JP2009264316A - 消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜９の振動により吸気音を低減する消音装置１において、エンジン回転数の大小に関わりなく、吸気音および透過音の両方に対して充分な低減効果を得る。
【解決手段】消音装置１によれば、ＥＣＵ１１は、エンジン回転数が所定の閾値よりも低いときに、開閉弁１０を閉弁させて容積室４を外気に対して閉鎖し、エンジン回転数が閾値よりも高いときに、開閉弁１０を開弁させて容積室４を外気に対して開放する。これにより、薄膜９の共振により吸気音および透過音を低減するエンジン回転数の範囲と、薄膜９の振動により吸気音を低減するとともに容積室４や容積室４と外気との連通路により透過音を低減するエンジン回転数の範囲とを自在に選択して、エンジン回転数の大小に関わりなく、吸気音および透過音の両方に対して充分な低減効果を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンへの吸気に伴って吸気ダクト内に生じる吸気音を低減する消音装置に関する。

従来から、吸気音を低減するために、様々な消音装置が考えられて吸気ダクト（以下、単にダクトと呼ぶ）に適用されているが、この消音装置の１つに、薄膜からなる管体をダクトの一部とするものがある。この消音装置によれば、薄膜の振動により、吸気脈動や吸気の気柱共鳴に伴ってダクト内に生じる音波が減衰するとともに部分的にダクト外に透過して、吸気音が低減される（例えば、特許文献１参照）。

ところで、薄膜から透過した音波は、透過音となって吸気音とは別に騒音を構成する。そこで、透過音を低減するため、吸気音低減手段とは別に透過音低減手段が必要となり、種々の透過音低減手段が考えられている。

例えば、特許文献１の消音装置によれば、薄膜の外周側に吸音材が配され、吸音材によって透過音の低減が図られている。しかし、エンジン回転数が低く音波の周波数が低いほど、音波の透過を遮断することが困難であり、吸音材による消音効果も低周波ほど低くなってしまう。

また、薄膜の外周側に剛性の高い壁部が配され、薄膜と壁部との間に密閉された容積室を形成する消音装置も考えられている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２の消音装置によれば、薄膜から透過した音波を剛性の高い壁部によって減衰させることで透過音の低減を意図している。

しかし、特許文献２のような容積室の密閉構造は、薄膜の振動に対する剛性として作用し、比較的低周波の特定周波数帯においてのみ薄膜の共振現象を引き起こす。このため、薄膜は、特定周波数帯においてのみ共振によって充分に振動でき、特定周波数帯よりも高い周波数領域では充分に振動できない虞がある。この結果、エンジン回転数が高くなると、ダクト内の音波が充分に減衰したり透過したりできなくなって、充分な吸気音および透過音の低減効果を得ることができない虞がある。
特開２００４−３４６７５０号公報 特開２００３−３２２０６２号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、薄膜の振動により吸気音を低減する消音装置において、エンジン回転数の大小に関わりなく、吸気音および透過音の両方に対して充分な低減効果を得ることにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の消音装置は、エンジンに通じる吸気ダクトの一部分をなす内周管と、内周管の外周側に容積室を形成する外周管と、容積室を外気に対して開閉する開閉弁と、開閉弁を制御する制御手段とを備える。また、内周管は、吸気ダクトの他部分よりも薄い薄膜からなり、薄膜の振動により、吸気ダクト内に生じる吸気音が減衰して吸気ダクト外に透過する。そして、制御手段は、エンジンの回転数が所定の閾値よりも低いときに、開閉弁を閉弁させて容積室を外気に対して閉鎖し、エンジンの回転数が閾値よりも高いときに、開閉弁を開弁させて容積室を外気に対して開放する。

これにより、エンジン回転数が閾値よりも低い場合、容積室は密閉されて薄膜の振動に対する剛性が高まるので、薄膜の共振による吸気音および透過音の低減効果が得られる。また、エンジン回転数が閾値よりも高い場合、容積室は密閉状態ではなくなり実質的に拡張して剛性が低下するので、薄膜が自在に振動できる。このため、吸気音の減衰およびダクト外への透過が充分になされて吸気音が低減し、透過音は、容積室や容積室と外気との連通路の寸法等に応じて減衰する。

以上により、透過音の許容範囲に応じて閾値を設定することで、エンジン回転数の大小に関わりなく、吸気音および透過音の両方に対して充分な低減効果を得ることができる。つまり、薄膜の共振により吸気音および透過音の両方を低減するエンジン回転数の範囲と、薄膜の振動により主に吸気音を低減するとともに容積室や容積室と外気との連通路等により透過音を低減するエンジン回転数の範囲とを自在に選択することで、エンジン回転数の大小に関わりなく、吸気音および透過音の両方に対して充分な低減効果を得ることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の消音装置は、エンジンに通じる吸気ダクトの一部分をなす内周管と、内周管の外周側に容積室を形成する外周管と、容積室を吸気ダクト内に対して開閉する開閉弁と、開閉弁を制御する制御手段とを備える。また、内周管は、吸気ダクトの他部分よりも薄い薄膜からなり、薄膜の振動により、吸気ダクト内に生じる吸気音が減衰して吸気ダクト外に透過する。そして、制御手段は、エンジンの回転数が所定の閾値よりも低いときに、開閉弁を閉弁させて容積室を吸気ダクト内に対して閉鎖し、エンジンの回転数が閾値よりも高いときに、開閉弁を開弁させて容積室を吸気ダクト内に対して開放する。
これにより、請求項１の手段と同様の作用効果を得ることができる。

最良の形態１の消音装置は、エンジンに通じる吸気ダクトの一部分をなす内周管と、内周管の外周側に容積室を形成する外周管と、容積室を外気に対して開閉する開閉弁と、開閉弁を制御する制御手段とを備える。また、内周管は、吸気ダクトの他部分よりも薄い薄膜からなり、薄膜の振動により、吸気ダクト内に生じる吸気音が減衰して吸気ダクト外に透過する。そして、制御手段は、エンジンの回転数が所定の閾値よりも低いときに、開閉弁を閉弁させて容積室を外気に対して閉鎖し、エンジンの回転数が閾値よりも高いときに、開閉弁を開弁させて容積室を外気に対して開放する。

また、最良の形態２の消音装置によれば、開閉弁は、容積室を吸気ダクト内に対して開閉する。そして、制御手段は、エンジンの回転数が所定の閾値よりも低いときに、開閉弁を閉弁させて容積室を吸気ダクト内に対して閉鎖し、エンジンの回転数が閾値よりも高いときに、開閉弁を開弁させて容積室を吸気ダクト内に対して開放する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の消音装置１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
消音装置１は、エンジン（図示せず）への吸気に伴って吸気ダクト（以下、ダクト２と呼ぶ）内に生じる吸気音を低減するものであり、ダクト２の一部分をなす内周管３、および、内周管３の外周側に容積室４を形成する外周管５からなる消音器６を備え、消音器６は、例えば、エアクリーナとスロットル装置との間に配されている。

内周管３は、ダクト２の他部分よりも薄い薄膜９からなり、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂をブロー成形することで設けられている。
外周管５は、薄膜９よりも厚く高剛性に設けられて内周管３の外周側に配され、容積室４と外気とを区画する。

そして、ダクト２内で生じた吸気音は、薄膜９の振動により減衰するとともに、部分的に容積室４に透過して透過音となる。すなわち、薄膜９は、吸気脈動や吸気の気柱共鳴等の吸気に伴う音波の入力を受けて振動することで、吸気に伴う音波を減衰させるとともに吸気に伴う音波の一部をダクト２外に透過させて、吸気音を低減する。

また、消音装置１は、容積室４を外気に対して開閉する開閉弁１０と、開閉弁１０を制御する制御手段としての電子制御装置（以下、ＥＣＵ１１と呼ぶ）とを備える。

開閉弁１０は、電磁ソレノイド等の周知のアクチュエータにより自身の弁体を駆動して開弁または閉弁する弁装置であり、開弁することで容積室４を外気に対して開放し、閉弁することで容積室４を外気に対して閉鎖する。すなわち、開閉弁１０の入力ポートには容積室４に通じる入力側配管１３が接続し、出力ポートには外気に通じる出力側配管１４が接続しており、入力側、出力側配管１３、１４の内部流路は、開閉弁１０の内部流路とともに、容積室４と外気との連通路を形成する。そして、開閉弁１０は、自身の弁体がこの連通路を開閉することで、開弁または閉弁して容積室４を外気に対して開閉する。

ＥＣＵ１１は、開閉弁１０のアクチュエータに指令を与えて弁体を動作させることで開閉弁１０を制御するものである。そして、ＥＣＵ１１は、エンジン回転数の検出値を取得し、エンジン回転数に応じて開閉弁１０の制御を実行する。

すなわち、ＥＣＵ１１は、エンジン回転数の検出値に対して閾値を記憶しており、エンジン回転数が閾値よりも低いときに、開閉弁１０を閉弁させて容積室４を外気に対して閉鎖し、エンジン回転数が閾値よりも高いときに、開閉弁１０を開弁させて容積室４を外気に対して開放する。そして、閾値は、例えば、開閉弁１０の閉弁時に薄膜９が共振する特定周波数帯（以下、共振周波数帯と呼ぶ）よりも大きい数値として記憶されている。

なお、ＥＣＵ１１は、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、入／出力装置等から構成されたマイコン、ならびにマイコンから指令信号の入力を受けてアクチュエータへの通電等を行う駆動回路等の電子回路素子を搭載しており、これらの電子回路素子が機能することで開閉弁１０の制御が実行される。また、ＥＣＵ１１は、スロットル装置の制御、ならびにエンジンの点火制御および噴射制御等を行うように設定されていてもよい。

〔実施例１の作用効果〕
実施例１の消音装置１によれば、消音器６は、薄膜９からなりダクト２の一部分をなす内周管３、および、内周管３の外周側に容積室４を形成する外周管５からなり、容積室４は、開閉弁１０によって外気との連通状態が可変される。そして、開閉弁１０はＥＣＵ１１により制御され、ＥＣＵ１１は、エンジン回転数が所定の閾値よりも低いときに、開閉弁１０を閉弁させて容積室４を外気に対して閉鎖し、エンジン回転数が閾値よりも高いときに、開閉弁１０を開弁させて容積室４を外気に対して開放する。

これにより、エンジン回転数が閾値よりも低い場合、容積室４は密閉されて薄膜９の振動に対する剛性が高まるので、薄膜９の共振による吸気音および透過音の低減効果が得られる。また、エンジン回転数が閾値よりも高い場合、容積室４は密閉状態ではなくなり実質的に拡張して剛性が低下するので、薄膜９が自在に振動できる。このため、吸気音の減衰およびダクト２外への透過が充分になされて吸気音が低減し、透過音は、容積室４や容積室４と外気との連通路の寸法等に応じて減衰する。

以上により、エンジン回転数の大小に関わりなく、吸気音および透過音の両方に対して充分な低減効果を得ることができる。

〔実施例２〕
実施例２の消音装置１によれば、図２に示すように、開閉弁１０は、容積室４をダクト２内に対して開閉する。すなわち、開閉弁１０の出力ポートに接続する出力側配管１４は、ダクト２内に通じており、入力側、出力側配管１３、１４の内部流路は、開閉弁１０の内部流路とともに、容積室４とダクト２内との連通路を形成する。

そして、開閉弁１０は、自身の弁体がこの連通路を開閉することで、開弁または閉弁して容積室４をダクト２内に対して開閉する。また、ＥＣＵ１１は、エンジン回転数が閾値よりも低いときに、開閉弁１０を閉弁させて容積室４をダクト２内に対して閉鎖し、エンジン回転数が閾値よりも高いときに、開閉弁１０を開弁させて容積室４をダクト２内に対して開放する。

以上により、実施例２の消音装置１は実施例１の消音装置１と同様の作用効果を得ることができる。

〔変形例〕
実施例の消音装置１によれば、消音器６は、エアクリーナとスロットル装置との間に配されていたが、エアクリーナよりも上流側に消音器６を配してもよい。
また、実施例の消音装置１によれば、閾値は、薄膜９の共振周波数帯よりも大きい数値として記憶されていたが、透過音の許容範囲に応じて閾値を設定すればよく、必ずしも、薄膜９の共振周波数帯よりも大きい数値として設定する必要はない。したがって、開閉弁１０が開弁している状態で、透過音が容積室４や容積室４と外気との連通路で充分に減衰するならば、共振周波数帯に含まれる数値を閾値として設定してもよい。

消音装置の説明図である（実施例１）。 消音装置の説明図である（実施例２）。

符号の説明

１ 消音装置
２ ダクト（吸気ダクト）
３ 内周管
４ 容積室
５ 外周管
９ 薄膜
１０ 開閉弁
１１ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (2)

1. エンジンに通じる吸気ダクトの一部分をなす内周管と、この内周管の外周側に容積室を形成する外周管と、前記容積室を外気に対して開閉する開閉弁と、この開閉弁を制御する制御手段とを備え、
   前記内周管は、前記吸気ダクトの他部分よりも薄い薄膜からなり、
   この薄膜の振動により、前記吸気ダクト内に生じる吸気音が減衰して前記吸気ダクト外に透過し、
   前記制御手段は、前記エンジンの回転数が所定の閾値よりも低いときに、前記開閉弁を閉弁させて前記容積室を外気に対して閉鎖し、前記エンジンの回転数が前記閾値よりも高いときに、前記開閉弁を開弁させて前記容積室を外気に対して開放することを特徴とする消音装置。
2. エンジンに通じる吸気ダクトの一部分をなす内周管と、この内周管の外周側に容積室を形成する外周管と、前記容積室を前記吸気ダクト内に対して開閉する開閉弁と、この開閉弁を制御する制御手段とを備え、
   前記内周管は、前記吸気ダクトの他部分よりも薄い薄膜からなり、
   この薄膜の振動により、前記吸気ダクト内に生じる吸気音が減衰して前記吸気ダクト外に透過し、
   前記制御手段は、前記エンジンの回転数が所定の閾値よりも低いときに、前記開閉弁を閉弁させて前記容積室を前記吸気ダクト内に対して閉鎖し、前記エンジンの回転数が前記閾値よりも高いときに、前記開閉弁を開弁させて前記容積室を前記吸気ダクト内に対して開放することを特徴とする消音装置。

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