JP2006194165A - 吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生し、騒音を低減するとともに、エンジンの出力が向上する吸気装置を提供する。
【解決手段】 振動板１３は圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気によって振動する。圧縮ポンプ１１からは、圧縮空気制御部３０により吸気の圧力変動と逆位相の圧縮空気がエンジンに同期して吐出される。そのため、振動板１３の振動によって発生する圧力変動の位相および振幅は、エンジンの回転にあわせて高精度に制御される。これにより、吸気通路２７を流れる吸気の圧力変動は、振動板１３によって発生する逆位相の振動によって打ち消される。その結果、吸気の騒音は低減されるとともに、吸気の圧力が一定となり、エンジンへ吸入される吸気の体積効率が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の吸気装置に関し、特にエンジンに吸入される吸気によって発生する騒音を低減し、エンジンへの吸気効率を高める吸気装置に関する。

従来、エンジンの吸気系で発生する騒音を、逆位相の干渉音により低減する騒音低減装置が公知である。このような騒音低減装置では、エンジンの回転に同期して干渉音を発生させる必要があり、大電力およびこれを制御する制御装置が必要となる。そこで、エンジンの運転状態に応じて空気振動を発生させる空気振動発生機構を備える吸気騒音低減装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−２４５０９０号公報

特許文献１に開示されている吸気騒音低減装置は、空気振動発生機構に圧力が変化する空気を供給して吸気通路に空気振動を発生させている。これにより、エンジンの吸気騒音の低減を図っている。しかしながら、特許文献１に開示される吸気騒音低減装置では、切換弁により空気の圧力を切り換えている。そのため、吸気系で発生する騒音にあわせて空気振動発生機構へ供給する気圧の振幅を高精度に制御することは困難である。また、コントローラによって切換弁を制御しているため、エンジンの回転と同期した気圧の供給が困難である。

そこで、本発明の目的は、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生し、騒音を低減するとともに、エンジンの出力が向上する吸気装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、振動板は圧縮ポンプで圧縮された空気によって振動する。圧縮ポンプで圧縮した空気により振動板を振動させるため、空気の圧力が高められ、振動板からは吸気系における大きな騒音に対応する大きな振動が生じる。圧縮ポンプから吐出される圧縮空気には、圧縮空気制御手段によってエンジンに吸入される吸気の圧力変動と逆位相の圧力変動が加えられる。そのため、吸気通路における吸気の圧力変動にあわせて、圧縮ポンプから吐出される圧縮空気の圧力変動は容易に制御される。圧縮ポンプから吐出された空気は、吸気通路の容積増大部に接続する接続通路に設置された振動板を振動させる。容積増大部に接続通路を接続することにより、振動板の振動は容積増大部に入力される。吸気通路の容積増大部では、エンジンへの吸気の吸入によって生じる騒音が反射する。そのため、振動板の振動を容積増大部に入力することにより、吸気通路を伝わる騒音は容積増大部に入力された振動板の振動によって効率よく低減される。また、振動板の振動によって吸気通路の吸気はエンジン側へ押し込まれる。これにより、吸気通路の吸気の圧力が上昇し、エンジンへ吸入される吸気の体積効率が向上する。したがって、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項２記載の発明では、圧縮空気制御手段は、圧縮ポンプに吸入される空気の吸入量および吸入時期を変更することにより、圧縮ポンプから吐出される圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を制御する。吸入量を増大することにより、圧縮空気の圧力変動の振幅が増大し、振動板の振動は大きくなる。また、吸入時期を変更することにより、圧縮空気の圧力変動の位相が変化する。これにより、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項３記載の発明では、圧縮空気制御手段は、圧縮ポンプから吐出された空気の一部を大気中に排出する排出量および排出時期を変更することにより、圧縮ポンプから吐出される圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を制御する。排出量を低減することにより、圧縮空気の圧力変動の振幅が増大し、振動板の振動は大きくなる。また、排出時期を変更することにより、圧縮空気の圧力変動の位相が変化する。これにより、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項４記載の発明では、圧縮空気制御手段は管路制御部によって接続通路の管路長を変更している。接続通路の管路長を変更することにより、圧縮空気の圧力変動の位相が変化する。また、圧縮空気制御手段は、開口面積制御部によって接続通路の開口面積を変更している。接続通路の開口面積を変更することにより、圧縮空気の圧力変動の振幅が変化する。したがって、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項５記載の発明では、圧縮ポンプは往復圧縮ポンプである。圧縮空気制御手段は、接続通路の容積を変更することにより、接続通路における圧縮空気の圧力変動の振幅を制御する。すなわち、圧縮空気制御手段が接続通路の容積を低減することにより、往復圧縮ポンプによって圧縮される接続通路の空気の圧力は高くなる。そのため、圧縮ポンプから吐出される圧縮空気の圧力変動の振幅は大きくなる。したがって、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項６記載の発明では、圧力変動の位相が異なる二つの圧縮ポンプを備えている。そのため、二つの圧縮ポンプから吐出される圧縮空気は圧力変動の位相がずれている。圧縮空気制御手段は、二つの圧縮ポンプから吐出され位相のずれた圧縮空気を混合することにより、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を変更する。したがって、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項７記載の発明では、圧縮空気は二つ以上の経路に分配される。例えば経路ごとに全長または径などが異なると、二つ以上の経路に分配された圧縮空気は経路ごとに圧力変動の位相および振幅が異なる。経路ごとに圧力変動の位相および振幅が異なる圧縮空気を混合することにより、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて圧縮空気の圧力変動の位相および振幅が変更される。したがって、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項８記載の発明では、接続通路はサージタンクに連通している。サージタンクは、吸気通路の途中において容積が増大する容積増大部を形成する。接続通路はこのサージタンクに連通しているため、圧縮ポンプから吐出された圧縮空気は、サージタンクに接続する接続通路に設置された振動板を振動させる。吸気系における吸気の圧力変動は、吸気通路のサージタンクにおいて反射する。そのため、振動板の振動をサージタンクに入力することにより、吸気通路を伝わる騒音はサージタンクに入力された振動板の振動によって効率よく低減される。したがって、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項９記載の発明では、吸気通路はインテークマニホールドに容積増大部を有している。接続通路はこの容積増大部に連通しているため、圧縮ポンプから吐出された圧縮空気は、容積増大部に接続する接続通路に設置された振動板を振動させる。吸気系における吸気の圧力変動は、吸気通路の容積増大部において反射する。そのため、振動板の振動を容積増大部に入力することにより、吸気通路を伝わる騒音は容積増大部に入力された振動板の振動によって効率よく低減される。したがって、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項１０記載の発明では、吸気通路はエアクリーナのエンジンとは反対側に容積増大部を有している。接続通路はこの容積増大部に連通しているため、圧縮ポンプから吐出された圧縮空気は、容積増大部に接続する接続通路に設置された振動板を振動させる。吸気系における吸気の圧力変動は、吸気通路の容積増大部において反射する。そのため、振動板の振動を容積増大部に入力することにより、吸気通路を伝わる騒音は容積増大部に入力された振動板の振動によって効率よく低減される。したがって、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

請求項１１記載の発明では、接続通路はエアクリーナに連通している。エアクリーナは、吸気通路の途中において容積が増大する容積増大部を形成する。接続通路はこのエアクリーナに連通しているため、圧縮ポンプから吐出された圧縮空気は、エアクリーナに接続する接続通路に設置された振動板を振動させる。吸気系における吸気の圧力変動は、吸気通路のエアクリーナにおいて反射する。そのため、振動板の振動をエアクリーナに入力することにより、吸気通路を伝わる騒音はエアクリーナに入力された振動板の振動によって効率よく低減される。したがって、吸気系における吸気の圧力変動にあわせて逆位相の振動を高精度に発生することができ、吸気系における騒音が低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による吸気装置を図１に示す。吸気装置１０は、図示しないエンジンの吸気側に設置される。吸気装置１０は、吸気系２０、圧縮ポンプ１１、圧縮空気制御部３０、接続管１２および振動板１３を備えている。吸気系２０は、第一吸気管部２１、エアクリーナ２２、第二吸気管部２３、サージタンク２４、インテークマニホールド２５およびスロットルバルブ２６を有している。第一吸気管部２１、エアクリーナ２２、第二吸気管部２３、サージタンク２４およびインテークマニホールド２５は、吸気が流れる吸気通路２７を形成している。

第一吸気管部２１は、図示しない開口端部とエアクリーナ２２とを接続する。開口端部から吸入された空気は、第一吸気管部２１を経由してエアクリーナ２２に流入する。エアクリーナ２２は、ケース２２１およびエレメント２２２を有している。エレメント２２２は、ケース２２１の内部に収容され、吸気中に含まれる異物を除去する。ケース２２１には、第一吸気管部２１および第二吸気管部２３が接続している。第二吸気管部２３は、一方の端部がエアクリーナ２２に接続し、他方の端部がサージタンク２４に接続している。エアクリーナ２２を通過した吸気は、第二吸気管部２３を経由してサージタンク２４に流入する。

サージタンク２４は、第二吸気管部２３およびインテークマニホールド２５が接続している。インテークマニホールド２５は、一方の端部がサージタンク２４に接続し、他方の端部がエンジンの各気筒に接続している。本実施形態の場合、エンジンの四つの気筒に四本のインテークマニホールド２５が接続している例を説明する。なお、エンジンの気筒数およびインテークマニホールド２５の本数は、任意に設定可能である。第二吸気管部２３を経由して供給された吸気は、サージタンク２４により四本のインテークマニホールド２５に分配される。分配された吸気は、各インテークマニホールド２５を経由してエンジンの各気筒へ吸入される。

スロットルバルブ２６は、第二吸気管部２３に設置されている。スロットルバルブ２６は、第二吸気管部２３が形成する吸気通路２７を開閉し、エンジンに吸入される吸気の流量を制御する。第二吸気管部２３からは、アイドルバイパス通路２８およびＩＳＣ通路２９が分岐している。アイドルバイパス通路２８は、スロットルバルブ２６のエンジンとは反対側すなわち上流側から分岐し、サージタンク２４に接続している。アイドルバイパス通路２８は、スロットルバルブ２６の全閉時に所定量の空気がエンジン側へ通過する。また、ＩＳＣ通路２９も、スロットルバルブ２６のエンジンとは反対側すなわち上流側から分岐し、サージタンク２４に接続している。ＩＳＣ通路２９にはＩＳＣバルブ２９１が設置され、ＩＳＣバルブ２９１はエンジンのアイドリング時にＩＳＣ通路２９を流れる吸気の流量を調整する。これらにより、エンジンのアイドリング時でも、エンジンの状態に応じて適量の空気がエンジンへ供給される。その結果、エンジンのアイドリングは安定する。

圧縮ポンプ１１は、吸入した空気を圧縮して接続管１２が形成する接続通路１４へ吐出する。圧縮ポンプ１１から接続通路１４へ吐出される圧縮空気の圧力および流量は圧縮空気制御部３０により制御される。接続管１２は、一方の端部が圧縮ポンプ１１の吐出側に接続し、他方の端部がサージタンク２４に接続している。接続管１２が形成する接続通路１４には、振動板１３が設置されている。振動板１３は、接続通路１４を流れる空気によって振動する。これにより、圧縮ポンプ１１から吐出された圧縮空気は、接続通路１４の振動板１３を振動させる。この振動板１３の振動は、サージタンク２４が形成する吸気通路２７を流れる吸気に伝搬する。

圧縮ポンプ１１は、図２に示すように図示しないエンジンのクランク軸またはカム軸に接続する駆動軸１５によって駆動される。これにより、圧縮ポンプ１１は、エンジンの回転に同期して駆動される。なお、圧縮ポンプ１１は、図示しないエンジンのクランク軸またはカム軸により直接駆動する構成としてもよい。圧縮ポンプ１１は、吸入部１６から吸入した空気を圧縮し吐出部１７から吐出する。吸入部１６には、圧縮空気制御部３０が設置されている。圧縮空気制御部３０は、圧縮ポンプ１１に吸入される空気の流量および吸入時期を変更することにより、圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を制御する。

圧縮空気制御部３０は、第一開口形成部材３１、第二開口形成部材３２、第三開口形成部材３３、アクチュエータ３４およびアクチュエータ３５を有している。第一開口形成部材３１は、圧縮ポンプ１１の吸入部１６に設置されている。第一開口形成部材３１は、圧縮ポンプ１１と同様に図示しないエンジンのクランク軸またはカム軸に接続された駆動軸３６によって回転駆動される。これにより、第一開口形成部材３１は、エンジンの回転に同期して駆動される。なお、第一開口形成部材３１は、図示しないエンジンのクランク軸またはカム軸により直接駆動する構成としてもよい。第一開口形成部材３１には、図３（Ａ）に示すように開口部３１１が形成されている。

第二開口形成部材３２は、第一開口形成部材３１の圧縮ポンプ１１とは反対側に設置されている。また、第三開口形成部材３３は、第二開口形成部材３２の圧縮ポンプ１１とは反対側に設置されている。すなわち、圧縮ポンプ１１の吸入部１６側には、圧縮ポンプ１１に近い側から第一開口形成部材３１、第二開口形成部材３２および第三開口形成部材３３が順に設置されている。第二開口形成部材３２には、スリット状の開口部３２１が複数形成されている。同様に、第三開口形成部材３３には、スリット状の開口部３３１が複数形成されている。第二開口形成部材３２および第三開口形成部材３３は、それぞれアクチュエータ３４またはアクチュエータ３５によって回転駆動される。これにより、第二開口形成部材３２と第三開口形成部材３３との相対的な回転角度が変更され、開口部３２１と開口部３３１とが重なり合う面積は変化する。このように、第二開口形成部材３２と第三開口形成部材３３との相対的な回転角度を変更することにより、開口部３２１および開口部３３１を通過する空気の流量は変化する。その結果、圧縮ポンプ１１の吸入部１６に吸入される空気の流量は制御される。

第二開口形成部材３２の圧縮ポンプ１１側に設置されている第一開口形成部材３１は、駆動軸３６によってエンジンの回転に同期して回転する。第一開口形成部材３１の回転によって、第一開口形成部材３１の開口部３１１と第二開口形成部材３２の開口部３２１および第三開口形成部材３３の開口部３３１とが重なると、圧縮ポンプ１１の吸入部１６への吸気の流れは許容される。これにより、第一開口形成部材３１は、エンジンの回転に同期して圧縮ポンプ１１へ吸入される空気の吸入時期を決定する。

第一開口形成部材３１は、圧縮ポンプ１１へ吸入される空気の吸入時期を決定することにより、エンジンの回転に同期して圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気の圧力変動の位相を制御する。また、第二開口形成部材３２および第三開口形成部材３３は、圧縮ポンプ１１へ吸入される空気の流量を決定することにより、圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気の圧力変動の振幅を制御する。

圧縮ポンプ１１から吐出された圧縮空気は、接続通路１４へ吐出され、接続通路１４に設置されている振動板１３を振動させる。振動板１３から発生した振動は、サージタンク２４が形成する吸気通路２７の吸気に伝搬する。エンジンの運転時、吸気通路２７では吸気に圧力変動が生じる。この圧力変動は吸気の騒音を招く。エンジンに吸入される吸気の圧力変動は、エンジンから吸気通路２７の内部を開口端部側へ伝搬する。このとき、吸気通路２７の容積が増大している容積増大部であるサージタンク２４では、エンジン側から伝搬した吸気の圧力変動がエンジン側へ反射する。そのため、サージタンク２４の近傍では、吸気の圧力変動にともなう騒音が増幅される。

第１実施形態では、圧縮ポンプ１１から吐出された圧縮空気は、圧縮ポンプ１１および第一開口形成部材３１がエンジンの回転に同期することにより、振動板１３から吸気の圧力変動と逆位相の振動を発生させる。そのため、サージタンク２４における吸気の圧力変動と逆位相の振動を吸気に加えることにより、吸気通路２７における騒音は打ち消される。その結果、図４に示すようにエンジンから生じる吸気騒音はエンジンの回転の全域において低減される。また、サージタンク２４を流れる吸気に振動を加えて圧力変動を打ち消すことにより、エンジンには圧力が安定した吸気が吸入される。そのため、エンジンに吸入される吸気の圧力が増大し、図５に示すように吸入される吸気の体積効率が向上する。その結果、エンジンの回転の全域においてエンジンの出力は向上する。

以上説明したように、第１実施形態では、振動板１３は圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気によって振動する。これにより、吸気通路２７を流れる吸気の圧力変動は、振動板１３によって発生する逆位相の振動によって打ち消される。圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気は、圧縮空気制御部３０により、エンジンの回転に同期して圧力変動の位相および振幅が制御される。その結果、振動板１３の振動によって発生する圧力変動の位相および振幅をエンジンの回転にあわせて高精度に制御することができる。したがって、吸気通路における吸気の騒音を低減することができる。

第１実施形態では、振動板１３の振動によって吸気の圧力変動を打ち消すことにより、エンジンに吸入される吸気の圧力が向上し、体積効率が向上する。したがって、吸気の騒音を低減するだけでなく、エンジンの出力を向上させることができる。また、振動板１３の振動時における振幅を制御することにより、エンジンの運転にあわせて吸気に加える振動の大きさが制御される。そのため、エンジンの運転状態によって、エンジン出力あるいはエンジンから発生する音が制御される。例えば、エンジンの加速時には、エンジン出力を増大させるとともに、エンジンからの音を大きくし、加速感を高めることができる。

第１実施形態では、圧縮ポンプ１１を適用することにより、圧力変動の振幅の大きな圧縮空気が生成される。そのため、圧力変動の振幅の大きな圧縮空気によって振動板１３から発生する振動の振幅は大きくなる。したがって、吸気通路２７における吸気騒音が大きなときでも、逆位相の振幅の大きな振動が発生し、吸気騒音を低減することができる。
第１実施形態では、振動板１３の振動をエンジンの回転に同期させている。したがって、エンジンの回転の全域において騒音を低減することができるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による吸気装置を図６に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態では、圧縮空気制御部４０は圧縮ポンプ１１の吐出部１７側に設置されている。圧縮空気制御部４０は、圧縮ポンプ１１で圧縮された圧縮空気の一部を大気中に排出する。これにより、圧縮ポンプ１１から接続通路１４へ吐出される圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を制御する。

圧縮ポンプ１１および圧縮空気制御部４０の構成は、圧縮空気制御部４０が設置されている位置を除き、第１実施形態と概ね同一である。すなわち、圧縮ポンプ１１は、図示しないエンジンに同期して回転する駆動軸１５によって駆動される。圧縮ポンプ１１は、吸入部１６から吸入した空気を圧縮し吐出部１７から吐出する。

圧縮空気制御部４０は、第一開口形成部材４１、第二開口形成部材４２、第三開口形成部材４３、アクチュエータ４４およびアクチュエータ４５を有している。第一開口形成部材４１は、圧縮ポンプ１１の吐出部１７側に設置されている。第一開口形成部材４１は、図示しないエンジンと同期して回転する駆動軸４６によって回転駆動される。第二開口形成部材４２および第三開口形成部材４３は、第一開口形成部材４１の圧縮ポンプ１１とは反対側に設置されている。第二開口形成部材４２および第三開口形成部材４３には、それぞれスリット状の開口部４２１、４３１が形成されている。第二開口形成部材４２および第三開口形成部材４３は、それぞれアクチュエータ４４またはアクチュエータ４５によって回転駆動される。第二開口形成部材４２と第三開口形成部材４３との相対的な回転角度を変更することにより、圧縮ポンプ１１の吐出部１７から吐出される空気の流量は制御される。

第一開口形成部材４１は、エンジンに同期して回転する。第一開口形成部材４１の回転によって、第一開口形成部材４１の開口部４１１と第二開口形成部材４２の開口部４２１および第三開口形成部材４３の開口部４３１とが重なると、圧縮ポンプ１１の吐出部１７側から大気中へ圧縮空気の一部が排出される。これにより、第一開口形成部材４１は、エンジンの回転に同期して圧縮ポンプ１１から排出される空気の排出時期を決定する。

第一開口形成部材４１は、圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気の一部を排出する時期を決定することにより、エンジンの回転に同期して圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気の圧力変動の位相を制御する。また、第二開口形成部材４２および第三開口形成部材４３は、圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気の一部を排出する流量を決定することにより、圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気の圧力変動の振幅を制御する。

圧縮ポンプ１１から吐出された圧縮空気は、接続通路１４へ吐出され、接続通路１４に設置されている振動板１３を振動させる。振動板１３から発生した振動は、サージタンク２４が形成する吸気通路２７の吸気に伝搬する。
第２実施形態では、圧縮ポンプ１１で圧縮された圧縮空気の一部を外部に排出することにより、接続通路１４へ吐出する圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を制御している。そのため、振動板１３の振動はエンジンの回転に同期して変化する。したがって、エンジンの回転の全域において騒音を低減することができるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による吸気装置を図７に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第３実施形態では、圧縮空気制御部５０は圧縮ポンプ１１の吐出部１７側に設置されている。圧縮空気制御部５０は、管路制御部５１および開口面積制御部５２を有している。管路制御部５１は、接続通路１４の全長を変更する。

第３実施形態では、接続管１２は可動管１２１および固定管１２２、１２３から構成されている。固定管１２２は、一方の端部が圧縮ポンプ１１の吐出部１７側に接続し、他方の端部が可動管１２１と接続している。また、固定管１２３は、一方の端部が可動管１２１と接続し、他方の端部がサージタンク２４に接続している。一方、可動管１２１は、一方の端部が固定管１２２にスライド移動可能に接続し、他方の端部が固定管１２３にスライド移動可能に接続している。可動管１２１は、アクチュエータ５３によって固定管１２２および固定管１２３に対し軸方向へ駆動される。可動管１２１が移動することにより、接続通路１４の管路の全長は変化する。

接続通路１４の全長が変化すると、圧縮ポンプ１１から吐出された圧縮空気の圧力変動の位相は変化する。そのため、エンジンの回転数に応じてアクチュエータ５３により可動管１２１を移動させることにより、接続通路１４における圧縮空気の圧力変動の位相は変化する。その結果、圧縮空気により振動する振動板１３の振動の位相が変化する。

開口面積制御部５２は、固定管１２３に設置されている。開口面積制御部５２は、開閉部材５４およびアクチュエータ５５を有している。開閉部材５４は、固定管１２３が形成する接続通路１４を開閉し、接続通路１４の断面積を変更する。また、アクチュエータ５５は、開閉部材５４を駆動し、接続通路１４の断面積を所定の面積に設定する。このように、開閉部材５４が接続通路１４を開閉することにより、接続通路１４を流れる圧縮空気の流量は制御される。その結果、開口面積制御部５２は、圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気の圧力変動の振幅を制御する。

第３実施形態では、管路制御部５１は、圧縮ポンプ１１で圧縮された圧縮空気が流れる接続管１２の全長を変更する。これにより、接続通路１４を流れる圧縮空気の圧力変動の位相は制御される。また、開口面積制御部５２は、接続通路１４の開口面積を変更する。これにより、接続通路１４を流れる圧縮空気の圧力変動の振幅は制御される。接続管１２の全長および接続通路１４の開口面積は、エンジンの回転に同期して変更される。そのため、振動板１３の振動はエンジンの回転に同期して変化する。したがって、エンジンの回転の全域において騒音を低減することができるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による吸気装置を図８に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第４実施形態では、圧縮ポンプ１１のピストン１１１は、接続通路１４に連通するシリンダ１１２の内部を往復移動する。圧縮ポンプ１１は、図示しないエンジンに接続された駆動軸１８によって駆動される。圧縮ポンプ１１のピストン１１１がシリンダ１１２の内部を往復移動することにより、圧縮ポンプ１１からはエンジンの回転に同期した圧縮空気が吐出される。

圧縮空気制御部６０は、接続通路１４に設置されている。圧縮空気制御部６０は、ピストン６１およびアクチュエータ６２を有している。ピストン６１は、接続通路１４の内部を軸方向へ移動し、接続通路１４の容積を変更する。アクチュエータ６２は、ピストン６１を接続通路１４の軸方向へ駆動する。圧縮空気制御部６０のピストン６１が接続通路１４の内部を移動することにより、接続通路１４の容積は変化する。エンジンの回転に応じてピストン６１が接続通路１４の内部を移動することにより、圧縮ポンプ１１から吐出される圧縮空気の初期圧力すなわち圧縮空気の圧力変動の振幅は変化する。

第４実施形態では、圧縮ポンプ１１のピストン１１１がエンジンに同期して駆動されることにより、エンジンの回転に応じて吐出される圧縮空気には圧力変動が発生する。これにより、圧縮空気の圧力変動の位相が制御される。また、圧縮空気制御部６０のピストン６１によって接続通路１４の容積を変更することにより、圧縮空気の圧力変動の振幅が制御される。そのため、振動板１３の振動はエンジンの回転に同期して変化する。したがって、エンジンの回転の全域において騒音を低減することができるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による吸気装置を図９に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第５実施形態では、圧縮ポンプ７０は一対のピストン７１およびピストン７２によって構成されている。ピストン７１はシリンダ７３の内部を軸方向へ往復移動し、ピストン７２はシリンダ７４の内部を軸方向へ往復移動する。圧縮ポンプ７０のピストン７１およびピストン７２は、それぞれ図示しないエンジンに接続された駆動軸７５によって駆動される。

圧縮空気制御部８０は、シリンダ７３の軸方向の両端部にそれぞれ接続する吐出通路８１および吐出通路８２、ならびにシリンダ７４の軸方向の両端部にそれぞれ接続する吐出通路８３および吐出通路８４を有している。また、圧縮空気制御部８０は、吐出通路８１、吐出通路８２、吐出通路８３および吐出通路８４にそれぞれ設置される開閉部材８５、８６、８７、８８を有している。各開閉部材８５、８６、８７、８８は、図示しないアクチュエータによって吐出通路８１、吐出通路８２、吐出通路８３および吐出通路８４の開口面積を変更する。

シリンダ７３またはシリンダ７４の内部をピストン７１またはピストン７２が軸方向へ往復移動することにより、吐出通路８１、吐出通路８２、吐出通路８３および吐出通路８４にはそれぞれ圧力変動の位相が異なる圧縮空気が吐出される。本実施形態の場合、吐出通路８１、吐出通路８２、吐出通路８３および吐出通路８４へ吐出される圧縮空気の圧力変動の位相は、それぞれ９０°ずつずれている。また、各開閉部材８５、８６、８７、８８が各吐出通路８１、８２、８３、８４の開口面積を変更することにより、接続通路１４では９０°ずつ圧力変動の位相が異なる圧縮空気が混合される。そのため、各吐出通路８１、８２、８３、８４の開口面積を制御し、通過した圧縮空気を組み合わせることにより、接続通路１４では任意の圧力変動の位相および振幅の圧縮空気を生成することができる。

第５実施形態では、９０°ずつ圧力変動の位相の異なる圧縮空気を混合することにより、エンジンの回転に応じて吐出される圧縮空気の圧力変動の位相および振幅が制御される。そのため、振動板１３の振動はエンジンの回転に同期して変化する。したがって、エンジンの回転の全域において騒音を低減することができるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による吸気装置を図１０に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第６実施形態では、圧縮ポンプ９０はピストン９１を有している。ピストン９１はシリンダ９２の内部を軸方向へ往復移動する。圧縮ポンプ１１のピストン９１は、図示しないエンジンに接続された駆動軸９３によって駆動される。

圧縮空気制御部１００は、シリンダ９２に接続する吐出通路１０１および吐出通路１０２を有している。吐出通路１０１および吐出通路１０２は、互いに通路の全長が異なっている。また、圧縮空気制御部１００は、吐出通路１０１および吐出通路１０２にそれぞれ設置される開閉部材１０３、１０４を有している。各開閉部材１０３、１０４は、図示しないアクチュエータによって吐出通路１０１、１０２の開口面積を変更する。

シリンダ９２の内部をピストン９１が往復移動することにより、吐出通路１０１および吐出通路１０２にはそれぞれ圧縮空気が吐出される。吐出通路１０１および吐出通路１０２は互いに通路の全長が異なっている。そのため、吐出通路１０１または吐出通路１０２から接続通路１４へ流入する圧縮空気は、互いに圧力変動の位相が異なる。また、各開閉部材１０３、１０４が各吐出通路１０１、１０２の開口面積を変更することにより、接続通路１４では圧力変動の位相が異なる圧縮空気が混合される。そのため、各吐出通路１０１、１０２の開口面積を制御し、通過した圧縮空気を組み合わせることにより、接続通路１４では任意の圧力変動の位相および振幅の圧縮空気を生成することができる。

第６実施形態では、全長の異なる吐出通路１０１または吐出通路１０２を通過することにより、圧縮空気の圧力変動の位相は異なる。これら圧力変動の位相の異なる圧縮空気を混合することにより、エンジンの回転に応じて吐出される圧縮空気の圧力変動の位相および振幅が制御される。そのため、振動板１３の振動はエンジンの回転に同期して変化する。したがって、エンジンの回転の全域において騒音を低減することができるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

なお、第６実施形態では、管路の全長を異ならせることにより、吐出通路１０１と吐出通路１０２を通過する圧縮空気の圧力変動の位相を変化させている。しかし、管路の全長に限らず、例えば吐出通路１０１と吐出通路１０２との管路径などを変化させることにより、圧縮空気の圧力変動の位相または振幅を変化させる構成としてもよい。

（第７、第８、第９実施形態）
本発明の第７、第８または第９実施形態による吸気装置を図１１、図１２または図１３に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第７、第８または第９実施形態による吸気装置１０は、接続通路１４が接続する部位が第１実施形態と異なっている。第７、第８または第９実施形態では、圧縮ポンプ１１または圧縮空気制御部３０に上述の第１実施形態を適用する例について説明する。なお、圧縮ポンプまたは圧縮空気制御部は、第１実施形態に限らず、上述の第２実施形態から第６実施形態のいずれの構成を適用してもよい。

第７実施形態では、インテークマニホールド２５はそれぞれサージタンク２４からエンジンまでの間に容積増大部としての大径部２５１を有している。接続通路１４は、圧縮ポンプ１１と反対側の端部が各インテークマニホールド２５の大径部２５１に接続している。これにより、振動板１３の振動は、インテークマニホールド２５の大径部２５１からインテークマニホールド２５を流れる吸気に伝搬する。

第８実施形態では、第一吸気管部２１は開口端部からエアクリーナ２２との間に容積増大部としての大径部２１１を有している。接続通路１４は、圧縮ポンプ１１と反対側の端部が第一吸気管部２１の大径部２１１に接続している。これにより、振動板１３の振動は、第一吸気管部２１の大径部２１１から第一吸気管部２１を流れる吸気に伝搬する。

第９実施形態では、接続通路１４は、エアクリーナ２２に接続している。これにより、振動板１３の振動は、エアクリーナ２２を流れる吸気に伝搬する。
第１実施形態でも説明したように、吸気通路２７の容積増大部では、エンジン側から伝搬した吸気の圧力変動が再びエンジン側へ反射し吸気の圧力変動にともなう騒音が増幅される。そこで、第７実施形態では、接続通路１４をインテークマニホールド２５の大径部２５１に接続することにより、吸気の騒音を低減している。また、第８実施形態では、接続通路１４を第一吸気管部２１の大径部２１１に接続することにより、吸気の騒音を低減している。さらに、第９実施形態の場合、吸気通路２７はエアクリーナ２２において容積が拡大する。すなわち、エアクリーナ２２は容積拡大部を構成する。そのため、第９実施形態では、接続通路１４をエアクリーナ２２に接続することにより、吸気の騒音を低減している。

第７、第８または第９実施形態で説明したように、接続通路１４の圧縮ポンプ１１とは反対側の端部は吸気通路２７の容積拡大部であればいずれの位置に接続してもよい。接続通路１４に設置された振動板１３を振動させることにより、吸気通路２７の流れる吸気の騒音は低減されるとともに、エンジンの出力を向上することができる。

本発明の第１実施形態による吸気装置を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置の圧縮ポンプを示す模式図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置の圧縮ポンプを構成する第一開口形成部材、第二開口形成部材および第三開口形成部材を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置と従来の吸気装置の吸気騒音を比較して示した模式図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置と従来の吸気装置の体積効率を比較して示した模式図である。 本発明の第２実施形態による吸気装置の圧縮ポンプを示す模式図である。 本発明の第３実施形態による吸気装置の圧縮ポンプを示す模式図である。 本発明の第４実施形態による吸気装置の圧縮ポンプを示す模式図である。 本発明の第５実施形態による吸気装置の圧縮ポンプを示す模式図である。 本発明の第６実施形態による吸気装置の圧縮ポンプを示す模式図である。 本発明の第７実施形態による吸気装置を示す模式図である。 本発明の第８実施形態による吸気装置を示す模式図である。 本発明の第９実施形態による吸気装置を示す模式図である。

符号の説明

１０ 吸気装置、１１ 圧縮ポンプ、１３ 振動板、１４ 接続通路、２０ 吸気系、２２ エアクリーナ（容積増大部）、２４ サージタンク（容積増大部）、２５ インテークマニホールド、２７ 吸気通路、３０ 圧縮空気制御部（圧縮空気制御手段）、４０ 圧縮空気制御部、５０ 圧縮空気制御部、５１ 管路制御部、５２ 開口面積制御部、６０ 圧縮空気制御部、７０ 圧縮ポンプ、８０ 圧縮空気制御部、９０ 圧縮ポンプ、１００ 圧縮空気制御部、１０１ 吐出通路（圧縮空気分配部）、１０２ 吐出通路（圧縮空気分配部）、２１１ 大径部（容積増大部）、２５１ 大径部（容積増大部）

Claims (11)

1. 内燃機関の吸気通路を形成する吸気系と、
   前記吸気通路の途中に設置され、容積が増大している容積増大部と、
   前記内燃機関の作動に同期して空気を圧縮する圧縮ポンプと、
   前記圧縮ポンプから吐出される圧縮空気の圧力変動の位相または振幅の少なくとも一方を制御し、前記圧縮空気に前記内燃機関に吸入される吸気の圧力変動と逆位相の圧力変動を発生させる圧縮空気制御手段と、
   前記圧縮ポンプの吐出側と前記容積増大部とを接続する接続通路に設置され、前記圧縮ポンプで圧縮された空気により振動を発生する振動板と、
   を備えることを特徴とする吸気装置。
2. 前記圧縮空気制御手段は、前記圧縮ポンプの吸入側に設置され、前記圧縮ポンプに吸入される空気の吸入量および吸入時期を変更し、前記圧縮ポンプから吐出される圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を制御することを特徴とする請求項１記載の吸気装置。
3. 前記圧縮空気制御手段は、前記圧縮ポンプの吐出側に設置され、前記圧縮ポンプから吐出された空気の一部を大気中に排出する排出量および排出時期を変更し、前記圧縮ポンプから吐出される圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を制御することを特徴とする請求項１記載の吸気装置。
4. 前記圧縮空気制御手段は、前記圧縮ポンプの吐出側に設置され前記接続通路の管路長を変更し前記圧縮ポンプから吐出される圧縮空気の圧力変動の位相を制御する管路制御部と、前記接続通路の開口面積を変更し前記圧縮ポンプから吐出される圧縮空気の圧力変動の振幅を制御する開口面積制御部とを有することを特徴とする請求項１記載の吸気装置。
5. 前記圧縮ポンプは前記内燃機関の作動に同期して前記接続通路の内部を往復して前記接続通路の内部の空気を圧縮する往復圧縮ポンプであって、
   前記圧縮空気制御手段は、前記接続通路の容積を変更し前記接続通路における圧縮空気の圧力変動の振幅を制御することを特徴とする請求項１記載の吸気装置。
6. 吐出する圧縮空気の圧力変動の位相が異なる二つの圧縮ポンプを備え、
   前記圧縮空気制御手段は、前記二つの圧縮ポンプから吐出される圧縮空気を組み合わせることにより前記圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を制御することを特徴とする請求項１記載の吸気装置。
7. 前記圧縮空気制御手段は、前記圧縮ポンプで圧縮された空気を二つ以上の経路に分配し各経路ごとに圧力変動の位相および振幅が異なる圧縮空気を組み合わせて圧縮空気の圧力変動の位相および振幅を制御することを特徴とする請求項１記載の吸気装置。
8. 前記吸気系は、前記内燃機関の各気筒に連通するインテークマニホールドへ吸気を分配するサージタンクを有し、
   前記接続通路は、前記サージタンクに連通していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の吸気装置。
9. 前記吸気系は、前記内燃機関の各気筒に連通するインテークマニホールドを有し、
   前記接続通路は、前記インテークマニホールドの途中に設置される容積増大部に連通していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の吸気装置。
10. 前記吸気系は、前記吸気通路を流れる吸気に含まれる異物を除去するエアクリーナを有し、
    前記接続通路は、前記吸気通路の前記エアクリーナの前記内燃機関とは反対側に設置される容積増大部に連通していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の吸気装置。
11. 前記吸気系は、前記吸気通路を流れる吸気に含まれる異物を除去するエアクリーナを有し、
    前記接続通路は、前記エアクリーナに連通していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の吸気装置。

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