(57)【要約】【課題】  共鳴器を設けることなく共鳴周波数を変更して共振に伴う吸気騒音を低減する。【解決手段】エンジンの吸気装置は、一端がエアクリーナ１６に接続され他端が大気に開放されかつ全長を可変可能に構成された吸気ダクト１７と、エンジン１１の回転速度に基づいて吸気ダクト１７の全長を可変制御可能に構成されたダクト長変更手段２０とを備える。吸気ダクトは中間筒部１７ａとその両側に設けられた第１及び第２蛇腹管１７ｂ，１７ｃを備え、ダクト長変更手段２０が，中間筒部１７ａに中間筒部１７ａの長手方向に直交して回転軸２１ａが取付けられたモータ２１と，エンジン１１の回転速度を検出可能な回転センサ２２と，回転センサ２２の検出出力によりモータ２１を制御するコントローラ２３とを備え、モータ２３が回転軸２１ａを回転させると中間筒部１７ａが回転移動して第１及び第２蛇腹管１７ｂ，１７ｃが伸縮するように構成される。【選択図】  図１
2005120883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がエアクリーナ(16)に接続され他端が大気に開放されかつ全長を可変可能に構成された吸気ダクト(17)と、
エンジン(11)の回転速度に基づいて前記吸気ダクト(17)の全長を可変制御可能に構成されたダクト長変更手段(20)と
を備えたエンジンの吸気装置
【請求項２】
吸気ダクト(17)が，中間筒部(17a)と，一端がエアクリーナ(16)に接続され他端が前記中間筒部(17a)の一端に接続された第１蛇腹管(17b)と，一端が前記中間筒部(17a)の他端に接続され他端が大気に開放して固定された第２蛇腹管(17c)とを備え、
ダクト長変更手段(20)が，前記中間筒部(17a)に前記中間筒部(17a)の長手方向に直交して回転軸(21a)が取付けられたモータ(21)と，エンジン(11)の回転速度を検出可能な回転センサ(22)と，前記回転センサ(22)の検出出力により前記モータ(21)を制御するコントローラ(23)とを備え、
前記モータ(23)が前記回転軸(21a)を回転させると前記中間筒部(17a)が回転移動して前記第１及び第２蛇腹管(17b,17c)が伸縮するように構成された請求項１記載のエンジンの吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアダクトを介してエンジンに吸気用のエアを取り入れるエンジンの吸気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの吸気装置として、エアクリーナと、そのエアクリーナに一端が接続され他端が大気に開放されたエアダクトが知られている。そしてこの吸気装置の騒音に関しては、エンジンの回転速度に同期する吸気音周波数と、エアダクトの長さ及びその断面積により必然的に定まる気柱共鳴音周波数からなる成分が知られている。ここで図４に示すように、気柱共鳴音はエアダクトの長さが一定であれば波線で示すようにその周波数は一定であるのに対して、吸気音は実線で示すようにエンジンの回転速度に比例してその周波数が増減するものである。このため、吸気騒音はエンジンの回転速度の変化により吸気音周波数が変化して気柱共鳴音周波数と同じ時、即ち図４の吸気音周波数と従来の気柱共鳴音周波数を示す直線が交差する破線円で示す部分におけるエンジンの回転速度で特に大きな騒音を発することが知られている。
【０００３】
従来このような共振に基づく吸気騒音を低減する装置として、吸気通路の途中に共鳴管及び共鳴容器からなるヘルムホルツ共鳴器を接続合流させて気柱共鳴音が吸気音と共振しないように気柱共鳴音周波数を変更することが提案されている。そして、この共鳴周波数に対応するエンジン回転速度領域から離れた領域においても十分に吸気騒音を低減するために、エンジンの吸気通路の途中に、相対移動可能に重合する内筒と外筒とを有してその重合部に形成した密閉環状間隙部に導入する流体圧によって内筒と外筒とが相対移動することによりエンジン回転速度の増大に応じてその共鳴周波数が増大するヘルムホルツ共鳴器を接続する吸気騒音防止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。そしてこの吸気騒音防止装置では、エンジン回転速度の増大に応じてその共鳴周波数を増大させることによりエンジンの運転領域の幅広い範囲において吸気騒音を効果的に低減させることができるものとしている。
【特許文献１】実公昭６３−１８７５５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、上記従来の吸気騒音防止装置では、吸気経路にその吸気経路を構成する部材以外の共鳴器を接続して吸気騒音を低減させるものであり、その共鳴器が比較的大きなことからいわゆるエンジンルームに吸気騒音防止装置が占める割合が拡大するという不具合があった。特に近年ではエンジンルームにおける機器等の密度が向上し、比較的大きな空間を示す共鳴器のための空間を確保することが困難になってきている。
本発明の目的は、共鳴器を設けることなく共鳴周波数を変更して吸気音との共振に伴う吸気騒音を有効に低減しうるエンジンの吸気装置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に係る発明は、図１に示すように、一端がエアクリーナ１６に接続され他端が大気に開放されかつ全長を可変可能に構成された吸気ダクト１７と、エンジン１１の回転速度に基づいて吸気ダクト１７の全長を可変制御可能に構成されたダクト長変更手段２０とを備えたエンジンの吸気装置である。
この請求項１に記載されたエンジンの吸気装置では、ダクト長変更手段２０が吸気ダクト１７の全長を変更すると気柱共鳴音周波数は図２に示すように変化する。従って、エンジン１１の回転速度に基づいてダクト長変更手段２０がその吸気ダクト１７の全長を変更して気柱共鳴音周波数を吸気音と共振しないような周波数にすることにより、吸気音と気柱共鳴音とが共振することにより生じる吸気騒音を有効に低減させることができる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、吸気ダクト１７が，中間筒部１７ａと，一端がエアクリーナ１６に接続され他端が中間筒部１７ａの一端に接続された第１蛇腹管１７ｂと，一端が中間筒部１７ａの他端に接続され他端が大気に開放して固定された第２蛇腹管１７ｃとを備え、ダクト長変更手段２０が，中間筒部１７ａに中間筒部１７ａの長手方向に直交して回転軸２１ａが取付けられたモータ２１と，エンジン１１の回転速度を検出可能な回転センサ２２と，回転センサ２２の検出出力によりモータ２１を制御するコントローラ２３とを備え、モータ２３が回転軸２１ａを回転させると中間筒部１７ａが回転移動して第１及び第２蛇腹管１７ｂ，１７ｃが伸縮するように構成されたエンジンの吸気装置である。
この請求項２に記載されたエンジンの吸気装置では、モータ２１における回転軸２１ａを中間筒部１７ａとともに回転させることにより第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃが伸縮して吸気ダクト１７の全長を変更させることができ、その回転角度をコントローラ２３が制御することにより吸気ダクト１７の全長を比較的容易に可変制御することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のエンジンの吸気装置では全長を可変可能に構成された吸気ダクトと、エンジンの回転速度に基づいて吸気ダクトの全長を可変制御可能に構成されたダクト長変更手段とを備えたので、エンジンの回転速度に基づいてダクト長変更手段がその吸気ダクトの全長を変更することにより、従来の共鳴器を設けることなく気柱共鳴音の周波数を変更させることができる。そしてこの気柱共鳴音周波数を吸気音と共振しないようなものにすることにより、吸気音と気柱共鳴音とが共振することにより生じる吸気騒音を有効に低減させることができる。
そして、中間筒部とその両側に設けられた第１及び第２蛇腹管とにより吸気ダクトを構成し，その中間筒部を回転させるモータとエンジンの回転速度を検出する回転センサの検出出力によりそのモータを制御するコントローラとによりダクト長変更手段を構成すれば、そのモータを制御して回転軸を中間筒部とともに回転させることにより第１蛇腹管及び第２蛇腹管は伸縮する。このため、吸気ダクトの全長を比較的容易に伸縮制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、エンジン１１には吸気側に吸気マニホルド１２が設けられ、排気側に排気マニホルド１３が設けられる。排気マニホルド１３には排気管１４が接続され、吸気マニホルド１２にはエアクリーナ１６が接続される。このエアクリーナ１６には吸気ダクト１７の一端が接続され、吸気ダクト１７の他端は大気に開放される。そして吸気ダクト１７はその他端から取り入れたエアをエアクリーナ１６に運び、エアクリーナ１６はそのエアから塵埃を除去するように構成される。
【０００９】
吸気ダクト１７は，中間筒部１７ａと，一端がエアクリーナ１６に接続され他端が中間筒部１７ａの一端に接続された第１蛇腹管１７ｂと，一端が中間筒部１７ａの他端に接続され他端が大気に開放して車両のパネル１８に固定された第２蛇腹管１７ｃとを備える。中間筒部１７ａは略Ｓ字状に筒体を湾曲させることにより作られ、その両端に設けられる第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃは伸縮可能に構成される。そして中間筒部１７ａが第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃのそれぞれの端部を引っ張る方向に回転するとその第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃはそれぞれ伸び、中間筒部１７ａが第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃのそれぞれの端部を圧縮する方向に回転するとその第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃはそれぞれ縮むように構成される。このような第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃの伸縮により、吸気ダクト１７はその全長を可変可能に構成される。そして、この吸気ダクト１７の全長はダクト長変更手段２０により可変制御される。
【００１０】
この実施の形態におけるダクト長変更手段２０は，中間筒部１７ａに中間筒部１７ａの長手方向に直交して回転軸２１ａが取付けられたモータ２１と，エンジン１１の回転速度を検出可能な回転センサ２２と，回転センサ２２の検出出力によりモータ２１を制御するコントローラ２３とを備える。コントローラ２３にはメモリ２３ａが設けられ、そのメモリ２３ａにはエンジン１１の回転速度とモータ２１の回転軸２１ａの回転角度の対応関係を示すマップが記憶される。そして、図１の実線矢印で示すように中間筒部１７ａが第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃを引っ張る方向に回転させると第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃはそれぞれ伸ばして吸気ダクト１７の全長は伸び、図２の破線矢印で示すように中間筒部１７ａが第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃを圧縮する方向に回転させると第１蛇腹管１７ｂ及び第２蛇腹管１７ｃはそれぞれ縮んで吸気ダクト１７の全長も縮むように構成される。
【００１１】
このように構成されたエンジンの吸気装置の動作を説明する。
図４に示すように、エンジン１１の吸気騒音はエンジン１１の回転速度に同期する吸気音と、吸気経路の長さ及びその断面積により必然的に定まる気柱共鳴音からなる成分が存在する。吸気音は複数の成分（図４では３つの成分を示す。）が含まれ、それぞれの成分はエンジン１１の回転速度に比例してその周波数が増減するものである。一方、気柱共鳴音は吸気経路の長さ及びその断面積により定まり、図３に示すように吸気経路の長さを構成する吸気ダクト１７の全長が増減するとそれと反比例して共鳴周波数が増減する。
【００１２】
本発明の吸気装置では、エンジン１１の回転速度が回転センサ２２により検出され，コントローラ２３は、メモリ２３ａに記憶されたマップに照らし合わせてそのエンジン１１の回転速度に対応する回転軸２１ａの回転角度を求める。そして、コントローラ２３は回転軸２１ａがその回転角度になるようにモータ２１を制御し、モータ２１が回転軸２１ａを回転させると中間筒部１７ａも回転移動して第１及び第２蛇腹管１７ｃが伸縮し、吸気ダクト１７の全長が変更される。
【００１３】
ここで、メモリ２３ａにはエンジン１１の回転速度が遅い状態で図２に示すようにモータ２１における回転軸２１ａを比較的大きく回転させておき、エンジン１１の回転速度が速くなるに従ってその回転角度を図１に示すように小さくするようなマップが記憶される。従って、エンジン１１の回転速度が低い場合には吸気ダクト１７の全長は長く、回転速度が上昇すると吸気ダクト１７の全長は段階的に短くなる。
【００１４】
従って、図３から明らかなように、エンジン１１の始動時でその回転速度が比較的遅い場合には吸気ダクト１７の長さが比較的長く、その長さにより定められる気柱共鳴音周波数は低い。そしてエンジン１１の回転速度を上昇させると、図２の破線矢印で示すように中間筒部が回転して吸気ダクト１７の長さは段階的に短くなり、その長さにより定められる気柱共鳴音の周波数は段階的に高くなる。一方、エンジン１１がその回転速度を下降させると、図１の実線矢印で示すように中間筒部が回転して吸気ダクト１７の長さは段階的に長くなり、その長さにより決まる気柱共鳴音周波数は段階的に低くなる。コントローラ２３はこの気柱共鳴音周波数が図４に示すように爆発１次成分と爆発２次成分の傾斜の間に階段状に変化するようにモータ２１を制御する。これにより、吸気音と気柱共鳴音とが共振するような事態は回避され、吸気音と気柱共鳴音が共振することにより生じる吸気騒音を有効に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の吸気装置を示す構成図。
【図２】その吸気ダクトが伸ばされた状態を示す図１に対応する構成図。
【図３】吸気ダクトの長さと共鳴周波数との関係を示す図。
【図４】エンジンの回転速度と周波数との関係を示す図。
【符号の説明】
【００１６】
１１  エンジン
１６  エアクリーナ
１７  吸気ダクト
１７ａ  中間筒部
１７ｂ  第１蛇腹管
１７ｃ  第２蛇腹管
２０  ダクト長変更手段
２１  モータ
２１ａ  回転軸
２２  回転センサ
２３  コントローラ
【図１】
2005120883.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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