JP4529790B2 - 吸気装置および２次音発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ガソリン車などにおいて燃焼空気などを導入してエンジン側に供給するための吸気装置およびその吸気装置に備えられる２次音発生装置に関するものである。

一般に、ガソリン車などで発生する騒音としては、そのエンジン音や排気系における排気音の他に、燃焼空気などを取り入れるための吸気系における吸気音が知られている。
このような吸気系の騒音に対する対策としては、従来から様々な方法が提案されており、その一つとして例えば以下の特許文献１に示すような技術が提案されている。
すなわち、この特許文献１に開示されている吸気騒音低減技術は、エンジンの吸気口付近に音波干渉器を設け、その音波干渉器からその吸気音と干渉する干渉音波を放射することでエンジンの吸気口付近で発生する吸気音を低減するようにしている。
特開平２−２０７１７０号公報

ところで、最近のモータスポーツやテレビゲームなどの人気向上に伴い、このような吸気音は必ずしも不快な騒音ではなく、その種類（周波数成分）やそれを聞く人によってはむしろ気分を盛り上げてくれる心地よいサウンド（ｓｏｕｎｄ：音響）として捉えられるケースが増えてきている。
しかしながら、このような吸気音の感じ方には個人差が大きく、特に乗用車などのように公道を主に走行する一般車両などでは、やはりその吸気音を周囲にまき散らさないように抑制するような措置を施すことが望ましい。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、不快と感じる種類（周波数成分）の吸気音を抑えると共に心地よいと感じる種類の吸気音を増幅させることができる新規な吸気装置およびその吸気装置に備えられる２次音発生装置を提供するものである。

前記課題を解決するために、本発明の吸気装置は、吸気導入路を介してエンジンへ外気を導入する吸気装置において、前記吸気導入路の吸気口近傍または当該吸気導入路の途中に導波管を設け、当該導波管に前記吸気導入路で発生する吸気音のうち所定の周波数成分の音を消すと共に、他の所定の周波数成分の音を増幅するための２次音を発生する２次音発生手段を備えたことを特徴とするものである。

本発明の吸気装置によれば、２次音発生手段から所定の２次音を導波管内に放射するようにしたため、前記吸気導入路の吸気口から放射される吸気音のうち、一般に不快と感じる周波数成分の音を抑えることができるだけでなく、これと同時に一般に心地よいと感じる周波数成分の音を効果的に増幅させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明に係る吸気装置１０の第１の実施の形態を示したものである。
図において、先ず符号１１は、乗用車などの車両（図示せず）に搭載された６気筒のエンジンであり、このエンジン１１には、各気筒に混合気を導入するためのインテークマニホールド１２を介してサージタンク１３が接続されている。

このサージタンク１３は、混合気を一時的に溜めてインテークマニホールド１２側に効率良く分配するものであり、このサージタンク１３にはさらにブランチ管１４を介してスロットルチャンバ１５が接続されている。
また、このスロットルチャンバ１５の上流側には、吸気ダクト１６を介してエアクリーナ１７が設けられており、さらにこのエアクリーナ１７の上流側には、車両前方（車両外方）から冷たい外気（燃焼空気）を効率良く取り入れるための外気導入ダクト１８が接続されている。

そして、この外気導入ダクト１８、エアクリーナ１７、吸気ダクト１６、スロットルチャンバ１５、ブランチ管１４、サージタンク１３、インテークマニホールド１２によって取り入れた外気をエンジン１１側に導入する吸気導入路Ｌが構成されている。
また、この吸気導入路Ｌの上流端を構成する外気導入ダクト１８の吸気口１８ａは車両前方に向けて配置されていると共に、その吸気口１８ａの近傍には、これを覆うように同じく車両前方に開口した、内部中空の導波管１９が設けられており、さらにこの導波管１９には２次音発生手段２０が設けられている。

この２次音発生手段２０は、前記導波管１９に前記吸気導入路Ｌで発生する吸気音のうち所定の周波数成分の音を消すと共に、他の所定の周波数成分の音を増幅するための２次音を発生する機能を発揮するものであり、具体的にはスピーカー２０ａと、このスピーカー２０ａから前記２次音を発生するための２次音発生回路（図示せず）と、このスピーカー２０ａの背面からの音漏れを防止すべくその背面側を覆うためのエンクロージャ２０ｂとから構成されている。

次に、このような構成をした本発明に係る吸気装置１０の作用を説明する。
エンジン１１を駆動すると、このエンジン１１を加振源として吸気脈動が発生することになるが、この吸気脈動は、前記吸気導入路Ｌ、すなわちインテークマニホールド１２、サージタンク１３、ブランチ管１４、スロットルチャンバ１５、吸気ダクト１６、エアクリーナ１７を介して外気導入ダクト１８に伝搬した後、その外気導入ダクト１８先端の吸気口１８ａから吸気音として車外方向へ発音される。

そして、このようにして発生した吸気音には、一般に人が不快と感じる周波数成分の音（以下、「不快音」という）と、人が心地よいと感じる周波数成分の音（以下、「快適音」という）が含まれていることから、前記エンジン１１の駆動と同時または前後して、前記２次音発生手段２０から前記「不快音」側を消音すると共に、前記「快適音」側を積極的に増幅するような性質を有する２次音を内部中空の導波管１９内に発する。

具体的には、前記２次音発生手段２０の図示しない２次音発生回路によって、前記「不快音」に対しては、前記導波管１９の開口部でその「不快音」と同レベル・逆位相となる２次音を発生するように前記スピーカー２０ａの出力を調整し、また、前記「快適音」に対しては、前記導波管１９の開口部でその「快適音」を積極的に増幅する２次音を発生するように前記スピーカー２０ａの出力を調整する。
これによって、前記吸気導入路Ｌから放射される吸気音のなかの「不快音」を容易且つ効果的に消音できると共に、「快適音」を積極的に増幅させることができるため、周囲に不快な騒音をまき散らすことなく、気分を盛り上げてくれる快適なサウンドを積極的に発生することができる。

次に、図２〜図５は、前記のような構成をした本発明の吸気装置１０の各種変形例である、第２〜第５の実施の形態をそれぞれ示したものである。なお、これら第２〜第５の実施の形態においては前記第１の実施の形態の吸気装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
先ず、第２の実施の形態は、図２に示すように前記２次音発生手段２０のスピーカー２０ａの背面側を覆うためのエンクロージャ２０ｂ側に、両端が開口した副導波管２１の一方の開口端２１ａを連通すると共に、その副導波管２１の他方の開口端２１ｂをエンジン１１後方にある車室側に向けて配置したものである。

そして、第１の実施の形態と同様に、前記エンジン１１の駆動すなわち吸気音の発生と同時または僅かに前後して前記２次音発生手段２０から前記「不快音」を消音すると共に前記「快適音」を積極的に増幅するような性質（周波数成分）を有する２次音を前記導波管１９内に発すると、前記第１の実施の形態と同様に、周囲に不快な騒音をまき散らすことなく、気分を盛り上げてくれる快適なサウンドを積極的に発生することができる。
しかも、本実施の形態では、増幅された「快適音」が内部中空の副導波管２１を介して車室側に効率的に伝搬するようになるため、車室側の乗員を主な対象として気分を盛り上げてくれる快適なサウンドを伝えることができる。また、このような「快適音」が車室側に伝搬する分車外へ放出される音が減るため、車外騒音をさらに抑制することができる。

次に、第３の実施の形態は、図３に示すように前記外気導入ダクト１８を覆っている前記導波管１９の他端側を車室側に延長し、その延長端部に前記２次音発生手段２０と副導波管２１とを設けたものである。そして、車室側に位置する副導波管２１の共鳴周波数（２次音発生手段２０と副導波管２１の車室側端部間で構成される中空間の共鳴周波数をいう、以下同じ）を、外気導入ダクト１８側に位置する導波管１９の共鳴周波数（２次音発生手段２０と導波管１９の吸気導入路Ｌ側端部間で構成される中空間の共鳴周波数をいう、以下同じ）より高い周波数になるようにしたものである。

すなわち、前記吸気音のなかで一般に不快と感じる音（「不快音」）は、一般に心地よいと感じる音（「快適音」）よりも低周波数帯域側に多く存在していることが経験的に分かっている。
従って、このように副導波管２１の共鳴周波数を、導波管１９の共鳴周波数より高くなるように構成することにより、前記外気導入ダクト１８の吸気口１８ａから放射される吸気音のなかの「不快音」（低周波数帯域の音）を導波管１９の共鳴を利用して効率良く消音することができる。また、これと同時に前記吸気音のなかの「快適音」（高周波数帯域の音）を副導波管２１の共鳴を利用して効率良く増幅することが可能となる。

これによって、さらに不快な騒音を減少できると共に、気分を盛り上げてくれる快適なサウンドをより積極的に発生することができる。
また、本実施の形態において、副導波管２１を介して車室側に発音される前記２次音発生手段２０からの高周波の２次音として、導波管１９側の共鳴周波数において発音効率が低下するものを選択すれば、導波管１９側で低周波の「不快音」を消音するための低周波の２次音が副導波管２１側から車室側に発音するのを抑制することができる。

また、これと同様に、前記２次音発生手段２０から導波管１９側に発音される低周波の２次音として、副導波管２１側の共鳴周波数において発音効率が低下するものを選択すれば、副導波管１９側で高周波の「快適音」を増幅ための高周波の２次音が導波管１９側から車外側に漏れてしまうのを抑制することができる。
次に、第４の実施の形態は、図４に示すように前記第３の実施の形態の構成における導波管１９または副導波管２１の長さなどを調節して、副導波管２１の共鳴周波数を導波管１９の２節共鳴周波数と略一致させるようにしたものである。

すなわち、前記したように低周波の「不快音」の消音効率を高めるために、前記導波管１９の１節共鳴周波数を前記第３の実施の形態よりもさらに低周波側に設定すると、導波管１９の２節共鳴周波数が副導波管２１側で増幅したい高周波域に現れてしまい、車室側に発音すべく「快適音」が、導波管１９から車外に漏れてしまう。
そのため、本実施の形態のように副導波管２１の共鳴周波数を導波管１９の２節共鳴周波数と略一致させるようにすれば、副導波管２１の共鳴作用により、本来導波管１９の２節共鳴で高くなってしまう発音効率を低下させることができるため、低周波の「不快音」の大幅消音と高周波の「快適音」の増幅を１つの２次音発生手段２０によって容易に実現することができる。

次に、第５の実施の形態は、図５に示すように前記第１〜４の実施の形態の構成における２次音発生手段２０を２つ、それぞれ独立させて導波管１９に設けたものである。
そして、このように２次音発生手段２０をペアで設けることにより、一方（メイン）の２次音発生手段２０が故障してその機能を喪失した場合でも、もう一方（サブ）の２次音発生手段２０が代わってその機能を発揮することができるため、装置の信頼性を向上することができる。

なお、前記各実施の形態では、２次音を伝搬する導波管１９を、吸気導入路Ｌ先端の外気導入ダクト１８（の吸気口１８ａ）の近傍に設けた例で示したが、この導波管１９は、必ずしもこの部分に限られるわけでなく、その開口部が車両の外方向に向いていれば、吸気導入路Ｌの途中、例えば、吸気ダクト１６に設けたものであっても良い。
また、この吸気導入路Ｌとは別に、前記導波管１９と２次音発生手段２０などからなる２次音発生装置２２として構成すれば、大幅な設計変更や改良を施すことなく１つのオプションパーツなどとして既存の車両に対して前記と同様な機能を後付け付加することも可能となる。

本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す構成図である。 本発明に係る吸気装置の第２の実施の形態を示す構成図である。 本発明に係る吸気装置の第３の実施の形態を示す構成図である。 本発明に係る吸気装置の第４の実施の形態を示す構成図である。 本発明に係る吸気装置の第５の実施の形態を示す構成図である。

符号の説明

１０ 吸気装置
１１ エンジン
１８ａ 吸気口
１９ 導波管
２０ ２次音発生手段
２０ａ スピーカー
２１ 副導波管
２２ ２次音発生装置
Ｌ 吸気導入路

Claims (8)

1. 車両に搭載されたエンジンへ吸気導入路を介して外気を導入する吸気装置において、
   前記吸気導入路の吸気口を前記車両外方側に向けて配置しておき、両端が開口した導波管の一端を当該吸気導入路の吸気口近傍を覆うように配置すると共に当該導波管の他端を前記車両の車室側に向けて配置し、当該導波管の途中に前記吸気導入路で発生する吸気音のうち所定の周波数成分の音を消すと共に他の所定の周波数成分の音を増幅するための２次音を発生する２次音発生手段を備えたことを特徴とする吸気装置。
2. 請求項１に記載の吸気装置において、
   前記２次音発生手段と前記導波管の吸気導入路側端部間で構成される中空間の共鳴周波数を前記吸気音のうち消音対象となる音の周波数と一致させると共に、
   前記２次音発生手段と前記導波管の車室側端部間で構成される中空間の共鳴周波数を前記吸気音のうち増幅対象となる音の周波数と一致させたことを特徴とする吸気装置。
3. 請求項１または２に記載の吸気装置において、
   前記２次音発生手段と前記導波管の車室側端部間で構成される中空間の共鳴周波数を、前記２次音発生手段と前記導波管の吸気導入路側端部間で構成される中空間の共鳴周波数よりも高い周波数に設定したことを特徴とする吸気装置。
4. 請求項１または２に記載の吸気装置において、
   前記２次音発生手段と前記導波管の吸気導入路側端部間で構成される中空間の共鳴周波数が複数存在するときは、当該共鳴周波数のうち最も高い共鳴周波数と、前記２次音発生手段と前記導波管の車室側端部間で構成される中空間の共鳴周波数を略同一周波数に設定したことを特徴とする吸気装置。
5. 車両に搭載されたエンジンへ外気を導入する吸気導入路に設けられる２次音発生装置であって、
   両端が開口した導波管の一端を前記吸気導入路の吸気口近傍を覆うように配置すると共に当該導波管の他端を前記車両の車室側に向けて配置し、当該導波管の途中に前記吸気導入路で発生する吸気音のうち所定の周波数成分の音を消すと共に他の所定の周波数成分の音を増幅するための２次音を発生する２次音発生手段を備えたことを特徴とする２次音発生装置。
6. 請求項５に記載の２次音発生装置において、
   前記２次音発生手段と前記導波管の吸気導入路側端部間で構成される中空間の共鳴周波数を前記吸気音のうち消音対象となる音の周波数と一致させると共に、
   前記２次音発生手段と前記導波管の車室側端部間で構成される中空間の共鳴周波数を前記吸気音のうち増幅対象となる音の周波数と一致させたことを特徴とする２次音発生装置。
7. 請求項５または６に記載の２次音発生装置において、
   前記２次音発生手段と前記導波管の車室側端部間で構成される中空間の共鳴周波数を、前記２次音発生手段と前記導波管の吸気導入路側端部間で構成される中空間の共鳴周波数よりも高い周波数に設定したことを特徴とする２次音発生装置。
8. 請求項５または６に記載の２次音発生装置において、
   前記２次音発生手段と前記導波管の吸気導入路側端部間で構成される中空間の共鳴周波数が複数存在するときは、当該共鳴周波数のうち最も高い共鳴周波数と、前記２次音発生手段と前記導波管の車室側端部間で構成される中空間の共鳴周波数を略同一周波数に設定したことを特徴とすることを特徴とする２次音発生装置。

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