(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口とエアクリーナとを連通する第１吸気ダクト、上記エアクリーナとエンジンとを連通する第２吸気ダクト、管路により上記第１吸気ダクトに連通する共鳴箱、上記管路の通路断面積を連続的に変化させる可変機構、及び、上記第２吸気ダクトと連通し上記第２吸気ダクト内の吸気負圧の大きさに応じて上記可変機構を作動させるアクチュエータをそなえ、上記可変機構は上記管路の通路断面積を上記エンジンの回転数に応じそれぞれ連続的に変化させると共に、上記変化が複数段階設けられた消音器。
【請求項２】
請求項１において、上記第２吸気ダクトと上記アクチュエータとの連通路にサージタンクが設けられた消音器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等におけるエンジンの吸気騒音を低減させるための消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの稼動により生じた吸気騒音を低減させる従来の消音器は、図７に例示されているように、吸気口１とエアクリーナ２とが第１吸気ダクト３により連通していると共に、エアクリーナ２とエンジン４とが第２吸気ダクト５により連通している一方、第１吸気ダクト３と共鳴箱６とが管路７により連通していて、エンジン４の回転数を検出するセンサ８の出力に応じてコントローラ９がアクチュエータ１０を制御し、または、図８に例示されているように、吸気口１とエアクリーナ２とが第１吸気ダクト３により連通している一方、第１吸気ダクト３と共鳴箱６とが管路７により連通していて、吸気口１近傍に設置されたマイクロホン１１が吸気騒音を検出し、マイクロホン１１の出力に応じコントローラ９がアクチュエータ１０を制御し、それぞれアクチュエータ１０が共鳴箱６の容積や、管路７の長さ、あるいは、断面積を調整して、第１吸気ダクト３における吸気騒音の周波数と、共鳴箱６の共鳴周波数とを一致させることによりそれぞれ吸気騒音を低減させるようにしていた。
【０００３】
しかしながら、これらの場合には、センサ８、コントローラ９、アクチュエータ１０、マイクロホン１１等の電気機器が必要となるため、消音器のコストアップを招くことは避けられず、また、エンジン４の近辺に設置された各電気機器は熱害を受けるおそれがあって、消音器としての耐久性や信頼性に問題が生じやすく、これらの問題を解消させるように各電気機器を保護すれば、一層のコストアップにつながることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エンジンの吸気騒音を広い範囲の周波数にわたって安価に低減させようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明にかかる消音器は、吸気口とエアクリーナとを連通する第１吸気ダクト、上記エアクリーナとエンジンとを連通する第２吸気ダクト、管路により上記第１吸気ダクトに連通する共鳴箱、上記管路の通路断面積を連続的に変化させる可変機構、及び、上記第２吸気ダクトと連通し上記第２吸気ダクト内の吸気負圧の大きさに応じて上記可変機構を作動させるアクチュエータをそなえ、上記可変機構は上記管路の通路断面積を上記エンジンの回転数に応じそれぞれ連続的に変化させると共に、上記変化が複数段階設けられている。
【０００６】
すなわち、第２吸気ダクト内の吸気負圧の大きさに応じてアクチュエータが可変機構を作動させ、第１吸気ダクトと共鳴箱とを連通する管路の通路断面積を可変機構がエンジンの回転数に応じそれぞれ連続的に変化させると共に、上記変化が複数段階設けられていて、広い範囲の周波数にわたる吸気騒音を、それと略一致した共鳴周波数の共鳴箱により確実に低減させることが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の各実施形態例について、前記従来装置との同等部分にはそれぞれ同一符号を付けて説明する。
図１及び図２において、消音器２０は、吸気口１とエアクリーナ２とが第１吸気ダクト３により連通していると共に、エアクリーナ２とエンジン４とが第２吸気ダクト５により連通している一方、第１吸気ダクト３のエアクリーナ２近傍と共鳴箱６とが管路７により連通しており、また、第２吸気ダクト５とアクチュエータ１０とが管路２１により連通し、管路２１にサージタンク２２が設けられている。
【０００８】
共鳴箱６及びアクチュエータ１０は相互に近接して配置され、シャフト２３が共鳴箱６及びアクチュエータ１０を挿通してその軸上で回動自在に取り付けられ、ぜんまいばね２４の一端がアクチュエータ１０の外面に係止されていると共に、その他端がシャフト２３に連結されて、シャフト２３を図２の反時計方向へ付勢している。
【０００９】
また、共鳴箱６内でシャフト２３の端部に固着された円板２５が、共鳴箱６に対する管路７の四角形開口２６に接していて、円板２５には幅が図２の反時計方向へ略２次曲線的に増大する弧状の通路２７が形成されており、さらに、アクチュエータ１０内のシャフト２３にはブレード２８が固着されていて、管路２１によりアクチュエータ１０内の負圧室２９へ導かれた第２吸気ダクト５の吸気負圧がブレード２８に作用すると、その吸気負圧の大きさに応じぜんまいばね２４のばね力に抗して図２の時計方向へシャフト２３を回動させるように構成されている。
【００１０】
消音器２０において、図３（ａ）に示されているように、エンジン４の回転数Ｎが上昇するに従って第２吸気ダクト５内の吸気負圧Ｐが略２次曲線的に増大するが、吸気負圧Ｐの微小変動はサージタンク２２で吸収されて管路２１によりアクチュエータ１０の負圧室２９内へ導かれ、この吸気負圧Ｐの大きさに応じぜんまいばね２４のばね力に抗して図２の時計方向へシャフト２３を回動させる結果、管路７の開口２６と円板２５に形成された弧状通路２７とが重複した図２のハッチング部分、すなわち、共鳴箱６に対する管路７の通路断面積Ｓは、図３（ｂ）に示されているように、吸気負圧Ｐの増加に対して比例的に増大する。
【００１１】
他方、共鳴箱６の共鳴周波数ｆは、次式で表される。
ｆ＝Ｃ／２π×√（Ｓ／ＶＬ）
だだし、Ｃは定数、Ｖは共鳴箱６内の容積、Ｌは管路７の長さである。
【００１２】
すなわち、図３（ｃ）のように、共鳴箱６の共鳴周波数ｆは管路７の通路断面積Ｓの１／２乗に比例して変化するので、図３（ｄ）のように、共鳴周波数ｆはエンジン回転数Ｎと略比例的に変化することとなる。
【００１３】
他方、エンジン４の稼動によってエアクリーナ２近辺の第１吸気ダクト３内に生じる吸気騒音の周波数Ｆはエンジン回転数Ｎと略比例的に変化するので、共鳴箱６の共鳴周波数ｆを吸気騒音の周波数Ｆと略一致させることにより、吸気騒音を効果的に、かつ、確実に低減させることが可能となる。
【００１４】
すなわち、車両に搭載されたエンジン４のある回転数において、吸気騒音の周波数Ｆに対する音圧レベルｄＢは図４（ａ）における実線のように現れるが、共鳴箱６の共鳴周波数ｆを音圧レベルｄＢの特に大きい周波数Ｆ１と略一致させることにより、図４（ａ）における破線のように、周波数Ｆ１付近の吸気騒音を効果的に低減させることができ、その結果、図４（ｂ）に実線で例示された車室内における音圧レベルｄＢ´の最大値を、図４（ｂ）の破線のように大幅に低減させて、車室内の居住性を容易に高めることが可能となる。
【００１５】
また、消音器２０は、共鳴箱６内に配置された円板２５に弧状通路２７が形成されていて、管路７の開口２６と弧状通路２７との重複により決められる管路７の通路断面積Ｓをエンジン回転数Ｎの変化に応じ連続的に変化させて、共鳴箱６の共鳴周波数を広い範囲で変化させることができるので、エンジン４の吸気騒音のうち特に音圧の高い周波数に共鳴箱６の共鳴周波数を略一致させることにより、広い範囲の周波数にわたってエンジン４の吸気騒音を効果的に低減させることができる。
【００１６】
しかも、消音器２０は、第２吸気ダクト５における吸気負圧を利用してアクチュエータ１０を作動させ、シャフト２３の回動により共鳴箱６に対する管路７の通路断面積Ｓを調整して、共鳴箱６の共鳴周波数を制御しており、従来装置のように高価な電気機器を全く必要としないため、比較的安価にエンジン４の吸気騒音を確実に低減させることができる特色がある。
【００１７】
さらに、管路２１にはサージタンク２２が設けられており、第２吸気ダクト５内の吸気負圧Ｐはその微小変動がサージタンク２２で吸収されて、管路２１によりアクチュエータ１０の負圧室２９内へ導かれるので、アクチュエータ１０は吸気負圧Ｐと正確に対応して管路７の通路断面積Ｓを的確に制御し、従って、第１吸気ダクト３に生じる吸気騒音を常に良好に低減させることができるようになる。
【００１８】
図５に示す実施形態例においては、共鳴箱６内でシャフト２３の端部に固着された円板２５が、共鳴箱６に対する管路７の四角形開口２６に接しており、円板２５にはそれぞれ幅が図５の反時計方向へ略２次曲線的に増大する弧状通路３０及び弧状通路３１が連続して形成され、かつ、弧状通路３０、３１以外の部分は上記実施形態例と同等の構成を有しているので、シャフト２３を中心として円板２５が回動したとき、開口２６と各弧状通路３０、３１とが重複した図５のハッチング部分、すなわち、共鳴箱６に対する管路７の通路断面積Ｓは、吸気負圧Ｐの増加に対してそれぞれ略２次曲線的に増大する部分が連続して２段階設けられ、従って、共鳴箱６における共鳴周波数は、シャフト２３の回動角に対応して連続的に変化する部分が２段階設けられることとなる。
【００１９】
他方、エンジン４の稼動時に第１吸気ダクト３内に生じる吸気の２次、４次、６次振動の各周波数Ｆは、図６にそれぞれイ、ロ、ハとして示されているように、エンジン４の回転数Ｎに略比例して変化し、かつ、図６のハッチング部分ではそれぞれ吸気の４次振動及び６次振動が共振を起こして、それぞれの音圧がとくに大きくなり、それぞれ体感度が比較的大きい吸気騒音を発生させることとなる。
【００２０】
従って、エンジン４の回転数Ｎが上昇するに伴い増大する第２吸気ダクト５内の吸気負圧Ｐによりアクチュエータ１０を作動させ、シャフト２３を介し円板２６を図５の時計方向へ回動させて、管路７の開口２６と円板２５に形成された弧状通路３０、３１との重複部分、すなわち、共鳴箱６に対する管路７の通路断面積Ｓをそれぞれ略２次曲線的に変化させ、その変化が２段階連続して設けられることにより、共鳴箱６における共鳴周波数ｆはエンジン回転数Ｎに対する略比例的変化が２段階連続し、図６に２点鎖線で示されているように、図６のハッチング部分である吸気騒音域に略一致させれば、複数次の吸気騒音を連続的に、かつ、効果的に低減させることが可能となり、その外は上記実施形態例と同等の作用効果を奏することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明にかかる消音器にあっては、第２吸気ダクト内の吸気負圧の大きさに応じてアクチュエータが可変機構を駆動し、第１吸気ダクトと共鳴箱とを連通する管路の通路断面積を可変機構がエンジンの回転数に応じそれぞれ連続的に変化させると共に、上記変化が複数段階設けられていて、従来のように特別な電気機器を全く必要としていないため、広い範囲の周波数にわたる吸気騒音を、それと略一致した共鳴周波数の共鳴箱により低コストで確実に低減させることができる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における概略配置図。
【図２】図１のII矢視拡大図。
【図３】上記実施形態例の作用説明図。
【図４】上記実施形態例の作用説明図。
【図５】本発明の他の実施形態例における図３相当の平面図。
【図６】上記他の実施形態例における作用説明図。
【図７】従来装置の概略配置図。
【図８】従来装置の概略配置図。
【符号の説明】
２    エアクリーナ
３    第１吸気ダクト
４    エンジン
５    第２吸気ダクト
６    共鳴箱
７    管路
１０  アクチュエータ
２０  消音器
２１  管路
２２  サージタンク
２５  円板
２６  管路開口
２７、３０、３１  弧状通路
【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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