JP3721875B2

JP3721875B2 - Silencer

Info

Publication number: JP3721875B2
Application number: JP22709699A
Authority: JP
Inventors: 雅人飯澤; 敦裕松田
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP2001050127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等におけるエンジンの吸気騒音を低減させるための消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの稼動により生じた吸気騒音を低減させる従来の消音器は、図７に例示されているように、吸気口１とエアクリーナ２とが第１吸気ダクト３により連通していると共に、エアクリーナ２とエンジン４とが第２吸気ダクト５により連通している一方、第１吸気ダクト３と共鳴箱６とが管路７により連通していて、エンジン４の回転数を検出するセンサ８の出力に応じてコントローラ９がアクチュエータ１０を制御し、または、図８に例示されているように、吸気口１とエアクリーナ２とが第１吸気ダクト３により連通している一方、第１吸気ダクト３と共鳴箱６とが管路７により連通していて、吸気口１近傍に設置されたマイクロホン１１が吸気騒音を検出し、マイクロホン１１の出力に応じコントローラ９がアクチュエータ１０を制御し、それぞれアクチュエータ１０が共鳴箱６の容積や、管路７の長さ、あるいは、断面積を調整して、第１吸気ダクト３における吸気騒音の周波数と、共鳴箱６の共鳴周波数とを一致させることによりそれぞれ吸気騒音を低減させるようにしていた。
【０００３】
しかしながら、これらの場合には、センサ８、コントローラ９、アクチュエータ１０、マイクロホン１１等の電気機器が必要となるため、消音器のコストアップを招くことは避けられず、また、エンジン４の近辺に設置された各電気機器は熱害を受けるおそれがあって、消音器としての耐久性や信頼性に問題が生じやすく、これらの問題を解消させるように各電気機器を保護すれば、一層のコストアップにつながることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エンジンの吸気騒音を広い範囲の周波数にわたって安価に低減させようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明にかかる消音器は、吸気口とエアクリーナとを連通する第１吸気ダクト、上記エアクリーナとエンジンとを連通する第２吸気ダクト、管路により上記第１吸気ダクトに連通する共鳴箱、上記管路の通路断面積を連続的に変化させる可変機構、及び、上記第２吸気ダクトと連通し上記第２吸気ダクト内の吸気負圧の大きさに応じて上記可変機構を作動させるアクチュエータをそなえ、上記可変機構は上記管路の通路断面積を上記エンジンの回転数に応じそれぞれ連続的に変化させると共に、上記変化が複数段階設けられている。
【０００６】
すなわち、第２吸気ダクト内の吸気負圧の大きさに応じてアクチュエータが可変機構を作動させ、第１吸気ダクトと共鳴箱とを連通する管路の通路断面積を可変機構がエンジンの回転数に応じそれぞれ連続的に変化させると共に、上記変化が複数段階設けられていて、広い範囲の周波数にわたる吸気騒音を、それと略一致した共鳴周波数の共鳴箱により確実に低減させることが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の各実施形態例について、前記従来装置との同等部分にはそれぞれ同一符号を付けて説明する。
図１及び図２において、消音器２０は、吸気口１とエアクリーナ２とが第１吸気ダクト３により連通していると共に、エアクリーナ２とエンジン４とが第２吸気ダクト５により連通している一方、第１吸気ダクト３のエアクリーナ２近傍と共鳴箱６とが管路７により連通しており、また、第２吸気ダクト５とアクチュエータ１０とが管路２１により連通し、管路２１にサージタンク２２が設けられている。
【０００８】
共鳴箱６及びアクチュエータ１０は相互に近接して配置され、シャフト２３が共鳴箱６及びアクチュエータ１０を挿通してその軸上で回動自在に取り付けられ、ぜんまいばね２４の一端がアクチュエータ１０の外面に係止されていると共に、その他端がシャフト２３に連結されて、シャフト２３を図２の反時計方向へ付勢している。
【０００９】
また、共鳴箱６内でシャフト２３の端部に固着された円板２５が、共鳴箱６に対する管路７の四角形開口２６に接していて、円板２５には幅が図２の反時計方向へ略２次曲線的に増大する弧状の通路２７が形成されており、さらに、アクチュエータ１０内のシャフト２３にはブレード２８が固着されていて、管路２１によりアクチュエータ１０内の負圧室２９へ導かれた第２吸気ダクト５の吸気負圧がブレード２８に作用すると、その吸気負圧の大きさに応じぜんまいばね２４のばね力に抗して図２の時計方向へシャフト２３を回動させるように構成されている。
【００１０】
消音器２０において、図３（ａ）に示されているように、エンジン４の回転数Ｎが上昇するに従って第２吸気ダクト５内の吸気負圧Ｐが略２次曲線的に増大するが、吸気負圧Ｐの微小変動はサージタンク２２で吸収されて管路２１によりアクチュエータ１０の負圧室２９内へ導かれ、この吸気負圧Ｐの大きさに応じぜんまいばね２４のばね力に抗して図２の時計方向へシャフト２３を回動させる結果、管路７の開口２６と円板２５に形成された弧状通路２７とが重複した図２のハッチング部分、すなわち、共鳴箱６に対する管路７の通路断面積Ｓは、図３（ｂ）に示されているように、吸気負圧Ｐの増加に対して比例的に増大する。
【００１１】
他方、共鳴箱６の共鳴周波数ｆは、次式で表される。
ｆ＝Ｃ／２π×√（Ｓ／ＶＬ）
だだし、Ｃは定数、Ｖは共鳴箱６内の容積、Ｌは管路７の長さである。
【００１２】
すなわち、図３（ｃ）のように、共鳴箱６の共鳴周波数ｆは管路７の通路断面積Ｓの１／２乗に比例して変化するので、図３（ｄ）のように、共鳴周波数ｆはエンジン回転数Ｎと略比例的に変化することとなる。
【００１３】
他方、エンジン４の稼動によってエアクリーナ２近辺の第１吸気ダクト３内に生じる吸気騒音の周波数Ｆはエンジン回転数Ｎと略比例的に変化するので、共鳴箱６の共鳴周波数ｆを吸気騒音の周波数Ｆと略一致させることにより、吸気騒音を効果的に、かつ、確実に低減させることが可能となる。
【００１４】
すなわち、車両に搭載されたエンジン４のある回転数において、吸気騒音の周波数Ｆに対する音圧レベルｄＢは図４（ａ）における実線のように現れるが、共鳴箱６の共鳴周波数ｆを音圧レベルｄＢの特に大きい周波数Ｆ１と略一致させることにより、図４（ａ）における破線のように、周波数Ｆ１付近の吸気騒音を効果的に低減させることができ、その結果、図４（ｂ）に実線で例示された車室内における音圧レベルｄＢ´の最大値を、図４（ｂ）の破線のように大幅に低減させて、車室内の居住性を容易に高めることが可能となる。
【００１５】
また、消音器２０は、共鳴箱６内に配置された円板２５に弧状通路２７が形成されていて、管路７の開口２６と弧状通路２７との重複により決められる管路７の通路断面積Ｓをエンジン回転数Ｎの変化に応じ連続的に変化させて、共鳴箱６の共鳴周波数を広い範囲で変化させることができるので、エンジン４の吸気騒音のうち特に音圧の高い周波数に共鳴箱６の共鳴周波数を略一致させることにより、広い範囲の周波数にわたってエンジン４の吸気騒音を効果的に低減させることができる。
【００１６】
しかも、消音器２０は、第２吸気ダクト５における吸気負圧を利用してアクチュエータ１０を作動させ、シャフト２３の回動により共鳴箱６に対する管路７の通路断面積Ｓを調整して、共鳴箱６の共鳴周波数を制御しており、従来装置のように高価な電気機器を全く必要としないため、比較的安価にエンジン４の吸気騒音を確実に低減させることができる特色がある。
【００１７】
さらに、管路２１にはサージタンク２２が設けられており、第２吸気ダクト５内の吸気負圧Ｐはその微小変動がサージタンク２２で吸収されて、管路２１によりアクチュエータ１０の負圧室２９内へ導かれるので、アクチュエータ１０は吸気負圧Ｐと正確に対応して管路７の通路断面積Ｓを的確に制御し、従って、第１吸気ダクト３に生じる吸気騒音を常に良好に低減させることができるようになる。
【００１８】
図５に示す実施形態例においては、共鳴箱６内でシャフト２３の端部に固着された円板２５が、共鳴箱６に対する管路７の四角形開口２６に接しており、円板２５にはそれぞれ幅が図５の反時計方向へ略２次曲線的に増大する弧状通路３０及び弧状通路３１が連続して形成され、かつ、弧状通路３０、３１以外の部分は上記実施形態例と同等の構成を有しているので、シャフト２３を中心として円板２５が回動したとき、開口２６と各弧状通路３０、３１とが重複した図５のハッチング部分、すなわち、共鳴箱６に対する管路７の通路断面積Ｓは、吸気負圧Ｐの増加に対してそれぞれ略２次曲線的に増大する部分が連続して２段階設けられ、従って、共鳴箱６における共鳴周波数は、シャフト２３の回動角に対応して連続的に変化する部分が２段階設けられることとなる。
【００１９】
他方、エンジン４の稼動時に第１吸気ダクト３内に生じる吸気の２次、４次、６次振動の各周波数Ｆは、図６にそれぞれイ、ロ、ハとして示されているように、エンジン４の回転数Ｎに略比例して変化し、かつ、図６のハッチング部分ではそれぞれ吸気の４次振動及び６次振動が共振を起こして、それぞれの音圧がとくに大きくなり、それぞれ体感度が比較的大きい吸気騒音を発生させることとなる。
【００２０】
従って、エンジン４の回転数Ｎが上昇するに伴い増大する第２吸気ダクト５内の吸気負圧Ｐによりアクチュエータ１０を作動させ、シャフト２３を介し円板２６を図５の時計方向へ回動させて、管路７の開口２６と円板２５に形成された弧状通路３０、３１との重複部分、すなわち、共鳴箱６に対する管路７の通路断面積Ｓをそれぞれ略２次曲線的に変化させ、その変化が２段階連続して設けられることにより、共鳴箱６における共鳴周波数ｆはエンジン回転数Ｎに対する略比例的変化が２段階連続し、図６に２点鎖線で示されているように、図６のハッチング部分である吸気騒音域に略一致させれば、複数次の吸気騒音を連続的に、かつ、効果的に低減させることが可能となり、その外は上記実施形態例と同等の作用効果を奏することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明にかかる消音器にあっては、第２吸気ダクト内の吸気負圧の大きさに応じてアクチュエータが可変機構を駆動し、第１吸気ダクトと共鳴箱とを連通する管路の通路断面積を可変機構がエンジンの回転数に応じそれぞれ連続的に変化させると共に、上記変化が複数段階設けられていて、従来のように特別な電気機器を全く必要としていないため、広い範囲の周波数にわたる吸気騒音を、それと略一致した共鳴周波数の共鳴箱により低コストで確実に低減させることができる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における概略配置図。
【図２】図１のII矢視拡大図。
【図３】上記実施形態例の作用説明図。
【図４】上記実施形態例の作用説明図。
【図５】本発明の他の実施形態例における図３相当の平面図。
【図６】上記他の実施形態例における作用説明図。
【図７】従来装置の概略配置図。
【図８】従来装置の概略配置図。
【符号の説明】
２エアクリーナ
３第１吸気ダクト
４エンジン
５第２吸気ダクト
６共鳴箱
７管路
１０アクチュエータ
２０消音器
２１管路
２２サージタンク
２５円板
２６管路開口
２７、３０、３１弧状通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a silencer for reducing engine intake noise in a vehicle or the like.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 7, the conventional silencer for reducing the intake noise generated by the operation of the engine is such that the intake port 1 and the air cleaner 2 communicate with each other through the first intake duct 3, and the air cleaner 2 While the engine 4 is in communication with the second intake duct 5, the first intake duct 3 and the resonance box 6 are in communication with each other through the pipe 7, and according to the output of the sensor 8 that detects the rotational speed of the engine 4. The controller 9 controls the actuator 10 or, as illustrated in FIG. 8, the intake port 1 and the air cleaner 2 are communicated with each other by the first intake duct 3, while the first intake duct 3 and the resonance box 6 communicates with the pipe line 7, the microphone 11 installed in the vicinity of the intake port 1 detects intake noise, and the controller 9 controls the actuator 10 according to the output of the microphone 11. The actuator 10 adjusts the volume of the resonance box 6, the length of the pipe line 7, or the cross-sectional area so that the frequency of the intake noise in the first intake duct 3 matches the resonance frequency of the resonance box 6. In this way, the intake noise is reduced.
[0003]
However, in these cases, since electric devices such as the sensor 8, the controller 9, the actuator 10, and the microphone 11 are necessary, it is inevitable that the cost of the silencer is increased, and it is installed in the vicinity of the engine 4. Each electrical device is subject to heat damage, and it is easy to cause problems with durability and reliability as a silencer. If each electrical device is protected to eliminate these problems, the cost will be further increased. Will lead to.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is intended to reduce the intake noise of an engine at a low cost over a wide range of frequencies.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, a silencer according to the present invention includes a first intake duct that communicates an intake port and an air cleaner, a second intake duct that communicates the air cleaner and the engine, and a resonance box that communicates with the first intake duct by a pipe line. A variable mechanism that continuously changes the passage cross-sectional area of the conduit, and an actuator that communicates with the second intake duct and operates the variable mechanism in accordance with the magnitude of the intake negative pressure in the second intake duct The variable mechanism continuously changes the passage cross-sectional area of the pipe line according to the rotational speed of the engine, and the change is provided in a plurality of stages .
[0006]
That is, the rotation speed of the variable mechanism is an engine actuator actuates the variable mechanism, a passage sectional area of the conduit which communicates the resonance box and the first intake duct according to the size of the intake negative pressure in the second intake duct Accordingly, the above-mentioned change is provided in a plurality of stages , and intake noise over a wide range of frequencies can be reliably reduced by a resonance box having a resonance frequency substantially coincident with the intake noise.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, each embodiment of the present invention shown in the drawings will be described by assigning the same reference numerals to the equivalent parts of the conventional apparatus.
In FIG. 1 and FIG. 2, the silencer 20 includes an air inlet 1 and an air cleaner 2 that communicate with each other through a first air intake duct 3, and an air cleaner 2 and an engine 4 that communicate with each other through a second air intake duct 5. The vicinity of the air cleaner 2 of the first intake duct 3 and the resonance box 6 communicate with each other through a pipe line 7, and the second intake duct 5 and the actuator 10 communicate with each other through a pipe line 21. 22 is provided.
[0008]
The resonance box 6 and the actuator 10 are arranged close to each other, the shaft 23 is inserted through the resonance box 6 and the actuator 10 and is rotatably attached on the axis thereof, and one end of the mainspring spring 24 is attached to the outer surface of the actuator 10. together is engaged, the other end is connected to the shaft 23, it urges the shaft 23 in the counterclockwise direction in FIG. 2.
[0009]
Further, a disk 25 fixed to the end of the shaft 23 in the resonance box 6 is in contact with the rectangular opening 26 of the duct 7 with respect to the resonance box 6, and the width of the disk 25 is counterclockwise in FIG. An arc-shaped passage 27 increasing in a substantially quadratic curve is formed. Further, a blade 28 is fixed to a shaft 23 in the actuator 10, and is connected to a negative pressure chamber 29 in the actuator 10 by a pipe line 21. When the intake negative pressure of the guided second intake duct 5 acts on the blade 28, the shaft 23 is rotated clockwise in FIG. 2 against the spring force of the mainspring spring 24 according to the magnitude of the intake negative pressure. It is configured as follows.
[0010]
In the silencer 20, as shown in FIG. 3A, the intake negative pressure P in the second intake duct 5 increases in a substantially quadratic curve as the rotational speed N of the engine 4 increases. Small fluctuations in the intake negative pressure P are absorbed by the surge tank 22 and guided into the negative pressure chamber 29 of the actuator 10 by the conduit 21, and resists the spring force of the mainspring spring 24 according to the magnitude of the intake negative pressure P. As a result of rotating the shaft 23 clockwise in FIG. 2, the hatched portion in FIG. 2 where the opening 26 of the conduit 7 and the arc-shaped passage 27 formed in the disc 25 overlap, that is, the conduit to the resonance box 6 is shown. As shown in FIG. 3B, the passage sectional area S of 7 increases in proportion to the increase of the intake negative pressure P.
[0011]
On the other hand, the resonance frequency f of the resonance box 6 is expressed by the following equation.
f = C / 2π × √ (S / VL)
However, C is a constant, V is the volume in the resonance box 6, and L is the length of the conduit 7.
[0012]
That is, as shown in FIG. 3C, the resonance frequency f of the resonance box 6 changes in proportion to the 1/2 power of the passage cross-sectional area S of the pipe line 7, so that the resonance frequency f as shown in FIG. The frequency f changes approximately proportionally to the engine speed N.
[0013]
On the other hand, the frequency F of the intake noise generated in the first intake duct 3 in the vicinity of the air cleaner 2 due to the operation of the engine 4 changes approximately proportionally to the engine speed N. Therefore, the resonance frequency f of the resonance box 6 is changed to the frequency of the intake noise. By substantially matching F, intake noise can be effectively and reliably reduced.
[0014]
That is, at a certain rotational speed of the engine 4 mounted on the vehicle, the sound pressure level dB with respect to the frequency F of the intake noise appears as shown by the solid line in FIG. 4A, but the resonance frequency f of the resonance box 6 is set to the sound pressure level. By making it substantially coincide with the particularly large frequency F1 of dB, the intake noise near the frequency F1 can be effectively reduced as shown by the broken line in FIG. 4A, and as a result, the solid line in FIG. The maximum value of the sound pressure level dB ′ in the vehicle interior exemplified in FIG. 4 can be greatly reduced as indicated by the broken line in FIG. 4B, and the comfort in the vehicle interior can be easily increased.
[0015]
In the silencer 20, an arc-shaped passage 27 is formed in a disk 25 arranged in the resonance box 6, and the passage of the pipe 7 is determined by the overlap between the opening 26 of the pipe 7 and the arc-shaped passage 27. Since the resonance frequency of the resonance box 6 can be changed in a wide range by continuously changing the area S according to the change in the engine speed N, it resonates with a particularly high sound pressure frequency of the intake noise of the engine 4. By substantially matching the resonance frequency of the box 6, the intake noise of the engine 4 can be effectively reduced over a wide range of frequencies.
[0016]
In addition, the silencer 20 operates the actuator 10 using the intake negative pressure in the second intake duct 5 and adjusts the passage cross-sectional area S of the pipe line 7 with respect to the resonance box 6 by the rotation of the shaft 23 to resonate. Since the resonance frequency of the box 6 is controlled and no expensive electrical equipment is required unlike the conventional apparatus, the intake noise of the engine 4 can be reliably reduced at a relatively low cost.
[0017]
Further, a surge tank 22 is provided in the pipe line 21, and a slight fluctuation of the intake negative pressure P in the second intake duct 5 is absorbed by the surge tank 22. 29, the actuator 10 accurately controls the passage cross-sectional area S of the pipe line 7 corresponding to the intake negative pressure P accurately, and accordingly, the intake noise generated in the first intake duct 3 is always reduced satisfactorily. To be able to.
[0018]
In the embodiment shown in FIG. 5, the disc 25 fixed to the end of the shaft 23 in the resonance box 6 is in contact with the rectangular opening 26 of the duct 7 with respect to the resonance box 6. Each of the arc-shaped passage 30 and the arc-shaped passage 31 whose width increases in a counter-clockwise direction in the counterclockwise direction of FIG. 5 is formed continuously, and portions other than the arc-shaped passages 30 and 31 are the same as those in the above embodiment. Because of the configuration, when the disk 25 rotates around the shaft 23, the opening 26 and the arcuate passages 30, 31 overlap each other in the hatched portion of FIG. 5, that is, the conduit 7 for the resonance box 6. The passage cross-sectional area S of the resonance box 6 is provided with two stages in which a portion that increases in a substantially quadratic curve with respect to the increase of the intake negative pressure P is continuously provided. The part that changes continuously corresponding to the corner And thus it provided stage.
[0019]
On the other hand, the frequencies F of the secondary, fourth, and sixth vibrations of the intake air that are generated in the first intake duct 3 when the engine 4 is in operation are shown in FIG. 6 changes substantially in proportion to the rotational speed N, and in the hatched portion of FIG. 6, the fourth and sixth vibrations of the intake air resonate, and the respective sound pressures become particularly large, and the body sensitivity is increased. A relatively large intake noise is generated.
[0020]
Accordingly, the actuator 10 is actuated by the intake negative pressure P in the second intake duct 5 which increases as the rotational speed N of the engine 4 increases, and the disk 26 is rotated in the clockwise direction in FIG. Then, the overlapping portion of the opening 26 of the pipe line 7 and the arc-shaped passages 30 and 31 formed in the disk 25, that is, the passage sectional area S of the pipe line 7 with respect to the resonance box 6 is changed in a substantially quadratic curve, respectively. As the change is provided in two steps in succession, the resonance frequency f in the resonance box 6 has two steps of a substantially proportional change with respect to the engine speed N, as shown by a two-dot chain line in FIG. 6, it is possible to reduce the multiple-order intake noise continuously and effectively by making it substantially coincide with the intake noise area that is the hatched portion of FIG. 6, and the rest is equivalent to the above embodiment example. It can be effective That.
[0021]
【The invention's effect】
In the silencer according to the present invention, the actuator drives the variable mechanism in accordance with the magnitude of the intake negative pressure in the second intake duct, and disconnects the passage of the pipe that communicates the first intake duct and the resonance box. The variable area mechanism continuously changes according to the engine speed, and the above changes are provided in multiple stages , and no special electrical equipment is required as in the past, so intake air over a wide range of frequencies. There is an advantage that noise can be reliably reduced at a low cost by a resonance box having a resonance frequency substantially coincident with the noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic layout diagram according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view taken along arrow II in FIG.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.
FIG. 5 is a plan view corresponding to FIG. 3 in another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the other embodiment.
FIG. 7 is a schematic layout diagram of a conventional apparatus.
FIG. 8 is a schematic layout diagram of a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
2 Air cleaner 3 First intake duct 4 Engine 5 Second intake duct 6 Resonant box 7 Pipe line 10 Actuator 20 Silencer 21 Pipe line 22 Surge tank 25 Disk 26 Pipe openings 27, 30, 31 Arc path

Claims

A first intake duct that communicates the air inlet and the air cleaner, a second intake duct that communicates the air cleaner and the engine, a resonance box that communicates with the first intake duct via a conduit, and a passage cross-sectional area of the conduit a variable mechanism for changing, and, an actuator for actuating said second intake duct and communicating the variable mechanism in accordance with the magnitude of the intake negative pressure in the second intake duct, the variable mechanism of the conduit A silencer in which the cross-sectional area of the passage is continuously changed according to the rotational speed of the engine, and the change is provided in a plurality of stages.

Oite to claim 1, silencer surge tank is provided in the communication passage between the second inlet duct and the actuator.