JP6246009B2 - エンジンフード - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のエンジンルームを覆うエンジンフードに関する。

乗用車やトラック、バスといった自動車等においては、エンジンが稼動するとエンジンルーム内で騒音が発生し、エンジンルーム内から車室外、車室内へと騒音が伝搬する。

そこで、特許文献１には、自動車のエンジン音を吸音するためにフードパネルの下面に取り付けられる、多孔質基材からなる吸音材が開示されている。多孔質基材は、ポリエステル繊維やポリエチレン繊維などの有機繊維、または、ポリエステル発泡体やポリエチレン発泡体などの連続気泡構造を有するプラスチック発泡体からなる。

しかしながら、このような吸音材は、通常、車室外騒音として問題となる１０００ｋＨｚ以上等の比較的高周波の周波数帯域の騒音に対して効果があるものの、車室内騒音として問題となる１０００Ｈｚ以下の低周波帯域の騒音に対する効果は小さい。

そこで、特許文献２には、エンジンフード内に設けた共鳴吸音管の吸音作用で車室内騒音を低減させる防音型エンジンフードが開示されている。また、特許文献３には、エンジンの吸気管路に連通する共鳴消音室を、エンジンフードの裏面に取り付けられた補強枠の中空内部に設けた内燃機関の消音装置が開示されている。

特開２００４−３３４０２２号公報 特開２００１−２４７０５５号公報 特開平４−２８４１５４号公報

しかしながら、特許文献２，３に開示されているヘルムホルツ型の共鳴器は、基本的に単一の周波数に対してのみ作用する。そのため、１０００Ｈｚ以下の低周波帯域においても騒音を幅広く低減させることができない。

本発明の目的は、エンジンルーム内の低周波帯域の騒音を幅広く低減させることが可能なエンジンフードを提供することである。

本発明におけるエンジンフードは、車両の前部に設けられたエンジンルームを覆うエンジンフードにおいて、前記エンジンフードの外側部分を構成するアウタパネルと、前記アウタパネルとの間に空間を形成するように前記アウタパネルに接合されて、前記エンジンフードの内側部分を構成するインナパネルと、を有し、前記エンジンフードには、外気を前記空間内に導入する外気導入穴が設けられており、前記インナパネルには、前記車両の走行時に、前記空間内に導入した外気を前記エンジンルーム内に導入する多孔部が設けられており、前記多孔部は、直径が０．３〜５ｍｍの貫通孔を多数有することを特徴とする。

本発明によれば、アウタパネルとインナパネルとの間の空間が多孔部を介してエンジンルームに連通しているため、中空のエンジンフードがヘルムホルツ型の共鳴器として作用する。これにより、エンジンルーム内の低周波帯域の騒音を低減させることができる。また、エンジンからの音波が貫通孔を通過する際に、貫通孔の内壁面との摩擦により音波エネルギーの一部が熱エネルギーに変換される。また、音波が貫通孔を通過すると、音波の交番流により貫通孔の出入口に渦が発生して圧力損失が生じる。これらにより、孔部による減衰が大きくなり、エンジンルーム内の低周波帯域の騒音を幅広く低減させることができる。さらに、外気導入穴から空間内に導入された外気が貫通孔を通過する。この外気が貫通孔を通過する際に発生する渦によって、エンジンからの音波も貫通孔を通過する際に同時に減衰する。その結果、孔部で損失する音波エネルギーが大きくなるので、音波の低減が増大し、幅広い低周波帯域において吸音率が上昇する。これにより、エンジンルーム内の低周波帯域の騒音を幅広く低減させることができる。

車両の前部の断面図である。 エンジンフードを下方から見た図である。 図１の要部Ａの拡大図である。 図１の要部Ａの拡大図である。 本発明の実施形態の概念図である。 音響管実験装置を示す図である。 吸音率の測定結果を示す図である。 エンジンフードを下方から見た図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

［第１実施形態］
（車両の構成）
本発明の第１実施形態によるエンジンフード１は、図１に示すように、自動車等の車両１０に設けられている。車両１０は、矢印で示す前進方向に見て、前部にエンジンルーム１１を備えている。このエンジンルーム１１内には、前側から後側に向かって、ラジエータ１２、冷却ファン１３、エンジン１４が、この順番で配置されている。また、エンジンルーム１１の前方を区画する前壁１５には、エンジンルーム１１内に外気を導入する外気導入口１６が設けられている。そして、エンジンルーム１１の上方は、エンジンフード１により開閉可能に覆われている。エンジンルーム１１の後方は運転者が運転を行う車室１７となっている。

（エンジンフードの構成）
本実施形態のエンジンフード１は、金属製であって、アウタパネル２と、インナパネル３と、を有している。アウタパネル２は、エンジンフード１の外側部分を構成している。インナパネル３は、アウタパネル２との間に空間４を形成するようにアウタパネル２に溶接等で接合されており、エンジンフード１の内側部分を構成している。

インナパネル３には、多数の貫通孔を有する多孔部３ａが設けられている。この多孔部３ａは、空間４に連通している。多孔部３ａにおける貫通孔の直径は、例えば０．３〜５ｍｍであり、好ましくは１ｍｍ以上である。貫通孔の直径が１ｍｍ以上であれば、後述する外気が貫通孔を好適に通過することができる。また、多孔部３ａの開口率は、例えば１〜５％程度である。なお、貫通孔の直径や開口率は、これらに限定されない。

また、インナパネル３のエンジンルーム１１側の面には、吸音材１８が取り付けられている。この吸音材１８は、グラスウール等の多孔質材料からなり、多孔部３ａよりも後方に配置されるとともに、エンジン１４に対向配置されることで、エンジンルーム１１内の騒音、特に、高周波帯域の騒音を吸音する。

また、エンジンフード１には、外気を空間４内に導入する外気導入穴５が設けられている。この外気導入穴５は、多孔部３ａよりも前方の位置、本実施形態ではエンジンフード１の前側の端部に設けられている。なお、外気導入穴５は、アウタパネル２とインナパネル３との境界に設けられていてもよいし、アウタパネル２に設けられていてもよいし、インナパネル３に設けられていてもよい。本実施形態において、外気導入穴５は、インナパネル３に設けられている。

エンジンフード１に外気導入穴５を設けることで、車両１０が前進方向に前進した際に、車両１０の前方から後方に向かって流れる外気の一部が外気導入穴５から空間４内に導入されることとなる。そして、空間４内に導入された外気は、多孔部３ａの貫通孔を通過してエンジンルーム１１内に導入され、エンジンルーム１１に連通する図示しない複数の通気口からエンジンルーム１１外に排出されることとなる。

また、エンジンフード１は、空間４内に一対のガイド６を有している。エンジンフード１を下方から見た図である図２に示すように、一対のガイド６は、外気導入穴５から空間４内に導入した外気を多孔部３ａの方に導くものである。

また、エンジンフード１は、多孔部３ａおよび外気導入穴５に連通する連通空間４ａと、閉空間４ｂとに空間４を仕切る仕切部材７を有している。ここで、連通空間４ａの容積の大きさによって、多孔部３ａと連通空間４ａとで構成するヘルムホルツ型の共鳴器が吸音対象とする共鳴周波数が変わる。共鳴周波数は、連通空間４ａの容積が大きいほど低い周波数となる。そこで、仕切部材７で空間４を仕切ることで、多孔部３ａと連通空間４ａとで構成するヘルムホルツ型の共鳴器が吸音対象の周波数の騒音を吸音するように、連通空間４ａの容積が最適化されている。

また、インナパネル３のエンジンルーム１１側の面には、シール部材２０が取り付けられている。このシール部材２０は、図１に示すように、エンジンルーム１１の上方がエンジンフード１で覆われた際に、エンジンルーム１１の前方を区画する前壁１５の上端から後方に向かってせり出してインナパネル３に対向している上壁１９と、インナパネル３との間の隙間をシールする。これにより、車両１０が前進した際に、外気は上壁１９とインナパネル３との間の隙間を通ってエンジンルーム１１内に導入されることなく、外気導入穴５を通って空間４内に導入されることとなる。

また、図１の要部Ａの拡大図である図３Ａに示すように、インナパネル３には、外気を外気導入穴５の方に導く上流側ガイド３ｂが設けられている。この上流側ガイド３ｂは、外気導入穴５の下方から前進方向（図１参照）の後方にわたって設けられている。そして、上流側ガイド３ｂの図中左端が外気導入穴５から離隔されて上壁１９の近傍に位置しているとともに、図中右端がインナパネル３に接続されている。上壁１９とインナパネル３との間に侵入した外気は、上流側ガイド３ｂによって外気導入穴５の方に導かれて、外気導入穴５を通過し、空間４内に導入されることとなる。このように、上流側ガイド３ｂで外気を外気導入穴５の方に導くことで、外気導入穴５から外気を取り込みやすくなる。

なお、図１の要部Ａの拡大図である図３Ｂに示すように、上壁（壁部）１９に上流側ガイド１９ｂを設けてもよい。この上流側ガイド１９ｂは、上壁１９の外気導入穴５に対向する部分に、外気導入穴５に向かって凸状に設けられている。そして、上流側ガイド１９ｂは、外気導入穴５の下方から前進方向（図１参照）の後方にわたって外気導入穴５に向かって傾斜する斜面を有しており、この斜面と外気導入穴５との間が外気導入路となっている。このような上流側ガイド１９ｂであっても、外気導入穴５から外気を取り込みやすくなる。

ここで、本実施形態の概念図を図４に示す。音響管２１の一端には、音源としてのスピーカ２２が取り付けられており、音響管２１の内部には、多数の貫通孔を有する多孔板２３が設置されている。また、音響管２１の他端には、外気導入穴２４が設けられている。スピーカ２２がエンジン１４に相当し、スピーカ２２と多孔板２３との間の空間Ａがエンジンルーム１１内に相当し、多孔板２３と音響管２１の他端との間の空間Ｂがアウタパネル２とインナパネル３との間の空間４（連通空間４ａ）に相当している。

このような構成において、図１に示すように、エンジン１４が稼動するとエンジンルーム１１内で騒音が発生し、エンジンルーム１１内からエンジンルーム１１外である車室１７外、車室１７内へと騒音が伝搬する。このとき、アウタパネル２とインナパネル３との間の空間４が多孔部３ａを介してエンジンルーム１１に連通しているため、中空のエンジンフード１がヘルムホルツ型の共鳴器として作用する。これにより、エンジンルーム１１内の低周波帯域の騒音を低減させることができる。図４においては、多孔板２３と空間Ｂとがヘルムホルツ型の共鳴器として作用する。

しかしながら、ヘルムホルツ型の共鳴器は、基本的に単一の周波数（共鳴周波数）に対してのみ作用する。そこで、本実施形態においては、インナパネル３に設けた多孔部３ａの多数の貫通孔でエンジンルーム１１内の低周波帯域の騒音を幅広く吸音するようにしている。即ち、エンジン１４からの音波が貫通孔を通過する際に、貫通孔の内壁面との摩擦により音波エネルギーの一部が熱エネルギーに変換される。また、音波が貫通孔を通過すると、音波の交番流により貫通孔の出入口に渦が発生して圧力損失が生じる。これらにより、孔部による減衰が大きくなり、エンジンルーム１１内の低周波帯域の騒音が幅広く低減される。図４においては、多孔板２３の貫通孔を通過する音波が低減される。

さらに、本実施形態においては、図１に示すように、外気導入穴５から空間４内に導入された外気が貫通孔を通過するようにしている。この外気が貫通孔を通過する際に発生する渦によって、エンジン１４からの音波も貫通孔を通過する際に同時に減衰する。その結果、孔部で損失する音波エネルギーが大きくなるので、音波の低減が増大し、幅広い低周波帯域において吸音率が上昇する。これにより、エンジンルーム１１内の低周波帯域の騒音を幅広く低減させることができる。図４においては、外気導入穴２４を通って多孔板２３を貫通する外気により、音波の低減が増大する。そのため、スピーカ２２から出力されて多孔板２３で反射した音波は、スピーカ２２から出力された音波よりも小さくなっている。

なお、音波は縦波（疎密波）であるので、外気の流れる方向が音波の進行方向と同じであっても逆であっても、外気が貫通孔を通過する際に発生する渦によって、音波も貫通孔を通過する際に同時に減衰する。ただし、図１において、外気の流れる方向を音波の進行方向と同じ方向にした場合（矢印の方向とは逆の方向にした場合）、外気は圧力損失が低いところに流れようとするため、外気は、貫通孔よりも、エンジンルーム１１に連通する図示しない複数の通気口の方に流れようとする。その結果、外気は貫通孔をほとんど通過せず、外気の流れによる効果は小さくなる。一方、外気の流れる方向が音波の進行方向と逆である本実施形態の場合、外気は貫通孔を通過する以外に行き場がないので、外気は貫通孔を好適に通過し、その結果、外気の流れによる効果は大きくなる。

また、図１に示すように、外気導入穴５を、多孔部３ａよりも前方の位置において、エンジンフード１に設けることで、車両１０の走行時に外気導入穴５から連通空間４ａ内に常に外気が導入されるようにすることができる。これにより、車両１０の走行時に、外気が常に貫通孔を通過するようになるので、音波の低減を好適に増大させることができる。

また、図２に示すように、空間４を連通空間４ａと閉空間４ｂとに仕切る仕切部材７によって、連通空間４ａの容積を変化させることができる。これにより、多孔部３ａと連通空間４ａとで構成するヘルムホルツ型の共鳴器が吸音対象の周波数の騒音を吸音するように、連通空間４ａの容積を最適化することができる。図４においては、空間Ｂの容積が最適化されている。

また、図２に示すように、外気導入穴５から連通空間４ａ内に導入した外気を、ガイド６で多孔部３ａの方に導いて、確実に貫通孔を通過するようにすることで、貫通孔を通過する外気の流れを好適に生じさせることができる。

また、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、上流側ガイド３ｂ，１９ｂで外気を外気導入穴５の方に導くことで、外気導入穴５から外気を取り込みやすくなる。その結果、外気導入穴５からより多くの外気を取り込むことができる。

（吸音率測定）
次に、図５に示す音響管実験装置３０を用いて、多孔板を通過する外気による吸音率の変化を測定した。一端にスピーカ３２が取り付けられた音響管３１の内部に、多数の貫通孔を有する多孔板３３を設置し、音響管３１内に気流を流通させることで外気が多孔板３３を通過する場合と、音響管３１内に気流を流通させないことで外気が多孔板３３を通過しない場合とで、スピーカ３２からの音をマイク３４で測定することにより、多孔板３３の吸音率を測定した。なお、多孔板３３を通過する外気の流れ方向と音波の進行方向とは逆である。その結果を図６に示す。外気が多孔板３３を通過することで、２５０〜１７５０Ｈｚの幅広い低周波帯域において、多孔板３３の吸音率が上昇することがわかる。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るエンジンフード１によると、アウタパネル２とインナパネル３との間の空間４が多孔部３ａを介してエンジンルーム１１に連通しているため、中空のエンジンフード１がヘルムホルツ型の共鳴器として作用する。これにより、エンジンルーム１１内の低周波帯域の騒音を低減させることができる。また、エンジン１４からの音波が貫通孔を通過する際に、貫通孔の内壁面との摩擦により音波エネルギーの一部が熱エネルギーに変換される。また、音波が貫通孔を通過すると、音波の交番流により貫通孔の出入口に渦が発生して圧力損失が生じる。これらにより、孔部による減衰が大きくなり、エンジンルーム１１内の低周波帯域の騒音を幅広く低減させることができる。さらに、外気導入穴５から空間４内に導入された外気が貫通孔を通過する。この外気が貫通孔を通過する際に発生する渦によって、エンジン１４からの音波も貫通孔を通過する際に同時に減衰する。その結果、孔部で損失する音波エネルギーが大きくなるので、音波の低減が増大し、幅広い低周波帯域において吸音率が上昇する。これにより、エンジンルーム１１内の低周波帯域の騒音を幅広く低減させることができる。

また、外気導入穴５を、多孔部３ａよりも前方の位置において、エンジンフード１に設けることで、車両１０の走行時に外気導入穴５から空間４内に常に外気が導入されるようにすることができる。これにより、車両１０の走行時に、外気が常に貫通孔を通過するようになるので、音波の低減を好適に増大させることができる。

また、空間４を連通空間４ａと閉空間４ｂとに仕切る仕切部材７によって、連通空間４ａの容積を変化させることができる。これにより、多孔部３ａと連通空間４ａとで構成するヘルムホルツ型の共鳴器が吸音対象の周波数の騒音を吸音するように、連通空間４ａの容積を最適化することができる。

また、外気導入穴５から空間４内に導入した外気を、ガイド６で多孔部３ａの方に導いて、確実に貫通孔を通過するようにすることで、貫通孔を通過する外気の流れを好適に生じさせることができる。

また、上流側ガイド３ｂ，１９ｂで外気を外気導入穴５の方に導くことで、外気導入穴５から外気を取り込みやすくなる。その結果、外気導入穴５からより多くの外気を取り込むことができる。

［第２実施形態］
（エンジンフードの構成）
次に、本発明の第２実施形態に係るエンジンフード２０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。本実施形態のエンジンフード２０１が第１実施形態のエンジンフード１と異なる点は、エンジンフード２０１を下方から見た図である図７に示すように、外気導入穴５から連通空間４ａ内に導入した外気が連通空間４ａ内を流動する流れの最も下流側の位置において、多孔部３ａがインナパネル３に設けられている点である。

外気導入穴５から連通空間４ａ内に導入された外気は、連通空間４ａ内を流動し、その流れの最も下流側の位置に設けられた多孔部３ａの貫通孔を通過して、エンジンルーム１１内に導入される。これにより、外気が確実に貫通孔を通過するので、貫通孔を通過する外気の流れを好適に生じさせることができる。

また、エンジンフード２０１は、連通空間４ａ内に設けられた吸音材８を有している。この吸音材８は、グラスウール等の多孔質材料からなり、多孔部３ａを介して連通空間４ａ内に侵入した高周波帯域の騒音を吸音する。これにより、吸音帯域を広帯域化することができる。

なお、エンジンフード２０１は、吸音材８の代わりに、または、吸音材８とともに、図示しない吸音機構を有していてもよい。この吸音機構は、多数の貫通孔を有する多孔板と、多孔板との間に所定の間隔をあけて多孔板に対向配置された背面板と、多孔板と背面板とで挟まれた空間を囲繞する枠体と、を有しており、多孔板と空間とで構成するヘルムホルツ型の共鳴器として共鳴周波数の騒音を低減させるとともに、貫通孔を通過する音波を吸音する。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るエンジンフード２０１によると、多孔部３ａを、外気導入穴５から連通空間４ａ内に導入した外気が連通空間４ａ内を流動する流れの最も下流側の位置に設けて、外気が確実に貫通孔を通過するようにすることで、貫通孔を通過する外気の流れを好適に生じさせることができる。

また、連通空間４ａ内に吸音材８を設けて、エンジンルーム１１から連通空間４ａ内に侵入した騒音を吸音することで、吸音帯域を広帯域化することができる。

また、多孔板と空間とがヘルムホルツ型の共鳴器を構成する吸音機構を連通空間４ａ内に設けて、貫通孔による吸音効果と、共鳴原理による吸音効果によって、エンジンルーム１１から連通空間４ａ内に侵入した騒音を吸音することで、吸音帯域を広帯域化することができる。

（本実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１，２０１ エンジンフード
２ アウタパネル
３ インナパネル
３ａ 多孔部
３ｂ 上流側ガイド
４ 空間
４ａ 連通空間
４ｂ 閉空間
５ 外気導入穴
６ ガイド
７ 仕切部材
８ 吸音材
１０ 車両
１１ エンジンルーム
１２ ラジエータ
１３ 冷却ファン
１４ エンジン
１５ 前壁
１６ 外気導入口
１７ 車室
１８ 吸音材
１９ 上壁（壁部）
１９ｂ 上流側ガイド
２０ シール部材
２１，３１ 音響管
２２，３２ スピーカ
２３，３３ 多孔板
２４ 外気導入穴
３０ 音響管実験装置
３４ マイク

Claims (8)

1. 車両の前部に設けられたエンジンルームを覆うエンジンフードにおいて、
   前記エンジンフードの外側部分を構成するアウタパネルと、
   前記アウタパネルとの間に空間を形成するように前記アウタパネルに接合されて、前記エンジンフードの内側部分を構成するインナパネルと、
   を有し、
   前記エンジンフードには、外気を前記空間内に導入する外気導入穴が設けられており、
   前記インナパネルには、前記車両の走行時に、前記空間内に導入した外気を前記エンジンルーム内に導入する多孔部が設けられており、
   前記多孔部は、直径が０．３〜５ｍｍの貫通孔を多数有することを特徴とするエンジンフード。
2. 前記外気導入穴は、前記多孔部よりも前方の位置において、前記エンジンフードに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンフード。
3. 前記多孔部および前記外気導入穴に連通する連通空間と、閉空間とに前記空間を仕切る仕切部材をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンフード。
4. 前記外気導入穴から前記空間内に導入した外気を前記多孔部の方に導くガイドをさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンフード。
5. 前記外気導入穴から前記空間内に導入した外気が前記空間内を流動する流れの最も下流側の位置において、前記多孔部が前記インナパネルに設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンフード。
6. 前記外気導入穴が前記インナパネルに設けられており、
   前記インナパネル、または、前記エンジンルームを区画して前記インナパネルに対向する壁部に、前記外気を前記外気導入穴の方に導く上流側ガイドが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンフード。
7. 前記空間内に吸音材が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンジンフード。
8. 前記空間内に吸音機構が設けられており、
   前記吸音機構は、
   多数の貫通孔を有する多孔板と、
   前記多孔板との間に所定の間隔をあけて前記多孔板に対向配置された背面板と、
   前記多孔板と前記背面板とで挟まれた空間を囲繞する枠体と、
   を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のエンジンフード。