JPH04347312A - 騒音防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの吸気管等よ
り発せられる騒音を逆相音圧により吸収低減する騒音防
止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のエンジン騒音に対する低減要請を
背景として、エンジン吸気管の吸気騒音を防止するため
にレゾネータを設けている。このレゾネータは図１５（
２）に示す如く、脈動気流の流通管１に小径部２１によ
り所定容積の密閉室２２を連結したもので、密閉室２２
内に共鳴音が生じる。この共鳴音は気流脈動と同相でこ
れより一定時間Ｔｏ遅れたものであり、本来の脈動圧Ｐ
Ａ　（図１５（１），（３））が所定周期τ１　（すな
わち所定周波数）の時に共鳴音圧ＰＢ　（図１５（２）
，（３））の位相と逆相となって互いに相殺し、流通管
１内の実際の脈動圧ＰＡ´がほぼ零に近くなって騒音が
低減される。

【０００３】ところで、脈動圧ＰＡ　の周期がτ２　に
変化すると（図１６）、遅れ時間Ｔｏは一定であるため
、共鳴音圧ＰＢ　との逆相関係は崩れ、この結果脈動圧
ＰＡ　´が大きくなって騒音が再び発せられる。このよ
うに、一つのレゾネータが低減できる騒音周波数は限ら
れているため、車両のエンジン吸気管の如くエンジンの
運転状態により広い範囲の吸気騒音を発するものの騒音
を防止するにはエンジンルーム内に多数のレゾネータを
設ける必要があり、エンジンルーム内の限られたスペー
スでは困難であった。

【０００４】そこで、例えば実開平１−１７４５６２号
公報には、機関回転数に応じてレゾネータ共鳴室の容積
を変更するものが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案の装置では、制御装置が複雑化するとともに大幅なコ
ストアップが避けられず、また、同時に入力する吸気騒
音の高次成分には殆ど効果がないという問題があった。

【０００６】本発明はかかる課題を解決するもので、小
スペースで広い範囲の気流騒音を効果的に低減すること
が可能な騒音防止装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の構成を説明する
と、エンジンＥ（図１）に連結される脈動気流の流通管
１に小径部２１により所定容積の密閉室２２を連結して
レゾネータ２となし、該レゾネータ２の室壁の一部を、
入力する駆動信号に応じた振幅および振動数で振動して
制御音圧を発する振動板３で構成するとともに、少なく
ともエンジン回転数とエンジン負荷を検出してこれに基
づき、密閉室２２内の共鳴音圧に上記制御音圧を合成し
た音圧がレゾネータ連結部１ａの上記脈動気流の脈動圧
に対しほぼ同振幅かつ逆位相となるように上記振動板３
に駆動信号を与える駆動制御手段４を設けたものである
。

【０００８】上記構成の装置において、エンジンの回転
数および負荷より本来の脈動圧が予想され、駆動信号を
決定して振動板より制御音圧を出力せしめると、共鳴音
圧と合成された音圧は上記脈動圧とほぼ同振幅かつ逆位
相となり、脈動圧は良好に相殺吸収されて流通管より発
せられる騒音が効果的に低減せしめられる。

【０００９】脈動圧の予想はその高次成分についてもな
され、これに基づいた駆動信号を同時に生成することに
より上記高次成分を相殺する制御音圧成分が発生せしめ
られて、かかる高次の脈動圧も低減され、広い範囲の騒
音が防止される。

【００１０】本発明では、脈動圧を相殺する音圧をレゾ
ネータ内の共鳴音圧との合成によって生成しているから
、制御音圧のレベルは比較的小さくすることができ、振
動板の形状をコンパクトにできるとともに、その駆動に
要するエネルギーも小さくすることができる。

【００１１】

【実施例１】図１において、吸気弁Ｅ１を設けたエンジ
ンＥより延びる吸気管１には途中の側壁にレゾネータ２
が連結してあり、該レゾネータ２は吸気管１に直接開口
連結される小径部２１とこれに続く所定容積の矩形密閉
室２２よりなる。密閉室２２内は底壁に近い位置に隔壁
２３が形成され、その中央部は振動板３となっている。 振動板３としては、円形の金属板の表裏に圧電セラミッ
クスを接着したバイモルフ素子等を使用し、金属板の外
周を隔壁２３の開口内周に接着ないしかしめ等により固
定する。

【００１２】上記振動板３は外部の駆動制御回路４より
発せられる駆動信号によりその電圧および周波数に応じ
て振動せしめられる。駆動制御回路４には公知のセンサ
よりエンジン回転数およびエンジン負荷の各信号が入力
するとともに、レゾネータ連結部１ａよりも下流の吸気
管１壁に設けた圧力センサ５より吸気圧信号が入力して
いる。

【００１３】図２には駆動制御回路４の構成を示す。該
回路４には圧力センサ５からの信号を受け取る入力回路
４１、ディジタルフィルタ４２、駆動板３に信号を出す
ための出力回路４６、ＣＰＵ４３、ＲＯＭ４４、および
ＲＡＭ４５を有する。

【００１４】上記構成に基づいて、その作動を説明する
。圧力センサ５で捉えられた吸気波形は、駆動制御回路
４の入力回路４１に入り、フィルタリング及び増幅など
が施される。振動板３から発生する音波は、圧力センサ
５の信号を源として作られるため、次にディジタルフィ
ルタ４２に取り込まれ、必要な周期数成分、特にエンジ
ン回転の２次及び（ｎ＋０．５）次成分（ｎは整数ｎ≧
０）について、位相制御を行なう。

【００１５】この場合、ディジタルフィルタ４２はＣＰ
Ｕ４３の命令により、所定の回転数別にフィルタ特性を
形成する。またＣＰＵ４３は、図３のフローチャートに
示す様に、ステップ１００にてエンジンからの回転数お
よび負荷などを取込み、この回転数情報に基づいて、ス
テップ１１０にてマップ情報を検出する。そして、あら
かじめ記憶されているマップ情報を検索し、２次及び（
ｎ＋．０．５）次成分に相当する周波数の位相データを
ＲＯＭ４４内より引き出している。尚、この位相データ
は各々の内燃機関の吸気系路別に作成されたものである
。

【００１６】この様にして取り出した位相データに基づ
いたフィルタ特性をディジタルフィルタ５２で形成し、
これに吸気波形信号を通過させた後、この信号を出力回
路４６で増幅し、振動板３に出力する。

【００１７】かかる構造の騒音防止装置において、吸気
管１内ではエンジンＥの回転数に応じて種々の周波数で
吸気が脈動し、これが吸気口より外部へ放出されて吸気
騒音となる。既述の如く、レゾネータ２の容積等で決定
される所定の周波数以外ではレゾネータ密閉室２２内の
共鳴音と気流脈動の位相がずれるため、脈動圧の吸収が
なされず、吸気騒音が低減されない。

【００１８】ここにおいて、本発明の装置においては、
吸気圧の波形とエンジン回転数および負荷より、各エン
ジン回転数毎に高次成分を含んだ本来の吸気脈動圧ＰＡ
　（図４（１），（３））を算出予想し、これに基づい
て位相、周波数および電圧を決定した駆動信号を出力す
る。駆動信号は振動板３に出力され、振動板３は駆動信
号に応じた所定振幅および周波数の制御音を密閉室内に
発する。

【００１９】密閉室２２内には吸気管１内の脈動に応じ
て既述の如く時間Ｔｏ遅れた共鳴音が発生しており（図
４（３）の線ｙ）、これに上記振動板３より発せられる
制御音（図４（３）の線ｚ）が加わると、これらの音圧
が合成されて得られる連結部の音圧は図４（３）の線ｘ
で示す如きものとなり、この合成音圧ＰＢ　は本来の吸
気脈動圧ＰＡ　に対して振幅がほぼ同じで位相が反転し
ている。しかして、合成音圧ＰＢ　により本来の脈動圧
ＰＡ　が良好に相殺されて実際の脈動圧ＰＡ　´は充分
に低減せしめられる。

【００２０】上記説明は吸気脈動の基本波についてのも
のであるが、同時に発生している高次波についても同様
にこれを打ち消すべく駆動信号を決定して、これを基本
波に対する駆動信号に重畳して振動板３に与えれば、高
次の脈動成分に応じて発生している共鳴音圧に制御音圧
の高次成分が合成されて、この合成音圧により高次の脈
動圧が低減される。

【００２１】このように本発明の装置は、高次の騒音を
含む広い周波数範囲の騒音を簡単な構造で良好に低減す
ることができる。また、本発明はレゾネータの密閉室内
に生じている共鳴音を利用し、これに振動板より発せら
れる制御音を合成して脈動音を相殺低減する音圧を得て
いるから、振動板より直接脈動音を相殺する音圧を出力
するのに比して制御音圧は低レベルのもので良く、振動
板を小型、軽量として省スペース化が図られるとともに
駆動時の省電力化も実現される。

【００２２】なお、振動板の背後が底壁により閉鎖され
るのは、振動板からの音波を直接外部へ放出しないよう
にするもので、これが問題とならない場合には開放構造
としても良い。

【００２３】

【実施例２】図５において、リゾネータ２の密閉室２２
内には左右の側壁に近い位置に隔壁２３Ａ，２３Ｂが形
成されて各隔壁２３Ａ，２３Ｂにそれぞれ振動板３Ａ，
３Ｂが設けてある。かかる構造によれば実質的な振動面
積が単一の振動板の場合よりも増加する結果、強力な制
御音を発することができる。また、各振動板３Ａ，３Ｂ
の形状をそれぞれ消音する周波数に最適なものとするこ
とができる。

【００２４】

【実施例３】図６において、密閉室２２の底壁に近い位
置に上下に間隔をおいて隔壁２３Ａ，２３Ｂが形成され
、それぞれに振動板３Ａ，３Ｂが設けてある。かかる構
造では振動板３Ａの振動が振動板３Ｂより発せられる音
波で付勢され、この結果振動板３Ａより充分な大きさの
制御音を得ることができる。

【００２５】

【実施例４】図７は振動板３の前に発泡性材料よりなる
大径の放射板３１を設けて、互いの中心部を接合したも
ので、振動面積が拡大されて強力な制御音が出力される
とともに、振動板３に直接異物が当たることがないから
耐久性に優れたものになる。

【００２６】

【実施例５】振動板３の背後の密閉空間はこれの振動を
阻害することがあるため、図８に示す如く隔壁２３に適
当径および長さの連通管２３１を形成して、振動板３背
後の圧力を密閉空間２ａの圧力と同相にして抜くことに
より、振動板３のエネルギーを無駄なく利用し消費電力
を低減することができる。

【００２７】

【実施例６】連通管は図９に示す如く複数設けるとさら
に効果がある。

【００２８】

【実施例７】図１０においては、密閉室２２の底壁の近
くの振動板３を設けた隔壁２３の他に、密閉室２２内を
上下の密閉空間２ａ，２ｂに区画する連通管２４１を設
けた隔壁２４を形成して、上側密閉空間２ａの共鳴周波
数と上下の密閉空間２ａ，２ｂを合わせた共鳴周波数で
それぞれ通常のレゾネータとして吸気脈動低減をなすと
ともに、さらに振動板３の制御音により脈動低減用の合
成音を生じるものである。

【００２９】

【実施例８】図１１においては、密閉室２２の左右の側
壁近くにそれぞれ振動板３Ａ，３Ｂを設けた隔壁２３Ａ
，２３Ｂを形成するとともに、左右の密閉空間２ａ，２
ｂを区画する隔壁２４を設け、各密閉空間２ａ，２ｂの
共鳴音に応じた制御音を発生するようになしたものであ
る。

【００３０】

【実施例９】図１２では異なる位置で吸気管１に連結さ
れたレゾネータ２Ａ，２Ｂを、振動板３を設けた隔壁２
３で区画してある。各レゾネータ２Ａ，２Ｂは所定の共
鳴周波数で吸気音の低減をなすとともに、吸気音が共鳴
周波数からずれた場合には振動板３からの制御音により
各連結部１ａ，１ｂで吸気音と逆相となる合成音を生じ
る。

【００３１】

【実施例１０】図１３では、一方のレゾネータ２Ａの小
径部２１を吸気管１を越えて延出せしめて、その連結部
を他方のレゾネータ２Ｂの連結部１ｂに対向する位置と
したものである。これにより、さらに効果的な騒音低減
が可能である。

【００３２】

【実施例１１】図１４においては、振動板３を設けた隔
壁２３を単一の連結管内に延ばして各レゾネータ２Ａ，
２Ｂの小径部２１を区画形成したもので、設置スペース
の低減を図ったものである。

【００３３】

【発明の効果】以上の如く本発明の騒音防止装置によれ
ば、レゾネータ内に制御音を発する振動板を設けて、簡
単な構造で、大きなスペースや電力を要することなく効
果的に吸気管等の気流騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における装置の断面図である。

【図２】駆動制御回路のブロック構成図である。

【図３】駆動制御回路の作動フローチャートである。

【図４】実施例１における波形図である。

【図５】実施例２における装置の断面図である。

【図６】実施例３における装置の断面図である。

【図７】実施例４における装置の断面図である。

【図８】実施例５における装置の断面図である。

【図９】実施例６における装置の断面図である。

【図１０】実施例７における装置の断面図である。

【図１１】実施例８における装置の断面図である。

【図１２】実施例９における装置の断面図である。

【図１３】実施例１０における装置の断面図である。

【図１４】実施例１１における装置の断面図である。

【図１５】従来例における波形図である。

【図１６】従来例における波形図である。

【符号の説明】

１　　吸気管（流通管） １ａ　　レゾネータ連結部 ２　　レゾネータ ２１　　小径部 ２２　　密閉室 ３　　振動板 ４　　駆動制御回路（駆動制御手段） Ｅ　　エンジン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エンジンに連結される脈動気流の流通
   管に小径部により所定容積の密閉室を連結してレゾネー
   タとなし、該レゾネータの室壁の一部を、駆動信号に応
   じた振幅および振動数で振動して制御音圧を発する振動
   板で構成するとともに、少なくともエンジン回転数とエ
   ンジン負荷を検出してこれに基づき、密閉室内の共鳴音
   圧に上記制御音圧を合成した音圧がレゾネータ連結部の
   上記脈動気流の脈動圧に対しほぼ同振幅かつ逆位相とな
   るように上記振動板に駆動信号を与える駆動制御手段を
   設けたことを特徴とする騒音防止装置。