(57)【要約】【課題】  運転手を含めた乗員に自動車を運転していることの自然な感じを与えることができる可変周波数消音システムの提供。【解決手段】  車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置と演算処理装置と可変周波数共鳴型レゾネータ装置により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システムであって、  可変周波数共鳴型レゾネータ装置の特性である共振あるいは反共振を利用して、エンジン回転数が高回転ほど全体の騒音レベルに対する低い周波数の割合が低くなる、可変周波数消音システム。【選択図】        図９
2005330894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置と演算処理装置と可変周波数共鳴型レゾネータ装置により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システムであって、
前記可変周波数共鳴型レゾネータ装置の特性である共振あるいは反共振を利用して、エンジン回転数が高回転ほど全体の騒音レベルに対する低い周波数の割合が低くなる、可変周波数消音システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンの回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置・演算処理装置・可変周波数共鳴型レゾネータ装置により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システム（装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンの吸気系には、レゾネータと呼ばれる共鳴型の消音器が装着される。レゾネータには、消音周波数が変化しない固定型レゾネータと、エンジン回転数、車両速度に応じて消音周波数を可変させる可変周波数レゾネータ（たとえば、特許文献１〜１２）とがあり、その目的は吸気騒音の低減である。
【０００３】
しかし、従来のレゾネータの目的が静粛性を重視した吸気騒音の低減（狙いの騒音レベル以下にすること）であるので、一般的に、任意のエンジン回転数で騒音レベルを下げる場合、その回転数で最もレベルの大きい周波数成分を下げるように設定される。その結果、運転手を含めた乗員にとって静粛性は感じられるものの、エンジンの回転数が高くなるにしたがって音が低くなったり、あるいは波打ったり（高くなったり低くなったり）してしまうことがある。図１０は、ある自動車の吸気音特性について、エンジン回転数に対して全体の騒音レベルに占める低い周波数（今回は０Ｈｚより大で３００Ｈｚ以下）の割合（割合値）を示したグラフであり、エンジン回転数が高くなるにしたがって波打つ場合を示すグラフである。
そのため、運転手を含めた乗員に、運転の感じと音の高さ（周波数成分）に不自然さを感じさせることがある。
【特許文献１】特開２００１−５０１２７号公報
【特許文献２】特開２００１−１２３９０２号公報
【特許文献３】特開２０００−１５４７２５号公報
【特許文献４】特開２０００−３３７２１９号公報
【特許文献５】特開平１０−１０２６２１号公報
【特許文献６】特開平１０−１５３１５２号公報
【特許文献７】特開平７−２５９６７１号公報
【特許文献８】特開平７−２９３３７７号公報
【特許文献９】特開平１０−２９９４５１号公報
【特許文献１０】特開平８−１５８９６４号公報
【特許文献１１】特開平８−１０９８５７号公報
【特許文献１２】特開平８−８２２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする問題点は、運転手を含めた乗員に、運転の感じと音の高さに不自然さを感じさせることである。
本発明の目的は、運転手を含めた乗員に自動車を運転していることの自然な感じを与えることができる可変周波数消音システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置と演算処理装置と可変周波数共鳴型レゾネータ装置により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システムであって、
前記可変周波数共鳴型レゾネータ装置の特性である共振あるいは反共振を利用して、エンジン回転数が高回転ほど全体の騒音レベルに対する低い周波数の割合が低くなる、可変周波数消音システム。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）の可変周波数消音システムでは、エンジン回転数が高回転ほど全体の騒音レベルに対する低い周波数の割合が低くなるので、エンジン回転数が低回転数ほど低い音が高回転ほど高い音が強調されることで、運転手を含めた乗員に自動車を運転していることの自然な感じを与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明実施例の可変周波数消音システム（装置）１０は、図１、図２に示すように、車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置２０と演算処理装置３０と可変周波数共鳴型レゾネータ装置４０によりエンジン回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システムである。
【０００８】
可変周波数共鳴型レゾネータ装置４０は、共鳴部４２と固定首壁４３と固定首壁４３に対して可動な周波数固定レゾネータ４４とを備える周波数可変レゾネータ４１と、周波数固定レゾネータ４４を駆動する駆動アクチュエータ（モーター）４５と、周波数固定レゾネータ４４の回転角を検出する回転角検出部４６とを、有する。
【０００９】
共鳴部４２は、エンジン吸気系の管路の途中に装着される。共鳴部４２は、図２に示すように、内部に共鳴室を有する。共鳴部４２の一壁には、エンジン吸気系とつながる開口４２ａが形成されている。開口４２ａは、図２、図３に示すように、中心Ｐを中心とする半円形状である。
固定首壁４３は、共鳴部４２内に位置する。固定首壁４３は、共鳴部４２に固定されている。固定首壁４３は、周波数可変レゾネータ４１の首部の一部を構成する。
固定首壁４３は、図３、図４に示すように、固定首壁Ａ４３ａと、固定首壁Ｂ４３ｂとを、有する。
【００１０】
固定首壁Ａ４３ａの形状は、中心Ｐを中心とする半円筒形状である。固定首壁Ａ４３ａは、開口４２ａの半径方向外側端（開口４２ａの円弧状の縁全体）に固定して設けられている。
固定首壁Ｂ４３ｂの形状は、平板形状である。固定首壁Ｂ４３ｂは、固定首壁Ａ４３ａと一体に形成されるか、または、固定首壁Ａ４３ａと別体に形成されて固定首壁Ａ４３ａに固定して取付けられる。固定首壁Ｂ４３ｂは、半円筒形状の固定首壁Ａ４３ａの周方向一辺から、固定首壁Ａ４３ａの半径方向に中心Ｐまで延びている。
【００１１】
周波数固定レゾネータ４４は、共鳴部４２内に位置する。周波数固定レゾネータ４４は、固定首壁４３に対して、中心Ｐまわりに回転動可能である。周波数固定レゾネータ４４は、図２に示すように、駆動アクチュエータ４５と、回動軸４５ａで結合している。周波数固定レゾネータ４４は、エンジン吸気系とつながる穴４４ａと、穴４４ａの縁から周波数固定レゾネータ４４内側に延びる延び部４４ｂを、有する。穴４４ａと延び部４４ｂとで、周波数固定レゾネータ４４の首部を構成する。周波数固定レゾネータ４４の、首部断面積と首部長さと共鳴室容積は、一定である。
周波数固定レゾネータ４４は、周波数可変レゾネータ４１の首部の一部を構成する。周波数固定レゾネータ４４と固定首壁４３とで、周波数可変レゾネータ４１の首部を構成する。
【００１２】
周波数固定レゾネータ４４は、図３、図５に示すように、円筒部４４ｃと、第１、第２の半円部４４ｄ、４４ｅと、平板部４４ｆとを、有する。
円筒部４４ｃは、中心Ｐを中心とする半円筒形状である。
第１の半円部４４ｄは、円筒部４４ｃの軸方向一端（開口４２ａ側端）に配置されている。第１の半円部４４ｄは、開口４２ａと同じ（ほぼ同じを含む）形状であり、中心Ｐを中心とする半円状である。第１の半円部４４ｄが開口４２ａと同じ形状であるので、周波数固定レゾネータ４４が中心Ｐまわりに回転する角度が増えるにつれて、開口４２ａの大きさが小さくなる。穴４４ａは、第１の半円部４４ｄに設けられている。
第２の半円部４４ｅは、円筒部４４ｃの軸方向他端に配置されている。第２の半円部４４ｅは、開口４２ａと同じ（またはほぼ同じ）形状であり、中心Ｐを中心とする半円状である。
平板部４４ｆは、円筒部４４ｃと第１の半円部４４ｄと第２の半円部４４ｅとで形成される空間の開口を塞ぐ。
円筒部４４ｃと第１の半円部４４ｄと第２の半円部４４ｅと平板部４４ｆとで囲まれる空間から、穴４４ａと延び部４４ｂとで構成される首部部分を除いた部分が、周波数固定レゾネータ４４の共鳴室である。
【００１３】
周波数固定レゾネータ４４が固定首壁４３に対して図３の矢印方向に動くと、共鳴部４２の開口４２ａの大きさが変化する。そのため、周波数固定レゾネータ４４が固定首壁４３に対して動くと、周波数可変レゾネータ４１の首部断面積が変化する。
【００１４】
駆動アクチュエータ４５は、モーターからなる。モーターは、周波数固定レゾネータ４４を動かす。駆動アクチュエータ４５は、演算処理装置３０からの信号に基づいて、周波数固定レゾネータ４４を動かす。
回転角検出部４６は、周波数固定レゾネータ４４の回転角を検出しその信号を演算処理装置３０にフィードバックする。
【００１５】
ここで、本発明実施例の作用を説明する。
図１に示すように、回転数検出装置２０がエンジン５０の回転数を検出し、その信号を演算処理装置３０に送る。また、回転角検出部４６が周波数固定レゾネータ４４の回転角を検出しその信号を演算処理装置３０にフィードバックする。演算処理装置３０は、回転数検出装置２０からの信号に基づき周波数固定レゾネータ４４の回転角を決め、その角度と回転角検出部４６で検出された周波数固定レゾネータ４４の角度（移動前の角度）との差分を決め、駆動アクチュエータ４５をどれだけ動かすかを決める。駆動アクチュエータ４５（モーター）は、演算処理装置３０からの信号に基づいて回転する。モーターが回転することにより周波数固定レゾネータ４４が回動する。
【００１６】
周波数固定レゾネータ４４が回動し周波数固定レゾネータ４４の角度が狙い値まできたとき、演算処理装置３０がモーター停止信号を駆動アクチュエータ４５に出力し、その信号に基づいてモーターが止まる。モーターが止まるため周波数固定レゾネータ４４の回動が止まる。
周波数固定レゾネータ４４の角度が狙い値にあるとき、周波数可変レゾネータ４１は共振することで所望の騒音周波数を消音する。なお、消音される周波数以外のいずれかの周波数においては、反共振を起こし逆に音が大きくなる。
また、周波数固定レゾネータ４４の角度が狙い値にあるとき、周波数固定レゾネータ４４の穴４４ａが開口４２ａに重なっており、周波数固定レゾネータ４４は一定の周波数で発生する騒音を消音する。
【００１７】
図６は、ある自動車の吸気系に周波数可変レゾネータ４１を装着して、任意のエンジン回転数において、消音周波数をいくつか変更させて、そのときの吸気系騒音レベルにおける全体の騒音レベルに占める低い周波数の割合（割合値）の最大値と最小値（変化幅）を捉えたものである。すなわち、周波数固定レゾネータ４４の角度をある角度イに固定しそのときにエンジン回転数を変えてデータをとり、次いで周波数固定レゾネータ４４の角度をロに変更してそのときにエンジン回転数を変えてデータをとり、周波数固定レゾネータ４４の角度をハ、ニ、ホ、・・・と変更させてデータをることにより、吸気系騒音レベルにおける全体の騒音レベルに占める低い周波数の割合の最大値と最小値（変化幅）を捉えたものである。なお、「低い周波数」は、今回は、０Ｈｚより大で３００Ｈｚ以下としている。
その結果、エンジン回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音することで、変化幅内で自由に割合を制御することが可能である。
この変化幅内でエンジン回転数に比例して（エンジン回転数が高くなるにしたがって）、低い周波数の割合が直線的に小さくなるように目標を定め（図７参照）、その目標に一致するようエンジン回転数に対する消音周波数（周波数固定レゾネータ４４の角度）を図８に示すように制御した。
その結果、図９に示すように、エンジン回転数に対して比例して、低い周波数の割合が直線的またはほぼ直線的に小さくなるような特性が得られる。
【００１８】
図３に示すように、可変周波数共鳴型レゾネータ装置４０が周波数固定レゾネータ４４を有するので、エンジン回転数とは無関係に常に一定の周波数で発生する騒音（気柱共鳴）を周波数固定レゾネータ４４で消音できる。また、周波数固定レゾネータ４４と固定首壁４３とで周波数可変レゾネータ４１の首部を構成するので、周波数固定レゾネータ４４が固定首壁４３に対して動くことによりエンジン回転数と同期し周波数が変化する騒音（回転次数成分）を消音できる。したがって、２つの周波数を同時に消音することができる。
【００１９】
消音周波数と音速と首部長さと容積と首部断面積との関係は、（ａ）式で表される。
ｆ＝（ｃ／２π）｛Ｓ／（Ｌ・Ｖ）｝１／２・・・・・（ａ）
ただし、
ｆ（Ｈｚ）：消音周波数
ｃ：音速
Ｌ：首部長さ
Ｖ：容積
Ｓ：首部断面積
である。
本発明実施例では、周波数固定レゾネータ４４が固定首壁４３に対して動くと、固定首壁４３が共鳴部４２内で囲むスペースに周波数固定レゾネータ４４が入り込む量が変化する。そのため、周波数可変レゾネータ４１の首部断面積が小さくなるにつれて（大きくなるにつれて）、周波数可変レゾネータ４１の共鳴部４２の容積は逆に大きくなる（小さくなる）。すなわち、上記（ａ）式の右辺の分子が小さくなるにつれて（大きくなるにつれて）、上記（ａ）式の右辺の分母が逆に大きくなる（小さくなる）。したがって、首部断面積だけあるいは容積だけを可変とする場合に比べて、消音周波数の可変幅が大きく、所望の消音周波数に素早く応答することができる。
【００２０】
周波数固定レゾネータ４４を移動させることで周波数可変レゾネータ４１の首部断面積と容積を変更できるので、首部断面積と容積の２つで消音周波数を変えることができる。そのため、首部断面積、首部長さ、容積のいずれか１つのみで消音周波数を変える場合に比べて、消音周波数の可変幅が大きい。消音周波数の可変幅が大きいので、周波数固定レゾネータ４４を移動させる量が少なくても消音周波数の可変幅が大きく、モーターを回転させるだけで所望の消音周波数に素早く応答することができる。
また、周波数固定レゾネータ４４を回動させることで首部断面積と容積を変えることができるので、複数個の首部形状は不要である。そのため、複数個の首部形状を持つ場合に比べて、省スペース化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明実施例の可変周波数消音システムのブロック図である。
【図２】本発明実施例の可変周波数消音システムの透視斜視図である。
【図３】本発明実施例の可変周波数消音システムの、共鳴部の開口と固定首壁と周波数固定レゾネータとを示す拡大透視斜視図である。
【図４】本発明実施例の可変周波数消音システムの、共鳴部の開口と固定首壁を示す拡大透視斜視図である。
【図５】本発明実施例の可変周波数消音システムの、周波数固定レゾネータを示す拡大透視斜視図である。
【図６】本発明実施例の可変周波数消音システムの、任意のエンジン回転数において、消音周波数をいくつか変更させて、その時の吸気音騒音レベルにおける全体の騒音レベルに占める低い周波数の割合の最大値と最小値（変化幅）を捉えた、割合値対エンジン回転数のグラフである。
【図７】図６に示す変化幅内でエンジン回転数に比例して低い周波数の割合が直線的に小さくなるような割合値の目標を定めた、割合値対エンジン回転数のグラフである。
【図８】図７の目標に一致するようエンジン回転数と消音周波数を制御したときの、消音周波数対エンジン回転数のグラフである。
【図９】図８に示すように制御したときの、割合値対エンジン回転数のグラフである。
【図１０】従来の割合値対エンジン回転数のグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１０  可変周波数消音システム
２０  回転数検出装置
３０  演算処理装置
４０  可変周波数共鳴型レゾネータ装置
４１  周波数可変レゾネータ
４２  共鳴部
４２ａ  共鳴部の開口
４３  固定首壁
４４  周波数固定レゾネータ
４４ａ  周波数固定レゾネータの穴
４４ｂ  周波数固定レゾネータの延び部
４５  駆動アクチュエータ
４６  回転角検出部
５０  エンジン
【図１】
2005330894.tif 000003
【図２】
2005330894.tif 000004
【図３】
2005330894.tif 000005
【図４】
2005330894.tif 000006
【図５】
2005330894.tif 000007
【図６】
2005330894.tif 000008
【図７】
2005330894.tif 000009
【図８】
2005330894.tif 000010
【図９】
2005330894.tif 000011
【図１０】
2005330894.tif 000012