JP2009167975A - 吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】音響手段の搭載の自由度を増大させることができる吸気装置を提供すること。
【解決手段】自動車１のエンジンルーム２と乗員が搭乗する車室５を分離するダッシュパネル４の近傍に設置され、吸気管１０から吸入される吸入空気をインテークマニホールド１４を介してエンジン６のシリンダ内に供給するサージタンク１３を備えた吸気装置において、サージタンク１３に、吸入空気の脈動を利用して音を発生させる音響部材２０を設け、音響部材２０を、一端部がサージタンク１３に接続されるとともに、他端部がダッシュパネル４およびカウル４ａに向かって開口する共鳴管２１と、共鳴管２１の内部に設けられ、吸気脈動により振動する振動体２２とを含んで構成し、振動体２２の振動によって生じる音波のうち所定の周波数帯の音波を共鳴管２１で増幅させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気装置に関し、特に、吸気音を増大させる音響手段を備えた吸気装置に関する。

従来から、自動車等の車両に搭載される内燃機関としてのエンジンの動作に起因する音は、所謂、エンジンサウンドとして、ユーザの嗜好に合った音質が求められている。特に、ＳＵＶ（Ｓｐｏｒｔ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）系の自動車では、迫力あるエンジンサウンドが求められており、迫力あるエンジンサウンドを得るため、エンジン回転数の爆発ｎ次成分（ｎ＝１、２...）の周波数成分の音を増大させるようにしたものがある。

従来のこの種の吸気装置としては、エアクリーナとサージタンクの上流のスロットルバルブの間の吸気管に設けられた音響手段としてのサウンドジェネレータを備え、このサウンドジェネレータを、吸気系内の吸気脈動を伝達する伝達管と、伝達管部の一端に設けられ、吸気脈動により振動する振動体と、振動体を介して伝達管と連接されるとともに、振動体の振動によって生じる音波のうち、エンジン回転数の爆発ｎ次成分音に対応する所定の周波数帯の音波を増幅する共鳴管とから構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１７０２２８号公報

しかしながら、このような従来の吸気装置にあっては、サウンドジェネレータが、エアクリーナとスロットルバルブの間の吸気管に設けられていたため、サウンドジェネレータの設置スペースを確保し難い。

すなわち、一般的に自動車のエンジンルームは、エンジンルーム内にエンジン、吸・排気装置、ラジエータ、バッテリー等の様々な機器が搭載されている。特に、吸気管は、フレキシブルな構成となっているため、エンジンルーム内のスペースを有効に活用するために屈曲させる等してエンジンルーム内に設置されている。

換言すれば、吸気管は、エンジンルーム内の狭いスペースに設置されることが多く、従来の吸気装置では、この吸気管を設置する狭いスペースにさらにサウンドジェネレータを設置することになるため、サウンドジェネレータの設置の自由度が非常に低いものとなってしまった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、音響手段の搭載の自由度を増大させることができる吸気装置を提供することを目的とする。

本発明に係る吸気装置は、目的を達成するため、（１）車両のエンジンルームと乗員が搭乗する車室とを分離するダッシュパネルの近傍に設置され、吸気管から吸入される吸入空気をインテークマニホールドを介して内燃機関のシリンダ内に供給するサージタンクを備えた吸気装置において、前記サージタンクに、吸入空気の脈動を利用して音を発生させる音響手段を設け、前記音響手段が、一端部が前記サージタンクに接続されるとともに、他端部が前記車室に向かって開口する共鳴管と、前記共鳴管の内部に設けられ、吸気脈動により振動する振動体とを備え、前記振動体の振動によって生じる音波のうち所定の周波数帯の音波を前記共鳴管で増幅するものから構成されている。

この構成により、ダッシュパネルの近傍に設けられたサージタンクに音響手段を設けたので、サージタンクとダッシュパネルの間のスペースを利用して音響手段を設置することができ、音響手段の設置の自由度を向上させることができる。

また、音響手段を音響感度の高いダッシュパネルの近傍に設置させたので、音響手段から出力された音をダッシュパネルによって共鳴させることにより、吸気音の車室内への放射をより一層強調して迫力ある音響を得ることができる。

上記（１）の吸気装置において、（２）前記音響手段が、前記ダッシュパネルの上方に設けられたカウルと前記サージタンクとの間の空間に設けられ、前記共鳴管の他端部が前記カウルに向かって開口しているものから構成されている。

この構成により、音響手段を音響感度の高いカウルの近傍に設置することができるため、音響手段から出力された音をカウルによって共鳴させることにより、吸気音の車室内への放射をより一層強調して迫力ある音響を得ることができる。

上記（１）の吸気装置において、（３）前記共鳴管の他端部が、前記ダッシュパネルを通して前記車室内に露出するものから構成されている。
この構成により、音響手段から出力された吸気音を直接、車室内に導入することができるため、迫力ある音響を得ることができる。

上記（１）〜（３）のいずれかの吸気装置において、（４）前記振動体が前記サージタンクの内部に位置するように、前記共鳴管の一部がサージタンクの内部に収納されるものから構成されている。

この構成により、音響手段がサージタンクに内蔵されるので、エンジンルーム内における音響手段の設置スペースをより少なくすることができ、音響手段の設置の自由度をより一層向上させることができる。

本発明によれば、音響手段の搭載の自由度を増大させることができる吸気装置を提供することができる。

以下、本発明に係る吸気装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図９は、本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図である。

まず、構成を説明する。
図１は、車両を構成する自動車１の上方から見た自動車のエンジンルーム２の概略図であり、手前が自動車１の前方を示す。図１において、エンジンルーム２は、サイドパネル３およびダッシュパネル４により画成されており、ダッシュパネル４は、エンジンルーム２と乗員が搭乗する車室５とを分離している。

エンジンルーム２には内燃機関として６気筒のエンジン６が収納されており、本実施の形態の自動車１は、クランクシャフトの延在方向に対して車軸の延在方向が平行なＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型となっている。

エンジン６は、空気をエンジン６に供給するための吸気系７を備えており、吸気系７は、エアクリーナ８、スロットルバルブ９、吸気管１０およびダストサイドダクト１２を有している。吸気系７は、自動車１の前面側に空気を取り入れるための吸気口１１が開口されており、この吸気口１１は、ダストサイドダクト１２を通じて取り入れられた吸入空気を浄化するエアクリーナ８に連通している。

エアクリーナ８は、内部に設けられたフィルターエレメントによって吸入空気内のダストを除去して吸入空気を浄化するようになっており、この浄化された吸入空気を吸気管１０に導入する。

スロットルバルブ９は、図示しないアクセルペダルに連動して吸気管１０の開口面積を可変するようになっており、エンジン６のシリンダ内に導入される吸入空気量を調整するようになっている。

エアクリーナ８から吸気管１０に導入された吸入空気は、スロットルバルブ９によって吸入空気量が調整された後、サージタンク１３に導入されるようになっている。このサージタンク１３は、ダッシュパネル４に近接して設けられており、図２に示すように、６本のインテークマニホールド１４を有している。

このインテークマニホールド１４は、エンジン６の各シリンダ内の燃焼室に連通しており、サージタンク１３からインテークマニホールド１４に分岐された吸入空気は、エンジン６の吸入負圧によって燃焼室内に導かれる。そして、エンジン６に吸入空気を伝達する動作およびシリンダ内に設けられた図示しないピストンやシリンダヘッドに設けられた図示しない吸気弁の往復運動により吸気系７の内部に吸気脈動が生じるようになっている。
本実施の形態は、上述した吸気脈動を加振源とする音響手段としての音響部材２０によって、所定の周波数帯の音波を増幅するようになっている。

図３、図４に示すように、音響部材２０は、サージタンク１３に設けられており、この音響部材２０は、一端部がサージタンク１３に接続されるとともに、他端部に開口部２１ａを有する筒状の共鳴管２１と、共鳴管２１の内部に設けられ、吸気脈動により振動する振動体２２とを備えており、振動体２２の振動によって生じる音波のうち所定の周波数帯の音波を共鳴管２１で増幅するようになっている。

なお、振動体２２は、吸気脈動によって振動するゴム、樹脂またはコーン紙等が用いられる。また、共鳴管２１内にはスプリング２３が設けられており、このスプリング２３は、振動体２２をサージタンク１３に向かって押圧することにより、振動体２２に弛みが発生するのを防止するようになっている。

また、音響部材２０は、ダッシュパネル４の上方に設けられたカウル４ａとサージタンク１３との間の空間に設置されており、開口部２１ａがカウル４ａに向かって開口している。すなわち、共鳴管２１の開口部２１ａは、ダッシュパネル４およびカウル４ａを介して車室５に向かって開口している。

このような構成を有する音響部材２０にあっては、吸気系７の内部に発生した吸気脈動を加振源として振動体２２が振動するため、この振動体２２の振動によって生じる音波のうち、所定周波数帯の音波を気柱共鳴によって共鳴管２１で増幅させる。

図５は、吸気口１１に吸入空気が吸引されるときの吸気音の音圧レベルを示す図であり、縦軸がエンジン回転数（ｒｐｍ）を示し、横軸が周波数（Ｈｚ）を示している。
図５において、６気筒のエンジン６では、エンジン６の回転数が増加すると、音圧レベル（密度の濃い部分）の高くなる周波数帯域がクランク軸の回転３次成分（爆発１次成分）、回転６次成分（爆発２次成分）、回転９次成分（爆発３次成分）に応じてそれぞれ異なるようになっており、エンジン６が５０００ｒｐｍ以上になると、回転３次成分、回転６次成分の音圧レベルが増加していることが分かる。

また、吸気口１１から吸気系７に吸入された空気は、吸気系７の吸気脈動となり、音響部材２０の共鳴管２１の入口に導入されたときの吸気音の音圧レベルは、図６のように示される。図６において、エンジン６の回転数が５０００ｒｐｍ以上のときの音圧レベルが高い回転３次成分、回転６次成分の周波数は、それぞれ２８０Ｈｚ、５３０Ｈｚ、７３０Ｈｚとなっている。

そこで、本実施の形態では、共鳴管２１の長さ、容積および開口部２１ａの直径を調整することにより、吸気系７の内部に発生した吸気脈動を加振源として振動体２２を振動させ、この振動体２２の振動によって生じる音波のうち、回転３次成分または回転６次成分の周波数の音波を気柱共鳴によって共鳴管２１で増幅させ、さらに、共鳴管２１から出力される音をダッシュパネル４およびカウル４ａを介して車室５内に伝搬するようにした。このとき、車室５内の吸気音の音圧レベルは、図７に示すように、エンジン６の回転数が５０００ｒｐｍ以上において回転３次成分または回転６次成分の周波数の吸気音の音圧レベルが著しく増加することになった。

また、図８に示すように、吸気系７に音響部材２０を設けない場合には、吸気系７の吸気音の音圧レベルは、吸気口１１に吸入空気が吸引されるときと略同等の吸気音レベルとなり、当然のことながら、吸気音は増大しない。

このように本実施の形態では、ダッシュパネル４の近傍に設けられたサージタンク１３に音響部材２０を設けたので、サージタンク１３とダッシュパネル４の間のスペースを利用して音響部材２０を設置することができ、音響部材２０の設置の自由度を向上させることができる。

また、共鳴管２１の開口部２１ａをカウル４ａに向かって開口したので、音響部材２０から出力された音を音響感度の高いダッシュパネル４およびカウル４ａによって共鳴させることにより、吸気音の車室５内への放射をより一層強調して迫力ある音響を得ることができる。

なお、本実施の形態では、開口部２１ａをカウル４ａに向かって開口させているが、図９に示すように、共鳴管２１の開口部２１ａを、ダッシュパネル４を通して車室５内に露出させるようにしてもよい。このようにすれば、音響部材２０から出力された吸気音を直接、車室５に導入することができるため、迫力ある音響を得ることができる。

また、本実施の形態では、音響部材２０をサージタンク１３の外部に設けているが、図１０に示すように、振動体２２がサージタンク１３の内部に位置するように共鳴管２１の一部をサージタンク１３の内部に収納するようにしてもよい。

このようにすれば、音響部材２０をサージタンク１３に内蔵することができるので、エンジンルーム２内における音響部材２０の設置スペースをより少なくすることができ、音響部材２０の設置の自由度をより一層向上させることができる。
また、本実施の形態では、振動体２２の弛みが発生するスプリング２３を設けているが、このスプリング２３は無くてもよい。

（第２の実施の形態）
図１１〜図１５は、本発明に係る吸気装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図１１において、エンジンルーム２には内燃機関として６気筒のエンジン３２が収納されており、本実施の形態の自動車３１は、クランクシャフトの延在方向に対して車軸の延在方向が直交方向に延在するＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型となっている。

エンジン３２は、空気をエンジン３２に供給するための吸気系３３を備えており、吸気系３３は、エアクリーナ８、スロットルバルブ９および吸気管３４、３５を有している。
吸気管３５は、吸気管３４から分岐して一対のサージタンク３６、３７に接続されており、エアクリーナ８から吸気管３４、３５に導入された吸入空気は、スロットルバルブ９によって吸入空気量が調整された後、サージタンク３６、３７に導入されるようになっている。

このサージタンク３６、３７は、ダッシュパネル４に近接してエンジン３２の上方に設けられており、図１２に示すように、それぞれ３本のインテークマニホールド３８、３９を有している。

このインテークマニホールド３８、３９は、エンジン３２の各シリンダ内の燃焼室に連通しており、サージタンク３６、３７からインテークマニホールド３８、３９にそれぞれ分岐された吸入空気は、エンジン３２の吸入負圧によって燃焼室内に導かれる。そして、エンジン３２に吸入空気を伝達する動作およびシリンダ内に設けられた図示しないピストンやシリンダヘッドに設けられた図示しない吸気弁の往復運動により吸気系３３の内部に吸気脈動が生じるようになっている。
本実施の形態は、上述した吸気脈動を加振源とする音響部材４０、４１によって、所定の周波数帯の音波を増幅するようになっている。

図１３、図１４に示すように、音響部材４０、４１は、サージタンク３６、３７に設けられており、この音響部材４０、４１は、一端部がサージタンク３６、３７に接続されるとともに、他端部に開口部４２ａを有する筒状の共鳴管４２と、共鳴管４２の内部に設けられ、吸気脈動により振動する振動体４３とを備えており、振動体４３の振動によって生じる音波のうち所定の周波数帯の音波を共鳴管４２で増幅するようになっている。

なお、振動体４３は、吸気脈動によって振動するゴム、樹脂またはコーン紙等が用いられる。また、共鳴管４２内にはスプリング４４が設けられており、このスプリング４４は、振動体４３をサージタンク３６、３７に向かって押圧することにより、振動体４３に弛みが発生するのを防止するようになっている。

また、音響部材４０、４１は、ダッシュパネル４の上方に設けられたカウル４ａとサージタンク３６、３７との間の空間に設置されており、開口部４２ａがカウル４ａに向かって開口している。すなわち、共鳴管４２の開口部４２ａは、ダッシュパネル４およびカウル４ａを介して車室５に向かって開口している。

本実施の形態の音響部材４０、４１にあっても、第１の実施の形態の音響部材２０と同様に、吸気系３３の内部に発生した吸気脈動を加振源として振動体４３が振動するため、この振動体４３の振動によって生じる音波のうち、所定周波数帯の音波を気柱共鳴によって共鳴管４２で増幅させ、カウル４ａとダッシュパネル４を共鳴させることにより、吸気音の車室５内への放射をより強調することができ、迫力ある音響を得ることができる。なお、車室５内の吸気音の音圧レベルは、図７と略同等である。

また、本実施の形態では、開口部４２ａをカウル４ａに向かって開口させているが、第１の実施の形態と同様に、共鳴管４２の開口部４２ａを、ダッシュパネル４を通して車室５内に露出させるようにしてもよい。このようにすれば、第１の実施の形態と同様に音響部材４０、４１から出力された吸気音を直接、車室５に導入することができるため、迫力ある音響を得ることができる。

また、本実施の形態では、音響部材４０、４１をサージタンク３６、３７の外部に設けているが、図１５に示すように、振動体４３がサージタンク３６、３７の内部に位置するように共鳴管４２の一部をサージタンク３６、３７の内部に収納するようにしてもよい。

このようにすれば、音響部材４０、４１をサージタンク３６、３７に内蔵することができるので、エンジンルーム２内における音響部材４０、４１の設置スペースをより少なくすることができ、音響部材４０、４１の設置の自由度をより一層向上させることができる。
また、本実施の形態では、振動体４３に弛みが発生するスプリング４４を設けているが、このスプリング４４は無くてもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上のように、本発明に係る吸気装置は、音響手段の搭載の自由度を増大させることができるという効果を有し、吸気音を増大させる音響部材を備えた吸気装置等として有用である。

本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、自動車の上方から見た自動車のエンジンルームの概略構成図である。 本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、サージタンクの上面図である。 本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、自動車の側方から見たエンジンルーム内のサージタンクの概略側面図である。 本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、サージタンクの断面図である。 本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、吸気口に吸入空気が吸引されるときの吸気音の音圧レベルを示す図である。 本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、音響部材の共鳴管の入口の吸気音の音圧レベルを示す図である。 本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、音響部材から車室内に伝搬される吸気音の音圧レベルを示す図である。 本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、音響部材がない場合の車室内の吸気音の音圧レベルを示す図である。 本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、自動車の側方から見たエンジンルーム内の他の構成のサージタンクの概略側面図である。 本発明に係る吸気装置の第１の実施の形態を示す図であり、他の形状のサージタンクの断面図である。 本発明に係る吸気装置の第２の実施の形態を示す図であり、自動車の上方から見た自動車のエンジンルームの概略構成図である。 本発明に係る吸気装置の第２の実施の形態を示す図であり、サージタンクの上面図である。 本発明に係る吸気装置の第２の実施の形態を示す図であり、自動車の側方から見たエンジンルーム内のサージタンクの概略側面図である。 本発明に係る吸気装置の第２の実施の形態を示す図であり、サージタンクの断面図である。 本発明に係る吸気装置の第２の実施の形態を示す図であり、他の形状のサージタンクの断面図である。

符号の説明

１、３１ 自動車（車両）
２ エンジンルーム
４ ダッシュパネル
４ａ カウル
５ 車室
６、３２ エンジン（内燃機関）
１０、３４、３５ 吸気管
１３、３６、３７ サージタンク
１４、３８、３９ インテークマニホールド
２０、４０、４１ 音響部材（音響手段）
２１、４２ 共鳴管
２１ａ、４２ａ 開口部
２２、４３ 振動体

Claims (4)

1. 車両のエンジンルームと乗員が搭乗する車室とを分離するダッシュパネルの近傍に設置され、吸気管から吸入される吸入空気をインテークマニホールドを介して内燃機関のシリンダ内に供給するサージタンクを備えた吸気装置において、
   前記サージタンクに、吸入空気の脈動を利用して音を発生させる音響手段を設け、
   前記音響手段が、一端部が前記サージタンクに接続されるとともに、他端部が前記車室に向かって開口する共鳴管と、前記共鳴管の内部に設けられ、吸気脈動により振動する振動体とを備え、前記振動体の振動によって生じる音波のうち所定の周波数帯の音波を前記共鳴管で増幅することを特徴とする吸気装置。
2. 前記音響手段が、前記ダッシュパネルの上方に設けられたカウルと前記サージタンクとの間の空間に設けられ、前記共鳴管の他端部が前記カウルに向かって開口していることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
3. 前記共鳴管の他端部が、前記ダッシュパネルを通して前記車室内に露出することを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
4. 前記振動体が前記サージタンクの内部に位置するように、前記共鳴管の一部がサージタンクの内部に収納され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１の請求項に記載の吸気装置。

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