(57)【要約】【課題】簡単な構成にすることで、構造的フリクションや経年劣化によるフリクションの発生を抑制する。【解決手段】吸気音制御装置は、内燃機関の吸気通路５へ空気を導入可能な少なくとも２つの導入管３，４と、一端が吸気通路５に連通され、他端が弾性体１１で閉塞され、吸気通路５の吸気流の速度に応じてその内部圧力が変動する負圧導入路７とを備える。弾性体１１は負圧導入管７内の圧力の変動により弾性変形し導入管４の通路面積を変更可能に構成されている。【選択図】図１
2006016978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入通路へ空気を導入可能な少なくとも２つの吸気導入管と、
一端が前記吸入通路に連通され、他端が弾性体で閉塞され、前記吸入通路の吸気流の速度に応じてその内部圧力が変動する圧力変動管と、
前記弾性体は前記圧力変動管内の圧力の変動により弾性変形し前記一の吸入導入管の通路面積を変更可能に構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気音制御装置。
【請求項２】
自車両が加速状態のときには、前記弾性体が前記一の吸気導入管をその通路面積を変更して開放することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気音制御装置。
【請求項３】
自車両が低速走行状態のときには、前記弾性体が前記一の吸気導入管をその通路面積を変更して閉塞することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の吸気音制御装置。
【請求項４】
前記弾性体にはバネが取り付けられており、前記弾性体は、前記バネの弾性力の作用をうけつつ、前記圧力変動管内の圧力の変動により弾性変形することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の内燃機関の吸気音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気音を抑制することができる内燃機関の吸気音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気負圧を利用してダイアフラム（アクチュエータ）を作動させ、そのダイアフラムに連動させて、吸気ダクト内に設置したバルブを開閉させる吸気音低減装置が開示されている。この吸気音低減装置は、吸気通路（吸入通路）の吸気負圧が小さいときにバルブを閉じて吸気音を減少させ、吸気負圧が大きい時にバルブを開いて吸気音を増大させている。これにより、内燃機関の状態、すなわち走行環境に応じて、吸気音の低減を図っている。
【特許文献１】特開２０００−４５８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
吸気音を低減する他に、吸気音を積極的に制御（サウンドコントロール）したい場合がある。そして、そのような吸気音の制御を簡易な構造により実現できるのが望ましい。
しかし、前記特許文献１に開示されている装置は、ダイアフラム（アクチュエータ）にレバーが取り付けられており、そのレバーを介してバルブが開閉するといった構造になっている。
【０００４】
このような構造にした場合、機構的フリクションや水滴の付着による発錆、大気中の浮遊物（ゴミや塵）の付着等による経年劣化のフリクションが発生する。これにより、負圧をバルブの開閉動力に変換する際の伝達損失が大きくなってしまい、これにより、負圧制御の精度が悪くなり、吸気負圧に順応したバルブの開閉ができなくなってしまう。この結果、低速走行時にバルブが閉まらずに吸気音が増加したり、高速走行時にバルブが開かずにエンジン出力が低下したりするといった問題が発生してしまう。
【０００５】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成にすることで、構造的フリクションや経年劣化によるフリクションの発生を抑制することができる内燃機関の吸気音制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の吸気音制御装置は、内燃機関の吸入通路へ空気を導入可能な少なくとも２つの吸気導入管と、一端が前記吸入通路に連通され、他端が弾性体で閉塞され、前記吸入通路の吸気流の速度に応じてその内部圧力が変動する圧力変動管とを備えている。そして、内燃機関の吸気音制御装置では、前記弾性体が前記圧力変動管内の圧力の変動により弾性変形し前記一の吸入導入管の通路面積を変更可能にしている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、吸入通路の吸気流の速度変化による圧力変動を利用して弾性体を変形させるだけで吸気導入管の通路面積を変更可能にしており、簡単な構成で吸気導入管の通路面積を可変にする構成を実現している。
これにより、構造的フリクションや経年劣化によるフリクションの発生を抑制できる。さらに、簡単な構成で吸気音を積極的に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
第１の実施形態は、内燃機関としての自動車用ガソリンエンジンに組み込まれている吸気音制御装置である。図１は、その吸気音制御装置の構成を示す。
吸気音制御装置は、エアクリーナのクリーナボックス（筐体）１に組み付けられている。クリーナボックス１内には、エアフィルタ２が設けられ、エアフィルタ２より上流側に、クリーナボックス１を貫通して設けられている第１及び第２導入管３，４が取り付けられ、各導入管３，４の先端にはクリーナボックス１内に空気を吸入するための吸気口３ａ，４ａが開口している。
【０００９】
また、エアフィルタ２より下流側には、吸気通路（吸入通路）５がクリーナボックス１に接続されており、この吸気通路５が、エアフィルタ２にて清浄にされた空気をスロットルボディ６側に導入するようになっている。スロットルボディ６に導入された空気は、スロットルボディ６内の図示していないスロットルバルブにて吸気量が調整された後、図示していないシリンダに供給される。
【００１０】
第２導入管４には、吸気口４ａの開度を調整するための開度調整機構が設けられている。開度調整機構は、吸気通路５内の空気の流速に応じて動作する構成となっている。開度調整機構は次のような構成からなる。
図２（Ａ）に示すように、第２導入管４の周壁一部に孔４ｂが形成されており、その孔４ｂに負圧導入路７が接続されている。この負圧導入路７は、吸気通路５内に設けられているベンチュリー８に接続されている。また、第２導入管４の孔４ｂを閉塞するように弾性体１１が取り付けられており、これにより、第２導入管４内と吸気通路５内とは、その弾性体１１を介在して接続された状態になっている。また、負圧導入路７内には、当該負圧導入路７で一端が固定されて、他端が弾性体１１の表面に取り付けられたバネ１２が設けられている。
【００１１】
ここで、弾性体１１は、外力がかかっていない状態で、第２導入管４の周壁と略同様な形状となっている。そして、弾性体１１は、当該弾性体１１の弾性力とバネ１２の弾性力とのバランスが取れた状態で、第２導入管４を閉塞する形状となる。このとき、弾性体１１の弾性係数Ｋｒとバネの弾性係数Ｋｓとの関係では下記（１）式のようになっている。
ｋｓ／ｋｒ＞Ａ／（Ｘ０−（Ａ＋ａ））  ・・・（１）
ここで、図２（Ａ）に示すように、ａは、バネ１２の固定端１３と第２導入管４の周壁相当位置（負圧導入路７が接続されている部分）との間の距離相当の長さである。この第２導入管４の周壁相当位置は、外力が作用していな状態の弾性体１１の位置に相当する。また、Ａは、第２導入管４の直径相当の長さである。また、Ｘ０は、図２（Ｂ）に示すように、外力が作用していない場合のバネ１２の長さ、すなわちバネ１２の自然長である。このＸ０がａとＡとの総計よりも長いことから、バネ１１には常に圧縮力が作用していることになる。
【００１２】
このような構成により、開度調整機構では、弾性体１１が負圧導入管７内の圧力の変動により弾性変形し第２導入管４の通路面積を変更可能にしている。すなわち、開度調整機構は、負圧導入路７内が負圧状態でない状態、すなわち吸気通路５（ベンチュリー８）に空気が流れていない状態で、弾性体１１により第２導入管４（吸気口４ａ）を完全に塞いだ状態（閉塞状態）になり、吸気通路５（ベンチュリー８）に空気が流れて、負圧導入路７内が負圧状態になると、その負圧状態に応じて弾性体１１が変位して、第２導入管４（吸気口４ａ）が開いた状態（開放状態）になる。
【００１３】
次に、第２導入管４（吸気口４ａ）の開度状態と、負圧導入路７内の負圧値ｐ、バネ１２の復元力Ｆｓ及び弾性体１１の復元力Ｆｒとの関係を詳しく説明する。
小さい負圧値ｐ１だと、図３（Ａ）に示すように弾性体１１が第２導入管４を塞いだ状態になり、このとき、負圧導入路７内の負圧値ｐ１、バネ１２の復元力Ｆｓ及び弾性体１１の復元力Ｆｒの間には、下記（２）式のような関係が成り立つ（図３（Ｂ）参照）。
【００１４】
Ｆｓ≧ｐ１・Ｓ＋Ｆｒ  ・・・（２）
ここで、Ｓは負圧導入路７の断面積である。
一方、大きい負圧値ｐ２（＞ｐ１）になると、図４（Ａ）に示すように弾性体１１が引っ込み、第２導入管４が開いた状態になり、このとき、負圧導入路７内の負圧値ｐ２、バネ１２の復元力Ｆｓ及び弾性体１１の復元力Ｆｒの間には、下記（３）式のような関係が成り立つ（図４（Ｂ）参照）。
【００１５】
Ｆｓ＝ｐ２・Ｓ  ・・・（３）
これにより、内燃機関が停止していたり、内燃機関の負荷が小さくなっていたりする場合には、吸気通路５内の空気流量が少ないので、負圧導入路７内の吸気負圧が小さくなる、すなわち弾性体１１に作用する力（ｐ・Ｓ）が小さくなる。これにより、バネ１２の復元力Ｆｓが弾性体１１の復元力Ｆｒに打ち勝つようになり、弾性体１１がそのバネ１２の復元力により第２導入管４の内側面に押し付けられ、その結果、第２導入管４（吸気口４ａ）が閉状態になる。
【００１６】
一方、内燃機関の負荷が大きくなると、吸気通路５内の空気流量が多くなるので、負圧導入路７内の吸気負圧が大きくなる、すなわち弾性体１１に作用する力（ｐ・Ｓ）が大きくなる。これにより、弾性体１１の復元力Ｆｒと弾性体１１に作用する力（ｐ・Ｓ）との合算値（合力）が、バネ１２の復元力Ｆｓに打ち勝つようになり、弾性体１１が負圧導入路７側に吸い寄せられ、その結果、第２導入管４（吸気口４ａ）が開状態になる。このとき、吸気音が室内に伝わるようになる。
【００１７】
これにより、自車両が加速するときには吸気通路５内の空気流量が多くなるので、この結果、吸気通路５が開の状態になり、その吸気音が車内に伝わるようになる。また、自車両が低速走行しているときには吸気通路５内の空気流量が少なくなるので、この結果、吸気通路５が閉の状態になり、車内に吸気音が伝わるのを低減される。
次に第１の実施形態における効果を説明する。
【００１８】
前述したように、開度調整機構は、弾性体１１の変形、バネ１２の伸縮により動作するようになっており、構成部材同士が摺動するような構成を採用していない。このようなことから、開度調整機構では、機構的フリクションや経年劣化によるフリクションが発生することはない。よって、吸気負圧を弾性体１１による開閉動力に変換する際の伝達損失が大きくなることもないので、負圧制御の精度を良好にして、吸気負圧に順応したバルブの開閉を行うことができる。
【００１９】
これにより、吸気音の積極的な制御（サウンドコントロール）として、自車両が加速するときに吸気音を車内に伝わるようにすることができる。その一方で、自車両が低速走行しているときには車内に吸気音が伝わるのを低減することができる。
また、開度調整機構は、稼動部分が少なく、さらに弾性体１１を第２導入管４に取り付けるだけなので、レイアウト自由度を高めて、第２導入管４の開閉を実現することができる。
【００２０】
また、弾性体１１はアクチュエータ及びダクト開閉部材（弁）の役割を果たすので、開度調整機構は、部品点数を少なくして構成されたものとなり、また軽量化されたものとなる。
また、弾性体１１及びバネ１２の弾性定数Ｋｒ，Ｋｓをチューニングするだけで、吸気負圧に応じた弾性体１1の変位による第２導入管４の開度の制御が可能になる。
【００２１】
次に第２の実施形態を説明する。
第２の実施形態も、前記第１の実施形態と同様、吸気音制御装置である。
前記第１の実施形態では、第２導入管４（吸気口４ａ）が閉状態のときに、弾性体１１の復元力に抗してバネ１２の復元力により当該弾性体１１を変形させている。これに対して、第２の実施形態では、外力が作用していないときでも、弾性体１１が第２導入管４の内側面に当たり、第２導入管４を閉状態にするようになっている。すなわち、前記吸引負圧がかかっていない状態において弾性体１１の弾性力とバネ１２の弾性力とでバランスを取り、弾性体１１により第２導入管４を塞ぐようにしている。このときの弾性体１１の弾性係数Ｋｒとバネ１２の弾性係数Ｋｓとの関係は下記（４）式のようになる。
【００２２】
ｋｓ／ｋｒ＞Ａ／（（Ａ＋ａ）−Ｘ０）  ・・・（４）
そして、第２導入管４（吸気口４ａ）の開度状態と、負圧導入路７内の負圧値ｐ、バネ１２の復元力Ｆｓ及び弾性体１１の復元力Ｆｒとの関係は次のようになる。
小さい負圧値ｐ１だと、図５（Ａ）に示すように弾性体１１が第２導入管４を塞いだ状態になり、このとき、負圧導入路７内の負圧値ｐ１とバネ１２の復元力Ｆｓとの間には、下記（５）式のような関係が成り立つ（図５（Ｂ）参照）。
【００２３】
Ｆｓ≧ｐ１・Ｓ  ・・・（５）
一方、大きい負圧値ｐ２（＞ｐ１）になると、図６（Ａ）に示すように弾性体１１が引っ込み、第２導入管４が開いた状態になり、このとき、負圧導入路７内の負圧値ｐ２、バネ１２の復元力Ｆｓ及び弾性体１１の復元力Ｆｒの間には、下記（６）式のような関係が成り立つ（図６（Ｂ）参照）。
【００２４】
Ｆｓ＋Ｆｒ＝ｐ２・Ｓ  ・・・（６）
これにより、内燃機関が停止していたり、内燃機関の負荷が小さくなっていたりする場合には、吸気通路５内の空気流量が少ないので、負圧導入路７内の吸気負圧が小さくなる、すなわち弾性体１１に作用する力（ｐ・Ｓ）が小さくなる。これにより、バネ１２の復元力Ｆｓと弾性体１１の復元力Ｆｒとの合算値（合力）が弾性体１１に作用する力（ｐ・Ｓ）に打ち勝つようになり、弾性体１１は第２導入管４の内側面に押し付けられた状態が維持されて、その結果、吸気通路５が閉状態になる。
【００２５】
一方、内燃機関の負荷が大きくなると、吸気通路５内の空気流量が多くなるので、負圧導入路７内の吸気負圧が大きくなる、すなわち弾性体１１に作用する力（ｐ・Ｓ）が大きくなる。これにより、弾性体１１に作用する力（ｐ・Ｓ）が、バネ１２の復元力Ｆｓと弾性体１１の復元力Ｆｒとの合算値（合力）に打ち勝つようになり、弾性体１１が負圧導入路７側に吸い寄せられ、その結果、吸気通路５が開の状態になる。このとき、吸気音が室内に伝わるようになる。
【００２６】
これにより、自車両が加速するときには吸気通路５内の空気流量が多くなるので、この結果、吸気通路５が開の状態になり、その吸気音が車内に伝わるようになる。また、自車両が低速走行しているときには吸気通路５内の空気流量が少なくなるので、この結果、吸気通路５が閉の状態になり、車内に吸気音が伝わるのを低減される。
以上、第２の実施形態における開度調整機構の動作であり、この第２の実施形態でも、前記第１の実施形態における効果と同様な効果を得ることができる。
【００２７】
すなわち、開度調整機構は、弾性体１１の変形、バネ１２の伸縮により動作するようになっており、構成部材同士が摺動するような構成を採用していない。このようなことから、開度調整機構では、機構的フリクションや経年劣化によるフリクションが発生することはない。よって、吸気負圧を弾性体１１による開閉動力に変換する際の伝達損失が大きくなることもないので、負圧制御の精度を良好にして、吸気負圧に順応したバルブの開閉を行うことができる。これにより、吸気音の積極的な制御（サウンドコントロール）として、自車両が加速するときに吸気音を車内に伝わるようにすることができる。その一方で、自車両が低速走行しているときには車内に吸気音が伝わるのを低減することができる。
【００２８】
また、開度調整機構は、稼動部分が少なく、さらに弾性体１１を第２導入管４に取り付けるだけなので、レイアウト自由度を高めて、第２導入管４の開閉を実現することができる。また、弾性体１１はアクチュエータ及びダクト開閉部材（弁）の役割を果たすので、開度調整機構は、部品点数を少なくして構成されるものとなり、また軽量化されたものとなる。また、弾性体１１及びバネ１２の弾性定数Ｋｒ，Ｋｓをチューニングするだけで、吸気負圧に順応した制御が可能になる。
【００２９】
なお、前述の実施形態の説明において、導入管３，４は、内燃機関の吸入通路へ空気を導入可能な少なくとも２つの吸気導入管を実現しており、負圧導入路７は、一端が吸入通路に連通され、他端が弾性体で閉塞され、吸入通路の吸気流の速度に応じてその内部圧力が変動する圧力変動管を実現しており、弾性体１１は、圧力変動管内の圧力の変動により弾性変形し一の吸入導入管の通路面積を変更可能に構成されている弾性体を実現している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態の吸気音制御装置の構成を示す図である。
【図２】前記吸気音制御装置の開度調整機構の構成を示す図である。
【図３】前記開度調整機構の動作の説明に使用した図であり、第２導入管を閉状態にする動作を示す図である。
【図４】前記開度調整機構の動作の説明に使用した図であり、第２導入管を開状態にする動作を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における開度調整機構の動作の説明に使用した図であり、第２導入管を閉状態にする動作を示す図である。
【図６】前記第２の実施形態における開度調整機構の動作の説明に使用した図であり、第２導入管を開状態にする動作を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  クリーナボックス
２  エアフィルタ
３，４  導入管
５  吸気通路
６  スロットルボディ
７  負圧導入路
８  ベンチュリー
１１  弾性体
１２  バネ
【図１】
2006016978.tif 000003
【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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