JPH0443806A - 吸・排気消音装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、吸・排気消音装置に関し、特に自動車の車室
内こもり音を悪化させる要因である、低周波の吸・排気
騒音を低減させた吸・排気消音装置に関する。

従来の技術 近時、エンジンの吸・排気通路を伝播する吸・排気脈動
に対し、逆位相の出力脈動を重畳させて、吸・排気騒音
の消音を行うようにした吸・排気消音装置か提案されて
いる。

このような吸・排気消音装置としては、例えば、特開昭
６２−４８９１０号公報に示すようなものがある。これ
は、エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路内の排
気脈動を検出する第１の脈動検出器と、該第１の脈動検
出器より下流に設けられ、前記排気通路内に向けて脈動
を出力する脈動発生器と、該脈動発生器からの出力脈動
と排気通路内を伝播する排気脈動との重畳点あるいはそ
の下流側近傍に設けられ、前記排気通路内の脈動を検出
する第２の脈動検出器と、前記第１の脈動検出器及び前
記第２の脈動検出器からの信号を受け、適応的に最適化
した信号を前記脈動発生器に出力する適応制御手段とを
備えて排気音を消音している。

また、特開昭５７−９６２３９号公報に示すようなもの
もある。これは、排気消音器内に設けられた共鳴室に振
動板を設け、該共鳴室に到達する排気脈動音と同一振幅
、逆位相の音を出すように前記振動板を加振することに
より、共鳴室内の音を消音している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の吸・排気消音装置にあ
っては、特開昭６２−４８９１．０号公報に開示された
ものは排気脈動検出器として排気管に取り付けられるの
は、一般に水冷式の圧力検出器であるため、高価（１ヶ
２０万円程度）であり、また、その水冷装置が重畳増加
をもたらすという問題点がある。

また、特開昭５７−９６２３９号公報に開示されたもの
については、共鳴室内に到達する排気脈動と同一振幅の
音を発生させることにより消音を行うためには、排気脈
動と同等なパワーで振動板を加振しなければならず、可
成のパワーを要するため、大出力のユニットを設けなけ
ればならない。

また、圧力波の反射を考慮するのが難しいという問題点
があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
ものであり、安価にして、しかも小さな力で吸・排気脈
動を打ち消すことのできる吸・排気消音装置を提供する
ことを目的としている。

課題を解決するための手段 このため本発明は、レゾネータの共鳴室に音波を入力し
て吸・排気音の低減を行う吸・排気消音装置において、
共鳴室内への音波入力の無い状態における、エンジン回
転パルス、吸入空気流量、及び吸気あるいは排気ガス温
度により一義的に決まる、吸・排気系内の定在波モード
を利用して、共鳴室内の音圧波形に対して逆相になるよ
うに、エンジン回転パルスの基本次数成分と共鳴室内に
おける音圧の位相関係を決定し、さらに入力振幅をレゾ
ネータの消音周波数においては零正し、高周波側及び低
周波側へ向けて漸増させるマツプを予め記憶させておき
、エンジン回転パルス、吸入空気流量、及び吸気あるい
は排気ガス温度を検知して、前記マ、ブにより共鳴室内
に入力する波形の位相及び振幅を決定するようにした。

作用 レゾネータの共鳴室に入力する音圧波形の位相は共鳴室
内の定在波に対し逆相となる。

また、入力レベルはレゾネータの消音周波数において零
、消音周波数の高周波側及び低周波側に向けて漸増する
。

従って、レゾネータの消音周波数を変化させることがで
き、消音効果を最大限に引き出すことができる。

実施例 以下本発明を図面に基ついて説明する。第１図は、本発
明の一実施例を示す図である。

まず構成を説明する。エンジン１には排気マニホル１′
２か取り付けられ、さらに、排気マニホルド２にはフロ
ントチューブ３が接続されている。

該フロントチューブ３以降に、触媒４、センターチュー
ブ５、メインマフラ６、およびテールチューブ７が取り
付けられている。

そして、センターチューブ５には、首部８および共鳴室
９からなるレゾネータ１０が配設され、共鳴室９の底面
にはスピーカ１１か配設されている。

’ｉｆニー、ｍ気マニホルド２、センターチューブ５、
およびレゾネータ１０の共鳴室９には、それぞれガス温
度セッサ］２，１３．１４か取り付けられており、これ
らガス温度セッサ１２，１３．１４の出力Ｔ、、Ｔ、Ｔ
３は制御ユニット１７に入力されている。さらに、エン
ジン１には点火パルスセンｗ１５及び吸入空気流量セッ
サ１６か取り付けられており、これらセンサ１５，１６
の出力Ｎ。

Ｑも制御ユニット１７に入力されている。

第２図に制御ユニット１７の詳細を示す。制御ユニット
１７は演算部１８、ＲＯＭ１９．パワーアンプ２０等で
構成されており、前記したガス温度センサ１２．１３．
１４からの信号ＴＩ＋　Ｔ！＋Ｔ３、点火パルスセンサ
１５からのエンジン回転パルスＮ１吸入空気流量センサ
１６からの吸入空気流量Ｑが入力されるとＲＯＭ１９に
予め記憶しておいたデータマツプをもとに、最適なレベ
ルならびに位相を演算部１８で計算し、パワーアンプ２
０を通ってスピーカ１１に出力している。

ここで、マツプは、共鳴室９内へのスピーカ１１よりの
入力の無い状態におけるエンジン回転パルス、吸入空気
流量および排気ガス温度より一義的に決まる吸・排気系
内の定在波モードを利用して、スピーカ１１から共鳴室
９へ入力する音圧波形が、共鳴室９内の音圧に対して逆
相になるように、エンジン回転パルスの基本次数成分と
共鳴室９内における音圧の位相関係を決定して記憶し、
さらに入力振幅をレゾネータ１０の消音周波数では０、
消音周波数から遠ざかる程レベルを上昇させるようにし
て記憶されている。

次に作用を第３図及び第４図を参照して説明する。第１
図に図示した排気系における無負荷時、すなわち、レゾ
ネータ１０へのスピーカ１１からの入力信号が無い時、
の低周波音圧モードを第３図に示す。

第３図（ａ）はエンジン回転数２次の共鳴音圧モード、
第３図（Ｃ）はエンジン回転数３次の共鳴音圧モードで
あり、第３図（ｂ）はレゾネータ１０の消音周波数付近
での音圧モードである。

第４図実線には排気系の吐出音特性を示す。エンジン回
転数ａ、ｂ、ｃＲＰＭにおける音圧モードが、それぞれ
第３図の音圧モード（ａ）、（ｂ）。

（Ｃ）に対応している。

第３図から判るように、レゾネータ１０の消音周波数よ
りも低周波側（第３図（ａ））では、エンジン１直後の
音圧（図ではｅ）と共鳴室１０の音圧（図ではθ）とは
逆位相であり、高周波側（第３図（Ｃ））では同位相（
図では共にｅ）である。

したがって、第３図（ａ）、（ｃ）の如き定在波を生じ
る場合には、第４図において、エンジン回転数ａ　−ｂ
の間では、エンジン点火パルスより得られた基本次数の
波形と同相の信号をスピーカ１１に入力し、エンジン回
転数ｂ　−ｃの間では逆位相の信号を入力する。そして
入力レベルに対しては、エンジン回転数ａ〜ｂの範囲で
は徐々に減少し、エンジン回転数すでは入力レベルをＯ
とし、ｂ　−ｃの範囲では徐々に増加させるようにする
。

このように制御することにより、レゾネータ１０の消音
周波数を変化させることができるので、第４図に点線で
図示したように、エンジン回転数ａ　−Ｃの範囲で、レ
ゾネータ１０の消音効果を最大限に引き出すことができ
る。

スピーカ１１への入力信号の計算は、第２図に示す制御
ユニット１７で行われる。すなわち、制御ユニｙ）１７
に設けられた演算部１８に、エンジン点火パルスセンサ
１５からのエンジン回転パルス（Ｎ）、吸入空気流量セ
ンサ１６からの吸入空気流量（Ｑ）、及びガス温度セン
サ１２．１３゜１４からの排気温度（Ｔ　Ｉ＋　Ｔ　ｔ
、　Ｔ　ｓ）が入力されると、予めＲＯＭ１９に記憶さ
れているマツプによって入力波形が決定され、パワーア
ンプ２０を通ってスピーカ１１へ出力される。

ここで、エンジン負荷が大きくなっても吸入空気流量お
よび排気温度の情報から、発生する定在波を利用すれば
、エンジン１直後と共鳴室９の位相差は一義的に決まる
ため、各諸条件でのマツプを作成しておき、そのマツプ
を使用するようにすれば、常に最適なスピーカ１１への
入力信号が得られる。

なお、以上説明した実施例においては、レゾネータ１０
の消音周波数よりも低周波側（エンジン回転数２久成分
による共鳴モート側）では、点火パルスの基本次数成分
と同位相の波形を入力するようにしているが、排気系の
構成、消音しようとする周波数が異なれば、この関係も
変わってくるが、基本的な考え方は変わらないので、本
発明はあらゆる場合に適用できる。

第５図には、本発明の第２実施例を示す。この実施例は
、前記第１実施例におけるレゾネータ１０の構造を変え
たもので、センターチューブ５に接続された首部２１を
取り囲むように共鳴室２２を設け、該共鳴室２２の一部
にスピーカ２３を取り付けたものである。

本実施例によれば、前記第１実施例と同様な効果が得ら
れ、しかも、第１実施例のように首部を通って侵入して
来る音に対向してスピーカを設ける必要はなく、共鳴室
２２内であれば、どこにスピーカ２３を配設しても良い
ので、スピーカ２３の位置を自由に設定することができ
、製造上ならびに造形上の自由度が広がるという効果が
得られる。

第６図には、本発明の第３実施例を示す。この実施例は
本発明を吸気系に適用したものである。

エンジン１には、吸気マニホルド３０が取り付けられ、
吸気マニホルド３０には吸気コレクタ２９が接続されて
いる。また、吸気コレクタ２９には吸気管２７が取り付
けられており、さらに、エアクリーナ２５および吸気ダ
クト２４が接続されている。

吸気管２７には、スロットル２８および吸入空気流量セ
ンサ（エアフローメータ）２６が取り付けられて吸気系
を構成している。

そして、吸気管２７には首部８と共鳴室９からなるレゾ
ネータ１０が配設され、共鳴室の底面にはスピーカ１１
が取り付けられている。

吸気ダクト２４に設置されたガス温度センサ３１、エン
ジン１に設置されたエンジン点火パルスセンサ１５、吸
気管２７に設置された吸入空気流量センサ２６からの信
号は随時制御ユニット１７に出力され、制御ユニット１
７内に設けられた演算部１８によりあらかじめＲＯＭ１
９に記憶されているマツプによってスピーカ１１への入
力信号を求め、該入力信号はパワーアンプ２１を通って
スピーカ１１へ出力され制御を行う。

本実施例によれば、基本的には前記第１実施例と同様の
効果が得られ、なお吸気系の場合には、吸気系内の温度
分布は、略一定であるので、ガス温度センサ３１は１個
で済むことになる。

発明の詳細 な説明して着たように構成されているので、本発明によ
れば、吸・排気管内の脈動圧を直接的に測定するための
高価なセンサを使用せすに、レゾネータへの入力波形を
決定することができる。

また、レゾネータの消音効果を有効に利用して、レゾネ
ータによる消音効果の得られる周波数範囲を拡大するよ
うにしたので、レゾネータへの入力は小さくてすみ、大
出力のスピーカを設ける必要はない。

従って、車室内こもり音で問題となる低周波の排気騒音
の低減を、安価に、しかも効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す全体構成図、第２図
は制御ユニットを拡大して示す構成図、第３図（ａ）、
　　（ｂ）、　　（ｃ）は排気系の音圧モードを示す図
で、第３図（ａ）はエンジン回転数２次の共鳴音圧モー
ド図、第３図（ｂ）はレゾネータの消音周波数付近での
音圧モード図、第３図（ｃ）はエンジン回転数３次の共
鳴音圧モード図、第４図は排気吐出音のエンジン回転数
基本次数成分特性図、第５図は本発明の第２実施例を示
す全体構成図、第６図は本発明の第３実施例を示す全体
構成図である。 １・・エンジン、５・・、センターチューブ、８・・・
首部、９　共鳴室、１０・・レゾネータ、１１・−スピ
ーカ、！２．１３．１４・・−ガス温度センサ、１５工
ン／ン点火パルスセンサ、１６　吸入空気流量センサ、
１７・制御ユニット、１８・・・演算部、１９・・・Ｒ
ＯＭ、２１　・首部、２２・共鳴室、２３スピーカ、２
６・吸入空気流量センサ、２７・吸気管、３１−・ガス
温度センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レゾネータの共鳴室に音波を入力して吸・排気音
   の低減を行う吸・排気消音装置において、共鳴室内への
   音波入力の無い状態における、エンジン回転パルス、吸
   入空気流量、及び吸気あるいは排気ガス温度により一義
   的に決まる、吸・排気系内の定在波モードを利用して、
   共鳴室へ入力する音圧波形が共鳴室内の音圧波形に対し
   て逆相になるように、エンジン回転パルスの基本次数成
   分と共鳴室内における音圧の位相関係を決定し、さらに
   入力振幅をレゾネータの消音周波数においては零とし、
   高周波側及び低周波側へ向けて漸増させるマップを予め
   記憶させておき、エンジン回転パルス、吸入空気流量、
   及び吸気あるいは排気ガス温度を検知して、前記マップ
   により、共鳴室内に入力する波形の位相及び振幅を決定
   することを特徴とする吸・排気消音装置。