JP2004156503A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迫力あるエンジンサウンドを十分に得ることのできる内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】それぞれ共鳴周波数の異なる吸気ダクト２０ａおよび吸気サブダクト２０ｂの一端を、拡張室３０にそれぞれ連通して設け、これらのダクトの他端を、これらのダクトを開放状態とした場合にそれぞれ発する共鳴音の干渉によりエンジン１０のエンジン回転数のハーフ次数成分音を発生可能な位置関係とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車などに搭載される内燃機関（以下、エンジンという）の動作に起因する音は、いわゆるエンジンサウンドとして、ユーザの嗜好に合った音質が求められている。特に、ＳＵＶ（Ｓｐｏｒｔ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）系の車種では、迫力あるエンジンサウンドが求められている。迫力あるエンジンサウンドを得るため、エンジン回転数の偶数次成分音の発生を制御する吸気装置により、エンジン回転数の上昇にともない、エンジンサウンドの偶数次成分音を平滑に増加するものがあった。ここで、偶数次数成分音とは、エンジン回転数の２ｎ倍（ｎ＝１，２…）の周波数成分の音（これを２ｎ次成分音という）である。
【０００３】
また、迫力あるエンジンサウンドを得るには、エンジン回転数の上昇に伴うハーフ次数成分音の発生が有効であり、互いに逆回転する吸排気カムシャフトが有するアンバランスウェイトによってハーフ次数成分音を発生する内燃機関があった。ここで、ハーフ次数成分音とは、エンジン回転数の（ｎ＋１／２）倍（ｎ＝１，２…）の周波数成分の音（これを（ｎ＋１／２）次成分音という）である。例えば、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ（５０Ｈｚ）であれば、７５Ｈｚの音が、１．５次成分音に相当する。
【０００４】
下記特許文献１には、偶数次数成分音を制御する吸気装置が記載されている。
下記特許文献２には、ハーフ次数成分音を発生する内燃機関が記載されている。
【特許文献１】
特開平１−１９０９５７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２２７６１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の吸気装置では、エンジン回転数の上昇に伴うハーフ次数成分音の発生を制御していないため、迫力あるエンジンサウンドを十分に得ることはできなかった。
【０００６】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、迫力あるエンジンサウンドを十分に得ることのできる吸気装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した課題を解決するため、外部から内燃機関へ空気を導入する吸気装置であって、所定の空間容量を有する拡張室を最終的に前記内燃機関の吸気経路へ連通し、それぞれ共鳴周波数の異なる複数の吸気ダクトの一端を、前記拡張室にそれぞれ連通して設け、前記複数の吸気ダクトの他端の各々を、それぞれ発する共鳴音の干渉により、前記内燃機関の機関回転数のハーフ次数成分音を発生可能な位置関係としたことを特徴とする。
【０００８】
かかる吸気装置によれば、複数の吸気ダクトから各々発生する共鳴周波数の異なる共鳴音が、これらの吸気ダクトの両端近傍において、内燃機関の吸気バルブの開閉に伴った空気の脈動により発生する吸気脈動音と干渉することにより、エンジン回転数の上昇に伴うハーフ次数成分音を作り出す。したがって、内燃機関の吸気装置により、迫力あるエンジンサウンドを十分に得ることができる。なお、複数の吸気ダクトの各々の共鳴周波数および位置関係は、内燃機関の特性や設置環境、求められるエンジンサウンドの特性など、種々の要因を検討して定めれば良い。こうした吸気ダクトの態様としては、例えば、前記複数の吸気ダクトは、２つの吸気ダクトとし、前記２つの吸気ダクトの共鳴周波数は、約２００Ｈｚから約５００Ｈｚの範囲とし、かつ、前記２つの吸気ダクトの共鳴周波数の比率は、約１対２から約１対３の範囲とするなどの態様が考えられる。
【０００９】
上記の構成を有する本発明の吸気装置は、以下の態様を採ることもできる。前記複数の吸気ダクトを、それぞれ異なる管長に形成しても良い。吸気ダクトの管長を変更することにより、吸気ダクトの共鳴周波数を変更できるため、拡張室との連通箇所を設計変更することなく、エンジンサウンドのチューニングを行うことができる。
【００１０】
前記複数の吸気ダクトのうち少なくとも一の吸気ダクトの他端を、他の吸気ダクトの途中に連通しても良い。外部に開放され空気を取り入れる吸気口の設置スペースが限られている場合に、吸気口となる吸気ダクトの他端を減らすことにより、限られた吸気口の設置スペースであっても、迫力あるエンジンサウンドを十分に得ることができる。
【００１１】
前記複数の吸気ダクトのうち少なくとも一の吸気ダクトの他端を、他の吸気ダクトの他端の近傍に配置しても良い。複数の吸気ダクトの他端を吸気口とし、外部からより多くの空気を取り入れることにより、内燃機関の吸気効率を高めることができる。
【００１２】
また、前記拡張室を、吸気の塵埃を除去するエアクリーナに設けても良い。エアクリーナ内部の空間を拡張室とすることにより、吸気装置の搭載スペース効率の向上を図ることができる。
【００１３】
あるいは、前記複数の吸気ダクトのうち少なくとも一の吸気ダクトを開閉するダクト開閉手段を設けても良い。ダクト開閉手段が一の吸気ダクトを閉鎖する場合には、一の吸気ダクトからの共鳴音による吸気脈動音の干渉が起こらないが、ダクト開閉手段が吸気ダクトを開放する場合には、一の吸気ダクトからの共鳴音による吸気脈動音の干渉が起きる。したがって、ダクト開閉手段が吸気ダクトを開閉することにより、迫力あるエンジンサウンドの音色を切り替えたり、または、迫力あるエンジンサウンドと通常のエンジンサウンドとを切り替えたりすることができる。
【００１４】
前記ダクト開閉手段を、吸気の塵埃を除去するエアクリーナに設けても良い。エアクリーナ内部の空間にダクト開閉手段を設けることにより、吸気装置の搭載スペース効率の向上を図ることができる。
【００１５】
前記ダクト開閉手段は、前記一の吸気ダクトを開閉する際に、前記拡張室の空間容量を増減するとしても良い。拡張室の空間容量を増加すると、吸気口で放出される吸入音の音圧レベルが減少し、拡張室の空間容量を減少すると、吸入音の音圧レベルが増大する。したがって、エンジンサウンドの音色の切り替えとともに、エンジンサウンドの音量の増減を行うことができ、迫力あるエンジンサウンドの取得に一層効果がある。
【００１６】
こうしたダクト開閉手段としては、例えば、前記ダクト開閉手段は、狭幅部と広幅部とから成る略半円筒状に形成した弁体と、前記弁体を嵌入する弁胴と、前記弁体を回転する駆動手段とを備えるロータリバルブなどが考えられる。このロータリバルブは、狭幅部が弁胴に嵌入して、吸気ダクトを開閉すると同時に、広幅部が弁胴から拡張室への出入を行い、拡張室の空間容量を増減する。したがって、一の動作により、エンジンサウンドの音色の切り替えとともに、エンジンサウンドの音量の増減を行うことができる。
【００１７】
ダクト開閉手段とは別に、前記拡張室の空間容量を増減する容量増減手段を設けても良い。したがって、迫力あるエンジンサウンドの発生とは別に、エンジンサウンドの音量の増減を行うことができる。さらに、前記ダクト開閉手段が、前記一の吸気ダクトを開閉する際に、前記拡張室の空間容量を増減する容量増減手段を設けても良い。したがって、エンジンサウンドの音色と音量のチューニングを詳細に行うことができる。
【００１８】
さらに、前記内燃機関の稼動状態を検出する状態検出手段と、前記状態検出手段で検出した前記稼動状態に基づいて、前記ダクト開閉手段により前記吸気ダクトの開閉を行い、前記複数の吸気ダクトに起因する前記ハーフ次数成分音の発生を制御する開閉制御手段を備えても良い。したがって、内燃機関の稼動状態に応じて、ハーフ次数成分音を発生するため、内燃機関の稼動状態とエンジンサウンドとの一体感を向上することができる。こうした内燃機関の稼動状態としては、例えば、少なくとも前記内燃機関の機関回転数または機関負荷などが考えられる。自動車などに搭載された内燃機関の場合、機関回転数と機関負荷から自動車が加速状態にあるか否かの判断により、ハーフ次数成分音の発生を制御でき、迫力あるエンジンサウンドをより効果的に発生することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下説明した本発明の構成及び作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用した内燃機関の吸気装置の一実施例について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施例である内燃機関の吸気装置の全体構成図である。この内燃機関（以下、エンジンという）１０及びその吸気装置１５は、自動車に搭載されている。エンジン１０は、燃料と空気とからなる混合気が気筒内で爆発燃焼する際の爆発力を伝えるピストン１１０、吸気を取り入れる吸気ポート１２０、吸気ポート１２０を開閉する吸気バルブ１３０、排気を排出する排気ポート１４０、排気ポート１４０を開閉する排気バルブ１５０、エンジン回転数Ｎを検出するためのクランクポジションセンサ１６０などを備えている。
【００２１】
エンジン１０に空気を供給する吸気装置１５は、空気の流れの上流側から、外部から空気を取り入れる吸気ダクト２０ａ、吸気ダクト２０ａから分岐する吸気サブダクト２０ｂ、取り入れた空気を清浄するエアクリーナ５０、清浄した空気をエンジン１０の吸気ポート１２０へ導く吸気経路６０を、この順に配設している。この他に、吸気装置１５は、吸気サブダクト２０ｂを開閉するダクト開閉手段としてのロータリバルブ４０、このロータリバルブ４０を制御する開閉制御手段としてのコントローラ７０も備える。
【００２２】
吸気ダクト２０ａは、所定の共鳴周波数を持つダクトであり、その一端をエアクリーナ５０に連通して設け、その他端を外部に開放して空気を取り入れる吸気口としている。吸気サブダクト２０ｂは、吸気ダクト２０ａとは異なる所定の共鳴周波数を持つダクトであり、その一端をエアクリーナ５０に連通して設け、その他端を吸気ダクト２０ａの途中に連通してある。この吸気ダクト２０ａと吸気サブダクト２０ｂとの位置関係は、それぞれを開放状態とした場合に、それぞれ発する共鳴音の干渉により、エンジン１０のエンジン回転数のハーフ次数成分音を発生可能な位置関係としている。
【００２３】
ここで、吸気ダクト２０ａと吸気サブダクト２０ｂとの共鳴周波数の関係は、エンジン１０の特性や設置環境、求められるエンジンサウンドの特性など、種々の要因を検討して定める。例えば、吸気ダクト２０ａおよび吸気サブダクト２０ｂの共鳴周波数は、約２００Ｈｚから約５００Ｈｚの範囲とし、かつ、吸気ダクト２０ａと吸気サブダクト２０ｂとの共鳴周波数の比率は、約１対２から約１対３の範囲とするなど考えられる。本実施例では、吸気ダクト２０ａの共鳴周波数を約２００Ｈｚとし、吸気サブダクト２０ｂの共鳴周波数を約４００Ｈｚとしている。なお、本実施例では、吸気ダクト２０ａと吸気サブダクト２０ｂとをほぼ同径とし、吸気ダクト２０ａの管長を吸気サブダクト２０ｂの管長の約２倍にすることにより、すなわち、吸気ダクト２０ａと吸気サブダクト２０ｂとの管長を、それぞれ異なる管長に形成することにより、それぞれの共鳴周波数を異なるものとしている。もとより、管径や断面形状などにより、共鳴周波数を調整するものとしても良い。
【００２４】
エアクリーナ５０は、内部に空間を有する略箱状に形成してあり、その内部の空間の中程に、取り入れた空気を濾過するエアフィルタ５１０を備える。エアフィルタ５１０の上流側には、所定の空間容量を有する第１拡張室３０を備える。エアフィルタ５１０の下流側には、所定の空間容量を有する第２拡張室５２０を備える。第１拡張室３０には、吸気ダクト２０ａおよび吸気サブダクト２０ｂの一端が連通して設けてある。第１拡張室３０は、吸気サブダクト２０ｂを開閉するロータリバルブ４０を収納する。第２拡張室５２０は、吸気経路６０と連通し、最終的にエンジン１０へ空気を導く。
【００２５】
吸気経路６０は、エアクリーナ５０の第２拡張室５２０とエンジン１０の吸気ポート１２０とを連通しており、空気の流れの上流側から、エンジン１０が吸入する吸入空気量Ｑを検出するエアフロメータ６１０、エンジン１０が吸入する吸入空気量を調整するスロットルバルブ６２０、燃料を空気の流れに噴射してエンジン１０に供給するフューエルインジェクタ６４０を、この順に配設している。スロットルバルブ６２０は、スロットルバルブ６２０のスロットル開度θを検出するスロットルポジションセンサ６３０を備える。
【００２６】
コントローラ７０は、エンジン１０の稼動状態を検出する状態検出手段であるクランクポジションセンサ１６０、エアフロメータ６１０、スロットルポジションセンサ６３０と接続して、これらのセンサからの検出信号を入力する。コントローラ７０は、ロータリバルブ４０と接続して、入力した検出信号に基づいてエンジン１０の稼動状態を判断し、ロータリバルブ４０に制御信号を出力して吸気サブダクト２０ｂを開閉する。
【００２７】
次に、ロータリバルブ４０の構造について説明する。図２は、本発明の第１の実施例における吸気装置１５のロータリバルブ４０の構造を示す斜視図である。図２に示すロータリバルブ４０の構造の理解を補助するため図３を示す。図３は、本発明の第１の実施例における吸気装置１５のロータリバルブ４０の構造を示す組立斜視図である。ロータリバルブ４０は、吸気サブダクト２０ｂと第１拡張室３０との連通部を開閉する弁体４１０、弁体４１０を嵌入する弁胴４２０、弁胴４２０の外部に設けられ弁体４１０を回転する駆動手段であるサーボモータ４４０、サーボモータ４４０の回転駆動力を弁体４１０に伝える軸４３０を備える。駆動手段であるサーボモータ４４０は、前述のコントローラ７０からの制御信号の入力に基づいて、弁体４１０の回転を行う。
【００２８】
弁体４１０は、狭幅部４１１と広幅部４１２とから成る略半円筒状に形成してあり、この略半円筒の円中心でもある軸４３０を中心として弁胴４２０内を回転可能に設けてある。弁体４１０は、円筒を略半円筒に切る面で第１拡張室３０に接する。狭幅部４１１は、略半円筒状の弁体４１０のうち、略４分の１円筒部を占め、広幅部４１２は、その残りの略４分の１円筒部を占める。広幅部４１２は、軸４３０方向の幅を、第１拡張室３０の幅と同程度に形成してある。狭幅部４１１は、軸４３０方向の幅を、吸気サブダクト２０ｂの径以上であって、かつ、広幅部４１２と比較して狭く形成してある。
【００２９】
弁胴４２０は、弁体４１０を、弁体４１０の円筒を略半円筒に切る面以外の面を覆う形で嵌入するように形成してあり、エアクリーナ５０の第１拡張室３０の一部を形成する。弁胴４２０は、弁体４１０の狭幅部４１１を嵌入する狭幅嵌入部４２１と、吸気サブダクト２０ｂと第１拡張室３０とが連通するダクト連通部４２２とを備える。狭幅嵌入部４２１は、弁体４１０の狭幅部４１１の軸４３０方向の幅を広幅部４１２より狭くしたことによりできる空間を埋めるよう狭幅部４１１を挟む形に形成してある。ダクト連通部４２２は、弁体４１０の狭幅部４１１の円周面が接する位置であって、弁体４１０の回転による吸気サブダクト２０ｂの開閉が可能な位置に形成してある。
【００３０】
次に、ロータリバルブ４０の動作について説明する。ロータリバルブ４０が、吸気サブダクト２０ｂを閉鎖する状態（以下、閉鎖状態という）について説明する。図４は、本発明の第１の実施例における吸気装置１５の閉鎖状態にある吸気ダクト近傍の拡大断面図である。閉鎖状態では、弁体４１０の狭幅部４１１は、その円周面にて弁胴４２０のダクト連通部４２２と接して、弁胴４２０の狭幅嵌入部４２１に嵌入されている。よって、吸気サブダクト２０ｂは、第１拡張室３０に連通しない。一方、弁体４１０の広幅部４１２は、その全体が弁胴４２０に嵌入されている。
【００３１】
したがって、外部からエンジン１０へ導入される空気は、吸気サブダクト２０ｂを通過せず、吸気ダクト２０ａを通過して第１拡張室３０に入り、最終的にエンジン１０の吸気ポートへ導入される。このとき吸気装置１５から発生する主な音は、吸気バルブ１３０の開閉に伴った空気の脈動により発生する吸気脈動音となる。この吸気脈動音は、エンジン１０のエンジン回転数と気筒数に関係した周期的な音であり、エンジン回転数の１次成分音と２次成分音を主体とする音となる。よって、閉鎖状態における吸気装置１５は、１次成分音と２次成分音を主体とする音を発生する。
【００３２】
ロータリバルブ４０が、吸気サブダクト２０ｂを開放する状態（以下、開放状態という）について説明する。図５は、本発明の第１の実施例における吸気装置１５の開放状態にある吸気ダクト近傍の拡大断面図である。図５に示す状態は、弁体４１０の狭幅部４１１の円周面が、弁胴４２０のダクト連通部４２２に接触しなくなるまで、図４に示す閉鎖状態の弁体４１０が、軸４３０を中心として紙面反時計回りに回転した状態である。この開放状態では、弁体４１０の狭幅部４１１は、弁胴４２０の狭幅嵌入部４２１の奥にさらに嵌入し、図４の閉鎖状態において狭幅部４１１が占めていた領域Ａ１は、第１拡張室３０の空間の一部となり、第１拡張室３０は、領域Ａ１であった空間を介してダクト連通部４２２に接する。よって、吸気サブダクト２０ｂは、第１拡張室３０に連通する。
【００３３】
さらに、弁体４１０の広幅部４１２は、弁体４１０が回転した分だけ、弁胴４２０から第１拡張室３０に突出し、この広幅部４１２の突出した部分が占める領域Ａ２は、空間ではなくなる。広幅部４１２の幅は、狭幅部４１１の幅よりも広いため、領域Ａ２の体積は、領域Ａ１の体積よりも大きい。よって、開放状態の第１拡張室３０の空間容量は、領域Ａ１により増加する容量よりも、領域Ａ２により減少する容量の方が大きいため、閉鎖状態と比較して減少する。この作用から、ロータリバルブ４０は、第１拡張室３０の空間容量を増減する容量増減手段としても働く。
【００３４】
したがって、外部からエンジン１０へ導入される空気は、吸気ダクト２０ａを通過する経路と、吸気ダクト２０ａの途中から分岐して吸気サブダクト２０ｂを通過する経路とを経て第１拡張室３０に入り、最終的にエンジン１０の吸気ポート１２０へ導入される。このとき吸気装置１５から発生する主な音は、吸気バルブ１３０の開閉に伴った空気の脈動により発生する吸気脈動音と脈動干渉音となる。脈動干渉音は、吸気ダクト２０ａおよび吸気サブダクト２０ｂの開放により各々発生する周波数の異なる共鳴音が、吸気ダクト２０ａおよび吸気サブダクト２０ｂの両端近傍において、吸気脈動音と干渉することにより発生する。この脈動干渉音は、エンジン回転数のハーフ次数成分音である１．５次成分音を主体とする音となる。よって、開放状態における吸気装置１５は、１次成分音と２次成分音に加えて１．５次成分音を主体とする音を発生する。
【００３５】
さらに、第１拡張室３０の空間容量が、閉鎖状態と比較して減少することにより、吸気装置１５で発生する音の音圧レベルは大きくなる。一般に、音の経路を拡大し再び縮小させることによって生じる音の反射・干渉により、音圧レベルの低減を図る拡張型消音器が知られている。この拡張型消音器は、その空間容量が大きいほど、音の音圧レベルは小さくなり、逆に、その空間容量が小さいほど、音の音圧レベルは大きくなる。
【００３６】
次に、エンジン１０の稼動状態に基づいて、ロータリバルブ４０による吸気サブダクト２０ｂの開閉を制御する処理（以下、開閉制御処理という）について説明する。図６は、開閉制御処理を示したコントローラ７０のフローチャートである。この開閉制御処理は、エンジン１０の稼動中に所定のタイミングで繰り返し行われる処理である。エンジン１０の起動時である初期状態には、ロータリバルブ４０は、閉鎖状態である。
【００３７】
図６に示した処理が開始されると、エアフロメータ６１０からの検出信号を入力して、エンジン１０の吸入空気量Ｑを読み込む（ステップＳ７０１）。次に、スロットルポジションセンサ６３０からの検出信号を入力して、スロットル開度θを読み込む（ステップＳ７０２）。クランクポジションセンサ１６０からの検出信号を入力して、エンジン１０のエンジン回転数Ｎを読み込む（ステップＳ７０３）。その後、ステップＳ７０１，Ｓ７０２で読み込んだ吸入空気量Ｑとスロットル開度θから、エンジン１０のエンジン負荷Ｆの推定値の算出を行う処理を実行する（ステップＳ７０４）。
【００３８】
以上の処理の後、現在のエンジン１０の稼動状態、すなわちエンジン回転数Ｎとエンジン負荷Ｆとに基づいて、コントローラ７０に内蔵の記憶回路（図示せず）に予め格納してある作動情報マップを参照して、エンジン１０が所定の稼動状態にあるか否かを判断するのである。この作動情報マップは、エンジン回転数Ｎとエンジン負荷Ｆとの関係に対応して、ロータリバルブ４０を開放状態とする所定の稼動状態を予め設定したデータである。所定の稼動状態としては、例えば、自動車が加速する場合を想定した高エンジン負荷・高エンジン回転数である状態を考えることができる。
【００３９】
所定の稼動状態であると判断した場合には（ステップＳ７０５）、ロータリバルブ４０を開放状態とする開放信号をロータリバルブ４０へ出力する（ステップＳ７０６）。この開放信号の入力を受けたロータリバルブ４０は、弁体４１０が吸気サブダクト２０ｂを閉鎖していたら、サーボモータ４４０により弁体４１０を回転し吸気サブダクト２０ｂを開放する。弁体４１０が吸気サブダクト２０ｂを開放していたら、その開放を保持する。コントローラ７０は、ステップＳ７０６の処理を行った後、開閉制御処理を終了する。
【００４０】
一方、所定の稼動状態でないと判断した場合には（ステップＳ７０５）、ロータリバルブ４０を閉鎖状態とする閉鎖信号をロータリバルブ４０へ出力する（ステップＳ７０７）。この閉鎖信号の入力を受けたロータリバルブ４０は、弁体４１０が吸気サブダクト２０ｂを開放していたら、サーボモータ４４０により弁体４１０を回転し吸気サブダクト２０ｂを閉鎖する。弁体４１０が吸気サブダクト２０ｂを閉鎖していたら、その閉鎖を保持する。コントローラ７０は、ステップＳ７０７の処理を行った後、開閉制御処理を終了する。
【００４１】
以上説明した第１の実施例によれば、吸気装置１５は、コントローラ７０によりエンジン１０が所定の稼動状態にあると判断した場合に、ロータリバルブ４０により閉鎖していた吸気サブダクト２０ｂを開放する。この結果、エンジン回転数の上昇に伴うハーフ次数成分音が発生し、加えて、吸気装置１５で発生する音量は増大する。したがって、エンジン１０の稼動状態に応じて、迫力あるエンジンサウンドを十分に得ることができる。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図７は、本発明の第２の実施例における吸気装置１５の吸気ダクト近傍の拡大断面図である。この吸気装置１５の全体構成は、図１に示した通りであり、吸気ダクトの構造のみが異なる。図７に示した第２の実施例では、第１の実施例の吸気ダクト２０ａと吸気サブダクト２０ｂとに加えて、これらの吸気ダクトとは異なる所定の共鳴周波数を持つ吸気サブダクト２０ｃを備える。吸気サブダクト２０ｃは、その一端をエアクリーナ５０に連通して設け、その他端を吸気ダクト２０ａの途中であって、吸気サブダクト２０ｂが吸気ダクト２０ａに連通する位置より上流に連通してある。これらの吸気ダクト２０ａおよび吸気サブダクト２０ｂ，２０ｃの位置関係は、それぞれを開放状態とした場合に、それぞれ発する共鳴音の干渉により、エンジン１０のエンジン回転数のハーフ次数成分音を発生可能な位置関係としている。
【００４３】
ロータリバルブ４０は、第１の実施例吸気において吸気サブダクト２０ｂを開放する開放状態Ａの位置ＰＡから、さらに、吸気サブダクト２０ｃを開放する開放状態Ｂの位置ＰＢまで回転できるように設けてある。コントローラ７０は、エンジン１０の稼動状態に応じて、ロータリバルブ４０を閉鎖状態，開放状態Ａ，開放状態Ｂに制御する。
【００４４】
よって、開放状態Ｂでは、開放状態Ａのときの干渉に加え、吸気サブダクト２０ｃの共鳴音による吸気脈動音との干渉が起こり、開放状態Ａとは異なる音色のハーフ次数成分音を発生する。さらに、開放状態Ｂでは、開放状態Ａよりも第１拡張室３０の空間容量が減少するため、開放状態Ａよりもさらに吸気装置１５で発生する音の音圧レベルを増大できる。したがって、エンジン１０の稼動状態に応じて、異なる２種類の迫力あるエンジンサウンドを得ることができる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図８は、本発明の第３の実施例における吸気装置１５の吸気ダクト近傍の拡大断面図である。この吸気装置１５の全体構成は、図１に示した通りであり、吸気ダクトの構造のみが異なる。図８に示した第３の実施例では、第２の実施例における吸気サブダクト２０ｃに代えて吸気サブダクト２０ｄを備える。吸気サブダクト２０ｄは、その一端をエアクリーナ５０に連通して設け、その他端を吸気サブダクト２０ｂの途中に連通してある。これらの吸気ダクト２０ａおよび吸気サブダクト２０ｂ，２０ｄの位置関係は、それぞれを開放状態とした場合に、それぞれ発する共鳴音の干渉により、エンジン１０のエンジン回転数のハーフ次数成分音を発生可能な位置関係としている。よって、第２の実施例と同様の効果を奏する。
【００４６】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。図９は、本発明の第４の実施例における吸気装置１５の吸気ダクト近傍の拡大断面図である。この吸気装置１５の全体構成は、図１に示した通りであり、吸気ダクトの構造のみが異なる。図９に示した第４の実施例では、第１の実施例における吸気サブダクト２０ｂに代え吸気サブダクト２０ｅを備える。吸気サブダクト２０ｅは、その一端をエアクリーナ５０に連通して設け、その他端を吸気ダクト２０ａの他端の近傍に配置してある。これらの吸気ダクト２０ａと吸気サブダクト２０ｅとの位置関係は、それぞれを開放状態とした場合に、それぞれ発する共鳴音の干渉により、エンジン１０のエンジン回転数のハーフ次数成分音を発生可能な位置関係としている。
【００４７】
ロータリバルブ４０は、吸気サブダクト２０ｅを開放する開放状態Ｃの位置まで回転できるように設けてある。コントローラ７０は、エンジン１０の稼動状態に応じて、ロータリバルブ４０を閉鎖状態と開放状態Ｃとに制御する。
【００４８】
よって、閉鎖状態では、吸気ダクト２０ａのみから、外部より空気を取り入れる。開放状態Ｃでは、吸気ダクト２０ａに加えて吸気サブダクト２０ｅからも、外部より空気を取り入れる。したがって、第１の実施例と同様の効果を奏する他、エンジン１０の吸気効率を高めることができる。
【００４９】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。図１０は、本発明の第５の実施例における吸気装置１５の吸気ダクト近傍の拡大断面図である。この吸気装置１５の全体構成は、図１に示した通りであり、吸気ダクトおよびダクト開閉手段の構造が異なる。図９に示した第４の実施例では、第２の実施例と同様に吸気ダクト２０ａと吸気サブダクト２０ｂ，２０ｃとを備え、ロータリバルブ４０に代えてバルブ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを備える。バルブ４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、それぞれ吸気ダクト２０ａ，吸気サブダクト２０ｂ，２０ｃの開閉を行い、それぞれ位置ＰＤ，ＰＥ，ＰＦに移動して、これらのダクトを開放状態にする。コントローラ７０は、エンジン１０の稼動状態に応じて、バルブ４５ａ，４５ｂ，４５ｃの開閉をそれぞれ制御する。よって、開放する吸気ダクトの組み合わせにより、種々の異なる音色のハーフ次数成分音を発生する。したがって、多彩な音色の迫力あるエンジンサウンドを得ることができる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、吸気ダクトの数は、３つ以上であっても良い。吸気ダクトの形状は、円筒状に限るものではなく、種々の断面形状であっても良い。第１拡張室３０は、エアクリーナ５０とは別に設けても良い。ダクト開閉手段は、第１拡張室３０内ではなく、吸気ダクトの入口や途中に設けても良い。開閉制御処理は、吸気装置１５専用にコントローラ７０を備える必要はなく、他の装置のコントローラ（例えば、燃料噴射制御装置（ＥＦＩ−ＥＣＵ）など）で行っても良い。吸気ダクトの開閉を、手動のスイッチで切替えるか、手動で直接ダクト開閉手段を切替えるなどしても良い。エンジン１０の所定の稼動状態の判断は、エンジン１０が搭載されている自動車の速度、トランスミッションの使用ギア、ユーザの操作パターンなどから判断しても良い。容量増減手段は、ダクト開閉手段を兼ねたロータリバルブ４０ではなく、ダクト開閉手段とは別に設けても良い。また、自動車に搭載される内燃機関ではなく、オートバイや船舶などに搭載される内燃機関に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である内燃機関の吸気装置１５の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例における吸気装置１５のロータリバルブ４０の構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例における吸気装置１５のロータリバルブ４０の構造を示す組立斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施例における吸気装置１５の閉鎖状態にある吸気ダクト近傍の拡大断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例における吸気装置１５の開放状態にある吸気ダクト近傍の拡大断面図である。
【図６】開閉制御処理を示したコントローラ７０のフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施例における吸気装置１５の吸気ダクト近傍の拡大断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例における吸気装置１５の吸気ダクト近傍の拡大断面図である。
【図９】本発明の第４の実施例における吸気装置１５の吸気ダクト近傍の拡大断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施例における吸気装置１５の吸気ダクト近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０…エンジン
１５…吸気装置
２０ａ…吸気ダクト
２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ…吸気サブダクト
３０…第１拡張室
４０…ロータリバルブ
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…バルブ
５０…エアクリーナ
６０…吸気経路
７０…コントローラ
１１０…ピストン
１２０…吸気ポート
１３０…吸気バルブ
１４０…排気ポート
１５０…排気バルブ
１６０…クランクポジションセンサ
４１０…弁体
４１１…狭幅部
４１２…広幅部
４２０…弁胴
４２１…狭幅嵌入部
４２２…ダクト連通部
４３０…軸
４４０…サーボモータ
５１０…エアフィルタ
５２０…第２拡張室
６１０…エアフロメータ
６２０…スロットルバルブ
６３０…スロットルポジションセンサ
６４０…フューエルインジェクタ
Ａ１…領域
Ａ２…領域
ＰＡ…ロータリバルブ４０の開放状態Ａの位置
ＰＢ…ロータリバルブ４０の開放状態Ｂの位置
ＰＣ…ロータリバルブ４０の開放状態Ｃの位置
ＰＤ…バルブ４５ａの開放状態の位置
ＰＥ…バルブ４５ｂの開放状態の位置
ＰＦ…バルブ４５ｃの開放状態の位置

Claims (13)

1. 外部から内燃機関へ空気を導入する吸気装置であって、
   所定の空間容量を有する拡張室を最終的に前記内燃機関の吸気経路へ連通し、
   それぞれ共鳴周波数の異なる複数の吸気ダクトの一端を、前記拡張室にそれぞれ連通して設け、
   前記複数の吸気ダクトの他端の各々を、それぞれ発する共鳴音の干渉により、前記内燃機関の機関回転数のハーフ次数成分音を発生可能な位置関係とした
   吸気装置。
2. 前記複数の吸気ダクトを、それぞれ異なる管長に形成した請求項１記載の吸気装置。
3. 前記複数の吸気ダクトのうち少なくとも一の吸気ダクトの他端を、他の吸気ダクトの途中に連通した請求項１または２記載の吸気装置。
4. 前記複数の吸気ダクトのうち少なくとも一の吸気ダクトの他端を、他の吸気ダクトの他端の近傍に配置した請求項１ないし３のいずれか記載の吸気装置。
5. 前記拡張室を、吸気の塵埃を除去するエアクリーナに設けた請求項１ないし４のいずれか記載の吸気装置。
6. 前記複数の吸気ダクトのうち少なくとも一の吸気ダクトを開閉するダクト開閉手段を設けた請求項１ないし５のいずれか記載の吸気装置。
7. 前記ダクト開閉手段を、吸気の塵埃を除去するエアクリーナに設けた請求項６記載の吸気装置。
8. 前記ダクト開閉手段は、前記一の吸気ダクトを開閉する際に、前記拡張室の空間容量を増減する請求項６または７記載の吸気装置。
9. 請求項８記載の吸気装置であって、
   前記ダクト開閉手段は、狭幅部と広幅部とから成る略半円筒状に形成した弁体と、前記弁体を嵌入する弁胴と、前記弁体を回転する駆動手段とを備えるロータリバルブである吸気装置。
10. 請求項６ないし９のいずれか記載の吸気装置であって、
    前記内燃機関の稼動状態を検出する状態検出手段と、
    前記状態検出手段で検出した前記稼動状態に基づいて、前記ダクト開閉手段により前記吸気ダクトの開閉を行い、前記複数の吸気ダクトに起因する前記ハーフ次数成分音の発生を制御する開閉制御手段を備えた吸気装置。
11. 前記稼動状態とは、少なくとも前記内燃機関の機関回転数または機関負荷である請求項１０記載の吸気装置。
12. 前記拡張室の空間容量を増減する容量増減手段を設けた請求項１ないし１１のいずれか記載の吸気装置。
13. 前記ダクト開閉手段が、前記一の吸気ダクトを開閉する際に、前記拡張室の空間容量を増減する容量増減手段を設けた請求項６ないし１１のいずれか記載の吸気装置。

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