容積室とを連通する連通路を有する連通部と、
前記容積部の容積、前記連通路の断面積、および、前記連通路の長さのいずれか一以上を変更することで前記共振周波数を切り換える共振周波数切換手段と、
を備え、
前記連通路は、前記吸気通路と前記容積部の容積室とを連通する第１連通路および第２連通路、ならびに、前記第１連通路と前記第２連通路とを連通する第３連通路を含み、
前記共振周波数切換手段は、前記第１連通路と前記吸気通路とを遮断可能な第１仕切板、前記第２連通路と前記容積部の容積室とを遮断可能な第２仕切板、前記容積部内で回動することにより前記容積部の容積を変更することが可能な容積可変仕切板、および、前記第１仕切板と前記第２仕切板と前記容積可変仕切板とを駆動する駆動部を有し、前記スロットルの開度および前記内燃機関の回転数に応じて前記共振周波数を第１所定周波数、または、当該第１所定周波数より周波数の高い第２所定周波数に切り換え、
前記第１所定周波数は、前記第１仕切板により前記第１連通路と前記吸気通路とが遮断され前記第２仕切板により前記第２連通路と前記容積室とが遮断されることによって前記連通路の断面積および長さが第１断面積および第１長さとなり、かつ、前記容積可変仕切板により前記容積部の容積が第１容積となるときの前記共振周波数であり、
前記第２所定周波数は、前記第１連通路と前記吸気通路とが連通し前記第２連通路と前記容積室とが連通することによって前記連通路の断面積が前記第１断面積よりも大きい第２断面積となり前記連通路の長さが前記第１長さよりも短い第２長さとなり、かつ、前記容積可変仕切板が回転することによって前記容積部の容積が前記第１容積よりも小さい第２容積となるときの前記共振周波数であることを特徴とするレゾネータ。
【請求項２】
前記吸気系は、前記スロットルの下流側にサージタンクをさらに有し、
前記連通部は、前記サージタンクに設けられることを特徴とする請求項１に記載のレゾネータ。
【請求項３】
前記共振周波数切換手段は、前記スロットルの開度が全開のとき、
前記内燃機関の回転数が閾値未満の場合、前記共振周波数を前記第１所定周波数に設定し、
前記内燃機関の回転数が前記閾値以上の場合、前記共振周波数を前記第２所定周波数に設定することを特徴とする請求項１または２に記載のレゾネータ。
【請求項４】
前記共振周波数切換手段は、前記スロットルの開度が部分開のとき、
前記内燃機関の回転数が前記閾値未満の場合、前記共振周波数を前記第２所定周波数に設定し、
前記内燃機関の回転数が前記閾値以上の場合、前記共振周波数を前記第１所定周波数に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレゾネータ。
【請求項５】
前記連通部は、前記第１連通路と前記第２連通路とが略平行となるよう形成され、
前記駆動部は、前記第１仕切板および前記第２仕切板を互いに異なる方向に回転させることで前記連通路の断面積および長さを変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレゾネータ。
【請求項６】
前記連通部は、前記第１連通路と前記第２連通路とが交わって立体交差となるよう形成され、
前記駆動部は、前記第１仕切板および前記第２仕切板を同じ方向に回転させることで前記連通路の断面積および長さを変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレゾネータ。
【請求項７】
内燃機関に吸気を供給する吸気通路を形成する吸気管、および、前記吸気通路の開度を調節可能なスロットルを有する吸気系に設けられる、共振周波数を切り換え可能なレゾネータであって、
容積部と、
前記吸気管と前記容積部とを接続し、前記吸気通路と前記容積部の容積室とを連通する連通路を有する連通部と、
前記容積部の容積、前記連通路の断面積、および、前記連通路の長さのいずれか一以上を変更することで前記共振周波数を切り換える共振周波数切換手段と、
を備え、
前記共振周波数切換手段は、
前記容積部の容積室に収容され、前記連通部の前記連通路に嵌合可能であり、内部に略Ｓ字状の湾曲通路が形成される共振周波数切換ロータと、
前記共振周波数切換ロータを前記連通路に嵌合させるよう駆動する駆動部と、を有し、
前記スロットルの開度および前記内燃機関の回転数に応じて前記共振周波数を第１所定周波数、または、当該第１所定周波数より周波数の高い第２所定周波数に切り換え、
前記湾曲通路は、前記共振周波数切換ロータが前記連通路に嵌合したとき、前記連通路の一部を構成し、
前記第１所定周波数は、前記駆動部により前記共振周波数切換ロータが前記連通路に嵌合することによって前記連通路の断面積および長さが第１断面積および第１長さとなり前記容積部の容積が第１容積となるときの前記共振周波数であり、
前記第２所定周波数は、前記駆動部により前記共振周波数切換ロータが前記連通路から抜け出し前記容積部に収容されるよう駆動されることによって前記連通路の断面積が前記第１断面積よりも大きい第２断面積となり、前記連通路の長さが前記第１長さよりも短い第２長さとなり、前記容積部の容積が前記第１容積よりも小さい第２容積となるときの前記共振周波数であることを特徴とするレゾネータ。
【請求項８】
前記吸気系は、前記スロットルの下流側にサージタンクをさらに有し、
前記連通部は、前記サージタンクに設けられることを特徴とする請求項７に記載のレゾネータ。
【請求項９】
前記共振周波数切換手段は、前記スロットルの開度が全開のとき、
前記内燃機関の回転数が閾値未満の場合、前記共振周波数を前記第１所定周波数に設定し、
前記内燃機関の回転数が前記閾値以上の場合、前記共振周波数を前記第２所定周波数に設定することを特徴とする請求項７または８に記載のレゾネータ。
【請求項１０】
前記共振周波数切換手段は、前記スロットルの開度が部分開のとき、
前記内燃機関の回転数が前記閾値未満の場合、前記共振周波数を前記第２所定周波数に設定し、
前記内燃機関の回転数が前記閾値以上の場合、前記共振周波数を前記第１所定周波数に設定することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のレゾネータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）のレゾネータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のエンジンの吸気系に、吸気の騒音を抑制するためのレゾネータを備えたものが公知である。
特許文献１に記載の発明では、エンジン回転時にサージタンク空間とレゾネータ空間との連通路の断面積およびレゾネータ室の容積を変えることによって、レゾネータの共振周波数を変化させ、エンジンへの吸気の促進を図っている。
特許文献２に記載の発明では、可動首壁を回転させ、首部断面積および首部長さを変えることによって、レゾネータの共振周波数を変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７７９１１
【特許文献１】特開２００５−１２０８３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明では、スロットル開度が部分開のとき、正圧で吸気をエンジン内に押し込むと同時に、サージタンク内の圧力が低下する。このため、ポンピングロスが増大し燃費が悪化するおそれがある。
また、特許文献１に記載の発明は連通路の長さが固定され、特許文献２に記載の発明は容積部の容積が固定されているため、共振周波数の可変幅が少ない。
そこで、本発明の目的は、共振周波数の可変幅を増大し、エンジン出力の向上およびポンピングロスの低減を両立可能なレゾネータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、共振周波数を変更可能なレゾネータである。このレゾネータは、エンジンに吸気を供給する吸気通路を形成する吸気管、および、吸気通路を開閉可能なスロットルを有する吸気系に設けられる。レゾネータは、容積部、連通部、および共振周波数切換手段を備える。連通部は、吸気管と容積部とを接続し、吸気通路と容積部の容積室とを連通する連通路を有する。共振周波数切換手段は、容積部の容積、連通路の断面積、および、連通路の長さを変更することでレゾネータの共振周波数を切り換える。また、共振周波数切換手段は、スロットルの開度およびエンジンの回転数に応じて共振周波数を第１所定周波数、または、第１所定周波数より周波数の高い第２所定周波数に切り換える。
エンジンが回転すると吸気管に流れる吸気の圧力の高低が周期的に現れることによって吸気の脈動が発生する。吸気の脈動の周波数は、エンジンの回転数によって変化し、吸気系に設けられているレゾネータの共振周波数の影響を受けて変化する。このため、レゾネータの共振周波数を切り換えることによって吸気の脈動の周波数を変更することができる。
【０００６】
ここで、連通路は、第１連通路、第２連通路、および第３連通路を含む。第１連通路および第２連通路は、吸気通路と容積部の容積室とを連通する。第３連通路は第１連通路と第２連通路とを連通する。共振周波数切換手段は、第１仕切板、第２仕切板、容積可変仕切板、および駆動部を有する。第１仕切板は第１連通路と吸気通路とを遮断することができる。第２仕切板は、第２連通路と容積部の容積室とを遮断することができる。容積可変仕切板は容積部内で回動することにより容積部の容積を変更する。駆動部は第１仕切板と第２仕切板と容積可変仕切板とを駆動する。
第１所定周波数は、第１仕切板により第１連通路と吸気通路とが遮断され第２仕切板により第２連通路と容積室とが遮断されることによって連通路の断面積および長さが第１断面積および第１長さとなり、かつ、容積可変仕切板により容積部の容積が第１容積となるときのレゾネータの共振周波数である。
第２所定周波数は、第１連通路と吸気通路とが連通し第２連通路と容積室とが連通することによって連通路の断面積が第１断面積よりも大きい第２断面積となり連通路の長さが第１長さよりも短い第２長さとなり、かつ、容積可変仕切板が回転することによって容積部の容積が第１容積よりも小さい第２容積となるときのレゾネータの共振周波数である。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明によると、吸気系はスロットルの下流側にサージタンクをさらに有する。そして、連通部はサージタンクに設けられる。このため、レゾネータの共振周波数を切り換えることによって吸気の脈動の周波数を効率よく変更することができる。ここで、エンジンの吸気バルブが閉弁する直前に、吸気通路の吸気バルブ側の圧力が高まるよう、吸気の脈動の周波数を調整すれば慣性過給によってエンジンの体積効率を向上させることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、共振周波数切換手段は、スロットルの開度が全開のとき、エンジンの回転数が閾値未満の場合、共振周波数を第１所定周波数に設定し、エンジンの回転数が閾値以上の場合、共振周波数を第２所定周波数に設定する。
ここで、第１所定周波数というのは、エンジン回転数が閾値未満の場合、エンジンの吸気バルブが閉弁する直前に、吸気通路の吸気バルブ側の圧力が高まるよう、吸気の脈動を変化させる周波数である。また、第２所定周波数というのは、エンジン回転数が閾値以上の場合、エンジンの吸気バルブが閉弁する直前に、吸気通路の吸気バルブ側の圧力が高まるよう、吸気の脈動を変化させる周波数である。また、閾値の値は、レゾネータの第１所定共振周波数および第２所定共振周波数に関わる値である。レゾネータの第１所定共振周波数および第２所定共振周波数に基づいて閾値の値を決めても良いし、決められた閾値に基づいてレゾネータの第１所定共振周波数および第２所定共振周波数を設定しても良い。
【０００９】
よって、スロットルの開度が全開のとき、エンジンの吸気バルブが閉弁する直前に、吸気通路の吸気バルブ側の圧力が高まるよう、吸気の脈動の周波数を調整し、慣性過給によるエンジンの体積効率を向上させることができる。このため、スロットル全開時に、エンジンの回転数に応じて、レゾネータの共振周波数を切り換えることによって、エンジンの出力を増大させることができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明では、共振周波数切換手段は、スロットルの開度が部分開のとき、エンジンの回転数が閾値未満の場合、共振周波数を第２所定周波数に設定し、エンジンの回転数が閾値以上の場合、共振周波数を第１所定周波数に設定する。
ここで、部分開というのは、スロットルの開度が全閉以上、かつ全開未満であることを意味する。スロットルの開度が部分開のとき、スロットルの上流側と下流側との圧力差によってポンピングロスが発生する。そこで、エンジンの回転数が閾値未満の場合、共振周波数を第２所定周波数に設定し、エンジンの回転数が閾値以上の場合、共振周波数を第１所定周波数に設定すると、スロットルの下流側のサージタンク内の圧力を向上させ、ポンピングロスを抑制することができる。
【００１１】
ここで、請求項５に記載の発明では、連通部は、第１連通路と第２連通路とが略平行となるよう形成され、駆動部は、第１仕切板および第２仕切板を互いに異なる方向に回転させることで連通路の断面積および長さを変更する。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明では、連通部は、第１連通路と第２連通路とが交わって立体交差となるよう形成され、駆動部は、第１仕切板および第２仕切板を同じ方向に回転させることで連通路の断面積および長さを変更する。このような構成は、第１仕切板および第２仕切板が同じ方向に回転することによって、請求項６に記載の発明によるレゾネータよりも簡単に連通路の断面積および長さを変更することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、レゾネータは、エンジンに吸気を供給する吸気通路を形成する吸気管、および、吸気通路を開閉可能なスロットルを有する吸気系に設けられる。レゾネータは、容積部、連通部、および共振周波数切換手段を備える。連通部は、吸気管と容積部とを接続し、吸気通路と容積部の容積室とを連通する連通路を有する。共振周波数切換手段は、容積部の容積、連通路の断面積、および、連通路の長さを変更することでレゾネータの共振周波数を切り換える。また、共振周波数切換手段は、スロットルの開度およびエンジンの回転数に応じて共振周波数を第１所定周波数、または、第１所定周波数より周波数の高い第２所定周波数に切り換える。
共振周波数切換手段は、共振周波数切換ロータおよび駆動部を有する。共振周波数切換ロータは、容積部の容積室に収容され、連通部の連通路に嵌合可能であり、内部に略Ｓ字状の通路が形成される。駆動部は、共振周波数切換ロータが連通路に嵌合するように共振周波数切換ロータを駆動する。共振周波数切換ロータが連通路に嵌合したとき、略Ｓ字状の通路は連通路の一部を構成する。
第１所定周波数は、駆動部により共振周波数切換ロータが連通路に嵌合することによって連通路の断面積および長さが第１断面積および第１長さとなり容積部の容積が第１容積となるときの共振周波数である。
第２所定周波数は、駆動部により共振周波数切換ロータが連通路から抜け出し容積部に収容されるよう駆動されることによって連通路の断面積が第１断面積よりも大きい第２断面積となり、連通路の長さが第１長さよりも短い第２長さとなり、容積部の容積が第１容積よりも小さい第２容積となるときの共振周波数である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の吸気系を示す模式図。
【図２】本発明の第１実施形態のレゾネータを示す模式図。
【図３】本発明の第１実施形態のレゾネータを示す模式図。
【図４】本発明の第１実施形態の特性図。
【図５】本発明の第１実施形態の特性図。
【図６】本発明の第１実施形態の特性図。
【図７】本発明の第１実施形態の特性図。
【図８】本発明の第１実施形態の特性図。
【図９】本発明の第１実施形態の特性図。
【図１０】本発明の第１実施形態の特性図。
【図１１】本発明の第２実施形態のレゾネータを示す模式図。
【図１２】図１１をＺ方向から見た側面図。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図。
【図１４】図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図。
【図１５】図１２のＸＶ−ＸＶ線断面図。
【図１６】図１２のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図。
【図１７】図１２のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図。
【図１８】本発明の第２実施形態のレゾネータを示す模式図。
【図１９】本発明の第３実施形態のレゾネータを示す模式図。
【図２０】本発明の第３実施形態のレゾネータを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施形態によるレゾネータを図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、エンジンに吸気を供給する吸気通路を形成する吸気系に取り付けられているレゾネータに適用したものである。本発明の第１実施形態による吸気系を図１に示す。吸気系１は、吸入管６、スロットル５、サージタンク７、複数の分配管８、およびレゾネータ１０を備える。
【００１６】
吸入管６は、内部に吸入通路６０を形成している。サージタンク７は、吸入管６に接続し、複数の分配管８が分岐している。吸入管６は、サージタンク７と反対側の端部が図示しない吸入口を経由して大気に開放している。分配管８は、サージタンク７とエンジン９の各気筒９１とをそれぞれ接続している。サージタンク７は、内部にタンク室７０を形成している。分配管８は、内部に分配通路８０を形成している。これにより、吸入管６の図示しない吸入口から吸入された空気は、吸入通路６０、タンク室７０および分配通路８０を経由してエンジン９の各気筒９１へ供給される。吸入管６、サージタンク７、および複数の分配管８は、特許請求の範囲に記載の吸気管を構成する。また、吸入通路６０、タンク室７０および分配通路８０は、特許請求の範囲に記載の「吸気通路」を構成している。
【００１７】
本実施形態では、レゾネータ１０をサージタンク７に取り付ける。レゾネータ１０は、容積部１２、連通部１１、および、共振周波数切換手段１３を備える。
図２に示すように、容積部１２は、例えば樹脂などで筒状に形成される。容積部１２の内部には、中心軸線に沿って径方向に立設する固定仕切板１２５を有する。固定仕切板１２５、および、後述する容積可変仕切板１３６は容積が変更可能な容積室１２０を形成する。容積室１２０は、第１開口１２１および第２開口１２２を介して連通部１１の内部空間に繋がる。
【００１８】
連通部１１は、サージタンク７と容積部１２とを接続し、容積部１２よりも小径の筒状である。連通部１１の内部には、中心軸線に沿って径方向に立設する第１側面穴１１７を有する第１側面仕切板１１４、第２側面仕切板１１５、および、第２側面穴１１８を有する第３側面仕切板１１６を有する。第１側面仕切板１１４と第２側面仕切板１１５と第３側面仕切板１１６とは、連通部１１の内部空間を同様の扇形横断面を有する三つの連通路に仕切る。ここで、第１側面仕切板１１４と第２側面仕切板１１５との間、第２側面仕切板１１５と第３側面仕切板との間、および、第３側面仕切板１１６と第１側面仕切板１１４との間には、それぞれ第１連通路１４、第２連通路１５、および第３連通路１６が略平行に形成される。本実施形態では、第１連通路１４、第２連通路１５、および第３連通路１６によって、容積室１２０とタンク室７０とを連通する連通路１１０を形成する。
【００１９】
第１連通路１４は、軸方向の両端部に第１タンク室側開口１４１および第１容積室側開口１４２を有する。第１連通路１４は、第１タンク室側開口１４１を介してタンク室７０に繋がり、第１容積室側開口１４２を介して容積室１２０に繋がる。
【００２０】
第２連通路１５は、軸方向の両端部に第２タンク室側開口１５１および第２容積室側開口１５２を有する。第２連通路１５は、第２タンク室側開口１５１を介してタンク室７０に繋がり、第２容積室側開口１５２を介して容積室１２０に繋がる。
【００２１】
第３連通路１６は、軸方向の両端部が閉塞され、第１側面穴１１７および第２側面穴１１８を介して、第１連通路１４と第２連通路１５とを連通する。本実施形態では、第１側面穴１１７は第１側面仕切板１１４のタンク室７０側に形成され、第２側面穴１１８は第３側面仕切板１１６の容積室１２０側に形成される。
【００２２】
共振周波数切換手段１３は、第１シャフト１３１、第２シャフト１３２、方向転換部材１３３、アクチュエータ１３７、および、コントロールユニット（以下、コントロールユニットを「ＥＣＵ」という）１００を含む。第１シャフト１３１には第１扇形仕切板１３４が設けられ、第２シャフト１３２には第２扇形仕切板１３５および容積可変仕切板１３６が設けられる。
【００２３】
第１シャフト１３１および第２シャフト１３２は、連通部１１および容積部１２の軸心に沿って回転可能に設けられる。第２シャフト１３２は、アクチュエータ１３７に設けられ、アクチュエータ１３７に駆動され回転する。方向転換部材１３３は、第１シャフト１３１と第２シャフト１３２との間に設けられ、第１シャフト１３１と第２シャフト１３２との回転方向を転換する。よって、例えば、第２シャフト１３２がアクチュエータ１３７に駆動され図２に示すＸ方向に回転すると、第１シャフト１３１は図２に示すＹ方向に回転する。アクチュエータ１３７は、特許請求の範囲に記載の「駆動部」に相当する。
【００２４】
第１扇形仕切板１３４は、第１シャフト１３１に固定され、第３連通路１６の軸方向のタンク室７０側に収容可能な扇形である。第１シャフト１３１が回転すると、第１扇形仕切板１３４は、第３連通路１６と第１連通路１４との間で回動する。第１扇形仕切板１３４は、第１連通路１４に位置すると、第１タンク室側開口１４１を閉塞し、第１連通路１４とタンク室７０との間の空気の流れを遮断する。第１扇形仕切板１３４は、特許請求の範囲に記載の「第１仕切板」に相当する。
【００２５】
第２扇形仕切板１３５は、第２シャフト１３２に固定され、第３連通路１６の軸方向の容積室１２０側に収容可能な扇形である。第２シャフト１３２が回転すると、第２扇形仕切板１３５は、第３連通路１６と第２連通路１５との間で回動する。第２扇形仕切板１３５は、第２連通路１５に位置すると、第２容積室側開口１５２を閉塞し、第２連通路１５と容積室１２０との間の空気の流れを遮断する。第２扇形仕切板１３５は、特許請求の範囲に記載の「第２仕切板」に相当する。
【００２６】
容積可変仕切板１３６は、第第１シャフト１３１の軸方向に沿って形成される略矩形の板である。容積可変仕切板１３６は、容積室１２０に収容され、第１シャフト１３１が回転することによって回動する。容積可変仕切板１３６がＸ方向に回動すると、容積室１２０の容積が小さくなり、容積可変仕切板１３６がＹ方向に回動すると、容積室１２０の容積が大きくなる。
【００２７】
ここで、図２および図３に基づいて、共振周波数切換手段１３によるレゾネータ１０の作動について説明する。
本実施形態の共振周波数切換手段１３は、容積部１２の容積室１２０の容積、タンク室７０と容積室１２０とを連通する連通路１１０の長さおよび断面積を全て変更することで、レゾネータ１０の共振周波数を切り換える。
【００２８】
容積室１２０の容積は、容積可変仕切板１３６がＸ方向またはＹ方向に回動することによって変化する。本実施形態では、容積可変仕切板１３６がＹ方向に回動し、図３に示すように、固定仕切板１２５とほぼ重なる場合、容積室１２０の容積はＶ１となる。また、容積可変仕切板１３６がＸ方向に回動し、図２に示すように、容積可変仕切板１３６と第１側面仕切板１１４との軸方向の投影がほぼ一致する場合、容積室１２０の容積がＶ２となる。
【００２９】
タンク室７０と容積室１２０とを連通する連通路１１０の長さおよび断面積は、第１扇形仕切板１３４と第２扇形仕切板１３５とが互いに背反する方向に回動することによって変化する。
本実施形態では、図３に示すように、第１扇形仕切板１３４が第１タンク室側開口１４１を閉塞し、第２扇形仕切板１３５が第２容積室側開口１５２を閉塞する場合、第１連通路１４とタンク室７０とは第１扇形仕切板１３４によって遮断され、第２連通路１５と容積室１２０とは第２扇形仕切板１３５によって遮断される。この場合、タンク室７０と容積室１２０とは、第２タンク室側開口１５１、第２連通路１５、第２側面穴１１８、第３連通路１６、第１側面穴１１７、第１連通路１４、第１容積室側開口１４２、および第１開口１２１を介して連通される。このとき、連通路１１０の長さおよび断面積がＬ１およびＳ１となる。
【００３０】
そして、図２に示すように、第１扇形仕切板１３４および第２扇形仕切板１３５が第３連通路１６の軸方向両端部に位置する場合、タンク室７０と容積室１２０とは、第１連通路１４および第２連通路１５によって連通される。このとき、連通路１１０の長さおよび断面積はＬ２およびＳ２となる。
【００３１】
図２に示すように、容積室１２０の容積がＶ２となり、連通路１１０の長さおよび断面積がＬ２およびＳ２となる場合、ヘルムホルツ共鳴の原理に基づいた式ｆ＝（ｃ／２π）・（Ｓ／Ｌ・Ｖ）1/2によって、レゾネータ１０は第２所定共振周波数ｆ２＝（ｃ／２π）・（Ｓ２／Ｌ２・Ｖ２）1/2を有する。
また、図３に示すように、容積室１２０の容積がＶ１となり、タンク室７０と容積室１２０とを連通する連通路の長さおよび断面積がＬ１およびＳ１となる場合、レゾネータ１０は第１所定共振周波数ｆ１＝（ｃ／２π）・（Ｓ１／Ｌ１・Ｖ１）1/2を有する。ここで、Ｓ１＜Ｓ２、Ｌ１＞Ｌ２、およびＶ１＞Ｖ２であるため、第１所定共振周波数ｆ１は第２所定共振周波数ｆ２よりも小さい。
【００３２】
本実施形態の場合、第１所定共振周波数ｆ１は、エンジン９の回転数が２０００ＲＰＭの爆発１次成分に相当する６６．３Ｈｚである。また、第２所定共振周波数ｆ２は、エンジン９の回転数が３０００ＲＰＭの爆発１次成分に相当する１００Ｈｚである。
【００３３】
続いて、レゾネータ１０の制御について説明する。
本実施形態では、スロットル５の開度が全開となるとき、出力アップを狙う制御を行う。エンジン９の回転数が２７００ＲＰＭ未満の場合、共振周波数切換手段１３によって、レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定する。また、エンジン９の回転数が２７００ＲＰＭ以上の場合、共振周波数切換手段１３によって、レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定する。
【００３４】
スロットル５の開度が全開となり、エンジン９の回転数が３０００ＲＰＭである場合、レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定すると、分配通路８０内の吸気の脈動とタンク室７０内の吸気の脈動とは図４に示すようになる。図４（ａ）に示すように、レゾネータ１０によって発生する反射波Ｈと、吸気がエンジン９に吸い込まれることによって発生する透過波Ｔとは重なって重合波ＨＴを形成する。重合波ＨＴの山は、吸気工程の後半に分配通路８０に戻ってくる。このため、吸気バルブが閉弁する直前に、分配通路８０内の吸気の圧力が高くなる。
【００３５】
また、スロットル５の開度が全閉以上、かつ全開未満であるとき、ポンピングロスを狙う制御を行う。エンジン９の回転数が２７００ＲＰＭ未満の場合、共振周波数切換手段１３によって、レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定する。また、エンジン９の回転数が２７００ＲＰＭ以上の場合、共振周波数切換手段１３によって、レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定する。
【００３６】
スロットル５の開度が全閉以上かつ全開未満となり、エンジン９の回転数が３０００ＲＰＭである場合、レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定すると、分配通路８０内の吸気の脈動とタンク室７０内の吸気の脈動とは図５に示すようになる。図５（ｂ）に示すように、重合波ＨＴの山は、吸気工程の後半にタンク室７０に戻ってくる。このため、タンク室７０内の吸気の圧力が反射波Ｈによって低下することを抑制することができる。したがって、スロットル５の開度が全閉以上かつ全開未満のとき、タンク室７０内の吸気の圧力を高めることができる。
【００３７】
ここで、図６〜図１０に基づいて、本実施形態の効果について説明する。
スロットル５の開度が全開となり、エンジン９の回転数が２０００ＲＰＭである場合、分配通路８０内の圧力の変化を図６に示す。レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定した場合、分配通路８０内の圧力の変化をＰ１で示す。また、レゾネータを備えていない場合、分配通路８０内の圧力の変化をＰ０で示す。図６に示すように、レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定した場合、吸気工程の後半において、吸気バルブが閉弁する直前に、分配通路８０内の吸気の圧力が高まる。そのため、吸気バルブが閉弁する直前まで、吸気がエンジン９の気筒９１内に押し込まれる。よって、エンジン９の体積効率を向上させることができる。
【００３８】
スロットル５の開度が全開であるとき、エンジン９の異なる回転数に応じて変化する体積効率を図７に示す。レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定した場合のエンジン９の体積効率の変化をＦ１で示す。レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定した場合のエンジン９の体積効率の変化をＦ２で示す。レゾネータを備えていない場合のエンジン９の体積効率の変化をＦ０で示す。図７に示すように、エンジン９の回転数が２７００ＲＰＭ未満であれば、レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定した場合、エンジン９の体積効率が高い。また、エンジン９の回転数が２７００ＲＰＭ以上であれば、レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定した場合、エンジン９の体積効率が高い。
これは、エンジン９の回転数が２７００ＲＰＭ未満の場合、レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定し、エンジン９の回転数が２７００ＲＰＭ以上の場合、レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定することによって、体積効率を向上させることができるということを説明する。このため、スロットル５の開度が全開となるとき、エンジン９の回転数に応じて、レゾネータ１０の共振周波数を切り換えることによって、エンジン９の体積効率を高め、エンジン９の出力を向上させることができる。
【００３９】
スロットル５の開度を２５％にし、エンジン９の回転数が２０００ＲＰＭであるとき、分配通路８０内の吸気の圧力変化を図８に示す。レゾネータ１０を備えていない場合、分配通路８０内の吸気の圧力変化をＰ０で示す。レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定した場合、分配通路８０内の吸気の圧力変化をＰ１で示す。レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定した場合、分配通路８０内の吸気の圧力変化をＰ２で示す。
スロットル５の開度を２５％にし、エンジン９の回転数が２０００ＲＰＭであるとき、タンク室７０内の圧力の変化を図９に示す。レゾネータ１０を備えていない場合、タンク室７０内の吸気の圧力変化をＰ０で示す。レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定した場合、タンク室７０内の吸気の圧力変化をＰ１で示す。レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定した場合、タンク室７０内の吸気の圧力変化をＰ２で示す。
【００４０】
図８および図９に示すように、スロットル５の開度を２５％にし、エンジン９の回転数が２０００ＲＰＭである場合、吸気工程の後半において、レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定すれば分配通路８０内の圧力が高くなり、レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定すればタンク室７０内の圧力が高くなる。
【００４１】
ここで、スロットル５の開度を２５％にし、エンジン９の回転数が２０００ＲＰＭであるとき、レゾネータがない吸気系、レゾネータ１０の共振周波数を６６．３Ｈｚに設定する吸気系、および、レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定する吸気系のポンプ損失平均有効圧を図１０に示す。図１０に示すように、レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定する吸気系のポンプ損失平均有効圧が一番低い。
【００４２】
よって、スロットル５の開度を２５％にし、エンジン９の回転数が２０００ＲＰＭであるとき、レゾネータ１０の共振周波数を１００Ｈｚに設定すれば、タンク室７０内の圧力が高くなり、ポンプ損失平均有効圧が低くなる。このため、スロットル５の開度が全閉以上、かつ全開未満のとき、エンジン９の回転数に応じて、レゾネータ１０の共振周波数を切り換えることによって、エンジン９のポンプ損失平均有効圧を低減することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるレゾネータ２０を図１１〜図１８に示す。第２実施形態では、連通部の形状が第１実施形態と異なる。ここでは、第１実施形態と異なる部分のみを説明し、第１実施形態と同様の構成についての説明を割愛する。また、同様の構成部分については同一の符号を付す。
【００４４】
連通部２１の内部には、図１１に示すように、第１連通路２４、第２連通路２５、および第３連通路２６を有する。本実施形態では、第１連通路２４、第２連通路２５、および第３連通路２６によって、容積室１２０とタンク室７０とを連通する連通路２１０を形成する。第１連通路２４と第２連通路２５とは、中間部５０によって互いに交わって立体交差するように形成される。
まず、図１１〜図１７に基づいて、本実施形態の連通部２１の第１連通路２４および第２連通路２５について詳細に説明する。
【００４５】
図１１および図１３に示すように、第１連通路２４は第１タンク室側開口２４１を介してタンク室７０と繋がり、第２連通路２５は第２タンク室側開口２５１を介してタンク室７０と繋がる。
【００４６】
図１４に示すように、連通部２１のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面には、第１切口５１、第１切口５２、および第３切口５３を有する。図１５に示すように、連通部２１のＸＶ−ＸＶ線断面には、第４切口５４、第５切口５５、および第６切口５６を有する。図１６に示すように、連通部２１のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面には、第７切口５７、第８切口５８、および第９切口５９を有する。
【００４７】
ここで、第１切口５１と第４切口５４と第８切口５８とは、第１連通路２４の切口であり、第２切口５２と第５切口５５と第７切口５７とは、第２連通路２５の切口である。また、第３切口５３と第６切口５６と第９切口５９とは、第３連通路２６の切口である。
【００４８】
図１１および図１７に示すように、第１連通路２４の第１容積室側開口２４２と容積室１２０の第２開口１２２とが繋がり、第２連通路２５の第２容積室側開口２５２と容積室１２０の第１開口１２１とが繋がる。
【００４９】
よって、第１タンク室側開口２４１と第２開口１２２とは、第１切口５１、第４切口５４、第８切口５８、および、第１容積室側開口２４２を介して連通される。そして、第２タンク室側開口２５１と第１開口１２１とは、第２切口５２、第５切口５５、第７切口５７、および、第２容積室側開口２５２を介して連通される。このように、第１連通路２４と第２連通路２５とは、互いに交わって立体交差するように形成される。
【００５０】
第３連通路２６は、両端が閉塞され、連通部２１の中心軸に沿って形成される。第２連通路２５と第３連通路２６とは第１側面穴１６１によって連通され、第１連通路２４と第３連通路２６とは第２側面穴１６２によって連通される。よって、第３連通路２６は、第１連通路２４と第２連通路２５とを連通する通路となる。
【００５１】
続いて、本実施形態の共振周波数切換手段２３について説明する。
図１１に示すように、共振周波数切換手段２３は、シャフト２３３と、アクチュエータ２３４と、ＥＣＵ１００とを含む。アクチュエータ２３４はＥＣＵ１００により制御され、シャフト２３３を駆動する。シャフト２３３は、第１扇形仕切板２３１、第２扇形仕切板２３２、および容積可変仕切板２３５を有する。
【００５２】
第１扇形仕切板２３１は、シャフト２３３に固定され、第３連通路２６の軸方向のタンク室７０側に収容可能な扇形である。シャフト２３３が回転すると、第１扇形仕切板２３１は、第３連通路２６と第２連通路２５との間で回動する。第１扇形仕切板２３１は、第２連通路２５に位置すると、第２タンク室側開口２５１を閉塞し、第２連通路２５とタンク室７０との間の空気の流れを遮断する。
【００５３】
第２扇形仕切板２３２は、シャフト２３３に固定され、第３連通路２６の軸方向の容積室１２０側に収容可能な扇形である。シャフト２３３が回転すると、第２扇形仕切板２３２は、第３連通路２６と第１連通路２４との間で回動する。第２扇形仕切板２３２は、第１連通路２４に位置すると、第１容積室側開口２４２および第２開口１２２を閉塞し、第１連通路２４と容積室１２０との間の空気の流れを遮断する。
【００５４】
容積可変仕切板２３５は、シャフト２３３の軸方向に沿って形成される略矩形の板である。容積可変仕切板２３５は、容積室１２０に収容され、シャフト２３３が回転することによって回動する。容積可変仕切板２３５がＸ方向に回動すると、容積室１２０の容積が小さくなり、容積可変仕切板２３５がＹ方向に回動すると、容積室１２０の容積が大きくなる。
【００５５】
ここで、図１１および図１８に基づいて、共振周波数切換手段２３によるレゾネータ２０の作動について説明する。
本実施形態の共振周波数切換手段２３は、第１実施形態に記載の共振周波数切換手段１３と同様に、容積部１２の容積室１２０の容積、連通部２１の連通路２１０の長さおよび断面積を全て変更することで、レゾネータ１０の共振周波数を切り換える。
【００５６】
図１１に示すように、第１扇形仕切板２３１および第２扇形仕切板２３２は第３連通路２６に収容され、タンク室７０と容積室１２０とは第１連通路２４および第２連通路２５により連通される。また、容積可変仕切板２３５は、第１開口１２１と第２扇形仕切板２３１との間に位置する。この場合、容積室１２０の容積はＶ２となり、連通路２１０の長さおよび断面積がＬ２およびＳ２となる。
【００５７】
図１８に示すように、第１扇形仕切板２３１が第２タンク室側開口２５１を閉塞し、第２扇形仕切板２３２が第１容積室側開口２４２および第２開口１２２を閉塞する。この場合、第２連通路２５とタンク室７０とは第１扇形仕切板２３１によって遮断され、第１連通路２４と容積室１２０とは第２扇形仕切板２３２によって遮断される。よって、タンク室７０と容積室１２０とは、第１連通路２４、第２側面穴１６２、第３連通路２６、第１側面穴１６１、および第２連通路２５によって連通される。このとき、連通路２１０の長さおよび断面積がＬ１およびＳ１となる。また、容積可変仕切板２３５と固定仕切板１２５とはほぼ重なり、容積室１２０の容積はＶ１となる。
【００５８】
本実施形態の場合、スロットル５の開度が全開となるとき、および、スロットル５の開度が全閉以上かつ全開未満のとき、レゾネータ２０の共振周波数を切り換えることによって、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
本実施形態では、シャフト２３３が回転すると、第１扇形仕切板２３１および第２扇形仕切板２３２が同じ方向に回動することによって、連通路２１０の長さを切り換えることができる。このため、第１実施形態に記載の方向転換部材１３３を使用せず、より簡単な共振周波数切換手段２３でレゾネータ２０の共振周波数を切り換えることができる。
【００５９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるレゾネータ３０を図１９および図２０に示す。
本実施形態では、レゾネータ３０は、サージタンク７に設けられる。レゾネータ３０は、連通部３１、容積室３２、および共振周波数切換手段３３を備える。
【００６０】
容積部３２は例えば樹脂で形成され、図１９に示すように、内部に容積室３２０を有する。連通部３１は、サージタンク７と容積部３２とを接続し、略湾曲する筒状である。連通部３１の内部は、タンク室７０と容積室３２０とを連通する連通路３１０を形成する。
【００６１】
共振周波数切換手段３３は、容積部３２と連通部３１とが接続する位置に設けられ、アクチュエータ３３１、共振周波数切換ロータ３３２、およびＥＣＵを有する。アクチュエータ３３１はＥＣＵに制御され共振周波数切換ロータ３３２を回動可能に駆動する。共振周波数切換ロータ３３２は連通部３１の連通路３１０に嵌合可能であり、容積部３２の容積室３２０に収容される。共振周波数切換ロータ３３２の内部には、略Ｓ字状の湾曲通路３３３を有する。湾曲通路３３３の一端は容積室側口３３４が形成され、他端はタンク室側口３３５が形成される。
【００６２】
図１９に示すように、共振周波数切換ロータ３３２が容積室３２０に収容されると、タンク室７０と容積室３２０とは連通路３１０により連通される。このとき、容積室３２０の容積はＶ２となり、タンク室７０と容積室３２０とを連通する連通路の長さおよび断面積はＬ２およびＳ２となる。
【００６３】
また、図２０に示すように、共振周波数切換ロータ３３２が連通部３１の連通路３１０に嵌合すると、タンク室７０と容積室３２０とは湾曲通路３３３により連通される。このとき、容積室３２０容積はＶ１となり、タンク室７０と容積室３２０とを連通する連通路の長さおよび断面積はＬ１およびＳ１となる。ここで、Ｖ１＞Ｖ２、Ｌ１＞Ｌ２、および、Ｓ１＜Ｓ２である。よって、第１共振周波数ｆ１＝（ｃ／２π）・（Ｓ１／Ｌ１・Ｖ１）1/2は、第２共振周波数ｆ２＝（ｃ／２π）・（Ｓ２／Ｌ２・Ｖ２）1/2より小さい。  
【００６４】
本実施形態の場合、スロットル５の開度が全開となるとき、および、スロットル５の開度が全閉以上かつ全開未満のとき、レゾネータ３０の共振周波数を切り換えることによって、第１実施形態と同様な制御を行う。また、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６５】
（他の実施形態）
上記形態では、容積室の容積、容積室とタンク室とを連通する連通路の断面積および長さを全て変更することでレゾネータの共振周波数を切り換える構成であるが、容積室の容積、容積室とタンク室とを連通する連通路の断面積および長さのうち、いずれか一つまたは二つを変更することでレゾネータの共振周波数を切り換える構成にしても良い。
上記形態では、レゾネータがサージタンクに取り付けられているが、分配管または吸入管に取り付けても良い。
上記形態では、第２扇形仕切板が第３連通路内に収容されているが、容積室内に位置しても良い。また、第１扇形仕切板は第３連通路内に収容されているが、タンク室内に位置しても良い。
上記形態では、第１連通路、第２連通路、および第３連通路の断面が扇形または四角形であるが、例えば円形であっても良い。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１              ・・・吸気系、
５              ・・・スロットル、
６              ・・・吸入管、（吸気管）
７              ・・・サージタンク、（吸気管）
８              ・・・分配管、（吸気管）
９              ・・・エンジン（内燃機関）、
１０、２０、３０・・・レゾネータ、
１１、２１、３１・・・連通部、
１２、２２、３２・・・容積部、
１３、２３、３３・・・共振周波数切換手段、
１１０          ・・・連通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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