JP2017078397A - 過給器を有する内燃機関の消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、消音性能と内燃機関の出力性能を両立可能な共鳴型消音器を提供する。
【解決手段】 共鳴室２１を形成するハウジング部材１１と、吸気通路３に連通する第１の端部１２ａおよび開放された第２の端部１２ｂを有し、吸気通路を共鳴室に連通する連通窓２２が側部１２ｃに形成された連通管１２と、連通管の第２の端部を覆う底部２３および連通管の側部を覆う側部１３ｂを有し、連通管にその長手方向にスライド変位可能に取り付けられ、吸気通路から底部の下面２３ａに加わる空気の圧力に応じて、連通窓および共鳴室間の連通を開放する開位置と、連通窓および共鳴室間の連通を遮断する閉位置との間でスライド変位するスライド部材１３と、スライド部材の底部を連通管の第２の端部に向けて付勢する弾性部材１４とを有する共鳴型消音器７を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、過給器を有する内燃機関において、内燃機関の吸気通路における過給器の下流側に設けられる共鳴型消音器に関する。

内燃機関の吸気系において発生する吸気騒音を低減するために、内燃機関の吸気通路に共鳴型消音器を設けることが知られている（特許文献１参照）。共鳴型消音器は、共鳴室での共鳴効果によって消音を行うように構成されており、吸気通路から分岐して設けられている。

実公昭６３−１８７５５号公報

しかしながら、このような共鳴型消音器は、共鳴型消音器で圧力損失が生じるため、内燃機関の機関本体の吸気量が低下する。そのため、このような共鳴型消音器を用いた場合は、特にエンジンの高負荷時に、内燃機関の出力が低下するという問題があった。この問題を解決するために、バルブやアクチュエータなどの機械的機構を用いて、エンジンの高負荷時に、共鳴型消音器をオフにすることも考えられるが、その場合は、構造が複雑になり、製造コストが嵩むという問題が生じる。

本発明は、以上の背景に鑑み、簡単な構成で、消音性能と内燃機関の出力性能を両立可能な共鳴型消音器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、過給器（６）を有する内燃機関において、前記内燃機関の吸気通路（３）における前記過給器の下流側に設けられる共鳴型消音器（７）であって、消音のためのヘルムホルツ型の共鳴室（２１）を形成するハウジング部材（１１）と、前記吸気通路に連通する第１の端部（１２ａ）および開放された第２の端部（１２ｂ）を有し、前記吸気通路を前記共鳴室に連通する連通窓（２２）が側部（１２ｃ）に形成された連通管（１２）と、前記連通管の前記第２の端部を覆う第１の壁部（２３）および前記側部を覆う第２の壁部（１３ｂ）を有し、前記連通管に該連通管の長手方向にスライド変位可能に取り付けられ、前記吸気通路から前記第１の壁部の前記第２の端部側の面（２３ａ）に加わる空気の圧力に応じて、前記連通窓および前記共鳴室間の連通を開放する開位置と、前記連通窓および前記共鳴室間の連通を遮断する閉位置との間でスライド変位するスライド部材（１３）と、前記スライド部材の前記第１の壁部を前記連通管の前記第２の端部に向けて付勢する弾性部材（１４）とを有することを特徴とする共鳴型消音器を提供する。

この態様によれば、連通管の側部に形成され、吸気通路と共鳴室とを連通する連通窓が、吸気通路からスライド部材の第１の壁部に加わる空気の圧力に応じて開閉される。これにより、簡単な構成で、共鳴型消音器のオンオフを制御することができる。

また、上記の態様において、前記第１の壁部の前記第２の端部と反対側の面が大気に開放されるように構成するとよい。

この態様によれば、スライド部材の第１の壁部の第２の端部と反対側の面を、連通管の第２の端部に向けて一定の圧力で付勢することができる。

また、上記の態様において、前記連通管は、前記第２の端部が前記ハウジング部材内に突出するように配置されており、前記第１の壁部の前記第２の端部と反対側の面を前記共鳴室から隔てるべく前記第１の壁部と前記ハウジング部材との間に介在して設けられ、前記スライド部材のスライド変位に応じて伸縮可能な伸縮部材（１５）をさらに有し、かつ前記第１の壁部、伸縮部材、およびハウジング部材により画定された空間（２５）に大気を導入すべく、前記ハウジング部材の壁部に開口部（１１ｃ）が形成されているように構成するとよい。

この態様によれば、連通管がハウジング部材内に配置され、連通管の連通窓と共鳴室とが直接的に連通されるので、本発明の共鳴型消音器を簡単な構成で実現することができる。また、第１の壁部、伸縮部材、およびハウジング部材により、第１の壁部の第２の端部と反対側の面に大気を導入するための大気室を画定することができる。

また、上記の態様において、前記スライド部材の側部に、前記連通窓を前記共鳴室に連通するための開口窓（２４）が形成されており、前記開口窓の位置が前記連通窓の位置と一致したときに前記開位置となり、前記開口窓の位置が前記連通窓の位置と一致しないときに前記閉位置となるように構成するとよい。

この態様によれば、前記連通窓の開閉を自由に設定することができる。

また、上記の態様において、前記スライド部材は、前記第１の壁部の前記連通管側の面に加わる前記空気の圧力が予め定められた圧力以下である場合は、前記開位置に位置し、前記第１の壁部の前記連通管側の面に加わる前記空気の圧力が前記予め定められた圧力を超えた場合は、前記閉位置にスライド変位するように構成するとよい。

この態様によれば、過給器の過給圧が低いときは（エンジンの低負荷時）、消音性能を優先して共鳴型消音器をオンにし、過給器の過給圧が高いときは（エンジンの高負荷時）、出力性能を優先して共鳴型消音器をオフにすることができる。したがって、簡単な構成で、消音性能と内燃機関の出力性能を両立可能な共鳴型消音器を提供することが可能となる。

また、上記の態様において、前記弾性部材が、互いに直列に接続され、かつ互いにばね定数が異なる複数の弾性部材（３１、３２）を含み、前記スライド部材は、前記第１の壁部の前記２の端部側の面に加わる前記空気の圧力が予め定められた第１の圧力以下である場合は、前記開位置に位置し、前記吸気通路から前記第１の壁部の前記２の端部側の面に加わる前記空気の圧力が前記第１の圧力よりも大きく、かつ前記第１の圧力よりも大きい予め定められた第２の圧力以下である場合は、前記連通窓および前記共鳴室間の連通が一部開放される一部開位置にスライド変位し、かつ前記第１の壁部の前記２の端部側の面に加わる前記空気の圧力が前記第２の圧力を超えた場合は、前記閉位置にスライド変位するように構成するとよい。

この態様によれば、過給器の過給圧が低いときは、消音性能を優先して共鳴型消音器をオンに、過給器の過給圧が高いときは、出力性能を優先して共鳴型消音器をオフにするとともに、共鳴型消音器がオンのときに、過給器の過給圧に応じて連通窓の開度を予め設定された開度に変更することができる。共鳴型消音器の有効周波数は連通窓の開度に依存するので、連通窓の開度を予め設定された開度に変更することにより、共鳴型消音器の有効周波数を予め設定された有効周波数に変更することができる。これにより、消音性能と内燃機関の出力性能を両立するとともに、消音性能をさらに向上させることが可能となる。

また、上記の態様において、前記連通管の前記連通窓が、長方形、三角形、および逆三角形のいずれかの断面形状を有するように構成するとよい。

この態様によれば、連通窓の断面形状に応じて、共鳴型消音器の有効周波数を調節することができる。

以上の構成によれば、簡単な構成で、消音性能と内燃機関の出力性能を両立可能な共鳴型消音器を提供することができる。

本発明の共鳴型消音器が適用される内燃機関の吸気系を示す概略図 本発明の第１の実施形態に係る共鳴型消音器を示す側断面図 連通管、スライド部材、および伸縮部材を示す分解斜視図 図２の状態から吸気通路内の圧力が上昇した状態を示す図 第１実施形態に係る共鳴型消音器を用いた場合の、エンジンの回転数と、トルクとの関係を示すグラフ 本発明の第２の実施形態に係る共鳴型消音器を示す側断面図 図６の状態から吸気通路内の圧力が上昇した状態を示す図 図７の状態から吸気通路内の圧力がさらに上昇した状態を示す図 第２実施形態に係る共鳴型消音器を用いた場合の、エンジンの回転数と、トルクとの関係を示すグラフ 連通窓の断面形状を示す図 連通窓の開度が変化したときの有効周波数の変化を示すグラフ 本発明の共鳴型消音器の変形例を示す図 本発明の共鳴型消音器の変形例を示す図 本発明の共鳴型消音器を、インテークマニホールドを備えた内燃機関に適用した例を示す概略図

以下に、本発明の共鳴型消音器を、図面を参照して説明する。本発明の共鳴型消音器は、過給器を有する内燃機関において、内燃機関の機関本体に空気を供給する吸気通路における過給器の下流側に設けられる。説明の便宜上、以下では、各図面の上下方向を、本発明の共鳴型消音器およびその各部の上下方向とする。

（第１実施形態）
まず、本発明の共鳴型消音器の第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

図１は、本発明の共鳴型消音器が適用される内燃機関の吸気系を示す概略図である。図１に示すように、内燃機関の吸気系１は、機関本体２に空気を供給する吸気通路３を有している。内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知のエンジンであってよい。

吸気通路３には、上流側から、エアインレット４、エアクリーナ５、過給器（ターボチャージャ）６、本発明の共鳴型消音器７、インタークーラー８、及びスロットルバルブ９が順に設けられている。空気は、図１の白抜き矢印で示すように、エアインレット４から吸気通路３に取り入れられ、エアクリーナ５で異物が除去された後、過給器６において加圧される。そして、空気は、インタークーラー８で冷却され、スロットルバルブ９において流量が調整された後、機関本体２に供給される。

図１に示すように、本発明の共鳴型消音器７は、過給器６とインタークーラー８との間に設けられている。共鳴型消音器７は、共鳴室での共鳴効果によって消音するヘルムホルツ型消音器である。この共鳴型消音器７は、吸気系１において発生する吸気騒音を低減するために、吸気通路３から分岐して設けられている。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る共鳴型消音器７を示す側断面図である。図２に示すように、共鳴型消音器７は、ハウジング部材１１と、連通管１２と、スライド部材１３と、弾性部材１４と、伸縮部材１５とを有している。

ハウジング部材１１は、側壁１１ａと、上壁１１ｂと、図示しない底壁とを有する円筒状の形状を有し、吸気通路３の側部３ａの外面に固定されることにより、ヘルムホルツ型の共鳴室２１を形成している。なお、ハウジング部材１１の形状は特に限定されるものではなく、他の様々な形状であってよい。

連通管１２は、所定の長さを有する中空の円筒管であり、吸気通路３の側部３ａから上方に垂直に分岐し、ハウジング部材１１内に突出している。連通管１２の第１の端部１２ａは、吸気通路３に連通しており、第２の端部１２ｂはハウジング部材１１内に開放されている。連通管１２の側部１２ｃには、吸気通路３を共鳴室２１に連通する連通窓２２が形成されている。連通窓２２は、連通管１２の長さ方向に長い略長方形の形状に形成されている。なお、連通窓２２の形状はこれに限定されるものではなく、他の様々な形状であってよい。

スライド部材１３は、中空円筒状の部材であり、開口した一端部１３ａと、底部（第１の壁部）２３を有する他端部１３ｂと、円筒形の側部（第２の壁部）１３ｃとを有している。スライド部材１３は、底部２３で連通管１２の第２の端部１２ｂを覆い、かつ側部１３ｃで連通管１２の側部１２ｃを覆うようにして、連通管１２に、その長さ方向にスライド変位可能に外嵌されている。なお、本実施形態では、スライド部材１３が連通管１２に外嵌されるように構成したが、スライド部材１３が連通管１２に内嵌されるように構成してもよい。

また、スライド部材１３の側部１３ｃには、連通管１２の連通窓２２を開閉するための開口窓２４が形成されている。開口窓２４は、連通管１２の連通窓２２と位置が一致したときに、連通窓２２の開口面全体を開放する形状を有している。本実施形態では、開口窓２４は、連通窓２２と略同一の長方形状に形成されている。なお、開口窓２４の形状はこれに限定されるものではなく、連通窓２２と位置が一致したときに、連通窓２２の開口面全体を開放するような形状である限り、様々な形状であってよい。

弾性部材１４は、コイルばねであり、スライド部材１３の底部２３を、連通管１２の第２の端部１２ｂに向けて付勢している。弾性部材１４は、スライド部材１３の底部２３の上面２３ｂと、ハウジング部材１１の上壁１１ｂとの間に介在して設けられており、その下端１４ａがスライド部材１３の底部２３の上面２３ｂの略中央に固定され、その上端１４ｂがハウジング部材１１の上壁１１ｂの下面に固定されている。なお、弾性部材１４はこれに限定されるものではなく、他の様々な種類のばねや弾性体であってよい。

伸縮部材１５は、例えば柔軟性樹脂などの伸縮可能な材料からなり、スライド部材１３のスライド変位に応じて伸縮する。本実施形態では、伸縮部材１５として、伸縮可能な蛇腹状部材を用いている。伸縮部材１５は、スライド部材１３とハウジング部材１１との間に介在して設けられており、その下端１５ａがスライド部材１３の底部２３の上面２３ｂの周縁部に固定され、その上端１５ｂがハウジング部材１１の上壁１１ｂの内面に固定されている。また、伸縮部材１５は、底部２３の上面２３ｂ（連通管１２の第２の端部１２ｂと反対側の面）を共鳴室２１から隔てるべく、弾性部材１４を取り囲むように配置されている。これにより、伸縮部材１５、底部２３の上面２３ｂ、およびハウジング部材１１の上壁１１ｂにより、大気室２５が画定される。ハウジング部材１１の上壁１１ｂには、大気室２５に大気を導入すべく開口部１１ｃが形成されている。

図３は、連通管１２、スライド部材１３、および伸縮部材１５を示す分解斜視図である。図３に示すように、連通管１２は、吸気通路３の側部３ａから上方に向かって垂直に分岐している。連通管１２の連通窓２２は、連通管１２の側部１２ｃに、その周方向に沿って、所定の間隔を隔てて複数設けられている。図３の例では、連通窓２２は６つ設けられている。また、スライド部材１３の開口窓２４も、スライド部材１３の側部１３ｃに、その周方向に沿って、所定の間隔を隔てて複数設けられている。図３の例では、開口窓２４は６つ設けられている。上述したように、スライド部材１３の開口窓２４は、連通管１２の連通窓２２を開閉するためのものなので、開口窓２４は、連通窓２２と同数設けられている。

次に、以上のように構成された第１実施形態に係る共鳴型消音器７の動作について説明する。吸気通路３の反対側からスライド部材１３の底部２３の上面２３ｂに加わる大気圧をＰ１とする。また、弾性部材１４により、スライド部材１３の底部２３の上面２３ｂに加わる圧力をＰｋとする。なお、圧力Ｐｋは、弾性部材１４が底部２３の上面２３ｂを押す力を、上面２３ｂの面積で割った値とする。したがって、スライド部材１３の底部２３の上面２３ｂには、Ｐ１＋Ｐｋの圧力が加わっている。なお、本発明の共鳴型消音器７を、吸気通路３に対して垂直方向に配置する場合は、スライド部材１３にはさらに重力が加わる。ここでは、説明の便宜上、重力は考慮しない。吸気通路３から連通管１２を通ってスライド部材１３の底部２３の下面（連通管１２の第２の端部１２ｂ側の面）２３ａに加わる空気の圧力をＰ２とする。本発明の共鳴型消音器７は、過給器６の下流側に配置されているので、圧力Ｐ２は過給器６の過給圧である。

図２に示すように、スライド部材１３の底部２３の下面２３ａに加わる圧力Ｐ２が、Ｐ１＋Ｐｋ以下である場合は（Ｐ２≦Ｐ１＋Ｐｋ）、スライド部材１３は下方に付勢され、開口窓２４が連通管１２の連通窓２２と連通する位置に位置する。すなわち、スライド部材１３は、連通窓２２を開放する開位置に位置する。これにより、共鳴室２１と吸気通路３は、開口窓２４および連通窓２２を介して連通され、共鳴型消音器７はオンの状態になる。

図４は、図２の状態から吸気通路３内の圧力Ｐ２が上昇した状態を示す図である。図４に示すように、スライド部材１３の底部２３の下面２３ａに加わる圧力Ｐ２がＰ１＋Ｐｋを上回った場合（Ｐ１＋Ｐｋ＜Ｐ２）、スライド部材１３は、弾性部材１４の付勢力に抗して上方にスライド変位する。このとき、伸縮部材１５は、スライド部材１３の上方への変位に応じて収縮する。スライド部材１３の上方への変位に伴い開口窓２４も上方に変位し、開口窓２４は連通窓２２と連通しない位置に変位する。その結果、連通窓２２はスライド部材１３の側部１３ｃによって塞がれる。すなわち、スライド部材１３は、連通窓２２を閉鎖する閉位置に変位する。これにより、共鳴室２１と吸気通路３との連通が遮断され、共鳴型消音器７はオフの状態となる。その後、圧力Ｐ２が変化してＰ１＋Ｐｋ以下になると、図２の状態に戻る。

このように、本発明の第１実施形態に係る共鳴型消音器７は、スライド部材１３が、その底部２３の下面２３ａに加わる空気の圧力Ｐ２、すなわち過給器６の過給圧Ｐ２に応じて連通管１２の長さ方向にスライド変位することにより、連通管１２の連通窓２２を開閉することができる。これにより、過給器６の過給圧Ｐ２に応じて、共鳴型消音器７のオンオフを制御することができる。すなわち、バルブやアクチュエータなどの機械的機構を用いることなく、簡単な構造で共鳴型消音器７のオンオフを制御することができる。

そして、本発明の共鳴型消音器７は、過給器６の過給圧Ｐ２が低いときは（エンジンの低負荷時）、連通窓２２を開放して共鳴型消音器７をオンに、過給器６の過給圧Ｐ２が高いときは（エンジンの高負荷時）、連通窓２２を閉鎖して共鳴型消音器７をオフにすることができる。過給圧Ｐ２が高いときに共鳴型消音器７をオフにすると、共鳴型消音器７での圧力損失が発生しないので、内燃機関の出力が低下することがない。このように、本発明の共鳴型消音器７によれば、消音性能と内燃機関の出力性能を両立することができる。

図５は、この第１実施形態に係る共鳴型消音器７を用いた場合の、エンジンの回転数と、トルクとの関係を示すグラフである。なお、トルクは、過給器６の過給圧Ｐ２に比例する。第１実施形態に係る共鳴型消音器７は、エンジン負荷が１／４のときにオンになり、エンジン負荷が１／２以上になったときにオフになるように設定されている。このように、エンジン負荷が小さい場合は、消音性能を優先して共鳴型消音器７をオンにし、エンジン負荷が大きい場合は、内燃機関の出力性能を優先して共鳴型消音器７をオフすると、消音性能と内燃機関の出力性能を両立することができる。

また、本発明の共鳴型消音器７は、過給器６の下流側に配置されるので、水抜き穴が不要となる。したがって、共鳴型消音器７の設置位置に関する制約がなくなる。なお、車両の吸気系は、過給器６よりも上流側の部分は、レイアウト等の理由により車種毎に作り分けられるが、過給器６よりも下流側の部分は、各車種で共有されることが多い。したがって、過給器６の下流側に配置される本発明の共鳴型消音器７は、車両の製造コストの面でも有益である。

さらに、共鳴型消音器７を過給器６の下流側に設けることにより、吸気脈動の抑制効果も得られる。加振力は機関本体２で発生するため、共鳴型消音器７は、過給器６の上流側よりも、過給器６の下流側に配置される方が、吸気脈動を抑制する効果が高くなる。

（第２実施形態）
次に、本発明の共鳴型消音器の第２実施形態について、図６〜図９を参照して説明する。この第２実施形態に係る共鳴型消音器７は、弾性部材１４の代わりに、互いに直列に接続された２つの弾性部材３１、３２を用いている点が、上述した第１実施形態と異なる。他の点は第１実施形態と同一であるので、同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る共鳴型消音器７を示す側断面図である。図６に示すように、共鳴型消音器７は、互いに直列に接続された、第１の弾性部材３１および第２の弾性部材３２を有している。本実施形態では、第１の弾性部材３１および第２の弾性部材３２として、コイルばねを用いている。なお、弾性部材１４はこれに限定されるものではなく、他の様々な種類のばねや弾性体であってよい。

第１の弾性部材３１は、第２の弾性部材３２の上側に配置されている。第１の弾性部材３１は、その上端３１ａがハウジング部材１１の上壁１１ｂの内面に固定されており、その下端３１ｂが、第２の弾性部材３２の上端３２ａに接続されている。そして、第２の弾性部材３２の下端３２ｂは、スライド部材１３の底部２３の上面の略中央に固定されている。これにより、第１の弾性部材３１および第２の弾性部材３２は、ハウジング部材１１の上壁１１ｂとスライド部材１３の底部２３との間に介在して設けられている。

第１の弾性部材３１および第２の弾性部材３２は、第１実施形態の弾性部材１４と同様に、スライド部材１３を下方に付勢している。第１の弾性部材３１のばね定数をＫ１、第２の弾性部材３２のばね定数をＫ２とし、Ｋ１＜Ｋ２とする。吸気通路３の反対側からスライド部材１３の底部２３の上面２３ｂに加わる大気圧をＰ１とする。また、第１の弾性部材３１により、スライド部材１３の底部２３の上面２３ｂに加わる圧力をＰｋ_１、第２の弾性部材３２により、スライド部材１３の底部２３の上面２３ｂに加わる圧力をＰｋ_２とする。Ｐｋ_１＜Ｐｋ_２である。したがって、スライド部材１３の底部２３の上面２３ｂには、Ｐ１＋Ｐｋ_１＋Ｐｋ_２の圧力が加わっている。なお、第１の弾性部材３１と第２の弾性部材３２の位置は、逆であってもよい。つまり、第１の弾性部材３１が、第２の弾性部材３２の下側に配置してもよい。

次に、以上のように構成された第２実施形態に係る共鳴型消音器７の動作について説明する。吸気通路３から連通管１２を通ってスライド部材１３の底部２３の下面２３ａに加わる空気の圧力をＰ２とする。本発明の共鳴型消音器７は、過給器６の下流側に配置されているので、圧力Ｐ２は過給器６の過給圧である。

図６に示すように、スライド部材１３の底部２３の下面２３ａに加わる圧力Ｐ２が、Ｐ１＋Ｐｋ_１以下である場合は（Ｐ２≦Ｐ１＋Ｐｋ_１）、スライド部材１３は下方に付勢され、開口窓２４が連通管１２の連通窓２２と連通する位置に位置する。すなわち、スライド部材１３は、連通窓２２を開放する開位置に位置する。これにより、共鳴室２１と吸気通路３は、開口窓２４および連通窓２２を介して連通され、共鳴型消音器７はオンの状態になる。

図７は、図６の状態から吸気通路３内の圧力Ｐ２が上昇した状態を示す図である。図７に示すように、スライド部材１３の底部２３の下面２３ａに加わる圧力Ｐ２が、Ｐ１＋Ｐｋ_１よりも大きく、かつＰ１＋Ｐｋ_２以下である場合は（Ｐ１＋Ｐｋ_１＜Ｐ２≦Ｐ１＋Ｐｋ_２）、スライド部材１３は、第１の弾性部材３１の付勢力に抗して上方に変位する。このとき、伸縮部材１５は、スライド部材１３の上方への変位に応じて収縮する。また、このとき、第１の弾性部材３１は収縮するが、第２の弾性部材３２は収縮しない。スライド部材１３の上方への変位に伴い開口窓２４も上方に変位し、開口窓２４は、連通管１２の連通窓２２の上側半分と連通する位置に変位し、その位置で停止する。すなわち、スライド部材１３は、連通窓２２の開度を１／２にする位置（一部開位置）に変位する。なお、ここでいう開度とは、連通窓２２の上下方向の開度のことを指す。連通管１２の連通窓２２の下側半分は、スライド部材１３の側部１３ｃによって塞がれる。

下記のヘルムホルツ共鳴の式により、共鳴室の容量、連通管の長さが同じである場合は、共鳴型消音器の有効周波数は、共鳴室に通じる連通管の開口断面積の平方根に比例することが知られている。したがって、図７に示すように、連通窓２２の開度を変更することにより、共鳴型消音器７の有効周波数を変更することができる。なお、図７に示す連通窓２２の開度は一例であり、他の様々な開度にすることが可能である。例えば、連通窓２２の開度を１／３または１／４にするようにしてもよい。その場合、第１の弾性部材３１のばね定数Ｋ１は、そのような連通窓２２の開度が可能となるように設定する。

ｆ_ｈ：共鳴周波数
ｖ：音速
ｓ：開口断面積
ｖ：容量
ｌ：連通管長さ
δ：開口端補正長さ

図８は、図７の状態から吸気通路３内の圧力Ｐ２がさらに上昇した状態を示す図である。図８に示すように、スライド部材１３の底部２３の下面２３ａに加わる圧力Ｐ２が、Ｐ１＋Ｐｋ_２を上回った場合（Ｐ１＋Ｐｋ_２＜Ｐ２）、スライド部材１３は、第２の弾性部材３２の付勢力に抗して上方に変位する。このとき、伸縮部材１５は、スライド部材１３の上方への変位に応じて収縮する。スライド部材１３の上方への変位に伴い開口窓２４の位置も上方に変位し、開口窓２４は連通窓２２と連通しない位置に変位する。その結果、連通窓２２はスライド部材１３の側部１３ｃによって塞がれる。すなわち、スライド部材１３は、連通窓２２を閉鎖する閉位置に変位する。これにより、共鳴室２１と吸気通路３との連通が遮断され、共鳴型消音器７はオフの状態となる。その後、圧力Ｐ２が変化してＰ１＋Ｐｋ_２以下になると図７の状態に戻り、さらに圧力Ｐ２が変化してＰ１＋Ｐｋ_１以下になると図６の状態に戻る。

このように、本発明の第２実施形態に係る共鳴型消音器７は、過給器６の過給圧Ｐ２が低いときは（エンジンの低負荷時）、消音性能を優先して共鳴型消音器をオンに、過給器６の過給圧Ｐ２が高いときは（エンジンの高負荷時）、出力性能を優先して共鳴型消音器をオフにするとともに、共鳴型消音器７がオンのときに連通窓２２の開度を変更することにより、共鳴型消音器７の有効周波数を変更することができる。これにより、消音性能と内燃機関の出力性能を両立するとともに、消音性能をさらに向上させることが可能となる。

図９は、この第２実施形態の共鳴型消音器７を用いた場合の、エンジンの回転数と、トルクとの関係を示すグラフである。第２実施形態に係る共鳴型消音器７は、エンジン負荷が１／４のときにオンになり（連通窓２２の開度が１００％）、その後、エンジン負荷が上昇すると、連通窓２２の開度が５０％に変化し、エンジン負荷が１／２以上になったときにオフになるように設定されている。なお、ここでいうエンジン負荷とは、アクセル開度のことである。このように、エンジン負荷が小さい場合は共鳴型消音器７をオンにし、エンジン負荷が大きい場合は共鳴型消音器７をオフすると、消音性能と内燃機関の出力性能を両立することができる。そして、共鳴型消音器７がオンのときに連通窓２２の開度を変更することにより、消音性能を向上させることができる。

なお、上記の第２の実施形態では、第１の弾性部材３１と第２の弾性部材３２の２個の２つ弾性部材を用いたが、所望に応じて、互いに直列に接続され、ばね定数が互いに異なる３つ以上の数の弾性部材を用いることも可能である。その場合は、各弾性部材のばね定数は、圧力Ｐ２に応じて連通窓２２の開度が変化するように設定するとよい。

また、連通窓２２の開度（上下方向の開度）の変化に伴う共鳴型消音器７の有効周波数の変化は、連通窓２２の断面形状によって異なることが分かっている。図１０は、連通窓２２の断面形状を示す図であり、図１１は、連通窓２２の開度が変化したときの有効周波数の変化を示すグラフである。

図１０には、高さ方向の長さが２０ｍｍ、幅方向の長さが１０ｍｍである長方形（ａ）、高さ方向の長さが２０ｍｍ、底辺の長さが２０ｍｍである逆三角形（ｂ）、および高さ方向の長さが２０ｍｍ、底辺の長さが２０ｍｍである三角形（ｃ）の断面形状が示されている。

図１１に示すように、連通窓２２の断面形状が上記（ｂ）の場合は、有効周波数の変化は、連通窓２２の開度に比例する。また、断面形状が上記（ｃ）の場合は、連通窓２２の開度が小さいときは、有効周波数の変化が大きくなり、連通窓２２の開度が大きいときは、有効周波数の変化が小さくなる。断面形状が上記（ａ）の場合は、（ｂ）と（ｃ）の中間である。このように、連通窓２２の断面形状によって、連通窓２２の開度の変化に伴う有効周波数の変化が異なる。したがって、連通窓２２の断面形状を選択することにより、共鳴型消音器７の有効共鳴周波数を設定することが可能である。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。

例えば、上記の第１実施形態では、スライド部材１３の底部２３に加わる空気の圧力Ｐ２がＰ１＋Ｐｋを上回った場合に共鳴型消音器７をオフにするように構成したが、これとは逆に、圧力Ｐ２がＰ１＋Ｐｋを上回った場合に、共鳴型消音器７をオンにするように構成してもよい。この場合は、圧力Ｐ２がＰ１＋Ｐｋ以下であり、スライド部材１３が下方に付勢されている場合は、スライド部材１３の側部１３ｃにより連通管１２の連通窓２２が塞がれ（図１２参照）、圧力Ｐ２がＰ１＋Ｐｋを上回り、スライド部材１３が弾性部材１４の付勢力に抗して上方にスライド変位した場合に、スライド部材１３の開口窓２４の位置が連通管１２の連通窓２２の位置と一致し（図１３参照）、共鳴室２１が吸気通路３に連通されるように構成するとよい。

また、本発明の共鳴型消音器７は、インテークマニホールドを備えた内燃機関にも適用可能である。図１４は、本発明の共鳴型消音器７を、インテークマニホールド３３を備えた内燃機関１に適用した例を示す概略図である。図１４に示すように、本発明の共鳴型消音器７は、インテークマニホールド３３に取り付けてもよい。この場合も、上記実施形態の場合と同様の効果が得られる。

１ 内燃機関
２ 機関本体
３ 吸気通路
４ エアインレット
５ エアクリーナ
６ 過給器
７ 共鳴型消音器
８ インタークーラー
９ スロットルバルブ
１１ ハウジング部材
１１ｃ 開口部
１２ 連通管
１２ａ 第１の端部
１２ｂ 第２の端部
１３ スライド部材
１３ｃ 側部（第２の壁部）
１４ 弾性部材
１５ 伸縮部材
２１ 共鳴室
２２ 連通窓
２３ 底部（第１の壁部）
２４ 開口窓
２５ 大気室
３１ 第１の弾性部材
３２ 第２の弾性部材

Claims (7)

1. 過給器を有する内燃機関において、前記内燃機関の吸気通路における前記過給器の下流側に設けられる共鳴型消音器であって、
   消音のためのヘルムホルツ型の共鳴室を形成するハウジング部材と、
   前記吸気通路に連通する第１の端部および開放された第２の端部を有し、前記吸気通路を前記共鳴室に連通する連通窓が側部に形成された連通管と、
   前記連通管の前記第２の端部を覆う第１の壁部および前記連通管の前記側部を覆う第２の壁部を有し、前記連通管に該連通管の長手方向にスライド変位可能に取り付けられ、前記吸気通路から前記第１の壁部の前記第２の端部側の面に加わる空気の圧力に応じて、前記連通窓および前記共鳴室間の連通を開放する開位置と、前記連通窓および前記共鳴室間の連通を遮断する閉位置との間でスライド変位するスライド部材と、
   前記スライド部材の前記第１の壁部を前記連通管の前記第２の端部に向けて付勢する弾性部材と
   を有することを特徴とする共鳴型消音器。
2. 前記第１の壁部の前記第２の端部と反対側の面が大気に開放されていることを特徴とする請求項１に記載の共鳴型消音器。
3. 前記連通管は、前記第２の端部が前記ハウジング部材内に突出するように配置されており、
   前記第１の壁部の前記第２の端部と反対側の面を前記共鳴室から隔てるべく前記第１の壁部と前記ハウジング部材との間に介在して設けられ、前記スライド部材のスライド変位に応じて伸縮可能な伸縮部材をさらに有し、かつ
   前記第１の壁部の前記第２の端部と反対側の面に大気を導入すべく、前記ハウジング部材の壁部に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の共鳴型消音器。
4. 前記スライド部材の側部に、前記連通窓を前記共鳴室に連通するための開口窓が形成されており、
   前記開口窓の位置が前記連通窓の位置と一致したときに前記開位置となり、
   前記開口窓の位置が前記連通窓の位置と一致しないときに前記閉位置となることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の共鳴型消音器。
5. 前記スライド部材は、
   前記第１の壁部の前記２の端部側の面に加わる前記空気の圧力が予め定められた圧力以下である場合は、前記開位置に位置し、
   前記第１の壁部の前記２の端部側の面に加わる前記空気の圧力が前記予め定められた圧力を超えた場合は、前記閉位置にスライド変位することを特徴とする請求項４に記載の共鳴型消音器。
6. 前記弾性部材が、互いに直列に接続され、かつ互いにばね定数が異なる複数の弾性部材を含み、
   前記スライド部材は、
   前記第１の壁部の前記２の端部側の面に加わる前記空気の圧力が予め定められた第１の圧力以下である場合は、前記開位置に位置し、
   前記吸気通路から前記第１の壁部の前記２の端部側の面に加わる前記空気の圧力が前記第１の圧力よりも大きく、かつ前記第１の圧力よりも大きい予め定められた第２の圧力以下である場合は、前記連通窓および前記共鳴室間の連通が一部開放される一部開位置にスライド変位し、かつ
   前記第１の壁部の前記２の端部側の面に加わる前記空気の圧力が前記第２の圧力を超えた場合は、前記閉位置にスライド変位することを特徴とする請求項４に記載の共鳴型消音器。
7. 前記連通管の前記連通窓が、長方形、三角形、および逆三角形のいずれかの断面形状を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の共鳴型消音器。

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