JP2004245090A - 吸気騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気騒音低減装置の重量、コスト、及び消費電力の増大を抑制する。
【解決手段】供給される気圧の変動により内燃機関１が有する吸気通路７に空気振動を発生させる空気振動発生機構１２を有し、内燃機関１の運転状態に応じて空気振動発生機構１２に変動する気圧を供給して吸気通路７に空気振動を発生させることにより内燃機関１の吸気騒音を低減する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気作用に起因する吸気騒音を低減させる吸気騒音低減装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の吸気騒音低減装置として、例えば、内燃機関の吸入負圧を検出し、検出した吸入負圧に基づいて吸気騒音を相殺する同振幅で逆位相の音波をスピーカから発生させることにより、吸気騒音の低減を図る自動車用アクティブ騒音制御装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−４７１８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、吸気騒音と同振幅で逆位相の音波を発生させるスピーカを搭載するように構成されているので、スピーカと通常これに付随して搭載されるアンプとによって、重量やコスト、更には消費電力が増大してしまうという未解決の課題がある。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、重量、コスト、及び消費電力の増大を抑制できる吸気騒音低減装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る吸気騒音低減装置は、供給される気圧の変動により内燃機関が有する吸気通路に空気振動を発生させる空気振動発生機構を有し、前記内燃機関の運転状態に応じて前記空気振動発生機構に変動する気圧を供給して前記吸気通路に空気振動を発生させることにより当該内燃機関の吸気騒音を低減することを特徴としている。
【０００６】
【発明の効果】
本発明に係る吸気騒音低減装置によれば、供給される気圧の変動により内燃機関が有する吸気通路に空気振動を発生させる空気振動発生機構を有し、内燃機関の運転状態に応じて空気振動発生機構に変動する気圧を供給して吸気通路に空気振動を発生させることにより内燃機関の吸気騒音を低減するように構成されているので、スピーカやアンプを搭載する場合に比べて、重量、コスト、及び消費電力の増大を抑制することができるという効果が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す概略構成図であり、図中、１は直列４気筒のガソリンエンジンで構成された内燃機関である。この内燃機関１は、本体となるエンジンブロック２と、エンジンブロック２内に形成されたシリンダ３と、シリンダ３内を上下に摺動するピストン４と、ピストン４に連結されたコネクティングロッド５と、コネクティングロッド５に連結され内燃機関１の動力を取出すクランクシャフト６とを備えている。
【０００８】
また、内燃機関１は、大気を吸入する吸気通路７と、排気を排出する排気通路８とを有している。吸気通路７の吸入口７ａ側には、エアクリーナ９が設けられており、吸入する大気を浄化している。また、吸気通路７におけるエアクリーナ９の下流側には、運転者のアクセル操作量に応じて内燃機関３の吸気量を調整するスロットルバルブ１０が設けられており、このスロットルバルブ１０の開度が小さいときには、吸入抵抗が増加してスロットルバルブ１０の下流側に負圧が発生するように構成されている。
【０００９】
エアクリーナ９の内部は、図２に示すように、外気中の埃や異物を吸着除去するペーパタイプのエレメント１１によって上下２つに仕切られており、外気を取り入れる上流側のダストサイド９ａと、取り入れた外気をエレメント１１で浄化してから内燃機関１に供給する下流側のクリーンサイド９ｂとが形成されている。エレメント１１は、広い濾過面積を確保するために細かく折り曲げられて形成されている。そして、クリーンサイド９ｂには、供給される気圧の変動により空気振動を発生させる空気振動発生機構１２が設けられている。
【００１０】
空気振動発生機構１２は、略短角筒状のケース本体１３を備えており、その角筒面が、図３に示すように、エアクリーナ９の内壁面に固定されている。また、ケース本体１３には、変動気圧供給路１４から供給される気圧に応じて容積が弾性的に膨張又は収縮する空気室１５が内設されている。この空気室１４は、ケース本体１３に内設された容積変動ガイド１６によってケース本体１３の軸方向の膨張又は収縮が許容され、軸直角方向の膨張又は収縮が抑制されている。さらに、ケース本体１３には、軸方向の両端を閉塞するように弾性支持部材１７を介して弾性支持されると共に、空気室１５に接着され、空気室１５の膨張又は収縮に応じて振動する一対の振動板１８が設けられている。
【００１１】
したがって、空気振動発生機構１２は、供給される気圧の変動で空気室１５の容積が膨張又は縮小するときに、これに応じて振動板１８が振動することにより、空気振動を発生するように構成されている。また、この空気振動を吸気通路７に対して効果的に伝達させるために、図２に示すように、振動板１８の一方側を内燃機関１へ向かう吸気通路７の開口に対向するように空気振動発生機構１２を配置している。
【００１２】
変動気圧導入路１４は、図１に示すように、切換弁１９によって負圧導入路２０及び大気圧導入路２１の何れか一方と連通可能になっており、負圧導入路２０は、吸気通路７におけるスロットルバルブ１０の下流側から分岐し、大気圧導入路２１は、エアクリーナ９のクリーンサイド９ｂに連通している。
また、切換弁１９は、電磁ソレノイド（図示省略）を備えており、この電磁ソレノイドに対して、後述するコントローラ２４からの励磁電流が通電されることにより駆動制御されている。すなわち、切換弁１９は、励磁電流の非通電（以下、ＯＦＦと称す）状態で変動気圧導入路１４と大気圧導入通路２１とを連通し、励磁電流の通電（以下、ＯＮと称す）状態で変動気圧導入路１４と負圧導入路２０とを連通するように構成されている。
【００１３】
したがって、内燃機関１の吸気作用に応じて、切換弁１９に対する励磁電流をＯＦＦ状態又はＯＮ状態の何れか一方に制御することにより、空気振動発生機構１２における空気室１５に対して、大気圧と負圧とに変動する気圧を供給できるように構成されている。
また、クランクシャフト６には、図１に示すように、その回転角信号を検出する電磁ピックアップ式のクランク角センサ２２が装着されている。このクランク角センサ２２は、クランクシャフト６と共に回転するロータ（図示省略）の外周面に１０°間隔で形成されたセレーションを検出して、回転角信号を出力する。また、セレーションには、１８０°間隔で２つの欠歯部が形成されているので、出力される回転角信号からクランクシャフト６の回転位置を把握できるように構成されている。
【００１４】
さらに、スロットルバルブ１０には、スロットル開度信号を検出する可変抵抗式のスロットルセンサ２３が設けられている。このスロットルセンサ２３は、スロットルバルブと連動してポテンショメータが動き、スロットル開度に比例した電圧をスロットル開度信号として出力するように構成されている。因みに、このスロットル開度センサ２３は、図４に示すように、スロットル開度が０［％］であるときに出力電圧が０［Ｖ］となり、スロットル開度が０［％］から１００［％］まで増加するときに、これに比例して出力電圧が０［Ｖ］から５［Ｖ］まで増加するように構成されている。
【００１５】
これらクランク角センサ２２で検出されるクランクシャフト６の回転角信号と、スロットル開度センサ２３で検出されるスロットル開度信号とが、例えば、マイクロコンピュータで構成されたコントローラ２４に入力されている。このコントローラ２４は、内燃機関１が運転状態にあるときに、図５に示した連通制御処理を実行して、前述した切換弁１９に対する励磁電流の通電を制御するように構成されている。
【００１６】
次に、コントローラ２４で実行する連通制御処理を、図５のフローチャートに従って説明する。
この連通制御処理は、所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込み処理によって実行され、先ず、ステップＳ１で、クランクシャフト６の回転角信号と、スロットル開度信号とを読込む。回転角信号は、図６（ａ）に示すように、クランクシャフト６の回転に応じて、１０°ＣＡ毎に１パルスが出力されると共に、この１パルスが１８０°ＣＡ毎に非出力となる。また、スロットル開度信号は、図６（ｂ）に示すように、０〜５Ｖまでの範囲で出力される。
【００１７】
次に移行するステップＳ２では、ステップＳ１で読込んだ回転角信号に基づいて、内燃機関回転速度ＮＥを算出する。すなわち、クランクシャフト６の回転角信号における１８０°毎の欠歯部に対応する信号を検出し、その周期から内燃機関回転速度ＮＥを算出する。
次に移行するステップＳ３では、内燃機関１の運転状態に応じて、切換弁１９に対する励磁電流の通電を制御するためのデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃを算出する。このデューティ比Ａ／Ｂは、図６（ｃ）に示すように、クランクシャフト６が１８０°ＣＡ回転する期間Ｂに対して切換弁１９に対する励磁電流をＯＮ状態に制御する期間Ａの割合を示しており、位相Ｃは、前記ステップＳ１でクランクシャフト６の１８０°ＣＡ回転毎の欠歯部に対応する信号を検出した後の１パルス目の立下りを基準として、切換弁１９に対する励磁電流をＯＮ状態に制御するまでの期間を示している。
【００１８】
ところで、吸気騒音は、内燃機関１が吸気弁（図示省略）をクランクシャフト６の回転に応じて開閉し、間欠的な吸気を行うことで発生する吸入空気の脈動に起因している。この脈動の周波数は内燃機関１の回転速度ＮＥに応じて変化し、その位相はクランク角に応じた吸気弁の開弁と同期し、更にその大きさはスロットルバルブ１０の開弁率に応じて変化する。そこで、内燃機関１の運転状態に応じて切換弁１９を駆動制御するデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃは、クランク角信号とスロットル開度信号とに基づいて算出する。
【００１９】
先ず、デューティ比Ａ／Ｂは、コントローラ２４に予め記憶された図７のデューティ比算出用制御マップを参照し、前記ステップＳ１で読込んだスロットル開度信号及びステップＳ２で算出した内燃機関回転速度ＮＥからデューティ比Ａ／Ｂを算出する。また、位相Ｃも、コントローラ２４に予め記憶された図８の位相算出用制御マップを参照して、前記ステップＳ１で読込んだスロットル開度信号及びステップＳ２で算出した内燃機関回転速度ＮＥから位相Ｃを算出する。これら、デューティ比算出用制御マップ、及び位相算出用制御マップは、車体フロアやステアリング、或いはその他の場所における振動や騒音が最小となる値を実験によって求めて、作成することが望ましい。
【００２０】
次に移行するステップＳ４では、ステップＳ３で算出されたデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃに基づいて、切換弁１９に対する励磁電流の通電を制御してから、タイマ割込み処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
以上より、図１の変動気圧導入路１４、負圧導入路２０、大気圧導入路２１、切換弁１９、及びコントローラ２４が変動気圧供給手段に対応している。また、内燃機関１、及びスロットルバルブ１０が負圧発生手段に対応している。
【００２１】
次に、上記第１実施形態の動作を説明する。
今、スロットルバルブ１０の開度が比較的小さく、内燃機関１が低負荷状態で運転されているとする。このとき、負圧導入路２０には、内燃機関１の吸気作用で発生した負圧が導入されており、大気圧導入路２１には、大気圧が導入されている。
【００２２】
そこで、コントローラ２４は、内燃機関１の運転状態に応じて空気振動発生機構１２の空気室に変動する気圧を供給すべく切換弁１９を駆動制御するためのデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃをスロットル開度信号と内燃機関回転速度ＮＥとに基づいて夫々算出する（ステップＳ３）。そして、算出されたデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃに基づいて、変動気圧導入路１４に対して大気圧導入路２１又は負圧導入路２０を交互に連通するよう切換弁１９を駆動制御する（ステップＳ４）。
【００２３】
先ず、切換弁１９をＯＮ状態に制御すると、負圧が導入されている負圧導入路２０と変動気圧導入路１４とが連通され、変動気圧導入路１４を介して空気振動発生機構１２の空気室１５に負圧が導入される。この負圧の導入によって、空気室１５は、収縮を開始して振動板１８を弾性支持部材１７の弾性力に抗してケース本体１３の内側に引っ張る。この状態から、切換弁１９をＯＦＦ状態に制御すると、大気圧が導入されている大気圧導入路２１と変動気圧導入路１４とが連通され、変動気圧導入路１４を介して空気振動発生機構１２の空気室１５に大気圧が導入される。この大気圧の導入によって、空気室１５は収縮力から開放されるので、振動板１８は弾性支持部材１７の弾性力で元の位置に復帰する。こうして、切換弁１９のＯＮ状態とＯＦＦ状態を交互に繰り返すと、空気振動発生機構１２の振動板１８が振動するので、空気振動を発生させることがでる。こうして発生した空気振動は吸気通路７を伝搬して、吸気通路７内に発生している吸気騒音に干渉することにより吸気騒音が打消され低減される。
【００２４】
このように、内燃機関１の運転状態に応じて、吸気通路に発生した負圧又は大気圧の何れか一方を、空気振動発生機構１２の空気室１５に供給し、空気振動を発生させることにより吸気騒音を低減させているので、スピーカやアンプを搭載し、吸気騒音と同振幅で逆位相の音波を発生させてこの吸気騒音を低減させる場合に比べて、重量、コスト及び消費電力の増大を抑制することができる。
【００２５】
なお、上記第１実施形態では、切換弁１９がソレノイドを有する電磁式の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば機械式の切換弁を使用してもよい。
また、吸気脈動の位相を把握するためにクランク角信号を用い、その大きさを把握するためにスロットル開度信号を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、エアフローメータで検出する吸気量の変動に応じて、脈動の位相や大きさを把握したり、吸気通路上に圧力センサを設けて、吸気通路内に発生する負圧の変動に応じて脈動の位相や大きさを把握したりしてもよい。
【００２６】
また、大気圧導入路２１をエアクリーナ９のクリーンサイド９ｂに連通して大気圧を導入する構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、大気圧導入路２１を吸気通路７におけるエアクリーナ９の下流側で、且つスロットルバルブ１０の上流側に連通して大気圧を導入してもよい。さらに、大気圧導入路２１の一端側を大気に開放することで大気圧を導入してもよく、この場合には、粉塵等の流入を防止するために大気圧導入路２１自体にフィルタ等を設けることが望ましい。
【００２７】
また、内燃機関１を、直列４気筒のガソリンエンジンで構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、６気筒や８気筒、またＶ型エンジンや水平対向エンジン、或いはロータリエンジン等で構成された内燃機関にも適用し得るものである。
また、１つの空気振動発生機構１２をエアクリーナ９の内部に配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数配設してもよいし、さらには吸気通路７の内部であれば任意の位置に配置してもよい。
【００２８】
さらに、空気振動発生機構１２を吸気通路７に設けて空気振動を発生させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、吸気通路７の一部に、供給される気圧の変動で膨張又は収縮して空気振動を発生する空気振動発生部を形成して、吸気騒音を低減するようにしてもよい。
以上のように、上記第１実施形態によれば、供給される気圧の変動により膨張又は収縮して吸気通路７に空気振動を発生させる空気振動発生機構１２と、内燃機関１の運転状態に応じて空気振動発生機構１２に変動する気圧を供給して吸気通路７に空気振動を発生させることにより内燃機関１の吸気騒音を低減する変動気圧供給手段としての変動気圧導入路１４、負圧導入路２０、大気圧導入路２１、切換弁１９、及びコントローラ２４とを備えているので、スピーカやアンプを搭載する場合に比べて、重量、コスト、及び消費電力の増大を抑制することができるという効果が得られる。
【００２９】
また、空気振動発生機構１２は、吸気通路７に設けられたケース本体１３と、このケース本体１３に内設され供給される気圧の変動に応じて膨張又は収縮する空気室１５と、この空気室１５の膨張又は収縮に応じて弾性振動する振動板１８とで構成されているので、空気振動発生機構１２自体に電力を供給する必要はなく、安価に製造できるシンプルな軽量構造で、確実に空気振動を発生させることができるという効果が得られる。
【００３０】
さらに、振動板１８は、空気室１５を挟んで対向するように一対で空気振動発生機構１２に配設されているので、振動板１８の振動時にケース本体１３へ伝達される反力を相互に相殺することができ、空気振動発生機構１２自体の振動や新たな騒音の発生を抑制できるという効果が得られる。
さらに、空気振動発生機構１２は、吸気通路７に設けられたエアクリーナ９に内設されているので、一般に大きな容積を有するエアクリーナ９の内部で空気振動発生機構１２の配置スペースを容易に確保できるという効果が得られる。
【００３１】
また、内燃機関１の運転状態に応じて吸気通路７に発生した負圧と、大気圧との何れか一方を内燃機関１の運転状態に応じて空気振動発生機構１２に導入しているので、変動する気圧を容易に、また確実に空気振動発生機構１２に供給することができるという効果が得られる。
さらに、吸気通路７に設けられ内燃機関１の吸気量を調整するスロットルバルブ１０を有し、内燃機関１の運転状態に応じてスロットルバルブ１０が内燃機関１の吸気量を制限するときにスロットルバルブ１０の下流側に負圧が発生するので、スロットルバルブを有するガソリンエンジンであれば、負圧を容易に得ることができるという効果が得られる。
【００３２】
さらに、エアクリーナ９における下流側のクリーンサイド９ｂから大気圧を導入するように構成されているので、空気室１５に、粉塵等が流入することを防止できるという効果が得られる。
次に、本発明の第２実施形態を図９及び図１０に基づいて説明する。
この第２実施形態は、前述した第１実施形態において、スロットルバルブ１０の開度が大きく内燃機関１の運転状態が高負荷になるときでも、空気振動発生機構１２に変動する気圧を供給できるようにしたもので、特に過給式ガソリンエンジンを搭載した車両に好適なものである。
【００３３】
すなわち、第２実施形態では、図９に示すように、吸気通路７、及び排気通路８に、過給機としてのターボチャージャ２５が接続され、排気の圧力で回転するタービン２６が同軸上のコンプレッサ２７を回転させることにより、内燃機関１の吸気量を増加させることができるように構成されている。したがって、内燃機関１の運転状態に応じた排気圧の増加に伴って、ターボチャージャ２５のコンプレッサ２７が高回転するときには、空気が過給されて吸気通路７におけるコンプレッサ２７の下流側に正圧が発生する。一方、内燃機関１の運転状態に応じてスロットルバルブ１０の開度が小さいときには、前述したように、その下流側に負圧が発生する。
【００３４】
また、変動気圧導入路１４は、切換弁１９によって大気圧導入路２１及び正負圧導入路２８の何れか一方と連通可能になっている。正負圧導入路２８は、正負圧切換弁２９によって正圧導入路３０及び負圧導入路２０の何れか一方と連通可能になっている。この正圧導入路３０は、吸気通路７におけるコンプレッサ２７及びスロットルバルブ１０の間に接続されている。
【００３５】
また、正負圧切換弁２９は、切換弁１９と同様に電磁ソレノイド（図示省略）を備えており、この電磁ソレノイドに対して励磁電流が通電されることにより、駆動制御されている。すなわち、正負圧切換弁２９は、励磁電流のＯＦＦ状態で正負圧導入路２８と正圧導入路３０とを連通し、励磁電流のＯＮ状態で正負圧導入路２８と負圧導入路２０とを連通するように構成されている。
【００３６】
ここで、内燃機関１の運転状態に応じて吸気通路７におけるコンプレッサ２７の下流側に正圧が発生するときには、このコンプレッサ２７及びスロットルバルブ１０間に連通された正圧導入路３０に正圧が導入され、内燃機関１の運転状態に応じて吸気通路７におけるスロットルバルブ１０の下流側に負圧が発生するときには、スロットルバルブ１０の下流側に連通された負圧導入路２０に負圧が導入される。
【００３７】
したがって、内燃機関１の運転状態に応じて吸気通路７におけるコンプレッサ２７の下流側に正圧が発生するときに、正負圧切換弁２９に対する励磁電流をＯＦＦ状態に維持しつつ、内燃機関１の運転状態に応じて、切換弁１９に対する励磁電流をＯＦＦ状態又はＯＮ状態の何れか一方に制御することにより、空気振動発生機構１２の空気室１５に対して、大気圧と正圧とに変動する気圧を供給できるように構成されている。一方、内燃機関１の運転状態に応じて吸気通路７におけるスロットルバルブ１０の下流側に負圧が発生するときには、正負圧切換弁２９に対する励磁電流をＯＮ状態に維持しつつ、内燃機関１の運転状態に応じて、切換弁１９に対する励磁電流をＯＦＦ状態又はＯＮ状態の何れか一方に制御することにより、空気振動発生機構１２の空気室１５に対して、大気圧と負圧とに変動する気圧を供給できるように構成されている。
【００３８】
次に、コントローラ２４で実行する連通制御処理を、図１０のフローチャートに従って説明する。この連通制御処理は、前述した第１実施形態において、図５の連通制御処理におけるステップＳ２の後に、新たなステップＳ１０及びステップＳ１１を追加したことを除いては、第１実施形態と同様の処理を実行するので、図５との対応部分には同一符号を付し、詳細説明はこれを省略する。
【００３９】
すなわち、ステップＳ２で内燃機関回転速度ＮＥを算出してから移行するステップＳ１０では、スロットル開度信号に基づいて内燃機関１の負荷状態を判定する。すなわち、スロットル開度信号が所定値よりも小さいときには、コンプレッサ２７による加圧が十分になされておらず、内燃機関１が低負荷状態であると判定し、一方、スロットル開度信号が所定値以上であるときには、コンプレッサ２７による加圧が十分になされており、内燃機関１が高負荷状態であると判定する。
【００４０】
次に移行するステップＳ１１では、ステップＳ１０で判定された内燃機関１の負荷状態に応じて正圧切換弁２９に対する励磁電流の通電を制御する。すなわち、内燃機関１が低負荷状態であると判定されているときには、正負圧切換弁２９に対する励磁電流をＯＮ状態に制御して、正負圧導入路２８と負圧導入路２０とを連通する。一方、内燃機関１が高負荷状態であると判定されているときには、正負圧切換弁２９に対する励磁電流をＯＦＦ状態に制御して、正負圧導入路２８と正圧導入路３０とを連通する。
【００４１】
そして、続くステップＳ３でデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃを算出してから、続くステップＳ４で、ステップＳ１０の判定結果と、ステップＳ３で算出されたデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃとに基づいて、切換弁１９に対する励磁電流の通電を制御してから、タイマ割込み処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。このとき、前記ステップＳ１０で内燃機関１が低負荷状態であると判定されたときと、高負荷状態であると判定されたときとで、切換弁１９のＯＮ状態とＯＦＦ状態とが反転するように駆動制御する。
【００４２】
以上より、図９の変動気圧導入路１４、正負圧導入路２８、正圧導入路３０、負圧導入路２０、大気圧導入路２１、切換弁１９、正負圧切換弁２９、及びコントローラ２４が変動気圧導手段に対応している。また、内燃機関１、ターボチャージャ２５、及びスロットルバルブ１０が正負圧発生手段に対応している。
次に、上記第２実施形態の動作を説明する。
【００４３】
今、内燃機関１が運転状態にあるとする。このとき、コントローラ２４では、内燃機関１が低負荷状態であるか、又は高負荷状態であるかを判定する（ステップＳ１０）。この判定は、スロットル開度信号が所定値よりも小さいか否かを判定して行う。
ここで、スロットル開度信号が所定値よりも小さいときには、内燃機関１が低負荷状態であることを示しているので、コンプレッサ２７による加圧が不十分であると共に、スロットルバルブ１０の開度が小さいために、その下流側には内燃機関１の吸気作用による負圧が発生していると判断される。そこで、コントローラ２４は、正負圧切換弁２９をＯＮ状態に制御することにより、正負圧導入路２８と負圧導入路２０とを連通して正負圧導入路２８に負圧を導入する（ステップＳ１１）。
【００４４】
それから、コントローラ２４は、内燃機関１の運転状態に応じて空気振動発生機構１２の空気室に変動する気圧を供給すべく切換弁１９を駆動制御するためのデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃをスロットル開度信号と内燃機関回転速度ＮＥとに基づいて夫々算出する（ステップＳ３）。そして、算出されたデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃに基づいて、変動気圧導入路１４に対して大気圧導入路２１又は負圧導入路２０を交互に連通するよう切換弁１９を駆動制御する（ステップＳ４）。
【００４５】
先ず、切換弁１９をＯＮ状態に制御すると、負圧が導入されている正負圧導入路２８と変動気圧導入路１４とが連通され、変動気圧導入路１４を介して空気振動発生機構１２の空気室１５に負圧が導入される。その後、切換弁１９をＯＦＦ状態に制御すると、大気圧が導入されている大気圧導入路２１と変動気圧導入路とが連通され、変動気圧導入路１４を介して空気振動発生機構１２の空気室１５に大気圧が導入される。こうして、切換弁１９のＯＮ状態とＯＦＦ状態を交互に繰り返すと、供給される気圧が負圧と大気圧の間で変動し、空気振動発生機構１２の振動板１８が振動するので、空気振動を発生させることがでる。こうして発生した空気振動は吸気通路７を伝搬して、吸気通路７内に発生している吸気騒音に干渉することにより吸気騒音が打消され低減される。
【００４６】
一方、スロットル開度信号が所定値以上であるときには、内燃機関１が高負荷状態であることを示しているので、コンプレッサ２７による加圧が十分であると共に、スロットルバルブ１０の開度が大きいので、コンプレッサ２７の下流側に正圧が発生していると判断される。そこで、コントローラ２４は、正負圧切換弁２９をＯＦＦ状態に制御することにより、正負圧導入路２８と正圧導入路３０とを連通して正負圧導入路２８に正圧を導入する（ステップＳ１１）。
【００４７】
次いで、コントローラ２４は、内燃機関１の低負荷状態であるときと同様に、内燃機関１の振動に応じたデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃを算出して、変動気圧導入路１４に対して大気圧導入路２１又は正負圧導入路２８を交互に連通するよう切換弁１９を駆動制御する。なお、この内燃機関１の高負荷時には、切換弁１９をＯＮ状態及びＯＦＦ状態に制御するタイミングが前述した低負荷時のときと反転するように制御される。
【００４８】
切換弁１９をＯＦＦ状態に制御すると、正圧が導入されている正圧導入路３０と変動気圧導入路１４とが連通され、変動空気圧導入路２７を介して空気振動発生機構１２の空気室１５に正圧が導入される。この正圧の導入によって、空気室１５は、膨張を開始して振動板１８を弾性支持部材１７の弾性力に抗してケース本体１３の外側に押し出す。この状態から、切換弁１９をＯＮ状態に制御すると、大気圧が導入されている大気圧導入路２１と変動気圧導入路とが連通され、変動気圧導入路１４を介して空気振動発生機構１２の空気室１５に大気圧が導入される。この大気圧の導入によって、空気室１５は膨張力から解放されるので、振動板１８は弾性支持部材１８の弾性力でもとの位置に復帰する。こうして、切換弁１９のＯＮ状態とＯＦＦ状態を交互に繰り返すと、供給される気圧が正圧と大気圧の間で変動し、空気振動発生機構１２の振動板１８が振動するので、空気振動を発生させることがでる。こうして発生した空気振動は吸気通路７を伝搬して、吸気通路７内に発生している吸気騒音に干渉することにより吸気騒音が打消され低減される。
【００４９】
このように、内燃機関１の運転状態に応じて吸気通路７に発生した正圧又は負圧と、大気圧との何れか一方を、内燃機関１の運転状態に応じて空気振動発生機構１２の空気室１５に供給し、空気振動を発生させることにより吸気騒音を低減させているので、空気振動発生機構１２に対して、内燃機関１が低負荷状態であるときには、大気圧、及び吸気用で発生した負圧の間で変動する気圧を、また内燃機関１が高負荷状態であるときには、大気圧、及び過給により加圧された正圧の間で変動する気圧を供給することができ、如何なる運転状態にあっても前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、上記第２実施形態では、内燃機関１が低負荷状態であるか、又は高負荷状態であるかを判定するために、スロットル開度信号を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、インジェクタの燃料噴射時間や、内燃機関回転速度ＮＥ、又はエアフローメータにより検出する吸入空気量に基づいて判定したり、或いは正圧導入路３０と負圧導入路２０の圧力差を実測したりして内燃機関１の負荷状態を判断するようにしてもよい。
【００５１】
さらに、内燃機関１の吸気量を増加させる過給機を、排気の圧力を利用するターボチャージャ２５で構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、内燃機関１の動力を利用するスーパーチャージャで構成してもよい。
以上のように、上記第２実施形態によれば、吸気通路７に発生した正圧又は負圧と、大気圧との何れか一方を内燃機関１の運転状態に応じて空気振動発生機構１２に導入しているので、内燃機関１が如何なる運転状態にあっても、変動する気圧を容易に、また確実に空気振動発生機構１２に供給することができるという効果が得られる。
【００５２】
また、吸気通路７に設けられ内燃機関１の吸気量を増加させる過給機としてのターボチャージャ２５と、吸気通路７におけるターボチャージャ２５の下流側に設けられ内燃機関１の吸気量を調整するスロットルバルブ１０とを有し、内燃機関１の運転状態に応じてターボチャージャ２５が内燃機関１の吸気量を増加させるときにターボチャージャ２５が有するコンプレッサ２７の下流側に正圧を発生させ、内燃機関１の運転状態に応じてスロットルバルブ１０が内燃機関１の吸気量を制限するときにスロットルバルブ１０の下流側に負圧を発生させるので、過給機、及びスロットルバルブを有するガソリンエンジンであれば、正圧及び負圧を容易に得ることができるという効果が得られる。
【００５３】
次に、本発明の第３実施形態を図１１に基づいて説明する。
この第３実施形態は、前述した第１実施形態において、内燃機関１の運転状態に応じて空気振動発生機構１２に供給する負圧を、負圧ポンプで生成するようにしたもので、特にディーゼルエンジンを搭載した車両に好適なものある。
すなわち、第３実施形態では、図１１に示すように、図１のスロットルバルブ１０及びスロットル開度センサ２３を省略し、吸気通路７に圧力センサ３１を設け、負圧導入路２０を負圧ポンプ３２に接続したことを除いては、第１実施形態と同様の構成を有するので、図１との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００５４】
また、コントローラ２４で実行する連通制御処理は、前述した第１実施形態における図５の連通制御処理において、スロットル開度信号の代わりに圧力センサ３１で検出する吸気通路７内の圧力信号を用いて脈動の位相や大きさを把握することを除いては、第１実施形態と同様の処理を実行するので、詳細説明はこれを省略する。
【００５５】
ここで、図１１の変動気圧導入路１４、負圧導入路２０、大気圧導入路２１、切換弁１９、負圧ポンプ３２、及びコントローラ２４が、変動気圧供給手段に対応している。
したがって、内燃機関１が運転状態にあるときには、その運転状態に係らず常に、内燃機関１の運転状態に応じて大気圧導入路２１から供給される大気圧と、負圧ポンプ３２から供給される安定した負圧との何れか一方を空気振動発生機構１２に供給でき、安定した空気振動を発生させることができる。また、一般に、ディーゼルエンジンを搭載した車両においては、制動倍力装置に負圧を供給するために負圧ポンプが備えられているので、この負圧ポンプを利用すれば、コストの増大を抑制することができる。
【００５６】
以上のように、第３実施形態によれば、導入する大気圧、及び負圧ポンプ３２で発生した負圧の何れか一方を内燃機関１の振動に応じて空気振動発生機構１２に導入しているので、内燃機関１が如何なる運転状態にあっても、必要とされる負圧を安定して供給することができ、安定した空気振動を発生させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１実施形態の概略構成図である。
【図２】エアクリーナに内設された空気振動発生機構である。
【図３】空気振動発生機構の断面図である。
【図４】スロットル開度と、スロットル開度センサの出力電圧との関係を示すグラフである。
【図５】第１実施形態における連通制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】クランクシャフトの回転角、スロットル開度信号、切換弁駆動信号の関係を示すタイムチャートである。
【図７】内燃機関回転速度ＮＥとスロットル開度信号との関係に応じたデューティ比算出用制御マップである
【図８】内燃機関回転速度ＮＥとスロットル開度信号との関係に応じた位相算出用制御マップである。
【図９】第２実施形態の概略構成図である。
【図１０】第２実施形態における連通制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関
６ クランクシャフト
７ 吸気通路
８ 排気通路
９ エアクリーナ
１０ スロットルバルブ
１２ 空気振動発生機構
１３ ケース本体
１４ 変動気圧導入路
１５ 空気室
１８ 振動板
１９ 切換弁
２０ 負圧導入路
２１ 大気圧導入路
２２ クランク角センサ
２３ スロットルセンサ
２４ コントローラ
２５ ターボチャージャ
２８ 正負圧導入路
２９ 正負圧切換弁
３０ 正圧導入路
３１ 負圧ポンプ

Claims (11)

1. 供給される気圧の変動により内燃機関が有する吸気通路に空気振動を発生させる空気振動発生機構を有し、前記内燃機関の運転状態に応じて前記空気振動発生機構に変動する気圧を供給して前記吸気通路に空気振動を発生させることにより当該内燃機関の吸気騒音を低減することを特徴とする吸気騒音低減装置。
2. 供給される気圧の変動により膨張又は収縮して内燃機関が有する吸気通路に空気振動を発生させる空気振動発生機構と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記空気振動発生機構に変動する気圧を供給して前記吸気通路に空気振動を発生させることにより当該内燃機関の吸気騒音を低減する変動気圧供給手段とを備えることを特徴とする吸気騒音低減装置。
3. 前記空気振動発生機構は、前記吸気通路に設けられたケース本体と、該ケース本体に内設され前記変動気圧供給手段から供給される気圧の変動に応じて膨張又は収縮する空気室と、前記空気室の膨張又は収縮に応じて弾性振動する振動板とで構成されることを特徴とする請求項２記載の吸気騒音低減装置。
4. 前記振動板は、前記空気室を挟んで対向するように一対で前記空気振動発生機構に配設されることを特徴とする請求項３記載の吸気騒音低減装置。
5. 前記吸気通路に設けられ吸入する空気を浄化するエアクリーナを有し、前記空気振動発生機構は、前記エアクリーナに内設されることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の吸気騒音低減装置。
6. 前記内燃機関の運転状態に応じて前記吸気通路に負圧を発生させる負圧発生手段を有し、前記変動気圧供給手段は、前記負圧発生手段により前記吸気通路に発生した負圧、及び大気圧の何れか一方を前記内燃機関の運転状態に応じて前記空気振動発生機構に導入することを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の吸気騒音低減装置。
7. 前記負圧発生手段は、前記吸気通路に設けられ前記内燃機関の吸気量を調整するスロットルバルブを有し、前記内燃機関の運転状態に応じて前記スロットルバルブが当該内燃機関の吸気量を制限するときに当該スロットルバルブの下流側に負圧を発生させることを特徴とする請求項６記載の吸気騒音低減装置。
8. 前記内燃機関の運転状態に応じて前記吸気通路に正圧又は負圧を発生させる正負圧発生手段を有し、前記変動気圧供給手段は、前記正負圧発生手段により前記吸気通路に発生した気圧、及び大気圧の何れか一方を前記内燃機関の運転状態に応じて前記空気振動発生機構に導入することを特徴とする２乃至５の何れかに記載の吸気騒音低減装置。
9. 前記正負圧発生手段は、前記吸気通路に設けられ前記内燃機関の吸気量を増加させる過給機と、前記吸気通路における前記過給機の下流側に設けられ前記内燃機関の吸気量を調整するスロットルバルブとを有し、前記内燃機関の運転状態に応じて前記過給機が当該内燃機関の吸気量を増加させるときに当該過給機の下流側に正圧を発生させ、前記内燃機関の運転状態に応じて前記スロットルバルブが当該内燃機関の吸気量を制限するときに当該スロットルバルブの下流側に負圧を発生させることを特徴とする請求項８記載の吸気騒音低減装置。
10. 前記変動気圧供給手段は、負圧を発生させる負圧ポンプを備え、該負圧ポンプで発生した負圧、及び大気圧の何れか一方を前記内燃機関の運転状態に応じて前記空気振動発生機構に導入することを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の吸気騒音低減装置。
11. 前記変動気圧導入手段は、前記エアクリーナの下流側から大気圧を導入することを特徴とする請求項６乃至１０の何れかに記載の吸気騒音低減装置。

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