過給機付き内燃機関
【課題】複数の圧縮機を並列に設けた場合の外部騒音を低減する。
【解決手段】本発明に係る過給機付き内燃機関は、吸気通路の分岐位置の下流側に並列に設けられた複数の圧縮機と、これら圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御する圧縮機制御手段とを備えることを特徴とする。並列に設けられた複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように複数の圧縮機の少なくとも一つが制御されるので、外部に放出される騒音が効果的に低減される。
【解決手段】本発明に係る過給機付き内燃機関は、吸気通路の分岐位置の下流側に並列に設けられた複数の圧縮機と、これら圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御する圧縮機制御手段とを備えることを特徴とする。並列に設けられた複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように複数の圧縮機の少なくとも一つが制御されるので、外部に放出される騒音が効果的に低減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は過給機付き内燃機関に係り、特に、過給機の圧縮機を並列に設けた場合の外部騒音を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載する車両用過給機としてターボ過給機（ターボチャージャ）が一般的であり、このターボ過給機は、エンジンから排出された排気ガスのエネルギを利用してタービンを駆動し、このタービンと同軸連結された圧縮機を駆動して、吸入空気を圧縮ないし過給するようになっている。また、車両用過給機として、クランク軸からの駆動力により圧縮機を作動させて吸入空気を過給する機械式過給機（スーパーチャージャ）や、電気モータからの駆動力により圧縮機を作動させて吸入空気を過給する電動式過給機もある。
【０００３】
一方、吸気通路を分岐させてその分岐位置の下流側に複数の圧縮機を並列に設けることも知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】実開平３−６８５２８号公報
【特許文献２】特開平７−１９０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧縮機において羽根車が回転するとき、羽根車の羽根が空気の流れを横切って移動することにより、羽根車の周方向において圧力が交互に増減する圧力場が生じ、この圧力場に起因して騒音が生じることが知られている。この騒音は、圧縮機から吸気通路内を上流側に伝播し、エアクリーナを通じて外部に放出されるので、車内及び車外において問題となる。
【０００６】
そして、吸気通路に複数の圧縮機を並列に設ける場合だと、各圧縮機から発した騒音が重なり合って増長し、外部騒音が大きくなることが懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の圧縮機を並列に設けた場合の外部騒音を低減し得る過給機付き内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の一形態にかかる過給機付き内燃機関は、吸気通路の分岐位置の下流側に並列に設けられた複数の圧縮機と、これら圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御する圧縮機制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この本発明の一形態によれば、圧縮機制御手段により、並列に設けられた複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように複数の圧縮機の少なくとも一つが制御されるので、外部に放出される騒音が効果的に低減される。
【００１０】
好ましくは、前記圧縮機制御手段は、前記複数の圧縮機から発する騒音を前記分岐位置において互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御する。
【００１１】
各圧縮機で発生して上流側に伝播する各騒音は、吸気通路の分岐位置で重なり合って、その後外部に放出される。よってこの好ましい形態のように、複数の圧縮機から発する騒音を分岐位置において互いに打ち消すように複数の圧縮機の少なくとも一つを制御することにより、外部に放出される騒音を効果的に低減することができる。
【００１２】
好ましくは、前記複数の圧縮機の回転速度を検出する速度検出手段をさらに備え、前記圧縮機制御手段は、前記速度検出手段によって検出された前記複数の圧縮機の回転速度が同一回転速度となるように前記少なくとも一つの圧縮機の回転速度を制御する。
【００１３】
複数の圧縮機を並列に設ける場合、これら圧縮機は略同一仕様とされることが多い。よってこれら複数の圧縮機の回転速度が同一回転速度となるように少なくとも一つの圧縮機の回転速度を制御することにより、複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように圧縮機を制御することが容易となる。
【００１４】
好ましくは、前記複数の圧縮機の回転位相を検出する位相検出手段をさらに備え、前記圧縮機制御手段は、前記位相検出手段によって検出された前記複数の圧縮機の回転位相の位相差が、前記複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように設定された所定の位相差に一致するように、前記少なくとも一つの圧縮機の回転位相を制御する。これにより、複数の圧縮機から発する騒音が互いに打ち消され、外部騒音を効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の圧縮機を並列に設けた場合の外部騒音を低減することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１に本発明の実施形態に係る過給機付き内燃機関を示す。内燃機関即ちエンジンは自動車用多気筒エンジン（気筒数Ｚ、但しＺは偶数）であって、ガソリンエンジン等の火花点火式エンジンであってもよく、或いはディーゼルエンジン等の圧縮着火式エンジンであってもよい。エンジンは、シリンダブロック及びシリンダヘッド等から構成されるエンジン本体１０と、エンジン本体１０に接続され吸気管等から構成される吸気通路１２とを有する。吸気通路１２の上流端にはエアクリーナ１４が配設される。吸気通路１２は途中で複数（本実施形態では二つ）に分岐され、分岐位置１６の下流側に第１吸気通路１２Ａ及び第２吸気通路１２Ｂが形成される。全気筒は半数ずつの二つの気筒群に分割され、第１吸気通路１２Ａ及び第２吸気通路１２Ｂはそれぞれ各気筒群に接続されて各気筒群に吸入空気を供給する。各気筒群には第１排気通路１８Ａ及び第２排気通路１８Ｂも接続され、各気筒群の排気ガスが第１排気通路１８Ａ及び第２排気通路１８Ｂを通じて排出される。
【００１８】
本実施形態のエンジンは複数の過給機を並列に有し、特に二つのターボ過給機を並列に備えてなる所謂パラレルツインターボエンジンとして構成されている。第１ターボ過給機２０Ａ及び第２ターボ過給機２０Ｂがそれぞれ第１吸気通路１２Ａと第１排気通路１８Ａ、及び第２吸気通路１２Ｂと第２排気通路１８Ｂに対応して設けられている。第１ターボ過給機２０Ａ及び第２ターボ過給機２０Ｂは略同一の構成ないし仕様とされる。第１ターボ過給機２０Ａは、第１吸気通路１２Ａに設けられたラジアル式の第１コンプレッサ（第１圧縮機）２２Ａと、第１排気通路１８Ａに設けられ第１コンプレッサ２２Ａに同軸連結されたラジアル式の第１タービン２４Ａとから構成されている。また、第２ターボ過給機２０Ｂは、第２吸気通路１２Ｂに設けられたラジアル式の第２コンプレッサ（第２圧縮機）２２Ｂと、第２排気通路１８Ｂに設けられ第２コンプレッサ２２Ｂに同軸連結されたラジアル式の第２タービン２４Ｂとから構成されている。
【００１９】
第１吸気通路１２Ａにおいて、第１コンプレッサ２２Ａの下流側には第１インタークーラ２６Ａが設けられている。また、第２吸気通路１２Ｂにおいて、第２コンプレッサ２２Ｂの下流側には第２インタークーラ２６Ｂが設けられている。
【００２０】
エンジンには、エンジン全体の制御を司る制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１００が設けられている。また、第１ターボ過給機２０Ａ及び第２ターボ過給機２０Ｂには、それぞれ、対応するコンプレッサの羽根車の回転位相を検出するため第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂが設けられている。この位相センサについては任意のものが使用可能である。例えば、コンプレッサの羽根車が取り付けられているタービンシャフトに多角ナット又は歯付リングを同軸に取り付け、羽根車の回転時、多角ナット又は歯付リングの凸部又は歯の通過を非接触センサで検出し、その通過毎に非接触センサから連続的に出力パルスを発生させる位相センサを使用することが可能である。或いは、コンプレッサ羽根車の外側のシュラウド壁にギャップセンサを設置し、羽根車の羽根の通過毎にギャップセンサから連続的に出力パルスを発生させる位相センサを使用することが可能である。さらには、タービンシャフトの一部を切り欠いてこの切欠部の通過を非接触センサで検出する位相センサを使用することも可能である。
【００２１】
第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂの出力信号（出力パルス）に基づき、ＥＣＵ１００は、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相を検出する。また、ＥＣＵ１００は、それら第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂの出力信号に基づいて第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度を算出する。このように、ＥＣＵ１００、第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂにより速度検出手段及び位相検出手段が構成される。
【００２２】
また、エンジンには、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂを制御する圧縮機制御手段が設けられている。より具体的には、第１タービン２４Ａ及び第２タービン２４Ｂに第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂが設けられている。第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂも略同一の構成ないし仕様とされる。第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂは、第１タービン２４Ａ及び第２タービン２４Ｂの回転速度を変え、これを以て第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度を変えるものである。本実施形態における第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂは可変ノズル式であり、即ち、タービン羽根車の入口部に設けられた多数の可動ノズルベーンと、これら可動ノズルベーンの開度を変えるためのアクチュエータとを備える。ＥＣＵ１００はアクチュエータを制御し、これを以て可動ノズルベーン開度ひいてはタービン流量を制御する。可動ノズルベーン開度の減少・増大に応じて第１タービン２４Ａ及び第２タービン２４Ｂひいては第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度が増大・減少される。
【００２３】
例えば第１コンプレッサ２２Ａに関し、その回転速度を一端増速させ、再度元の速度に減速させるようにすると、ほぼ同一の回転速度を保持したまま第１コンプレッサ２２Ａの回転位相を変えることができる。こうして、ＥＣＵ１００、第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂにより圧縮機制御手段が構成され、この圧縮機制御手段により第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度及び回転位相が制御される。
【００２４】
本実施形態の第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂはコンプレッサ回転速度を増大・減少し得るものである。このほか、第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂとして、例えばタービンスクロール室の入口部に設けられた可変ノズルの開度をアクチュエータにより変更し、タービン回転速度ひいてはコンプレッサ回転速度を増減するものも採用し得る。或いは、タービンをバイパスさせて排気ガスを流通させるバイパス通路を設け、このバイパス通路をバイパスバルブ及びアクチュエータで開閉し、タービン回転速度ひいてはコンプレッサ回転速度を変更するものも採用し得る。但しこの場合、タービン回転速度ひいてはコンプレッサ回転速度を減少するのみで、増大することはできない。
【００２５】
さて、前述したように、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂにおいては、各々の羽根車が回転するとき、各羽根が空気の流れを横切って移動することに起因して、羽根車の周方向に交互に圧力が増減する圧力場が生じ、この圧力場に起因して騒音が発生する。そして、この騒音がコンプレッサから吸気通路内を上流側に伝播し、エアクリーナを通じて外部に放出され、外部騒音となり問題となる。
【００２６】
これをより詳しく説明すると、羽根車の回転中、羽根車に対して軸方向に流入してくる空気流を、周方向に移動する羽根が直角に横切り、これにより羽根の移動方向側の面には正圧場が、その裏面には負圧場ができる。そしてこの羽根毎の正圧場及び負圧場に対応して、羽根車の周方向には羽根の枚数と同数の圧力ピークが生じる。
【００２７】
これを図示したのが図２に示される圧力ロブパターンである。なお参考のため、図にはコンプレッサの羽根車３２とその複数（図示例では６枚）の羽根３４とを簡略的に示す。図示される線図Ｊは、羽根車３２の軸方向上流側から見たときに羽根車３２の周囲にできる圧力場を示し、羽根車３２の中心Ｏから半径方向外側にいくに従って圧力値は大きくなる。そして、各羽根３４の位相位置で、羽根３４が空気流を横切ることに起因する圧力ピークＰが生じる。この圧力ピークＰは羽根３４の枚数と同数、且つ羽根３４と同一の位相位置で発生する。コンプレッサの運転中は、回転する羽根車３２と同一位相且つ同一回転速度で、羽根車３２と一緒に、図示される圧力ロブパターンが中心Ｏの回りを回転すると考えてよい。
【００２８】
この圧力ロブパターンの回転に伴って、翼通過周波数（BPF; Blade Passing Frequency）騒音（以下ＢＰＦ騒音という）が発生する。このＢＰＦ騒音は、羽根車３２の単位時間当たりの回転数Ｍｃ（１／sec）と羽根車３２の羽根枚数Ｚｂとの積Ｆ＝Ｚｂ×Ｍｃ（１／sec）で表される周波数にピークをもった騒音である。この騒音の発生位置は羽根形状に起因して羽根車３２の入口付近、特に羽根３４の入口側の前端縁（リーディングエッジ）付近である。
【００２９】
第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂにおいてこのように発生した騒音は、それぞれ第１吸気通路１２Ａ及び第２吸気通路１２Ｂを逆流し、分岐位置１６で合成されてその後エアクリーナ１４から外部に放出される。そして仮に分岐位置１６で重なり合う両騒音の位相が同一であると、両騒音が互いを強め合って騒音エネルギが２倍となり、外部騒音が著しく増大する。他方、分岐位置１６で重なり合う両騒音の位相が逆位相であると、両騒音は互いに打ち消し合い、これによって外部に放出される騒音が効果的に低減される。
【００３０】
そこで、本実施形態では、このように第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂで発生した騒音を互いに打ち消すように、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの少なくとも一方を制御する。より具体的には、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂで発生した騒音を互いに打ち消すように、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの少なくとも一方の回転速度及び回転位相を制御する。
【００３１】
図３は、かかる騒音低減制御のルーチンを示す。なおこのルーチンはＥＣＵ１００により所定の時間周期又はクランク角周期で繰り返し実行される。
【００３２】
まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２及び回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２を検出する。具体的には、ＥＣＵ１００は、第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂにより検出された第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２の値を取得すると共に、これら回転位相θｃ１，θｃ２に基づいて回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２を算出し、その値を取得する。
【００３３】
次にＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２において、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一か否かを判断する。これら回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一でない場合、ＥＣＵ１００はステップＳ１０３に進み、それら回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一となるように、第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂのいずれか一方又は両方を制御し、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２のいずれか一方又は両方を制御する。そして今回のルーチンを終了する。
【００３４】
他方、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２において第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一と判断した場合、ステップＳ１０４に進み、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２の差即ち回転位相差θｄが所定値θｄ１に一致しているか否かを判断する。所定値θｄ１は、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂから発した騒音が分岐位置１６で互いに打ち消し合わされるように設定された回転位相差の値である（詳しくは後述）。ＥＣＵ１００は、回転位相差θｄが所定値θｄ１に一致していないと判断した場合、ステップＳ１０５に進み、回転位相差θｄが所定値θｄ１に一致するように、第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂのいずれか一方又は両方を制御し、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２のいずれか一方又は両方を制御する。そして今回のルーチンを終了する。
【００３５】
このように当該ルーチンを繰り返し実行すると、やがて第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一となり、且つ、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相差θｄが所定値θｄ１に一致するようになって、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂから発した騒音が分岐位置１６で互いに打ち消し合わされるようになり、外部騒音が効果的に低減される。
【００３６】
ここで以下、前記所定値θｄ１について説明する。この所定値θｄ１は、互いに同一である第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度（以下便宜上「コンプレッサ回転速度Ｎｃ」という）に応じて変化し得る値であり、ＥＣＵ１００によって以下のように計算される。
【００３７】
第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２ＢをＢＰＦ騒音の音源とみなすと、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂからそれぞれ発信される騒音（以下、第１騒音及び第２騒音という）は、その第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの位置（特にそれら羽根車の入口部の位置）においてそれぞれ次式（１）、（２）で表される。
Ｆ１０＝Ａ１ｃｏｓ（ａ／λ×２πｔ） ・・・（１）
Ｆ２０＝Ａ１ｃｏｓ（ａ／λ×２πｔ＋θ） ・・・（２）
【００３８】
ここで、Ｆ１０，Ｆ２０：第１騒音及び第２騒音の波の高さ、Ａ１：第１騒音及び第２騒音の振幅、ａ：音速、λ：波長、ｔ：時間、θ：第１騒音に対する第２騒音の位相差である。第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が等しいので、第１騒音及び第２騒音の振幅及び波長は等しいとすることができる。
【００３９】
ＢＰＦ騒音は、羽根車の回転数Ｍｃ（１／sec）と羽根車の羽根枚数Ｚｂとの積Ｆ＝Ｚｂ×Ｍｃ（１／sec）で表される周波数にピークをもった騒音である。従ってこのピーク周波数Ｆに着目すれば、波長λはλ＝ａ／Ｆから計算される。羽根車の回転数Ｍｃはコンプレッサ回転速度Ｎｃから計算され、羽根枚数ＺｂはＥＣＵ１００に予め入力されている。
【００４０】
次に、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂから分岐位置１６までの通路長ないし距離をそれぞれＬ１，Ｌ２とすると（図１参照）、Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ次式（３）、（４）で表される。
Ｌ１＝λｍ＋ｂ （３）
Ｌ２＝λｎ＋ｃ （４）
【００４１】
ここでｍ，ｎは整数であり、ｂ，ｃ＜λである。Ｌ１，Ｌ２の値は幾何学的に定まっており、ＥＣＵ１００に予め入力されている。Ｌ１とＬ２は異なる値であることもある。λが上述のように計算されて既知なので、ｍ，ｎ，ｂ，ｃも自ずと計算されることができる。
【００４２】
他方、分岐位置１６における第１騒音及び第２騒音の波の高さＦ１，Ｆ２は次式（５）、（６）で表される。
Ｆ１＝Ａ２ｃｏｓ（ａ／λ×２π（ｔ−Ｌ１／ａ）） ・・・（５）
Ｆ２＝Ａ２ｃｏｓ（ａ／λ×２π（ｔ−Ｌ２／ａ）＋θ） ・・・（６）
【００４３】
ここで（１）、（２）式と比べると、第１騒音及び第２騒音の振幅がＡ１からＡ２（＜Ａ１）へと変更されているが、これは第１騒音及び第２騒音が分岐位置１６に到達する間の減衰を考慮したためである。ただし、両騒音の減衰量は等しいと仮定している。
【００４４】
（５）、（６）式は、（３）、（４）式を用いて次式（７）、（８）のように変形できる。
Ｆ１＝Ａ２ｃｏｓ（ａ／λ×２πｔ−２π（ｍ＋ｂ／λ）） ・・・（７）
Ｆ２＝Ａ２ｃｏｓ（ａ／λ×２πｔ−２π（ｎ＋ｃ／λ）＋θ） ・・・（８）
【００４５】
これら（７）、（８）式より、
２π（ｍ＋ｂ／λ）−２π（ｎ＋ｃ／λ）−θ
の絶対値が（２ｎ’＋１）π（ただしｎ’＝０，１，２・・・）に等しいとき、Ｆ１とＦ２とは逆位相となって打ち消し合う。このことから、位相差θは次式（９）により求められる。
θ＝２π（ｍ−ｎ）＋２π（ｂ−ｃ）／λ±（２ｎ’＋１）π ・・・（９）
【００４６】
ところで、ここで求められた位相差θはより一般的な値であり、位相２πで１波長、１周期としたときの値である。しかしながら実際の羽根車では、羽根車の隣り合う羽根間の位相２π／Ｚｂで１波長、１周期であり、この２π／Ｚｂの間に一つの波が発生する。そこで結局、前記所定の回転位相差θｄ１は、次式（１０）で表される。
θｄ１＝２π／Ｚｂ×θ／２π
＝１／Ｚｂ（２π（ｍ−ｎ）＋２π（ｂ−ｃ）／λ±（２ｎ’＋１）π）
・・・（１０）
【００４７】
なお、±は＋であっても−であってもよいが、本実施形態では＋とする。
【００４８】
このように、前記ステップＳ１０５では、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相差θｄが（１０）式から計算される所定値θｄ１に一致するように、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２のいずれか一方又は両方が制御されることになる。そしてこれにより、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂから発生した両騒音が分岐位置１６で互いに打ち消し合い、外部騒音が効果的に低減される。
【００４９】
本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば、本実施形態では圧縮機としてターボ過給機の圧縮機を示したが、圧縮機は例えば機械式過給機や電動式過給機の圧縮機であってもよい。また、これら圧縮機を組み合わせて並列に配置する実施形態も可能である。
【００５０】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係る過給機付き内燃機関を示すシステム図である。
【図２】圧力ロブパターンを示す線図である。
【図３】騒音低減制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１２ 吸気通路
１２Ａ 第１吸気通路
１２Ｂ 第２吸気通路
１６ 分岐位置
２０Ａ 第１ターボ過給機
２０Ｂ 第２ターボ過給機
２２Ａ 第１コンプレッサ（第１圧縮機）
２２Ｂ 第２コンプレッサ（第２圧縮機）
２８Ａ 第１位相センサ
２８Ｂ 第２位相センサ
３０Ａ 第１変速装置
３０Ｂ 第２変速装置
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｎｃ１ 第１コンプレッサの回転速度
Ｎｃ２ 第２コンプレッサの回転速度
θｃ１ 第１コンプレッサの回転位相
θｃ２ 第２コンプレッサの回転位相
θｄ 第１コンプレッサ及び第２コンプレッサの回転位相差
θｄ１ 回転位相差の所定値
【技術分野】
【０００１】
本発明は過給機付き内燃機関に係り、特に、過給機の圧縮機を並列に設けた場合の外部騒音を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載する車両用過給機としてターボ過給機（ターボチャージャ）が一般的であり、このターボ過給機は、エンジンから排出された排気ガスのエネルギを利用してタービンを駆動し、このタービンと同軸連結された圧縮機を駆動して、吸入空気を圧縮ないし過給するようになっている。また、車両用過給機として、クランク軸からの駆動力により圧縮機を作動させて吸入空気を過給する機械式過給機（スーパーチャージャ）や、電気モータからの駆動力により圧縮機を作動させて吸入空気を過給する電動式過給機もある。
【０００３】
一方、吸気通路を分岐させてその分岐位置の下流側に複数の圧縮機を並列に設けることも知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】実開平３−６８５２８号公報
【特許文献２】特開平７−１９０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧縮機において羽根車が回転するとき、羽根車の羽根が空気の流れを横切って移動することにより、羽根車の周方向において圧力が交互に増減する圧力場が生じ、この圧力場に起因して騒音が生じることが知られている。この騒音は、圧縮機から吸気通路内を上流側に伝播し、エアクリーナを通じて外部に放出されるので、車内及び車外において問題となる。
【０００６】
そして、吸気通路に複数の圧縮機を並列に設ける場合だと、各圧縮機から発した騒音が重なり合って増長し、外部騒音が大きくなることが懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の圧縮機を並列に設けた場合の外部騒音を低減し得る過給機付き内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の一形態にかかる過給機付き内燃機関は、吸気通路の分岐位置の下流側に並列に設けられた複数の圧縮機と、これら圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御する圧縮機制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この本発明の一形態によれば、圧縮機制御手段により、並列に設けられた複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように複数の圧縮機の少なくとも一つが制御されるので、外部に放出される騒音が効果的に低減される。
【００１０】
好ましくは、前記圧縮機制御手段は、前記複数の圧縮機から発する騒音を前記分岐位置において互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御する。
【００１１】
各圧縮機で発生して上流側に伝播する各騒音は、吸気通路の分岐位置で重なり合って、その後外部に放出される。よってこの好ましい形態のように、複数の圧縮機から発する騒音を分岐位置において互いに打ち消すように複数の圧縮機の少なくとも一つを制御することにより、外部に放出される騒音を効果的に低減することができる。
【００１２】
好ましくは、前記複数の圧縮機の回転速度を検出する速度検出手段をさらに備え、前記圧縮機制御手段は、前記速度検出手段によって検出された前記複数の圧縮機の回転速度が同一回転速度となるように前記少なくとも一つの圧縮機の回転速度を制御する。
【００１３】
複数の圧縮機を並列に設ける場合、これら圧縮機は略同一仕様とされることが多い。よってこれら複数の圧縮機の回転速度が同一回転速度となるように少なくとも一つの圧縮機の回転速度を制御することにより、複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように圧縮機を制御することが容易となる。
【００１４】
好ましくは、前記複数の圧縮機の回転位相を検出する位相検出手段をさらに備え、前記圧縮機制御手段は、前記位相検出手段によって検出された前記複数の圧縮機の回転位相の位相差が、前記複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように設定された所定の位相差に一致するように、前記少なくとも一つの圧縮機の回転位相を制御する。これにより、複数の圧縮機から発する騒音が互いに打ち消され、外部騒音を効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の圧縮機を並列に設けた場合の外部騒音を低減することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１に本発明の実施形態に係る過給機付き内燃機関を示す。内燃機関即ちエンジンは自動車用多気筒エンジン（気筒数Ｚ、但しＺは偶数）であって、ガソリンエンジン等の火花点火式エンジンであってもよく、或いはディーゼルエンジン等の圧縮着火式エンジンであってもよい。エンジンは、シリンダブロック及びシリンダヘッド等から構成されるエンジン本体１０と、エンジン本体１０に接続され吸気管等から構成される吸気通路１２とを有する。吸気通路１２の上流端にはエアクリーナ１４が配設される。吸気通路１２は途中で複数（本実施形態では二つ）に分岐され、分岐位置１６の下流側に第１吸気通路１２Ａ及び第２吸気通路１２Ｂが形成される。全気筒は半数ずつの二つの気筒群に分割され、第１吸気通路１２Ａ及び第２吸気通路１２Ｂはそれぞれ各気筒群に接続されて各気筒群に吸入空気を供給する。各気筒群には第１排気通路１８Ａ及び第２排気通路１８Ｂも接続され、各気筒群の排気ガスが第１排気通路１８Ａ及び第２排気通路１８Ｂを通じて排出される。
【００１８】
本実施形態のエンジンは複数の過給機を並列に有し、特に二つのターボ過給機を並列に備えてなる所謂パラレルツインターボエンジンとして構成されている。第１ターボ過給機２０Ａ及び第２ターボ過給機２０Ｂがそれぞれ第１吸気通路１２Ａと第１排気通路１８Ａ、及び第２吸気通路１２Ｂと第２排気通路１８Ｂに対応して設けられている。第１ターボ過給機２０Ａ及び第２ターボ過給機２０Ｂは略同一の構成ないし仕様とされる。第１ターボ過給機２０Ａは、第１吸気通路１２Ａに設けられたラジアル式の第１コンプレッサ（第１圧縮機）２２Ａと、第１排気通路１８Ａに設けられ第１コンプレッサ２２Ａに同軸連結されたラジアル式の第１タービン２４Ａとから構成されている。また、第２ターボ過給機２０Ｂは、第２吸気通路１２Ｂに設けられたラジアル式の第２コンプレッサ（第２圧縮機）２２Ｂと、第２排気通路１８Ｂに設けられ第２コンプレッサ２２Ｂに同軸連結されたラジアル式の第２タービン２４Ｂとから構成されている。
【００１９】
第１吸気通路１２Ａにおいて、第１コンプレッサ２２Ａの下流側には第１インタークーラ２６Ａが設けられている。また、第２吸気通路１２Ｂにおいて、第２コンプレッサ２２Ｂの下流側には第２インタークーラ２６Ｂが設けられている。
【００２０】
エンジンには、エンジン全体の制御を司る制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１００が設けられている。また、第１ターボ過給機２０Ａ及び第２ターボ過給機２０Ｂには、それぞれ、対応するコンプレッサの羽根車の回転位相を検出するため第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂが設けられている。この位相センサについては任意のものが使用可能である。例えば、コンプレッサの羽根車が取り付けられているタービンシャフトに多角ナット又は歯付リングを同軸に取り付け、羽根車の回転時、多角ナット又は歯付リングの凸部又は歯の通過を非接触センサで検出し、その通過毎に非接触センサから連続的に出力パルスを発生させる位相センサを使用することが可能である。或いは、コンプレッサ羽根車の外側のシュラウド壁にギャップセンサを設置し、羽根車の羽根の通過毎にギャップセンサから連続的に出力パルスを発生させる位相センサを使用することが可能である。さらには、タービンシャフトの一部を切り欠いてこの切欠部の通過を非接触センサで検出する位相センサを使用することも可能である。
【００２１】
第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂの出力信号（出力パルス）に基づき、ＥＣＵ１００は、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相を検出する。また、ＥＣＵ１００は、それら第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂの出力信号に基づいて第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度を算出する。このように、ＥＣＵ１００、第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂにより速度検出手段及び位相検出手段が構成される。
【００２２】
また、エンジンには、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂを制御する圧縮機制御手段が設けられている。より具体的には、第１タービン２４Ａ及び第２タービン２４Ｂに第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂが設けられている。第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂも略同一の構成ないし仕様とされる。第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂは、第１タービン２４Ａ及び第２タービン２４Ｂの回転速度を変え、これを以て第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度を変えるものである。本実施形態における第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂは可変ノズル式であり、即ち、タービン羽根車の入口部に設けられた多数の可動ノズルベーンと、これら可動ノズルベーンの開度を変えるためのアクチュエータとを備える。ＥＣＵ１００はアクチュエータを制御し、これを以て可動ノズルベーン開度ひいてはタービン流量を制御する。可動ノズルベーン開度の減少・増大に応じて第１タービン２４Ａ及び第２タービン２４Ｂひいては第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度が増大・減少される。
【００２３】
例えば第１コンプレッサ２２Ａに関し、その回転速度を一端増速させ、再度元の速度に減速させるようにすると、ほぼ同一の回転速度を保持したまま第１コンプレッサ２２Ａの回転位相を変えることができる。こうして、ＥＣＵ１００、第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂにより圧縮機制御手段が構成され、この圧縮機制御手段により第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度及び回転位相が制御される。
【００２４】
本実施形態の第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂはコンプレッサ回転速度を増大・減少し得るものである。このほか、第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂとして、例えばタービンスクロール室の入口部に設けられた可変ノズルの開度をアクチュエータにより変更し、タービン回転速度ひいてはコンプレッサ回転速度を増減するものも採用し得る。或いは、タービンをバイパスさせて排気ガスを流通させるバイパス通路を設け、このバイパス通路をバイパスバルブ及びアクチュエータで開閉し、タービン回転速度ひいてはコンプレッサ回転速度を変更するものも採用し得る。但しこの場合、タービン回転速度ひいてはコンプレッサ回転速度を減少するのみで、増大することはできない。
【００２５】
さて、前述したように、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂにおいては、各々の羽根車が回転するとき、各羽根が空気の流れを横切って移動することに起因して、羽根車の周方向に交互に圧力が増減する圧力場が生じ、この圧力場に起因して騒音が発生する。そして、この騒音がコンプレッサから吸気通路内を上流側に伝播し、エアクリーナを通じて外部に放出され、外部騒音となり問題となる。
【００２６】
これをより詳しく説明すると、羽根車の回転中、羽根車に対して軸方向に流入してくる空気流を、周方向に移動する羽根が直角に横切り、これにより羽根の移動方向側の面には正圧場が、その裏面には負圧場ができる。そしてこの羽根毎の正圧場及び負圧場に対応して、羽根車の周方向には羽根の枚数と同数の圧力ピークが生じる。
【００２７】
これを図示したのが図２に示される圧力ロブパターンである。なお参考のため、図にはコンプレッサの羽根車３２とその複数（図示例では６枚）の羽根３４とを簡略的に示す。図示される線図Ｊは、羽根車３２の軸方向上流側から見たときに羽根車３２の周囲にできる圧力場を示し、羽根車３２の中心Ｏから半径方向外側にいくに従って圧力値は大きくなる。そして、各羽根３４の位相位置で、羽根３４が空気流を横切ることに起因する圧力ピークＰが生じる。この圧力ピークＰは羽根３４の枚数と同数、且つ羽根３４と同一の位相位置で発生する。コンプレッサの運転中は、回転する羽根車３２と同一位相且つ同一回転速度で、羽根車３２と一緒に、図示される圧力ロブパターンが中心Ｏの回りを回転すると考えてよい。
【００２８】
この圧力ロブパターンの回転に伴って、翼通過周波数（BPF; Blade Passing Frequency）騒音（以下ＢＰＦ騒音という）が発生する。このＢＰＦ騒音は、羽根車３２の単位時間当たりの回転数Ｍｃ（１／sec）と羽根車３２の羽根枚数Ｚｂとの積Ｆ＝Ｚｂ×Ｍｃ（１／sec）で表される周波数にピークをもった騒音である。この騒音の発生位置は羽根形状に起因して羽根車３２の入口付近、特に羽根３４の入口側の前端縁（リーディングエッジ）付近である。
【００２９】
第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂにおいてこのように発生した騒音は、それぞれ第１吸気通路１２Ａ及び第２吸気通路１２Ｂを逆流し、分岐位置１６で合成されてその後エアクリーナ１４から外部に放出される。そして仮に分岐位置１６で重なり合う両騒音の位相が同一であると、両騒音が互いを強め合って騒音エネルギが２倍となり、外部騒音が著しく増大する。他方、分岐位置１６で重なり合う両騒音の位相が逆位相であると、両騒音は互いに打ち消し合い、これによって外部に放出される騒音が効果的に低減される。
【００３０】
そこで、本実施形態では、このように第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂで発生した騒音を互いに打ち消すように、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの少なくとも一方を制御する。より具体的には、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂで発生した騒音を互いに打ち消すように、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの少なくとも一方の回転速度及び回転位相を制御する。
【００３１】
図３は、かかる騒音低減制御のルーチンを示す。なおこのルーチンはＥＣＵ１００により所定の時間周期又はクランク角周期で繰り返し実行される。
【００３２】
まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２及び回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２を検出する。具体的には、ＥＣＵ１００は、第１位相センサ２８Ａ及び第２位相センサ２８Ｂにより検出された第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２の値を取得すると共に、これら回転位相θｃ１，θｃ２に基づいて回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２を算出し、その値を取得する。
【００３３】
次にＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２において、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一か否かを判断する。これら回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一でない場合、ＥＣＵ１００はステップＳ１０３に進み、それら回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一となるように、第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂのいずれか一方又は両方を制御し、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２のいずれか一方又は両方を制御する。そして今回のルーチンを終了する。
【００３４】
他方、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２において第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一と判断した場合、ステップＳ１０４に進み、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２の差即ち回転位相差θｄが所定値θｄ１に一致しているか否かを判断する。所定値θｄ１は、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂから発した騒音が分岐位置１６で互いに打ち消し合わされるように設定された回転位相差の値である（詳しくは後述）。ＥＣＵ１００は、回転位相差θｄが所定値θｄ１に一致していないと判断した場合、ステップＳ１０５に進み、回転位相差θｄが所定値θｄ１に一致するように、第１変速装置３０Ａ及び第２変速装置３０Ｂのいずれか一方又は両方を制御し、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２のいずれか一方又は両方を制御する。そして今回のルーチンを終了する。
【００３５】
このように当該ルーチンを繰り返し実行すると、やがて第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が同一となり、且つ、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相差θｄが所定値θｄ１に一致するようになって、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂから発した騒音が分岐位置１６で互いに打ち消し合わされるようになり、外部騒音が効果的に低減される。
【００３６】
ここで以下、前記所定値θｄ１について説明する。この所定値θｄ１は、互いに同一である第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度（以下便宜上「コンプレッサ回転速度Ｎｃ」という）に応じて変化し得る値であり、ＥＣＵ１００によって以下のように計算される。
【００３７】
第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２ＢをＢＰＦ騒音の音源とみなすと、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂからそれぞれ発信される騒音（以下、第１騒音及び第２騒音という）は、その第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの位置（特にそれら羽根車の入口部の位置）においてそれぞれ次式（１）、（２）で表される。
Ｆ１０＝Ａ１ｃｏｓ（ａ／λ×２πｔ） ・・・（１）
Ｆ２０＝Ａ１ｃｏｓ（ａ／λ×２πｔ＋θ） ・・・（２）
【００３８】
ここで、Ｆ１０，Ｆ２０：第１騒音及び第２騒音の波の高さ、Ａ１：第１騒音及び第２騒音の振幅、ａ：音速、λ：波長、ｔ：時間、θ：第１騒音に対する第２騒音の位相差である。第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転速度Ｎｃ１，Ｎｃ２が等しいので、第１騒音及び第２騒音の振幅及び波長は等しいとすることができる。
【００３９】
ＢＰＦ騒音は、羽根車の回転数Ｍｃ（１／sec）と羽根車の羽根枚数Ｚｂとの積Ｆ＝Ｚｂ×Ｍｃ（１／sec）で表される周波数にピークをもった騒音である。従ってこのピーク周波数Ｆに着目すれば、波長λはλ＝ａ／Ｆから計算される。羽根車の回転数Ｍｃはコンプレッサ回転速度Ｎｃから計算され、羽根枚数ＺｂはＥＣＵ１００に予め入力されている。
【００４０】
次に、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂから分岐位置１６までの通路長ないし距離をそれぞれＬ１，Ｌ２とすると（図１参照）、Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ次式（３）、（４）で表される。
Ｌ１＝λｍ＋ｂ （３）
Ｌ２＝λｎ＋ｃ （４）
【００４１】
ここでｍ，ｎは整数であり、ｂ，ｃ＜λである。Ｌ１，Ｌ２の値は幾何学的に定まっており、ＥＣＵ１００に予め入力されている。Ｌ１とＬ２は異なる値であることもある。λが上述のように計算されて既知なので、ｍ，ｎ，ｂ，ｃも自ずと計算されることができる。
【００４２】
他方、分岐位置１６における第１騒音及び第２騒音の波の高さＦ１，Ｆ２は次式（５）、（６）で表される。
Ｆ１＝Ａ２ｃｏｓ（ａ／λ×２π（ｔ−Ｌ１／ａ）） ・・・（５）
Ｆ２＝Ａ２ｃｏｓ（ａ／λ×２π（ｔ−Ｌ２／ａ）＋θ） ・・・（６）
【００４３】
ここで（１）、（２）式と比べると、第１騒音及び第２騒音の振幅がＡ１からＡ２（＜Ａ１）へと変更されているが、これは第１騒音及び第２騒音が分岐位置１６に到達する間の減衰を考慮したためである。ただし、両騒音の減衰量は等しいと仮定している。
【００４４】
（５）、（６）式は、（３）、（４）式を用いて次式（７）、（８）のように変形できる。
Ｆ１＝Ａ２ｃｏｓ（ａ／λ×２πｔ−２π（ｍ＋ｂ／λ）） ・・・（７）
Ｆ２＝Ａ２ｃｏｓ（ａ／λ×２πｔ−２π（ｎ＋ｃ／λ）＋θ） ・・・（８）
【００４５】
これら（７）、（８）式より、
２π（ｍ＋ｂ／λ）−２π（ｎ＋ｃ／λ）−θ
の絶対値が（２ｎ’＋１）π（ただしｎ’＝０，１，２・・・）に等しいとき、Ｆ１とＦ２とは逆位相となって打ち消し合う。このことから、位相差θは次式（９）により求められる。
θ＝２π（ｍ−ｎ）＋２π（ｂ−ｃ）／λ±（２ｎ’＋１）π ・・・（９）
【００４６】
ところで、ここで求められた位相差θはより一般的な値であり、位相２πで１波長、１周期としたときの値である。しかしながら実際の羽根車では、羽根車の隣り合う羽根間の位相２π／Ｚｂで１波長、１周期であり、この２π／Ｚｂの間に一つの波が発生する。そこで結局、前記所定の回転位相差θｄ１は、次式（１０）で表される。
θｄ１＝２π／Ｚｂ×θ／２π
＝１／Ｚｂ（２π（ｍ−ｎ）＋２π（ｂ−ｃ）／λ±（２ｎ’＋１）π）
・・・（１０）
【００４７】
なお、±は＋であっても−であってもよいが、本実施形態では＋とする。
【００４８】
このように、前記ステップＳ１０５では、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相差θｄが（１０）式から計算される所定値θｄ１に一致するように、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂの回転位相θｃ１，θｃ２のいずれか一方又は両方が制御されることになる。そしてこれにより、第１コンプレッサ２２Ａ及び第２コンプレッサ２２Ｂから発生した両騒音が分岐位置１６で互いに打ち消し合い、外部騒音が効果的に低減される。
【００４９】
本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば、本実施形態では圧縮機としてターボ過給機の圧縮機を示したが、圧縮機は例えば機械式過給機や電動式過給機の圧縮機であってもよい。また、これら圧縮機を組み合わせて並列に配置する実施形態も可能である。
【００５０】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係る過給機付き内燃機関を示すシステム図である。
【図２】圧力ロブパターンを示す線図である。
【図３】騒音低減制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１２ 吸気通路
１２Ａ 第１吸気通路
１２Ｂ 第２吸気通路
１６ 分岐位置
２０Ａ 第１ターボ過給機
２０Ｂ 第２ターボ過給機
２２Ａ 第１コンプレッサ（第１圧縮機）
２２Ｂ 第２コンプレッサ（第２圧縮機）
２８Ａ 第１位相センサ
２８Ｂ 第２位相センサ
３０Ａ 第１変速装置
３０Ｂ 第２変速装置
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｎｃ１ 第１コンプレッサの回転速度
Ｎｃ２ 第２コンプレッサの回転速度
θｃ１ 第１コンプレッサの回転位相
θｃ２ 第２コンプレッサの回転位相
θｄ 第１コンプレッサ及び第２コンプレッサの回転位相差
θｄ１ 回転位相差の所定値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路の分岐位置の下流側に並列に設けられた複数の圧縮機と、
これら圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御する圧縮機制御手段と
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項２】
前記圧縮機制御手段は、前記複数の圧縮機から発する騒音を前記分岐位置において互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項１記載の過給機付き内燃機関。
【請求項３】
前記複数の圧縮機の回転速度を検出する速度検出手段をさらに備え、前記圧縮機制御手段は、前記速度検出手段によって検出された前記複数の圧縮機の回転速度が同一回転速度となるように前記少なくとも一つの圧縮機の回転速度を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の過給機付き内燃機関。
【請求項４】
前記複数の圧縮機の回転位相を検出する位相検出手段をさらに備え、前記圧縮機制御手段は、前記位相検出手段によって検出された前記複数の圧縮機の回転位相の位相差が、前記複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように設定された所定の位相差に一致するように、前記少なくとも一つの圧縮機の回転位相を制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の過給機付き内燃機関。
【請求項１】
吸気通路の分岐位置の下流側に並列に設けられた複数の圧縮機と、
これら圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御する圧縮機制御手段と
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項２】
前記圧縮機制御手段は、前記複数の圧縮機から発する騒音を前記分岐位置において互いに打ち消すように前記複数の圧縮機の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項１記載の過給機付き内燃機関。
【請求項３】
前記複数の圧縮機の回転速度を検出する速度検出手段をさらに備え、前記圧縮機制御手段は、前記速度検出手段によって検出された前記複数の圧縮機の回転速度が同一回転速度となるように前記少なくとも一つの圧縮機の回転速度を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の過給機付き内燃機関。
【請求項４】
前記複数の圧縮機の回転位相を検出する位相検出手段をさらに備え、前記圧縮機制御手段は、前記位相検出手段によって検出された前記複数の圧縮機の回転位相の位相差が、前記複数の圧縮機から発する騒音を互いに打ち消すように設定された所定の位相差に一致するように、前記少なくとも一つの圧縮機の回転位相を制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の過給機付き内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２３９６４９（Ｐ２００７−２３９６４９Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６４２６４（Ｐ２００６−６４２６４）
【出願日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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