(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数の吸気音の音圧レベルを相対的に高くするようにしたエンジンの吸気音調整構造において、所定周波数の共鳴により該周波数の音圧レベルを増大させる分岐管又は共鳴箱を、エアクリーナの上流側の吸気管内に配置するか又は該吸気管の側壁に接続形成し、上記分岐管又は共鳴箱の開放開口を、上記吸気管の外部開口より下流側に、かつ該外部開口に向けて配置したことを特徴とするエンジンの吸気音調整構造。
【請求項２】
請求項１において、上記分岐管又は共鳴箱の開放開口に開閉弁を設け、該開閉弁を所定のエンジン回転数域で開き、他のエンジン回転数域で閉じるようにしたことを特徴とするエンジンの吸気音調整構造。
【請求項３】
請求項１において、上記分岐管又は共鳴箱の長さ，容積，開放開口の直径の少なくとも１つを可変としたことを特徴とするエンジンの吸気音調整構造。
【請求項４】
所定周波数の排気音の音圧レベルを相対的に高くするようにしたエンジンの排気音調整構造において、所定周波数の共鳴により該周波数の音圧レベルを増大させる分岐管又は共鳴箱を、消音器の下流側の排気管内に配置するか又は該排気管の側壁に接続形成し、上記分岐管又は共鳴箱の開放開口を、上記排気管の外部開口より上流側に、かつ該外部開口に向けて配置したことを特徴とするエンジンの吸気音調整構造。
【請求項５】
請求項４において、上記分岐管又は共鳴箱の開放開口に開閉弁を設け、該開閉弁を所定のエンジン回転数域では閉じるようにしたことを特徴とするエンジンの排気音調整構造。
【請求項６】
請求項４において、上記分岐管又は共鳴箱の長さ，容積，開放開口の直径の少なくとも１つを可変としたことを特徴とするエンジンの排気音調整構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気系，排気系から発する吸気音，排気音を所望の音色に調整できるようにしたエンジンの吸気音調整構造及び排気音調整構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、特に自動車用エンジンの吸気系又は排気系においては、吸気音又は排気音を好みの音色にチューニングすることが考えられている。即ち、エンジンの吸気音，排気音の音色を改善すべく特定の周波数の音がよく聞こえるようにしたいといった要請があり、これに応えようというものである。
【０００３】
このような目的を達成するために、従来、サイドブランチ管（分岐管）や共鳴箱を用いて目的の周波数以外の音圧レベルを下げ、相対的に目的とする周波数の音圧レベルを上げてこの目的とする周波数の音がよく聞こえるようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら目的以外の周波数の音圧レベルを低下させる方法の場合、低下させるべき周波数範囲が広く、そのため多種のサイドブランチ管あるいは共鳴箱が必要となるが、レイアウト上の制約から全てを設置することはできず、結局十分な効果を得ることができない。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、目的とする周波数の音圧レベルを増大することにより所要の音色の吸気音又は排気音を得ることができるエンジンの吸気音調整構造及び排気音調整構造を提供することを特徴としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、所定周波数の吸気音の音圧レベルを相対的に高くするようにしたエンジンの吸気音調整構造において、所定周波数の共鳴により該周波数の音圧レベルを増大させる分岐管又は共鳴箱を、エアクリーナの上流側の吸気管内に配置するか又は該吸気管の側壁に接続形成し、上記分岐管又は共鳴箱の開放開口を、上記吸気管の外部開口より下流側に、かつ該外部開口に向けて配置したことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、上記分岐管又は共鳴箱の開放開口に開閉弁を設け、該開閉弁を所定のエンジン回転数域で開き、他のエンジン回転数域で閉じるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１において、上記分岐管又は共鳴箱の長さ，容積，開放開口の直径の少なくとも１つを可変としたことを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明は、所定周波数の排気音の音圧レベルを相対的に高くするようにしたエンジンの排気音調整構造において、所定周波数の共鳴により該周波数の音圧レベルを増大させる分岐管又は共鳴箱を、消音器の下流側の排気管内に配置するか又は該排気管の側壁に接続形成し、上記分岐管又は共鳴箱の開放開口を、上記排気管の外部開口より上流側に、かつ該外部開口に向けて配置したことを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４において、上記分岐管又は共鳴箱の開放開口に開閉弁を設け、該開閉弁を所定のエンジン回転数域では閉じるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項４において、上記分岐管又は共鳴箱の長さ，容積，開放開口の直径の少なくとも１つを可変としたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用効果】
請求項１の発明，請求項４の発明によれば、所定周波数の共鳴により該周波数の音圧レベルを増大させる分岐管又は共鳴箱をエアクリーナの上流側又は消音器の下流側に配設し、かつ該分岐管又は共鳴箱の開放開口を給気系又は排気系の外部開口に向けて配置したので、分岐管又は共鳴箱の共振による圧力変動が音として開放開口から外部開口を通って外部に放射され、目的とする所定周波数の音が聞こえ易くなり、音色を調整できる。
【００１３】
請求項２の発明，請求項５の発明によれば、上記分岐管又は共鳴箱の開放開口に開閉弁を設け、該開閉弁を所定のエンジン回転数域でのみ開くようにしたので、増幅の必要な周波数に対応したエンジン回転数域のみで上記分岐管又は共鳴箱による音圧レベル増大効果が得られ、目的とする所定周波数の音がより一層明確に聞こえるようになり、音色を調整できる。
【００１４】
請求項３の発明，請求項６の発明によれば、上記分岐管又は共鳴箱の長さ，容積，開放開口の直径の少なくとも１つを可変としたので、エンジン回転数に応じて長さ，容積，開放開口の直径を調整することにより、エンジン回転数の変化に応じて増幅する周波数を調整でき、エンジン回転数の増大に伴って聞こえ易い周波数を増大させることができ、より広いエンジン運転範囲において音色の調整が可能となる。
【００１５】
ここで分岐管や共鳴箱は、従来、共鳴による消音効果を得るために用いられているのであるが、本発明では、逆に音を増幅するのである。即ち、従来の共鳴箱等は、吸気通路又は排気通路に直角をなすように設置されており、そのために目的とする周波数の音が減少する。これに対し、本発明の場合、共鳴箱等の開放開口を吸気通路等の外部開口に向けて、かつ該外部開口のそばに位置させているので、目的とする周波数の音が逆に増幅される。
【００１６】
ここで増幅する周波数は下記式で示される。
まず、分岐管の場合、
ｆ＝Ｃ／４Ｌ×（２ｎ−１）
ここでＣ＝音速，Ｌ＝分岐管長，ｎ＝整数
即ち、分岐管の長さＬにより増幅される周波数ｆが決定され、分岐管の断面積により増幅量が決定される。
【００１７】
次に開放開口を有する管部分に容積部を接続してなる共鳴箱の場合、
ｆ＝Ｃ／２π×〔１／Ｖ×Ｓｐ／Ｌｐ〕1/2
ここでＶ＝容積，Ｓｐ＝管部分の断面積，Ｌｐ＝管部分の長さ
即ち、共鳴箱の容積，管部分の断面積，管部分の長さにより増幅量及び周波数が決定される。
【００１８】
このように本発明では、分岐管又は共鳴箱の長さ，容積，開放開口の直径等を適宜選択することにより目的とする周波数の音圧レベルを増幅できる分岐管又は共鳴箱が得られるから、これらを外部開口の近傍に、かつ開放開口を外部開口に向けて配置するのである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態によるエンジンの吸気音調整構造を説明するための図全体構成図である。
【００２１】
図１において、符号１は４サイクル直列４気筒エンジンのシリンダヘッド２に接続された吸気系である。該吸気系１は、シリンダヘッド２の吸気ポートの外部接続口に吸気マニホールド３を介してサージタンク４を接続し、該サージタンク４の吸入口４ａにスロットルバルブ４ｂを配設するとともにエアダクト５を介してエアクリーナ６を接続し、該エアクリーナ６に吸気管７を接続した構造となっている。
【００２２】
上記吸気管７はエアクリーナ接続口から略９０度屈曲しており、該屈曲部に共鳴箱８が接続されている。この共鳴箱８の長さと容積は所定の周波数の音圧レベルを増大し得る容積に設定されている。
【００２３】
また上記共鳴箱８の開放開口８ａは上記吸気管７の外部に開口する吸気口（外部開口）７ａに近接しており、かつ該吸気口７ａに向かっている。さらにこの開放開口８ａには、該開放開口８ａを開閉する開閉弁８ｂが配設されている。この開閉弁８ｂは上記特定のエンジン回転数域では開かれ、他のエンジン回転数域では閉じられる。
【００２４】
本実施形態の吸気系１では、上記特定のエンジン回転数域で上記開閉弁８ｂが開かれ、これにより共鳴箱８の共振による上記特定周波数の圧力変動が音となって上記開放開口８ａから外部開口７ａを通って外部に放射される。その結果上記特定周波数の音圧レベルが増大した吸気音が吸気口７ａから外部に放射され、外部にいる者に聞こえ易くなる。また上記特定のエンジン回転数域以外のエンジン回転数域では上記開閉弁８ｂは閉じられ、共鳴箱８による音圧レベル増大作用は発生しないので、メリハリの効いた音色となる。
【００２５】
なお、上記第１実施形態では、共鳴箱８の開放開口８ａに開閉弁８ｂを設けたが、この開閉弁８ｂは必ずしも設けなくてもよい。開閉弁８ｂを設けない場合でも上記特定周波数の音圧レベルの増大効果は得られる。
【００２６】
また上記第１実施形態では、吸気管７の屈曲部に共鳴箱８を設けたが、この共鳴箱８に代えて、図２に示すようにサイドブランチ９を吸気管７の側壁７ｂを利用して形成しても良い。この場合、吸気管７の上記側壁７ｂの吸気口７ａ側の一部を除去することによりサイドブランチ９の開放開口９ａを上記吸気口７ａに向けたのと同様の効果が得られる。本発明では、このような構成も開放開口を吸気口（外部開口）に向けていると称する。
【００２７】
さらにまた、サイドブランチ９ａの開放開口９ａの直径を可変とすることにより、増幅される周波数を変化させることも可能である。
【００２８】
図３は第２実施形態を説明するための全体構成図であり、これは４サイクルＶ型２気筒エンジン用吸気系に本発明を適用した例である。図中、図１，図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２９】
本第２実施形態では、左，右のシリンダヘッドに同様の構成の吸気系１が接続されており、左，右の吸気管７，７は１つの吸気口７ａから２つに分岐している。この分岐部に上記第１実施形態と同様の共鳴箱８が配設されており、該共鳴箱８の開放開口８ａは左，右共通の吸気口７ａに近接し、かつ該吸気口７ａに向かっている。
【００３０】
本第２実施形態においても上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００３１】
図４〜図７は、共鳴箱の長さ及び容積を可変とした第３実施形態及びその変形例を説明するための図である。図中図１〜図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３２】
図４では、共鳴箱１０は、本体筒部１０ａとこれに摺動自在かつ気密に装着された可動筒部１０ｂとを有し、ラックピニオン機構１０ｃで可動筒部１０ｂを進退させることにより、共鳴箱１０の長さ及び容積が可変となっている。
【００３３】
上記共鳴箱１０は、エンジン回転数が低いほど長さひいては容積が大きくなるように、またエンジン回転数が高いほど長さひいては容積が小さくなるように調整される。
【００３４】
このように共鳴箱１０の長さ及び容積を可変とし、エンジン回転数が低いほど長さを長く，容積を大きくし、エンジン回転数が高いほど長さを短く，容積を小さくしたので、エンジン回転数の増加に伴って音圧レベルが増大される周波数が高くなり、エンジン回転数の増加に対応した吸気音が得られる。
【００３５】
図５では、共鳴箱１１は、本体筒部１１ａとこれに摺動自在かつ気密に挿着されたピストン１１ｂとを有し、該ピストン１１ｂにはボールねじ機構１１ｃが接続されている。このボールねじ機構１１ｃによりピストン１１ｂを進退させることにより、共鳴箱１１の長さ及び容積が可変となっている。
【００３６】
上記共鳴箱１１は、エンジン回転数が低いほど長さひいては容積が大きくなるように、またエンジン回転数が高いほど長さひいては容積が小さくなるように調整され、図４の場合と同様の作用効果が得られる。
【００３７】
図６では、上記ボールねじ機構１１ｃの代わりにばね及びモータ駆動されるケーブルからなるケーブル式の駆動機構１１ｄがピストン１１ｂに接続されている。このピストン１１ｂは図５と同様に駆動され、図４の場合と同様の作用効果が得られ、さらにラックピニオン機構やボールねじ機構に比べて構造が簡単である。
【００３８】
図７は、共鳴箱１２を、本体筒部１２ａと可動筒部１２ｂとからなるものとし、可動筒部１２ｂを進退させることにより容積をより一層大きく変化させ得るように構成した例を示す。
【００３９】
図８は本発明の第４実施形態に係る排気音調整構造を示す。
図において符号１３は４サイクル直列４気筒エンジンのシリンダヘッド２の排気ポートの外部接続口に接続された排気系である。この排気系１３は、排気マニホールド１４の合流部に接続された排気管１５の途中に触媒１６，サブマフラ１７及びメインマフラ１８を介在させた構造のものである。
【００４０】
そして上記メインマフラ１８の出口には排気出口管１９が接続されており、該排気出口管１９内にサイドブランチ２０が配設されている。このサイドブランチはその容積及び長さが特定周波数の音圧レベルを増大し得る値に設定されており、その閉側端２０ｂから開放開口２０ａまでその全体が排気出口管１９内に収まっている。そしてサイドブランチ２０の開放開口２０ａは上記排気出口管１９の排気口（外部開口）１９ａに近接し、かつ該排気口１９ａに向かっている。
【００４１】
本実施形態の排気系１３では、分岐管２０の共振による上記特定周波数の圧力変動が音となって上記開放開口２０ａから排気口１９ａを通って外部に放射される。その結果上記特定周波数の音圧レベルが増大した排気音が排気口１９ａから外部に放射され、外部にいる者に聞こえ易くなる。
【００４２】
なお、上記開放開口２０ａ内に開閉弁を配設し、該開閉弁を特定エンジン回転数域のみで開くようにしてもよく、このようにすれば特定エンジン回転数域でのみサイドブランチ２０による周波数増大効果が得られ、他のエンジン回転数域では周波数増大効果が発生しないので、メリハリの効いた排気音が得られる。
【００４３】
また上記第４実施形態では、サイドブランチ２０全体を排気出口管１９内に収めたが、図９に示すように、サイドブランチ２０の閉側端２０ｂがメインマフラ１８内に突出していても良い。
【００４４】
さらにまた図８，図９では、排気出口管１９内にサイドブランチ２０を配置した例を説明したが、図１０に示すように、例えばメインマフラ１８内に所要の容積を有する共鳴箱２１を配置してもよい。この場合、共鳴箱２１の開放開口２１ａを排気出口管１９の排気口１９ａに近接させ、かつ該排気口１９ａに向けて配置することとなる。
【００４５】
図１１〜図１６は本発明の効果を説明するための模擬実験（シミュレーション）の条件及びその結果を示す。本シミュレーションでは、図１１に示すように、エアクリーナ上流側の吸気管３１内に２つのサイドブランチ３２，３３を、これらの開放開口３２ａ，３３ａが吸気口３１ａに近接し、かつ該吸気口３１ａに向くように配設する。そして上記サイドブランチ３２，３３の開放開口３２ａ，３３ａに配設されたオリフィスの直径（ｄｉａ）を図１２に示すようにエンジン回転数に応じて変化させ、また両サイドブランチ３２，３３の長さ（ＢＬ１，ＢＬ２）を図１３に示すようにエンジン回転数に応じて変化させた場合の、各周波数における音圧レベルを求めた。
【００４６】
図１４にその結果を示す。なお、図１５は比較のためにサイドブランチを備えていない従来装置の測定結果を示す。図１４，１５において、濃度が高いほど音圧レベルが高いことを表している。
【００４７】
まず、従来例の結果を示す図１５において、エンジン回転数が増加しても音圧レベルの高くなる周波数に殆ど変化がないことが判る。具体的には２６０Ｈｚ付近の周波数の音のみが増幅されており、従ってエンジン回転数が変化しても聞こえる周波数がほとんど変化せず、良い吸気音とは言えない。
【００４８】
一方、本発明例を示す図１４において、エンジン回転数が増加すると音圧レベルの高くなる周波数も増加していることが判る。具体的にはエンジン回転数が２０００，３０００，４０００，５０００，６０００ｒｐｍと増加するにつれて音圧の高い周波数は２００，２６０〜３２０，２６０〜５００，２６０〜７８０，２６０〜１０００Ｈｚと高くなっている。従ってエンジン回転数の増加に伴って聞こえる吸気音の周波数が高くなり、良い吸気音が得られていると言える。
【００４９】
また図１６は本発明例と従来例との比較を、特定エンジン回転数（例えば４５００ｒｐｍ）における周波数の変化に伴う音圧レベルの変化でもって示している。例えば図１に示す如き吸気装置において、ブランチ長さを４００ｍｍ，直径を２０ｍｍとし、開閉弁を開いた場合が本発明例であり、閉じた場合が従来例となっている。
【００５０】
図１６から、比較的高いエンジン回転数（４５００ｒｐｍ）においては、本発明例の場合は従来例に比較して、特に３３０Ｈｚ以上の比較的高い周波数において音圧レベルが高くなっている。従って本発明例では、エンジン回転数が高くなると高い周波数の音がより明確に聞こえることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による吸気音調整構造を説明するための模式全体構成図である。
【図２】上記第１実施形態の変形例を示す模式構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態による吸気音調整構造説明するための模式全体構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態による吸気音調整整構造を説明するための模式要部構成図である。
【図５】上記第３実施形態の変形例による模式要部構成図である。
【図６】上記第３実施形態の他の変形例による模式要部構成図である。
【図７】上記第３実施形態のさらに他の変形例による模式要部構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態による排気音調整構造を説明するための模式全体構成図である。
【図９】上記第４実施形態の変形例による模式要部構成図である。
【図１０】上記第４実施形態の他の変形例による模式要部構成図である。
【図１１】本発明の効果を説明するための模擬実験の条件を説明するための模式構成図である。
【図１２】上記模擬実験の条件を示す特性図である。
【図１３】上記模擬実験の条件を示す特性図である。
【図１４】本発明例の実験結果を示すエンジン回転数−周波数音圧レベル特性図である。
【図１５】比較例の実験結果を示すエンジン回転数−周波数音圧レベル特性図である。
【図１６】本発明例及び比較例の音圧レベル−周波数特性図である。
【符号の説明】
６  エアクリーナ
７ａ  吸気口（外部開口）
８  共鳴箱
８ａ，９ａ  開放開口
８ｂ  開閉弁
９  分岐管
１８  消音器
１９ａ  排気口（外部開口）
【図１】
0003901483.tif 000002
【図２】
0003901483.tif 000003
【図３】
0003901483.tif 000004
【図４】
0003901483.tif 000005
【図５】
0003901483.tif 000006
【図６】
0003901483.tif 000007
【図７】
0003901483.tif 000008
【図８】
0003901483.tif 000009
【図９】
0003901483.tif 000010
【図１０】
0003901483.tif 000011
【図１１】
0003901483.tif 000012
【図１２】
0003901483.tif 000013
【図１３】
0003901483.tif 000014
【図１４】
0003901483.tif 000015
【図１５】
0003901483.tif 000016
【図１６】
0003901483.tif 000017