―91―±XorderYorder±XorderYorder]Bd[ esioN tsuahxE]Bd[ esioN tsuahxE]ABd[leveL ]ABd[leveL erusserPdnuoSerusserPdnuoSerusserPdnuoSerusserPdnuoS]ABd[leveL ]ABd[leveL Fig. 1 Measurement Result of Exhaust Noise at a Fig. 2 Concept of Extracting of Airflow Noise Fig. 3 Comparison of Exhaust Noise and Estimated 3.1 解析フロー 気流音の予測手法として，流体音の発生・伝ぱ・反射・放射を圧縮性ナビエ・ストークス方程式により直接解く直接法（DNS Direct Numerical Simulation）と，音源となる流れ変動と音の伝ぱを別々に解く分離法がある。両者の計算時間は倍程度の差があるため，量産開発における複数回のCFD解析を用いた評価では，計算コストに優れる分離法を採用している。この分離法の解析フローをFig. 4に示す。まず，1Dシミュレーション（Gamma Certain Engine SpeedComponentsAirflow Noise2nd order4th6th8thSound that exists in a wide band3. 排気気流音予測モデルの概要10002000100020002nd order10dB4th orderlow-mid frequency range2nd order30004000500060001000EngineSpeed[rpm]30004000500060001000EngineSpeed[rpm]Exhaust Noise6th orderEstimated Airflow Noise8th orderFrequency [Hz]4thFrequency [Hz]20003000400050006000EngineSpeed[rpm]20003000400050006000EngineSpeed[rpm]mid-high frequency range6thYorderAirflow noise is dominantそれには従来よりも高い予測精度が求められる。 そこで，排気吐出音に対して，実機検証を交えながらモデル精度改善を積み上げていき，予測精度を向上させた。2. 排気吐出音に含まれる気流音と脈動音2.1 排気吐出音とは 吐出音とは排気マフラー終端から大気空間へ放出される音をいい，排ガス流れにより発生する気流音と，エンジン燃焼時に排気バルブの開閉により発生する脈動を起因とする脈動音を含んだものである。排気部品の開発においては，この吐出音に対して，主に気流音の評価を目的とする中高周波領域と，主に脈動音を評価する低中周波領域に管理指標を置いている。そのため，モデルを用いた効率的な排気吐出音の開発には，各周波数帯において，気流音と脈動音それぞれを正確に予測する必要がある。2.2 吐出音の実験的な分析手法 気流音や脈動音の予測モデルを構築する上で，吐出音に含まれる両音の寄与度の把握が重要となる。そこで，上で述べた吐出音のうち，低中周波領域の管理指標としているエンジン回転数に比例する周波数の音で構成される次数音の計測結果に対して，気流音の寄与度を見積もる手法を構築した。 Fig. 1に，あるエンジン回転数の吐出音計測結果を示す。Fig. 1の青実線に示すとおり，4気筒エンジンの場合，基本次数は2次であり，基本次数の高調波成分である4次，6次，8次というように各次数の周波数を中心に脈動音を主とする音圧のピークが存在する。一方，これらのピークが存在する周波数帯以外では，Fig. 1の緑実線に示すような比較的周波数変動が小さい音が広帯域で存在している。本稿では，エンジン回転数に比例する特定の周波数で発生するのではなく，このように広帯域に存在する音を気流音ととらえ，各次数の吐出音における気流音成分を推定する。 Fig. 2は，Fig. 1の横軸の周波数を拡大したものである。基本次数とその高調波成分の周波数に存在する脈動音成分は，僅かに周波数的な広がりがあるが，これはFFT処理時の窓関数の影響によるもので，ある次数幅±X次の周波数範囲（ピンク色の領域）に収まることが分かる。したがって，この±X次の周波数範囲より外側の領域は，脈動音の影響がなく気流音のみが観測されていると考えられる。また，吐出音には2，4，6次といった基本次数のN倍次数成分以外にも，0.5次×N次成分や1次×N次成分が存在する可能性があるため，吐出音の各次数成分に影響する気流音を推定する周波数範囲は，各次数の周波数になるべく近い範囲であるべきである。これらを踏まえて，次数ごとに，脈動音が影響する周波数範囲を±X次とし，その前後の幅Y次の周波数範囲（黄色の領域）のデータを用いて各次数成分に影響する気流音のレベルを推定した。 Fig. 3に，吐出音計測結果を次数音として処理したもの（黒実線）と，上記の考えに沿って推定した気流音（赤実線）を示す。ここで，推定気流音のレベルは右肩上がりの傾向を示しているが，これは流速に比例する気流音の特性と一致することから，妥当な推定方法といえる。また，Fig. 3の青破線枠域に示すように，両者のレベルの一致を確認することで，気流音が支配的な領域の判別も可能となった。
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