JP2007231917A - Noise controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関(以下、エンジンと称す)の吸気騒音を抑える騒音制御装置に関する。 The present invention relates to a noise control device that suppresses intake noise of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine).
エンジンの吸気騒音を抑える騒音制御装置として、吸気騒音(吸気通路に生じた音波)と逆位相の音波を吸気通路に発生させて、吸気騒音を抑制するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかるに、従来の技術は、振動板の一方に生じる音波のみを利用するものであり、振動板の他方に生じる音波、即ちバックキャビティに生じる音波は利用されておらず、バックキャビティ内に配置れた吸音材等によって熱等に変換されて無駄に喪失されてしまう。
また、バックキャビティに生じた音波が外部に漏れて、新たな騒音源となる不具合を回避するために、バックキャビティを形成するための容器(以下、サイレンサ)の消音性能および遮音性能を上げる必要があり、サイレンサの体格が大型化し、重量が重くなってしまう。
However, the conventional technique uses only the sound wave generated in one of the diaphragms, and the sound wave generated in the other of the diaphragms, that is, the sound wave generated in the back cavity is not used, and is disposed in the back cavity. It is converted to heat or the like by a sound absorbing material or the like and is lost wastefully.
In addition, in order to avoid the problem that sound waves generated in the back cavity leak to the outside and become a new noise source, it is necessary to improve the sound deadening performance and sound insulation performance of the container for forming the back cavity (hereinafter referred to as a silencer). Yes, the silencer's physique becomes larger and heavier.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動板の一方に生じる音波とともに、振動板の他方に生じる音波も利用して、吸気騒音を広い周波数域において低減する騒音制御装置の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce intake noise in a wide frequency range by using sound waves generated on one side of a diaphragm and sound waves generated on the other side of the diaphragm. The provision of noise control devices.
[請求項1の手段]
請求項1の手段を採用する騒音制御装置は、メイン音圧発生室から吸気通路に与えられるメイン音波と、バックキャビティからバックキャビティ排出通路を通って吸気通路に与えられるサブ音波との合成波によって、吸気騒音を抑制する。
即ち、振動板の一方に生じる音波(メイン音圧発生室に生じる音波)とともに、振動板の他方に生じる音波(バックキャビティに生じる音波)も利用して、吸気騒音を抑制することができる。
このように、バックキャビティに生じる音波が利用できるため、振動板を往復駆動する振動板駆動手段の消費エネルギーを抑えることができる。
また、バックキャビティに生じる音波(音エネルギー)が、吸気騒音の抑制に利用されて消費されるため、サイレンサに求められる消音性能および遮音性能を下げることができ、サイレンサの小型、軽量化を図ることができる。
[Means of claim 1]
The noise control device adopting the means of
That is, the intake noise can be suppressed using the sound wave generated in one of the diaphragms (the sound wave generated in the main sound pressure generating chamber) and the sound wave generated in the other of the diaphragms (sound generated in the back cavity).
Thus, since the sound wave generated in the back cavity can be used, the energy consumption of the diaphragm driving means for reciprocating the diaphragm can be suppressed.
In addition, since the sound waves (sound energy) generated in the back cavity is consumed and used to suppress intake noise, the silencer performance and sound insulation performance required of the silencer can be lowered, and the silencer can be made smaller and lighter. Can do.
吸気通路内に生じる吸気騒音は、吸気通路に発生する「爆発1次の周波数(基音)」と「爆発1次の周波数の倍数の周波数」とからなる。
一方、請求項1の手段を採用する騒音制御装置が発生する音波は、メイン音波とサブ音波の「合成波」であり、この「合成波」は吸気騒音に対して逆位相のものである。
メイン音波は、メイン音圧発生室から直接的に吸気通路内に与えられる音波であり、サブ音波は、バックキャビティ排出通路の通路抵抗と、排出側一方向弁のセット荷重の影響を受ける音波である。このため、両者の「合成波」には、吸気騒音と同様に、「爆発1次の周波数(吸気騒音に対して逆位相)」の他に、「爆発1次の周波数の倍数の周波数(吸気騒音に対して逆位相)」が現れる。
このように、請求項1の手段を採用する騒音制御装置は、「爆発1次の周波数(逆位相)」の他に、「爆発1次の周波数の倍数の周波数(逆位相)」を発生するため、吸気騒音を成す「爆発1次の周波数」と「爆発1次の周波数の倍数の周波数」を打ち消すことができる。
即ち、請求項1の手段を採用する騒音制御装置は、吸気騒音を広い周波数域において低減することができる。
The intake noise generated in the intake passage is composed of “explosion primary frequency (fundamental sound)” generated in the intake passage and “frequency that is a multiple of the explosion primary frequency”.
On the other hand, the sound wave generated by the noise control apparatus adopting the means of
The main sound wave is a sound wave directly applied from the main sound pressure generating chamber into the intake passage, and the sub sound wave is a sound wave affected by the passage resistance of the back cavity discharge passage and the set load of the discharge one-way valve. is there. For this reason, in the “synthetic wave” of both, in addition to the “primary explosion frequency (opposite phase with respect to the intake noise)” as well as the intake noise, a frequency that is a multiple of the primary explosion frequency (intake air). Appears in antiphase with respect to noise).
Thus, the noise control apparatus employing the means of
That is, the noise control apparatus employing the means of
[請求項2の手段]
吸気騒音は、「爆発1次の周波数」と「爆発1次の周波数の倍数の周波数」との合成波である。
一方、吸気騒音を打ち消す音波は、メイン音波とサブ音波の合成波であるため、メイン音波とサブ音波の合成具合が変化すると、合成波中に生じる倍数の周波数の現れ方が変化する。
[Means of claim 2]
The intake noise is a composite wave of “explosion primary frequency” and “multiple of explosion primary frequency”.
On the other hand, since the sound wave that cancels the intake noise is a combined wave of the main sound wave and the sub sound wave, the appearance of the multiple frequency generated in the combined wave changes when the combination of the main sound wave and the sub sound wave changes.
そこで、請求項2の手段を採用する騒音制御装置は、バックキャビティ排出通路の開度調整を行う開度調整バルブを設けている。
これによって、バックキャビティ排出通路の通路抵抗を調整することができる。
このようにバックキャビティ排出通路の通路抵抗を調整することにより、「バックキャビティ排出通路の通路抵抗」と「排出側一方向弁のセット荷重」で変化する「メイン音波とサブ音波の合成波中に生じる倍数の周波数」を可変調整することができるようになり、吸気騒音を効率よく抑制することが可能になる。
Therefore, the noise control apparatus employing the means of
Thereby, the passage resistance of the back cavity discharge passage can be adjusted.
By adjusting the passage resistance of the back cavity discharge passage in this way, during the combined wave of the main sound wave and the sub sound wave that changes depending on the “path resistance of the back cavity discharge passage” and the “set load of the one-way valve on the discharge side” It becomes possible to variably adjust the “frequency of the generated multiple”, and to efficiently suppress intake noise.
[請求項3の手段]
請求項3の手段を採用する騒音制御装置のバックキャビティ吸込通路は、気化燃料を吸着保持するキャニスタ、あるいはオイルミストセパレータを介したクランクケースの少なくても一方に接続される。
振動板が振動すると、バックキャビティ吸込通路、バックキャビティ、バックキャビティ排出通路がエアポンプの作動を行う。このため、キャニスタに保持された気化燃料、あるいはクランクケース内のブローバイガスが、バックキャビティを介して吸気通路に導かれる。
このため、エンジンがポンプロスの低減のために低負圧化されたとしても、キャニスタに保持された気化燃料や、クランクケース内のブローバイガスを、吸気通路へ導くことができる。
[Means of claim 3]
The back cavity suction passage of the noise control apparatus employing the means of claim 3 is connected to at least one of a canister for adsorbing and holding vaporized fuel or a crankcase via an oil mist separator.
When the diaphragm vibrates, the back cavity suction passage, the back cavity, and the back cavity discharge passage operate the air pump. For this reason, the vaporized fuel held in the canister or the blow-by gas in the crankcase is guided to the intake passage through the back cavity.
For this reason, even if the engine has a low negative pressure to reduce pump loss, vaporized fuel held in the canister and blow-by gas in the crankcase can be guided to the intake passage.
[請求項4の手段]
上記請求項3を採用する場合、キャニスタに保持された気化燃料(HC混合気)や、クランクケース内のブローバイガス(HC混合気)は、バックキャビティ排出通路の開度調整バルブを通って吸気通路に導かれる。このように、HC混合気が吸気通路に導かれる場合、吸気通路に導かれるHC混合気の濃度が変化するとエンジン燃焼室の空燃比が変化してしまう。
[Means of claim 4]
In the case of adopting the third aspect, the vaporized fuel (HC mixture) held in the canister and the blowby gas (HC mixture) in the crankcase pass through the opening adjustment valve of the back cavity discharge passage and the intake passage. Led to. Thus, when the HC mixture is guided to the intake passage, the air-fuel ratio of the engine combustion chamber changes when the concentration of the HC mixture guided to the intake passage changes.
そこで、請求項4の手段を採用する騒音制御装置は、開度調整バルブの上流側と下流側の差圧を検出する差圧センサを備える。
バルブの前後差圧は、バルブを通過する流体の密度に比例する。このため、開度調整バルブの差圧を検出することにより、バックキャビティ排出通路から吸気通路に導かれるHC混合気の濃度を検出することが可能になる。これによって、吸気通路に導かれるHC混合気の濃度に基づいて、インジェクタから噴射する噴射量を補正することが可能になり、空燃比を高精度に制御することができる。
Therefore, a noise control apparatus employing the means of claim 4 includes a differential pressure sensor for detecting a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the opening adjustment valve.
The differential pressure across the valve is proportional to the density of the fluid passing through the valve. Therefore, it is possible to detect the concentration of the HC mixture guided from the back cavity discharge passage to the intake passage by detecting the differential pressure of the opening adjustment valve. This makes it possible to correct the injection amount injected from the injector based on the concentration of the HC mixture introduced into the intake passage, and to control the air-fuel ratio with high accuracy.
[請求項5の手段]
請求項5の手段を採用する騒音制御装置の振動板駆動手段は、ピエゾ素子を用いたピエゾアクチュエータである。
ピエゾアクチュエータは、ピエゾ素子の駆動電圧が高いものの、消費電力を低く抑えることができる。
[Means of claim 5]
The diaphragm driving means of the noise control apparatus employing the means of claim 5 is a piezo actuator using a piezo element.
Although the piezoelectric actuator has a high driving voltage for the piezoelectric element, it can keep power consumption low.
[請求項6の手段]
請求項6の手段を採用する騒音制御装置の振動板駆動手段は、油圧の切替により可動する油圧アクチュエータである。
エンジンを搭載する車両は、油圧源となるオイルポンプを搭載しているため、そのオイルポンプの吐出する油圧によって振動板を駆動することができる。
なお、油圧が所定圧より高い場合にだけ油圧アクチュエータを作動させるように設けることにより、オイルポンプの能力を既存のまま適用することができる。また、無駄になる油圧を利用することにより、振動板を駆動するための消費エネルギーを抑えることができる。
[Means of claim 6]
The diaphragm driving means of the noise control apparatus adopting the means of
Since a vehicle equipped with an engine is equipped with an oil pump serving as a hydraulic pressure source, the diaphragm can be driven by the hydraulic pressure discharged from the oil pump.
In addition, the capability of the oil pump can be applied as it is by providing the hydraulic actuator to be operated only when the hydraulic pressure is higher than a predetermined pressure. Further, by using wasted hydraulic pressure, energy consumption for driving the diaphragm can be suppressed.
[請求項7の手段]
請求項7の手段を採用する騒音制御装置の振動板駆動手段は、エンジンの回転によって機械的に駆動されるメカニカル駆動機構である。
吸気騒音の主成分である「爆発1次の周波数」は燃焼に伴う音成分であるため、吸気騒音を打ち消す音波(爆発1次の周波数に対して逆位相の周波数)は、エンジンのクランク角度に対応している。このため、エンジンの回転によって振動板を機械的に駆動して、振動板によって吸気騒音を打ち消すことができる。
エンジンの回転によって振動板を駆動するものであるため、車両に新たなアクチュエータを追加搭載する必要がない。
[Means of Claim 7]
The diaphragm driving means of the noise control device adopting the means of claim 7 is a mechanical drive mechanism that is mechanically driven by the rotation of the engine.
Since the “primary explosion frequency”, which is the main component of intake noise, is a sound component that accompanies combustion, the sound wave that cancels intake noise (frequency opposite to the explosion primary frequency) depends on the crank angle of the engine. It corresponds. For this reason, the diaphragm can be mechanically driven by the rotation of the engine, and the intake noise can be canceled by the diaphragm.
Since the diaphragm is driven by the rotation of the engine, there is no need to install a new actuator on the vehicle.
[請求項8の手段]
請求項8の手段を採用する騒音制御装置の振動板駆動手段は、振幅を増幅して振動板に伝える増幅機構を備える。
これにより、ピエゾアクチュエータ、油圧アクチュエータあるいはメカニカル駆動機構で発生する振幅が小さくても、その振幅を増幅することで、吸気騒音を打ち消すだけの音圧を得ることができる。
[Means of Claim 8]
The diaphragm driving means of the noise control apparatus adopting the means of claim 8 includes an amplifying mechanism that amplifies the amplitude and transmits it to the diaphragm.
As a result, even if the amplitude generated by the piezo actuator, the hydraulic actuator or the mechanical drive mechanism is small, it is possible to obtain a sound pressure sufficient to cancel the intake noise by amplifying the amplitude.
最良の形態1の騒音制御装置は、エンジンの吸気通路に生じる音波と逆位相の音波を発生させて、吸気騒音を抑制するものである。
この騒音制御装置は、振動によって音波を発生させる振動板と、この振動板を往復駆動する振動板駆動手段と、吸気通路に連通するメイン音圧発生室と密閉されたバックキャビティとが振動板によって区画されるサイレンサと、バックキャビティとこのバックキャビティの外部とを連通し、バックキャビティの外部からバックキャビティに向かってのみ空気を通す吸込側一方向弁が設けられたバックキャビティ吸込通路と、バックキャビティと吸気通路とを連通し、バックキャビティから吸気通路に向かってのみ空気を通す排出側一方向弁が設けられたバックキャビティ排出通路とを備える。
そして、メイン音圧発生室から吸気通路に与えられるメイン音波と、バックキャビティからバックキャビティ排出通路を通って吸気通路に与えられるサブ音波との合成波によって、吸気騒音を抑制するものである。
The noise control device of the
The noise control device includes a diaphragm that generates a sound wave by vibration, a diaphragm driving unit that reciprocates the diaphragm, a main sound pressure generation chamber that communicates with an intake passage, and a sealed back cavity. A silencer that is partitioned, a back cavity that communicates with the back cavity and the outside of the back cavity, and is provided with a suction side one-way valve that allows air to flow only from the outside of the back cavity toward the back cavity, and the back cavity And a back cavity discharge passage provided with a discharge-side one-way valve that allows air to pass only from the back cavity toward the intake passage.
Then, the intake noise is suppressed by a composite wave of the main sound wave given from the main sound pressure generating chamber to the intake passage and the sub sound wave given from the back cavity to the intake passage through the back cavity discharge passage.
本発明が適用された騒音制御装置を図1、図2を参照して説明する。
(エンジン1の説明)
騒音制御装置が搭載されるエンジン1は、各気筒毎に混合気の吸入、圧縮、爆発、排気からなるサイクルを繰り返す周知のものであり、吸気管2を備える。
吸気管2は、空気の吸込口から各気筒内のエンジン燃焼室1aに燃焼用の空気を導く管であり、吸込口側から下流側(エンジン燃焼室1a側)に向かって、空気濾過用のエアフィルタ3が配置されたエアクリーナ4、および吸気量を調整するスロットル弁5等が設けられている。なお、図1中に示す符号6は、カムカバー7内のブローバイガス(HC混合気)を、エアクリーナ4におけるエアフィルタ3の下流側(クリーンサイド)に導くリターンパイプである。
A noise control apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
(Description of engine 1)
The
The
(騒音制御装置の説明)
以下において、騒音制御装置を複数の特徴毎に説明する。
先ず、騒音制御装置の基本構成を成す「第1の特徴」を説明する。
騒音制御装置は、吸気管2内(吸気通路)に生じる音波と逆位相の音波を発生させて、吸気騒音を抑制するものであり、(a)振動によって音波を発生させる振動板11と、(b)この振動板11を往復駆動する振動板駆動手段12と、(c)吸気管2内に連通するメイン音圧発生室13と密閉されたバックキャビティ14とが振動板11によって区画されるサイレンサ15と、(d)バックキャビティ14と外部とを連通し、外部からバックキャビティ14に向かってのみ空気を通す吸込側一方向弁16が設けられたバックキャビティ吸込通路17と、(e)バックキャビティ14と吸気管2内とを連通し、バックキャビティ14から吸気管2内に向かってのみ空気を通す排出側一方向弁18が設けられたバックキャビティ排出通路19と、(f)振動板駆動手段12の作動を制御する制御装置(図示しない)とを備える。
以下において、上記(a)〜(f)を個別に説明する。
(Description of noise control device)
In the following, the noise control device will be described for each of a plurality of features.
First, the “first feature” constituting the basic configuration of the noise control device will be described.
The noise control device suppresses intake noise by generating a sound wave having a phase opposite to that of sound waves generated in the intake pipe 2 (intake passage). (A) A
Below, said (a)-(f) is demonstrated separately.
(振動板11の説明)
振動板11は、サイレンサ15内においてメイン音圧発生室13とバックキャビティ14とを区画した状態を維持したまま往復移動可能に支持される。振動板11は、上述したように、振動板駆動手段12によって往復駆動される。振動板11がメイン音圧発生室13側に移動することで、メイン音圧発生室13が圧縮され、バックキャビティ14が拡張される。逆に、振動板11がバックキャビティ14側に移動することで、メイン音圧発生室13が拡張され、バックキャビティ14が圧縮される。即ち、振動板11が振動板駆動手段12により音波周波数で往復駆動されることで、メイン音圧発生室13およびバックキャビティ14のそれぞれに音圧波が発生する。
(Description of diaphragm 11)
The
(振動板駆動手段12の説明)
振動板駆動手段12は、ピエゾ素子(圧電素子:図示しない)を用いたピエゾアクチュエータ21と、このピエゾアクチュエータ21の発生した振幅を増幅して振動板11に伝える増幅機構22とからなる。
ピエゾアクチュエータ21は、充電と放電を行うことでピエゾ素子が変形あるいは膨張と収縮を行うことを利用して変位量を出力させる周知な電動アクチュエータの一例であり、制御装置によって充放電制御される。
具体的に、この実施例のピエゾアクチュエータ21は、ピエゾ素子を多数積層したものであり、充放電によりピエゾアクチュエータ21の伸縮量が変化するものである。
(Description of diaphragm driving means 12)
The diaphragm driving means 12 includes a
The
Specifically, the
1つのピエゾ素子の伸縮量は微量(例えば、数十μm)であるため、ピエゾ素子を多数積層したピエゾアクチュエータ21であっても伸縮量は少量であり、ピエゾアクチュエータ21の伸縮量で振動板11を駆動しても、吸気騒音を打ち消すだけの音圧を得ることができない。
増幅機構22は、ピエゾアクチュエータ21の伸縮量を拡大して振動板11に伝える変位拡大手段を採用している。具体的に、増幅機構22は、大径室23と小径室24を成して油で満たされた油室と、大径室23の容積を可変可能なピストン25と、このピストン25をピエゾアクチュエータ21の変位方向に押し付けるリターンスプリング26とから構成されている。小径室24には、振動板11と一体に移動するシャフト27が差し込まれており、小径室24の容積が変化することで、振動板11が駆動される。なお、油室の油は、図示しないシール材等により油室の外部に漏れないように封入されている。
Since the amount of expansion / contraction of one piezo element is very small (for example, several tens of μm), the expansion / contraction amount is small even in the
The
振動板駆動手段12の作動を説明する。
制御装置によりピエゾアクチュエータ21のピエゾ素子が充電されると、ピエゾアクチュエータ21が伸長してピストン25が大径室23の容積を縮小する側へ移動する。すると、大径室23と小径室24の径比により、ピエゾアクチュエータ21の伸長量が増幅されて振動板11に伝わり、振動板11がメイン音圧発生室13側に移動する。
逆に、制御装置によりピエゾアクチュエータ21のピエゾ素子が放電されると、リターンスプリング26の付勢力によりピエゾアクチュエータ21が収縮するとともに、ピストン25が大径室23の容積を拡大する側へ移動する。すると、大径室23と小径室24の径比により、ピエゾアクチュエータ21の収縮量が増幅されて振動板11に伝わり、振動板11がバックキャビティ14側に移動する。
The operation of the diaphragm driving means 12 will be described.
When the piezo element of the
Conversely, when the piezo element of the
(サイレンサ15の説明)
サイレンサ15は、内部において上述した振動板11が往復駆動される容器であり、振動板11によって区画されたメイン音圧発生室13が、エアクリーナ4内のクリーンサイドに、直接あるいはダクト等を介して連通する。
なお、この実施例では、サイレンサ15のメイン音圧発生室13を、エアクリーナ4内のクリーンサイドに連通させる例を示すが、吸気騒音の出口となる吸気管2の吸込口側に連通させるなど、吸気管2内であればどこに連通させても良い。
(Description of silencer 15)
The
In this embodiment, the main sound
(バックキャビティ吸込通路17の説明)
バックキャビティ吸込通路17は、バックキャビティ14が負圧になった時(振動板11がメイン音圧発生室13側に移動して、バックキャビティ14が拡張された時)に、外部(後述するキャニスタ31内、オイルミストセパレータ35を介したクランクケース33内)からバックキャビティ14内に空気(後述するHC混合気)を導くためのパイプである。
(Description of back cavity suction passage 17)
The back
バックキャビティ吸込通路17に設けられた吸込側一方向弁16は、外部(後述するキャニスタ31内、オイルミストセパレータ35を介したクランクケース33内)からバックキャビティ14に向かってのみ空気を流すものであり、バックキャビティ14が負圧になった時に開弁して、外部から空気をバックキャビティ14内に導く。逆に、バックキャビティ14が正圧になった時(振動板11がバックキャビティ14側に移動して、バックキャビティ14が圧縮された時)に閉弁して、バックキャビティ14内の空気が外部(後述するキャニスタ31内、オイルミストセパレータ35を介したクランクケース33内)へ逆流するのを防ぐ。
The suction-side one-
(バックキャビティ排出通路19の説明)
バックキャビティ排出通路19は、バックキャビティ14が正圧になった時に、バックキャビティ14内で圧縮された空気を、エアクリーナ4内のクリーンサイドに導くパイプである。
バックキャビティ排出通路19の出口開口は、メイン音圧発生室13と吸気管2の連通部の近傍に開口するものであり、メイン音圧発生室13から吸気管2内に与えられるメイン音波と、バックキャビティ14からバックキャビティ排出通路19を通って吸気管2内に与えられるサブ音波とが、吸気管2内で合成されるようになっている。
(Description of back cavity discharge passage 19)
The back
The outlet opening of the back
バックキャビティ排出通路19に設けられた排出側一方向弁18は、バックキャビティ14から吸気管2内に向かってのみ空気を流すものであり、バックキャビティ14が正圧になった時(具体的には、バックキャビティ14の正圧の圧力が、排出側一方向弁18のセット荷重より高まった時)に開弁して、バックキャビティ14で圧縮された空気を吸気管2内に導く。逆に、バックキャビティ14が負圧になった時に閉弁して、吸気管2内の空気がバックキャビティ14へ逆流するのを防ぐ。
The discharge-side one-
(制御装置の説明)
制御装置は、振動板駆動手段12のピエゾアクチュエータ21を充放電制御するものであり、ピエゾアクチュエータ21の充放電量・充放電サイクル・充放電タイミングをエンジン1の運転状態に応じて制御することで、吸気管2内に発生するメイン音波とサブ音波の「合成波」の音圧・周波数・位相を制御するものである。
ここで、「吸気騒音」は、「爆発1次の周波数の音波」と「爆発1次の周波数の倍数の周波数の音波」とからなる。
吸気管2内に生じる「吸気騒音」のうちの「爆発1次の周波数の音波」は、エンジン回転数に関わるものであり、「爆発1次の周波数の位相」は、吸気バルブ1bの開弁タイミングに関わる。
一方、騒音制御装置が発生するメイン音波とサブ音波の「合成波」は、制御装置がピエゾアクチュエータ21に与える充放電信号に基づき発生する。
(Description of control device)
The control device controls charging / discharging of the
Here, the “intake noise” is composed of “a sound wave having an explosion primary frequency” and “a sound wave having a frequency that is a multiple of the explosion primary frequency”.
Of the “intake noise” generated in the
On the other hand, the “synthetic wave” of the main sound wave and the sub sound wave generated by the noise control device is generated based on a charge / discharge signal given to the
制御装置は、吸気管2内に生じる「吸気騒音」のうちの「爆発1次の周波数の音波」と逆位相の「合成波」を騒音制御装置が吸気管2内に発生するようにピエゾアクチュエータ21を制御するものである。
具体的に、制御装置は、エンジンECU(図示しない)から与えられる「クランク角回転信号」に基づいてピエゾアクチュエータ21の充放電を制御するものである。
さらに具体的に制御装置は、サイレンサ15と吸気管2の連通部位(吸気騒音を打消す部位)と、エンジン回転数による位相遅れのマップを参照して、ピエゾアクチュエータ21の充放電時期を補正し、吸気管2内に生じる「吸気騒音」のうちの「爆発1次の周波数の音波」に対して逆位相の「合成波」を吸気管2内に発生させる。
The control device is a piezo actuator so that the noise control device generates “synthetic wave” in the opposite phase to “sound wave of primary explosion frequency” of “intake noise” generated in the
Specifically, the control device controls charging / discharging of the
More specifically, the control device corrects the charge / discharge timing of the
この実施例の制御装置は、吸気管2内に生じる「爆発1次の周波数の音波」に対し、「合成波」を常に逆位相にするための修正機能を備える。
吸気管2内に生じる「爆発1次の周波数の音波」に対し、「合成波」が逆位相で発生していれば、エアクリーナ4のクリーンサイド(サイレンサ15と吸気管2の連通部位)において、吸気騒音となる圧力脈動が低減する。しかるに、「爆発1次の周波数の音波」に対して「合成波」が逆位相からズレた状態では、圧力脈動の低減効果が弱まる。
制御装置は、この作用を利用して「合成波」の発生時期を修正するものであり、制御装置は、エアクリーナ4のクリーンサイドの圧力脈動を検出するための圧力センサ28が接続されている。そして、制御装置は、圧力センサ28によって検出される圧力脈動が、予め設定されたエンジン運転状態に対する目標レベルより大きい場合(圧力脈動が大)に、圧力センサ28によって検出される圧力脈動が最小となるように、ピエゾアクチュエータ21の充放電時期を修正するものである。
The control device according to this embodiment includes a correction function for always setting the “composite wave” to an opposite phase with respect to the “explosion primary frequency sound wave” generated in the
If “synthetic wave” is generated in the opposite phase with respect to the “explosion primary frequency sound wave” generated in the
The control device uses this action to correct the generation time of the “synthetic wave”, and the control device is connected to a
(第1の効果)
本実施例の騒音制御装置は、上述したように、メイン音圧発生室13から吸気管2内に与えられるメイン音波と、バックキャビティ14からバックキャビティ排出通路19を通って吸気管2内に与えられるサブ音波との「合成波」によって、吸気騒音を抑制する。即ち、振動板11の一方に生じる音波(メイン音圧発生室13に生じる音波)とともに、振動板11の他方に生じる音波(バックキャビティ14に生じる音波)も利用して、吸気騒音を抑制する。
このように、メイン音圧発生室13からだけでなく、バックキャビティ14で生じた音波をも利用することができるため、振動板11を往復駆動する振動板駆動手段12の消費エネルギーを抑えることができる。
また、バックキャビティ14に生じる音波(音エネルギー)が、吸気騒音の抑制に利用されて消費されるため、バックキャビティ14を構成するサイレンサ15に求められる消音性能および遮音性能を下げることができ、サイレンサ15の小型、軽量化を図ることができる。
(First effect)
As described above, the noise control apparatus according to the present embodiment applies the main sound wave applied from the main sound
Thus, since the sound wave generated not only from the main sound
In addition, since sound waves (sound energy) generated in the
(第2の効果)
吸気管2内に生じる「吸気騒音」は、上述したように、「爆発1次の周波数(基音)」と「爆発1次の周波数の倍数の周波数」とからなる。
一方、本実施例の騒音制御装置が発生する音波は、メイン音波とサブ音波の「合成波」であり、この「合成波」は吸気騒音に対して逆位相のものである。
メイン音波は、メイン音圧発生室13から直接的に吸気管2内に与えられる音波であり、サブ音波は、バックキャビティ排出通路19の通路抵抗と、排出側一方向弁18のセット荷重の影響を受ける音波である。このようにして生成される「合成波」には、吸気騒音と同様に、「爆発1次の周波数(吸気騒音に対して逆位相)」の他に、「爆発1次の周波数の倍数の周波数(吸気騒音に対して逆位相)」が現れる。
このように、本実施例の騒音制御装置は、「爆発1次の周波数(逆位相)」の他に、「爆発1次の周波数の倍数の周波数(逆位相)」を発生するため、吸気騒音を成す「爆発1次の周波数」と「爆発1次の周波数の倍数の周波数」を打ち消すことができる。即ち、騒音制御装置によって、吸気騒音を広い周波数域において低減することができる。
(Second effect)
As described above, the “intake noise” generated in the
On the other hand, the sound wave generated by the noise control device of the present embodiment is a “synthetic wave” of the main sound wave and the sub sound wave, and this “synthetic wave” has a phase opposite to that of the intake noise.
The main sound wave is a sound wave directly given from the main sound
As described above, the noise control apparatus according to the present embodiment generates “a frequency (reverse phase) that is a multiple of the primary explosion frequency” in addition to the “primary explosion frequency (reverse phase)”. The “explosion primary frequency” and the “multiple of the explosion primary frequency” can be canceled out. That is, the noise control device can reduce intake noise in a wide frequency range.
[第2の特徴]
上述したように、本実施例の騒音制御装置の発生する「合成波」には、「爆発1次の周波数(逆位相)」の他に、「爆発1次の周波数の倍数の周波数(逆位相)」が含まれる。 合成波の一方のメイン音波は、メイン音圧発生室13から直接的に吸気管2内に与えられる音波であり、合成波の他方のサブ音波は、バックキャビティ排出通路19の通路抵抗と、排出側一方向弁18のセット荷重の影響を受ける音波である。
ここで、バックキャビティ排出通路19の通路抵抗、または排出側一方向弁18のセット荷重の少なくても一方を変化させると、サブ音波の発生具合が変化する。そして、サブ音波の発生具合を変化させることで、「爆発1次の周波数の倍数の周波数(逆位相)」の現れ方を変化させることができる。
[Second feature]
As described above, the “synthetic wave” generated by the noise control apparatus of the present embodiment includes a frequency (an antiphase) that is a multiple of the primary explosion frequency (an antiphase) in addition to the “primary explosion frequency (the antiphase)”. ) ". One main sound wave of the synthesized wave is a sound wave directly given from the main sound
Here, if at least one of the passage resistance of the back
上記の具体例を、図2を参照して説明する。なお、図中において、メイン音波の波形を実線A、サブ音波の波形を実線B、合成波の波形を実線Cで示す。
図2(a)は、排出側一方向弁18のセット荷重を高めて、メイン音波Aに対してサブ音波Bの位相を45°遅らせた例である。このように設定すると、合成波Cには、図2(a’)に示すように、「爆発1次の周波数」と、「爆発1次の周波数の整数倍の周波数」が現れる。
図2(b)は、排出側一方向弁18のセット荷重をほぼ0(ゼロ)にして、メイン音波Aに対してサブ音波Bの位相を135°遅らせた例である。このように設定すると、合成波Cには、図2(b’)に示すように、「爆発1次の周波数」と、「爆発1次の周波数の偶数倍の周波数」が現れる。
A specific example of the above will be described with reference to FIG. In the figure, the waveform of the main sound wave is indicated by a solid line A, the waveform of the sub sound wave is indicated by a solid line B, and the waveform of the synthesized wave is indicated by a solid line C.
FIG. 2A shows an example in which the set load of the discharge-side one-
FIG. 2B shows an example in which the set load of the discharge-side one-
上記の作用を利用して、この実施例の騒音制御装置には、サブ音波の発生具合を変化させて、「合成波」に含まれる「爆発1次の周波数の倍数の周波数(逆位相)」の現れ方を可変して、「合成波」に含まれる「爆発1次の周波数の倍数の周波数(逆位相)」を、吸気騒音に含まれる「爆発1次の周波数の倍数の周波数(正相)」に合わせて、吸気騒音をより低減させるための手段が設けられている。
具体的に、この実施例の騒音制御装置は、サブ音波の発生具合を変化させて、「爆発1次の周波数の整数倍の周波数(逆位相)」の現れ方を変化させる手段として、バックキャビティ排出通路19の開度調整を行うことで、バックキャビティ排出通路19の通路抵抗を変化させる開度調整バルブ29を備えている。
By utilizing the above-described action, the noise control device of this embodiment changes the degree of generation of the sub sound wave, and includes “a frequency (reverse phase) that is a multiple of the primary explosion frequency” included in the “synthetic wave”. Is changed, and “frequency of the first explosion frequency (reverse phase)” included in the “synthetic wave” is changed to a frequency (multiple of the first explosion frequency included in the intake noise (positive phase). ) "Is provided in order to further reduce the intake noise.
Specifically, the noise control apparatus according to this embodiment changes the generation state of the sub sound waves, and changes the appearance of “a frequency that is an integral multiple of the explosion primary frequency (opposite phase)” as a back cavity. An
そして、開度調整バルブ29の開度を調整することで、バックキャビティ排出通路19の通路抵抗を調整して、サブ音波の発生具合を変化させることにより、「メイン音波とサブ音波の合成波中に生じる倍数の周波数成分」を可変調整することができ、吸気騒音を効率よく抑制することができる。
Then, by adjusting the opening degree of the
[第3の特徴]
本実施例の騒音制御装置のバックキャビティ吸込通路17は、燃料タンク(図示しない)の気化燃料を保持するキャニスタ31内と、キャニスタ出口パイプ(エバポライン)32を介して連通するとともに、エンジン燃焼室1aからブローバイガスが漏れ出るクランクケース33内とクランクケース接続パイプ(ブローバイライン)34を介して連通する。なお、クランクケース接続パイプ34には、ブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離するオイルミストセパレータ35が設けられている。
[Third feature]
The back
騒音制御装置の作動により振動板11が振動すると、バックキャビティ吸込通路17、バックキャビティ14、バックキャビティ排出通路19がエアポンプの作動を行う。このため、キャニスタ31に保持された気化燃料(HC混合気)、あるいはクランクケース33内のブローバイガス(HC混合気)が、バックキャビティ14を介して吸気管2内に導かれる。
このため、エンジン1がポンプロスの低減のために低負圧化されても、キャニスタ31に保持された気化燃料(HC混合気)や、クランクケース33内のブローバイガス(HC混合気)を、吸気管2へ導くことができる。このため、エンジン燃焼室1aからクランクケース33内に吹き抜けてくるブローバイガスが大気中に放出されたり、ブローバイガスがエンジンオイルを劣化させる不具合を回避できる。
When the
For this reason, even if the
[第4の特徴]
本実施例の騒音制御装置は、キャニスタ31に保持された気化燃料(HC混合気)と、クランクケース33内のブローバイガス(HC混合気)とが、バックキャビティ排出通路19に設けられた開度調整バルブ29を通って吸気管2内に導かれる。
ここで、HC混合気が吸気管2内に導かれると、HC混合気の濃度変化により、エンジン燃焼室1a内の空燃比が変化してしまう。
[Fourth feature]
In the noise control device of the present embodiment, the vaporized fuel (HC mixture) held in the
Here, when the HC mixture is introduced into the
そこで、本実施例の騒音制御装置は、吸気管2内に導かれるHC混合気の濃度を検出するために、開度調整バルブ29の上流側と下流側の差圧を検出する差圧センサ36を備えている。
バルブの前後差圧は、バルブを通過する流体の密度に比例する。このため、開度調整バルブ29の差圧を検出することにより、バックキャビティ排出通路19から吸気管2内に導かれるHC混合気の濃度を検出することができる。エンジンECUは、差圧センサ36によって検出される差圧から、吸気管2内に導かれるHC混合気の濃度を算出し、算出したHC濃度に基づいて、インジェクタから噴射する噴射量を補正することにより、空燃比を高精度に制御することができる。
Therefore, the noise control device according to the present embodiment detects the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the
The differential pressure across the valve is proportional to the density of the fluid passing through the valve. For this reason, by detecting the differential pressure of the
[第5の特徴]
本実施例の騒音制御装置は、上述したように、振動板駆動手段12の駆動源としてピエゾアクチュエータ21を用いたものである。
ピエゾアクチュエータ21は、ピエゾ素子の駆動電圧が高いものの、消費電力を低く抑えることができる。これによって、騒音制御装置の消費電力を抑えることができる。即ち、少ない消費電力で吸気騒音を下げることができる。
[Fifth feature]
As described above, the noise control apparatus according to the present embodiment uses the
Although the
[第6の特徴]
本実施例の騒音制御装置における振動板駆動手段12は、上述したように、ピエゾアクチュエータ21の出力(振幅)を増幅して振動板11に伝える増幅機構22を備える。
これにより、ピエゾアクチュエータ21の伸縮量が少量であっても、その伸縮量(振幅)を増幅することで、吸気騒音を打ち消すだけの音圧を得ることができる。
[Sixth feature]
As described above, the
As a result, even if the expansion / contraction amount of the
[変形例]
上記の実施例では、振動板駆動手段12の駆動源としてピエゾアクチュエータ21を用いる例を示したが、他の振動発生装置を用いても良い。
具体的な一例を示すと、振動板駆動手段12の駆動源として、油圧の切替により可動する油圧アクチュエータを用いても良い。
車両は、油圧源となるオイルポンプを搭載している。このため、そのオイルポンプの吐出する油圧によって振動板11を駆動することができる。これにより、吸気騒音を打ち消すためのエネルギー源を容易に確保することができる。なお、この場合、油圧が所定圧より高い場合にだけ油圧アクチュエータを作動させるように設けても良い。このように設けることにより、オイルポンプの能力を既存のまま適用することができる。また、無駄になる油圧を利用することで、振動板11を駆動するための消費エネルギーを抑えることができる。
[Modification]
In the above-described embodiment, the example in which the
As a specific example, a hydraulic actuator that can be moved by switching hydraulic pressure may be used as the drive source of the diaphragm driving means 12.
The vehicle is equipped with an oil pump as a hydraulic source. For this reason, the
具体的な他の一例を示すと、振動板駆動手段12の駆動源として、エンジン1の回転によって機械的に振動板11を駆動するメカニカル駆動機構を用いても良い。
吸気騒音の主成分である「爆発1次の周波数」は燃焼に伴う音成分であり、吸気騒音を打ち消す音波(爆発1次の周波数に対して逆位相の周波数)は、エンジン1のクランク角度に対応している。このため、エンジン1の回転によって振動板11を機械的に駆動して、振動板11によって吸気騒音を打ち消すことができる。
エンジン1の回転によって振動板11を駆動するものであるため、車両に新たなアクチュエータを追加搭載する必要がない。
As another specific example, a mechanical drive mechanism that mechanically drives the
The “primary explosion frequency” that is the main component of the intake noise is a sound component that accompanies combustion, and the sound wave that cancels the intake noise (frequency opposite in phase to the explosion primary frequency) is at the crank angle of the
Since the
上記の実施例では、騒音制御装置の作動によって、キャニスタ31の気化燃料と、クランクケース33内のブローバイガスを吸気管2内に導く例を示したが、バックキャビティ吸込通路17とカムカバー7内とを連通させて、カムカバー7内のブローバイガスを吸気管2内に導くように設けても良い。
In the above-described embodiment, the example in which the vaporized fuel of the
1 エンジン(内燃機関)
2 吸気管(吸気通路を形成する管)
11 振動板
12 振動板駆動手段
13 メイン音圧発生室
14 バックキャビティ
15 サイレンサ
16 吸込側一方向弁
17 バックキャビティ吸込通路
18 排出側一方向弁
19 バックキャビティ排出通路
21 ピエゾアクチュエータ
22 増幅機構
29 開度調整バルブ
31 キャニスタ
33 クランクケース
35 オイルミストセパレータ
36 差圧センサ
1 engine (internal combustion engine)
2 Intake pipe (pipe that forms the intake passage)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
この騒音制御装置は、
振動によって音波を発生させる振動板と、
この振動板を往復駆動する振動板駆動手段と、
前記吸気通路に連通するメイン音圧発生室と密閉されたバックキャビティとが前記振動板によって区画されるサイレンサと、
前記バックキャビティとこのバックキャビティの外部とを連通し、前記バックキャビティの外部から前記バックキャビティに向かってのみ空気を通す吸込側一方向弁が設けられたバックキャビティ吸込通路と、
前記バックキャビティと前記吸気通路とを連通し、前記バックキャビティから前記吸気通路に向かってのみ空気を通す排出側一方向弁が設けられたバックキャビティ排出通路とを備え、
前記メイン音圧発生室から前記吸気通路に与えられるメイン音波と、前記バックキャビティから前記バックキャビティ排出通路を通って前記吸気通路に与えられるサブ音波との合成波によって、吸気騒音を抑制することを特徴とする騒音制御装置。 In a noise control device that suppresses intake noise by generating a sound wave having an opposite phase to the sound wave generated in the intake passage of the internal combustion engine,
This noise control device
A diaphragm that generates sound waves by vibration;
Diaphragm driving means for reciprocating the diaphragm;
A silencer in which a main sound pressure generating chamber communicating with the intake passage and a sealed back cavity are partitioned by the diaphragm;
A back cavity suction passage provided with a suction side one-way valve that communicates the back cavity and the outside of the back cavity, and allows air to flow only from the outside of the back cavity toward the back cavity;
A back cavity discharge passage provided with a discharge-side one-way valve that communicates the back cavity and the intake passage and allows air to pass only from the back cavity toward the intake passage;
Suppressing intake noise by a combined wave of a main sound wave given from the main sound pressure generating chamber to the intake passage and a sub sound wave given from the back cavity through the back cavity discharge passage to the intake passage. A characteristic noise control device.
この騒音制御装置は、
前記バックキャビティ排出通路の開度調整を行う開度調整バルブを備えることを特徴とする騒音制御装置。 The noise control device according to claim 1,
This noise control device
A noise control device comprising an opening adjustment valve for adjusting the opening of the back cavity discharge passage.
前記バックキャビティ吸込通路は、気化燃料を吸着保持するキャニスタ、あるいはオイルミストセパレータを介したクランクケースの少なくても一方に接続されることを特徴とする騒音制御装置。 The noise control device according to claim 2,
The noise control device according to claim 1, wherein the back cavity suction passage is connected to at least one of a canister for adsorbing and holding vaporized fuel or a crankcase via an oil mist separator.
この騒音制御装置は、
前記開度調整バルブの上流側と下流側の差圧を検出する差圧センサを備えることを特徴とする騒音制御装置。 The noise control device according to claim 3,
This noise control device
A noise control device comprising a differential pressure sensor for detecting a differential pressure between an upstream side and a downstream side of the opening adjustment valve.
前記振動板駆動手段は、ピエゾ素子を用いたピエゾアクチュエータであることを特徴とする騒音制御装置。 In the noise control device according to any one of claims 1 to 4,
The noise control apparatus, wherein the diaphragm driving means is a piezo actuator using a piezo element.
前記振動板駆動手段は、油圧の切替により可動する油圧アクチュエータであることを特徴とする騒音制御装置。 In the noise control device according to any one of claims 1 to 4,
The noise control device according to claim 1, wherein the diaphragm driving means is a hydraulic actuator that is movable by switching hydraulic pressure.
前記振動板駆動手段は、前記内燃機関の回転によって機械的に駆動されるメカニカル駆動機構であることを特徴とする騒音制御装置。 In the noise control device according to any one of claims 1 to 4,
The noise control apparatus according to claim 1, wherein the diaphragm driving means is a mechanical drive mechanism that is mechanically driven by rotation of the internal combustion engine.
前記振動板駆動手段は、振幅を増幅して前記振動板に伝える増幅機構を備えることを特徴とする騒音制御装置。 In the noise control device according to any one of claims 5 to 7,
The noise control apparatus, wherein the diaphragm driving means includes an amplification mechanism that amplifies an amplitude and transmits the amplified amplitude to the diaphragm.
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JP2009085196A (en) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Nippon Soken Inc | Resonator and intake device |
CN110579269A (en) * | 2019-08-14 | 2019-12-17 | 中国地震局地壳应力研究所 | infrasonic wave sensor for rarefied atmosphere space and sound detection load cabin |
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