(57)【要約】【課題】  車輌運転者にとって快適な吸気音を創造するのに好適な内燃機関の吸気装置および吸気音の調律方法を提供する。【解決手段】  エアクリーナ２０の上流側に、共振周波数が異なる少なくとも２本のエアダクト１４ａ，１４ｂを設ける。エアダクト１４ａ，１４ｂは、主音の共振周波数を１とした場合に、1/1, 16/15, 17/16, 18/17, 25/24, 9/8, 10/9, 6/5, 5/4, 4/3, 17/12, 24/17,25/18, 36/25, 45/32, 64/45, 3/2, 8/5, 5/3, 27/16, 9/5, 16/9, 30/17, 15/8, 2/1の何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有する。【選択図】      図１
2006250021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に空気を導入する吸気装置であって、
エアクリーナの上流側に、共振周波数が異なる少なくとも２本の吸気管を設け、
該吸気管は、所定の音の共振周波数を１とした場合に、1/1, 16/15, 17/16, 18/17, 25/24, 9/8, 10/9, 6/5, 5/4, 4/3, 17/12, 24/17,25/18, 36/25, 45/32, 64/45, 3/2, 8/5, 5/3, 27/16, 9/5, 16/9, 30/17, 15/8, 2/1のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸気装置において、
前記吸気管を３本設け、
該３本の吸気管が有する共振周波数の比率が、4:5:6、又は、3:4:5であることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気装置を用いた吸気音の調律方法であって、
少なくとも１本の吸気管に穴を開けることにより吸気音を所望の協和音に調律することを特徴とする吸気音の調律方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に空気を供給する内燃機関の吸気装置、及び、この吸気装置を用いた吸気音の調律方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２００３−１１３７４８号公報には、所望の周波数の音圧レベルを増大させて、吸気音の音色を調整する装置が開示されている。この装置によれば、エアクリーナの上流側に共鳴箱を配置することにより、上記機能が達成される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１３７４８号公報
【特許文献２】特開平８−７４５９３号公報
【特許文献３】特開２０００−１２４６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の装置を用いることにより吸気音の音色を調整したとしても、得られた吸気音が必ずしも車輌運転者にとって快適な吸気音であるとは限らない。従って、上記従来の装置は、運転者にとって快適な吸気音を得るという点につき、未だ改良の余地を残すものであった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、車輌運転者にとって快適な吸気音を創造するのに好適な内燃機関の吸気装置および吸気音の調律方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関に空気を導入する吸気装置であって、
エアクリーナの上流側に、共振周波数が異なる少なくとも２本の吸気管を設け、
該吸気管は、所定の音の共振周波数を１とした場合に、1/1, 16/15, 17/16, 18/17, 25/24, 9/8, 10/9, 6/5, 5/4, 4/3, 17/12, 24/17,25/18, 36/25, 45/32, 64/45, 3/2, 8/5, 5/3, 27/16, 9/5, 16/9, 30/17, 15/8, 2/1のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記吸気管を３本設け、
該３本の吸気管が有する共振周波数の比率が、4:5:6、又は、3:4:5であることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明を用いた吸気音の調律方法であって、
少なくとも１本の吸気管に穴を開けることにより吸気音を所望の協和音に調律することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、エアクリーナの上流側に、共振周波数が異なる少なくとも２本の吸気管を設けることにより、吸気管から空気が吸入される際に各吸気管から異なる周波数の音が発生する。この異なる周波数の音が相互に干渉することによって、所望の協和音が発生する。従って、車輌運転者にとって快適な吸気音を発生させることができる。
【００１０】
第２の発明によれば、３本の吸気管が有する共振周波数の比率を、4:5:6、又は、3:4:5にすることにより、車輌運転者にとって快適な吸気音を作り出すことができる。
【００１１】
第３の発明によれば、吸気管に穴を開けることにより吸気管が有する共振周波数を調整することができる。これにより、吸気管が発する音色を調律することができ、吸気音を車輌運転者にとって快適な所望の協和音に調律することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による内燃機関の吸気装置を説明するための外観図である。
図１に示すように、吸気装置は、エアダクト１０を備えている。エアダクト１０には、レゾネータ１６が設けられている。レゾネータ１６は、共鳴周波数をずらすことにより吸気音の音圧レベルを下げるように構成されている。エアダクト１０の一端は、集合部１２において２本のエアダクト１４ａ，１４ｂに分岐されている。２本のエアダクト１４ａ，１４ｂの開口径はエアダクト１０の開口径よりも短くなるように構成されている。２本のエアダクト１４ａ，１４ｂの先端は、それぞれ大気に開放されている。
【００１３】
２本のエアダクト１４ａ，１４ｂの長さは異なっている。このため、２本のエアダクト１４ａ，１４ｂは、異なる共振周波数を有している。ここで、２本のエアダクト１４ａ，１４ｂは、純正率音階の関係を満たす周波数比を有する。すなわち、エアダクト１４ａ，１４ｂは、主音（仮にドとする。）の共振周波数を１とした場合に、1/1（主音がドであればド。）, 16/15（主音がドであればド♯。以下同様に示すこととする。）, 17/16（ド♯）, 18/17（ド♯）, 25/24（ド♯）, 9/8（レ）, 10/9（レ）, 6/5（レ♯）, 5/4（ミ）, 4/3（ファ）, 17/12（ファ♯）, 24/17（ファ♯）, 25/18（ファ♯）, 36/25（ファ♯）, 45/32（ファ♯）, 64/45（ファ♯）, 3/2（ソ）, 8/5（ソ♯）, 5/3（ラ）, 27/16（ラ）, 9/5（ラ♯）, 16/9（ラ♯）, 30/17（ラ♯）, 15/8（シ）, 2/1（１オクターブ上のド）のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有する。
よって、これらのエアダクト１４ａ，１４ｂに空気が流れると、該エアダクト１４ａ，１４ｂが有する共振周波数の音がそれぞれ発生する。周波数が異なるこれらの音が相互に干渉することにより、協和音が発生する。
【００１４】
吸気管１０の他端は、エアクリーナ２０に連通している。エアクリーナ２０は、吸入された空気中の異物を除去するために、図示しないエアフィルタを内部に備えている。エアクリーナ２０は、拡張室として機能するものである。
【００１５】
エアクリーナ２０の下流側には、吸気配管２４の一端が接続されている。吸気配管２４の他端は、インテークマニホールド３０に連通している。吸気配管２４には、レゾネータ２２が設けられている。インテークマニホールド３０は、図示しない内燃機関の吸気ポートに連通している。
【００１６】
次に、上述した内燃機関の吸気装置の動作について説明する。
内燃機関の吸気バルブの開動作に伴い、２本のエアダクト１４ａ，１４ｂからそれぞれ空気が吸入される。吸入された空気はエアダクト１０の集合部１２で合流した後、レゾネータ１６に送られる。さらに、空気はエアダクト１０を通ってエアクリーナ２０に送られる。エアクリーナ２０において異物が除去された空気は、レゾネータ２２に送られる。その後、空気は吸気配管２４を通ってインテークマニホールド３０に送られる。そして、インテークマニホールド３０に連通する内燃機関の気筒内に空気が供給される。
【００１７】
上記吸気バルブが開閉動作することにより、吸気装置内で空気の脈動が発生する。この空気の脈動により吸気音が発生する。既に従来技術で述べたように、吸気音の音圧レベルを増減させるだけでは、車輌の運転者にとって快適な吸気音が得られるとは限らない。そこで、本発明では、以下に述べるように、運転者にとって快適な吸気音が積極的に作り出される。すなわち、上記吸気装置において、異なる共振周波数を有する２本のエアダクト１４ａ，１４ｂを空気が流れる際に、異なる周波数の音がそれそれ発生する。周波数が互いに異なるこれらの音が干渉することにより、協和音が発生する。この協和音は、機関回転数の上昇に伴って連続して発生する音であり、車輌の運転者にとって快適な音である。従って、車輌の運転者にとって快適な吸気音が得られる。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態１では、エアクリーナ２０の上流に共振周波数が異なる２本のエアダクト１４ａ，１４ｂを設けた。これにより、内燃機関に空気を供給する際の吸気音として協和音を発生させることができる。従って、本実施の形態１による吸気装置によれば、車輌運転者にとって快適な吸気音を発生させることができる。
また、２本のエアダクト１４ａ，１４ｂの開口径をエアダクト１０の開口径よりも短くすることにより、吸気騒音を低減することができる。
【００１９】
ところで、本実施の形態１においては、エアダクト長を異ならしめることにより異なる共振周波数を有するエアダクト１４ａ，１４ｂを構成するようにしたが、エアダクトの共振周波数を異ならしめる手法はこれに限定されるものではない。例えば、エアダクトの開口径を異ならしめることにより、エアダクトの共振周波数を異ならしめるようにしてもよい（後述する実施の形態２についても同様）。
【００２０】
また、本実施の形態１では、２本のエアダクト１４ａ，１４ｂが純正率音階の関係を満たす周波数比を有する場合について説明したが、平均率音階の関係を満たす周波数比を有していてもよい。すなわち、エアダクト１４ａ，１４ｂが、主音（仮にドとする。）の共振周波数を１とした場合に、1（ド）, 21/12（ド♯）, 22/12（レ）, 23/12（レ♯）, 24/12（ミ）, 25/12（ファ）, 26/12（ファ♯）, 27/12（ソ）, 28/12（ソ♯）, 29/12（ラ）, 210/12（ラ♯）, 211/12（シ）, 2（１オクターブ上のド）のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有するように構成されていてもよい（後述する実施の形態２についても同様）。この場合も、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２１】
次に、実施の形態１の変形例について説明する。
（第１変形例）
図２は、本発明の実施の形態１の第１変形例を示す外観図である。
上記実施の形態１では、エアダクト１０の先端が２本のエアダクト１４ａ，１４ｂに分岐されていた。これに対して、本第１変形例では、図２に示すように、２本のエアダクト１４ａ，１４ｂがエアクリーナ２０に直接接続されている。これにより、実施の形態１よりもエアダクト１４ａ，１４ｂの長さを長くすることができる。エアダクト長が長いほど、吸気騒音の低減効果は増大する。よって、実施の形態１よりも吸気騒音を更に低減することができるため、レゾネータが不要となる。従って、実施の形態１と比較して吸気装置をより簡略化することができ、製造コストをより低減することができる。
さらに、本第１変形例の吸気装置には集合部が存在しないため、２本のエアダクト１４ａ，１４ｂから吸入された空気が集合する際の集合ロスの発生を防ぐことができる。この集合ロスの発生は、吸入空気量が多いほど顕著になる。よって、本第１変形例は、ディーゼルエンジンのような吸入空気量が多い内燃機関に対して特に好適な例である。
【００２２】
（第２変形例）
図３は、本発明の実施の形態１の第２変形例を示す外観図である。
図３に示すように、本第２変形例では、エアダクト１４ａ，１４ｂ先端の開口１５の形状が、真円形状ではなく、楕円形状で形成されている。このような形状によれば、エアダクト１４ａ，１４ｂの内部に走行風を効率的に取り込むことができる。これにより、実施の形態１と比較してエアダクト１４ａ，１４ｂ内をより正圧に保持することができる（後述する実施の形態２についても同様）。
【００２３】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２による内燃機関の吸気装置を説明するための外観図である。
上記実施の形態１では、エアダクト１０の先端が２本のエアダクト１４ａ，１４ｂに分岐されている。一方、本実施の形態２では、図４に示すように、エアダクト１０の先端が３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃに分岐されている。
【００２４】
実施の形態１と同様に、３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃの長さは異なっている。このため、３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、異なる共振周波数を有している。ここで、３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、純正率音階の関係を満たす周波数比を有する。すなわち、エアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、主音（仮にドとする。）の共振周波数を１とした場合に、1/1（主音がドであればド。）, 16/15（主音がドであればド♯。以下同様に示すこととする。）, 17/16（ド♯）, 18/17（ド♯）, 25/24（ド♯）, 9/8（レ）, 10/9（レ）, 6/5（レ♯）, 5/4（ミ）, 4/3（ファ）, 17/12（ファ♯）, 24/17（ファ♯）, 25/18（ファ♯）, 36/25（ファ♯）, 45/32（ファ♯）, 64/45（ファ♯）, 3/2（ソ）, 8/5（ソ♯）, 5/3（ラ）, 27/16（ラ）, 9/5（ラ♯）, 16/9（ラ♯）, 30/17（ラ♯）, 15/8（シ）, 2/1（１オクターブ上のド）のうちの何れかの比率で表される共振周波数をそれぞれ有する。
これらのエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃが有する共振周波数の比率として、４：５：６又は３：４：５が特に好適である。すなわち、４：５：６の比率である「ド・ミ・ソ」、「ファ・ラ・ド」、「ソ・シ・レ」、及び、３：４：５の比率である「ド・ファ・ラ」の和音が特に好適である。
その他の装置構成は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００２５】
次に、上述した内燃機関の吸気装置の動作について説明する。
内燃機関の吸気バルブの開動作に伴い、３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃからそれぞれ空気が吸入される。吸入された空気はエアダクト１０の集合部１２で合流した後、レゾネータ１６に送られる。さらに、空気はエアダクト１０を通ってエアクリーナ２０に送られる。エアクリーナ２０において異物が除去された空気は、レゾネータ２２に送られる。その後、空気は吸気配管２４を通ってインテークマニホールド３０に送られる。そして、インテークマニホールド３０に連通する内燃機関の気筒内に空気が供給される。
【００２６】
上記吸気バルブが開閉動作することにより、吸気装置内で空気の脈動が発生する。この空気の脈動により吸気音が発生する。上述したように、本発明では、以下に述べるように、運転者にとって快適な吸気音が積極的に作り出される。すなわち、上記吸気装置において、異なる共振周波数を有する３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃを空気が流れる際に、異なる周波数の音がそれそれ発生する。周波数が互いに異なるこれらの音が干渉することにより、協和音が発生する。この協和音は、機関回転数の上昇に伴って連続して発生する音であり、車輌の運転者にとって快適な音である。従って、車輌の運転者にとって快適な吸気音が得られる。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態２では、エアクリーナ２０の上流に共振周波数が異なる３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃを設けた。これにより、内燃機関に空気を供給する際の吸気音として協和音を発生させることができる。従って、車輌運転者にとって快適な吸気音を発生させることができる。
さらに、吸気音として「ド・ミ・ソ」、「ファ・ラ・ド」、「ソ・シ・レ」、又は「ド・ファ・ラ」の協和音を発生させることにより、車輌運転者にとって特に快適な吸気音が得られる。
また、実施の形態１と比較して、３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃの開口径を短くすることができる。開口径が短いほど、吸気騒音の低減効果は増大する。よって、実施の形態１よりも吸気騒音を更に低減することができる。
【００２８】
本実施の形態２においては、３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有する場合について説明したが、４本以上のエアダクトを有する吸気装置であってもよい。この場合も、エアダクトの開口径を更に短くすることができるため、吸気騒音をより一層低減することができる。
【００２９】
次に、実施の形態２の変形例について説明する。
図５は、本発明の実施の形態２の変形例を示す外観図である。
上記実施の形態２では、エアダクト１０の先端が３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃに分岐されていた。図５に示すように、本変形例では、３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃがエアクリーナ２０に直接接続されている。これにより、実施の形態２よりもエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃの長さを長くすることができる。よって、実施の形態１よりも吸気騒音をより低減することができ、レゾネータが不要となる。エアダクト長が長いほど、吸気騒音の低減効果は増大する。従って、実施の形態２と比較して吸気装置をより簡略化することができ、製造コストをより低減することができる。
さらに、本変形例の吸気装置には集合部が存在しないため、３本のエアダクト１４ａ，１４ｂ，１４ｃから吸入された空気が集合する際の集合ロスの発生を防ぐことができる。この集合ロスの発生は、吸入空気量が多いほど顕著になる。よって、本変形例は、ディーゼルエンジンのような吸入空気量が多い内燃機関に対して特に好適である。
【００３０】
実施の形態３．
図６は、図１に示した内燃機関の吸気装置を用いた吸気音の調律方法を説明するための図である。
上記実施の形態１，２で説明したように、通常は、各エアダクトが有する共振周波数の音がそれぞれ発生する。しかし、あるエアダクトについては、製造時等に周波数が所望の値からずれてしまう場合が考えられる。この場合、吸気音を所望の協和音にするため、該当するエアダクトの共振周波数を調整することが望ましい。
図６は、エアダクト１４ｂの共振周波数を調整する場合を示している。図６に示すように、エアダクト１４ｂに開孔１８を形成することにより、エアダクト１４ｂの共振周波数を調整することができる。これにより、エアダクト１４ｂから発せされる音色を調律することができ、ひいては吸気音を車輌運転者にとって快適な協和音に調律することができる。
【００３１】
本実施の形態３では、図１に示した吸気装置を用いて吸気音を調律する方法について説明したが、もちろん図２〜図５に示した吸気装置を用いて吸気音を調律することもできる。この場合も、実施の形態３と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１による内燃機関の吸気装置を説明するための外観図である。
【図２】本発明の実施の形態１の第１変形例を示す外観図である。
【図３】本発明の実施の形態１の第２変形例を示す外観図である。
【図４】本発明の実施の形態２による内燃機関の吸気装置を説明するための外観図である。
【図５】本発明の実施の形態２の変形例を示す外観図である。
【図６】図１に示した内燃機関の吸気装置を用いた吸気音の調律方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  エアダクト
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  エアダクト
１６，２２  レゾネータ
２０  エアクリーナ
３０  インテークマニホールド
【図１】
2006250021.tif 000003
【図２】
2006250021.tif 000004
【図３】
2006250021.tif 000005
【図４】
2006250021.tif 000006
【図５】
2006250021.tif 000007
【図６】
2006250021.tif 000008