JPH0540489A - アクテイブ消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人の耳の感度が高い周波数域の消音を効率よ
く行う。 【構成】 音源パイプ１に配置された音波検出手段４の
出力信号に基づいて生成される消音信号Ｖ₃の出力レベ
ルを、人の聴感度が高くなる周波数領域で高くなるよう
にした。 【効果】 聴感度が高くて耳ざわりになりやすい周波数
領域の放出音に対する消音作用を十分に行うことがで
き、高い消音効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの排気管や
送風ダクトのような音源パイプの端部にスピーカを配置
し、音源パイプからの放出音とは逆位相の音をスピーカ
から発して消音作用をするアクティブ消音装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のアクティブ消音装置は例えば実
開昭６２−７４２９８号公報等によって公知であるが、
従来の装置は音源パイプ内の音波を音波検出手段で検出
し、その出力信号を適当なレベルに増幅してそのままコ
ントローラに入力している。しかし、フレッチャーの等
感度曲線で知られるように人の聴感度は１kHz以上で高
くなるという特性があり、また信号のＳＮ比やコントロ
ーラでの信号の伝達関数誤差等によってコントローラで
生成される消音信号の精度が低下するため、この装置に
よる消音効果には一定の限度がある。このため従来の方
法では、人の聴感度が高くて耳ざわりになりやすい周波
数領域の放出音に対する消音作用を十分に行うことがで
きなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこの点に着
目し、人の聴感度が高い周波数領域の消音を効率よく行
うことを課題としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明のアクティブ消音装置では、音源パイプ
の内部に配置された音波検出手段の出力信号に基づいて
コントローラで生成されて出力される消音信号の出力レ
ベルを、人の聴感度が高くなる周波数領域で高くしてい
る。また、音波検出手段からコントローラに入力される
信号のレベルを人の聴感度が高くなる周波数領域で高く
することによって、コントローラから出力される消音信
号の出力レベルを人の聴感度が高くなる周波数領域で高
くするようにしている。また、音源パイプから放出され
る音波とスピーカから発せられる消音用音波の合成音波
を検出する第２の音波検出手段を設け、この第２の音波
検出手段の出力信号を人の聴感度が高くなる周波数領域
で高くしてコントローラにフィードバックすることによ
り消音信号を補正するようにしている。

【０００５】

【作用】聴感度の高い周波数領域で消音信号の出力レベ
ルが高いため、耳ざわりになりやすい周波数領域の放出
音に対する消音作用が十分に行われる。コントローラに
入力される信号のレベルを人の聴感度が高くなる周波数
領域で高くすることにより信号のＳＮ比が改善され、聴
感度の高い周波数領域で消音信号の出力レベルを高めて
消音作用を効果的に行うことが容易となる。また、第２
の音波検出手段の出力信号を人の聴感度が高くなる周波
数領域で高くしてコントローラにフィードバックするこ
とにより、音源パイプ内の音波を検出する第１の音波検
出手段の出力信号のみに基づく消音作用の不十分な点が
補正され、消音効果を高めることが容易となる。

【０００６】

【実施例】以下、エンジン排気音の消音に関する一実施
例について説明する。図１は概略の構成を示したもので
あり、１は音源パイプとなるエンジンの排気管、２は排
気管１の端部１ａの周囲を囲むように排気管１に取り付
けられたスピーカダクト、３はスピーカダクト２の後部
に配置されている複数個のスピーカ、４は第１の音波セ
ンサ、５はコントローラ、６は第２の音波センサ、７は
第１のフィルタ回路、８は第２のフィルタ回路である。
なお、この明細書では便宜上図１における右側を前部、
左側を後部として記述する。スピーカダクト２は前部が
小径で排気管１の端部１ａとの間にエゼクタ部２ａが形
成されると共に、後部に換気孔を適宜設けてあり、排気
管１から出る排気ガス流９によって内部の空気が吸い出
されて、スピーカ３が冷却されるようになっている。

【０００７】第１の音波センサ４は音源からの音波のみ
を検出するように構成された差圧センサとなっており、
変換部４１と２本の導波管４２，４３を備えている。導
波管４２，４３の開口部４２ａ，４３ａは距離Ａだけ離
れて排気管１内に配置されており、他端４２ｂ，４３ｂ
は無反射端となっている。ここで、後部の音源からの音
波は開口部４２ａから入ったものと距離２Ａだけ余分な
経路を経て開口部４３ａから入ったものとが変換部４１
に達するが、ある周波数範囲では両者の位相がずれて到
達し、変換部４１で支障なく検出されるように上記の距
離Ａを選定してある。一方、スピーカ３から発せられた
音など、前部から到達する音波は開口部４２ａと４３ａ
から入ったものが同じ位相で変換部４１に達するので、
変換部４１では検出されない。なお、この音波センサ４
としては上記のような差圧センサに限られるものではな
く、通常のマイクロフォンなど他のセンサを用いること
も可能であり、また排気管１に適当な大きさの穴を設け
てその外側に配置するなど適宜の態様でセンサを設置す
ることができる。

【０００８】コントローラ５は、排気管１の出口端で音
源からの音波に対して逆位相で同振幅の消音用音波を発
生するために、音波センサ４の出力信号Ｖ₀₁に基づいて
所定の波形の消音信号Ｖ₃を生成してこれをスピーカ３
に供給するものである。第１のフィルタ回路７はこの音
波センサ４の出力信号Ｖ₀₁を周波数に応じて減衰させ、
信号Ｖ₁としてコントローラ５に入力させるものであ
り、減衰特性は周波数が高くなるにつれて減衰量が小さ
くなるような特性としてある。第２の音波センサ６は排
気管１の端部１ａの前方に配置されて消音作用の結果を
モニタしてフィードバックするものであり、排気管１か
ら放出される排気音とスピーカ３から発せられる消音用
音波の合成音波を検出して信号Ｖ₀₂を出力する。第２の
フィルタ回路８はこの音波センサ６の出力信号Ｖ₀₂を周
波数に応じて減衰させ、信号Ｖ₂としてコントローラ５
に入力させるものであり、減衰特性は周波数が高くなる
につれて減衰量が小さくなるような特性となっている。

【０００９】実施例は上述のような構成であり、次のよ
うに動作する。すなわち、エンジンが運転されて排気管
１から排気ガスが排出されると、それに伴う排気音が音
波センサ４で検出され、信号Ｖ₁がコントローラ５に入
力されて消音信号Ｖ₃が生成される。この消音信号Ｖ₃で
スピーカ３が駆動されて消音用音波が発生されるが、上
述のようにこの消音用音波が排気管１の端部１ａから放
出される排気音に対して逆位相で同振幅となるようにし
てあるので、消音用音波で排気音が打ち消されて消音作
用がなされることになる。更に排気音と消音用音波の合
成音波が音波センサ６でモニタされて消音作用の結果が
コントローラ５にフィードバックされ、消音作用がより
十分に行われるように消音信号Ｖ₃が補正されるのであ
る。

【００１０】図２はこの動作の説明図である。実施例は
排気音に対する消音の例であるが、一般に排気音の成分
はそのほとんどがエンジンの回転数と気筒数から決まる
成分とその高調波で構成される比較的低い周波数成分で
あり、しかも排気管内でこれを検出すると周波数の低い
成分ほど増強される度合いが強い。このため、音波セン
サ４の出力信号Ｖ₀₁は図２の(a)の実線のようなものと
なる。そこでこれをそのままコントローラ５に入力した
のでは、周波数の低い成分に対する消音作用が大きくな
る反面、感度が高くて耳ざわりになりやすい周波数領域
の成分に対する消音作用は不十分となる。

【００１１】これに対して実施例では、第１のフィルタ
回路７の減衰特性を図２の(c)の実線ｆ₁のように周波数
が高くなるにつれて減衰量が小さくなる特性としてある
ので、出力信号Ｖ₀₁は低い周波数ほど減衰量が大きくな
り、破線のような信号Ｖ₁がコントローラ５に入力され
る。このため、仮に音波センサ６によるフィードバック
が第２のフィルタ回路８を用いないで行われる場合を考
えると、信号Ｖ₁に基づく消音信号Ｖ₃による消音作用の
結果は図の(b)の実線のように周波数に対してほぼフラ
ットな出力信号Ｖ₀₂´となる。しかし、実際には図２の
(c)の破線ｆ₂のように周波数が高くなるにつれて減衰量
が小さくなる特性の第２のフィルタ回路８が用いられて
いるので、コントローラ５に入力される信号Ｖ₂は破線
のように低い周波数ほど減衰量が大きくなる。

【００１２】すなわち、実際にコントローラ５に入力さ
れる信号Ｖ₁，Ｖ₂はいずれも高い周波数で出力レベルが
高くなるように補正されたものとなり、周波数の高い領
域ほど消音作用が精度よく行われることになる。従っ
て、消音作用の行われた後の音圧レベルは図２の(b)に
１点鎖線Ｖ₀₂で示すようにほぼ目標レベルであるフレッ
チャーの等感度曲線(２点鎖線で示す)に近いものとな
り、比較的周波数が高くて耳ざわりになりやすい周波数
領域の成分に対する消音作用を十分に行うことが可能と
なるのである。なお、排気音には１kHz以上の周波数成
分が特に大きく含まれることは少ないので、この実施例
での周波数の高い領域とは人の聴感度が高い上限である
３kHz程度までを意味しており、これ以上の周波数は対
象としていない。

【００１３】実施例におけるフィルタ回路７及び８はア
ナログ式、デジタル式のいずれでも使用できるが、図３
はアナログ式のフィルタ回路を用いた場合と従来例の実
測データ、すなわち第２の音波センサ６の出力信号Ｖ₀₂
に相当する特性の一例である。鎖線ａはこの装置による
消音作用を全く行わない時の排気音、破線ｂはフィルタ
回路７，８の両方を用いない従来の方式の場合の消音結
果、実線ｃはフィルタ回路７，８の両方を用いたこの実
施例の場合の消音結果をそれぞれ示している。

【００１４】なお、以上の実施例では、コントローラ５
とは別にフィルタ回路７及び８を設け、このフィルタ回
路でコントローラ５に入力される検出信号の低周波数領
域のゲインを下げているが、フィルタ回路がコントロー
ラに一体に組み込まれるなど、コントローラ自体で同様
な機能を発揮できるようにすることもできる。また、実
施例はフィルタ回路７及び８を設けているが、フィルタ
回路７あるいは８の特性やコントローラ５、各センサ
４，６の特性等を適切に選定すれば、いずれか一方のフ
ィルタ回路を省略することも可能となる。また、フィル
タ回路の減衰特性は固定でなく任意に、あるいは必要に
応じて変更できるものとし、設置条件等に応じて調整で
きるようにしておくことが望ましい。更にフィルタ回路
は増幅機能を適宜備えたものであってもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、音源パイプの内部に配置された音波検出手段の出
力信号に基づいて生成される消音信号の出力レベルを、
人の聴感度が高くなる周波数領域で高くなるようにした
ものである。従って、主として感度が高くて耳ざわりに
なりやすい周波数領域の放出音に対する消音作用を行う
ことができ、高い消音効果を得ることが可能となる。ま
た、第２の音波検出手段の出力信号を人の聴感度が高く
なる周波数領域で高くなるようにしてフィードバックす
るものでは、感度が高くて耳ざわりになりやすい周波数
領域の放出音に対する消音効果を一層高めることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】同実施例の動作説明図である。

【図３】同実施例の動作結果の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 排気管(音源パイプ) １ａ 端部 ２ スピーカダクト ３ スピーカ ４ 第１の音波センサ ５ コントローラ ６ 第２の音波センサ ７ 第１のフィルタ回路 ８ 第２のフィルタ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音源パイプに配置されて音源パイプ内の
   音波を検出する音波検出手段と、この音波検出手段の出
   力信号に基づいて消音信号を生成するコントローラとを
   備え、音源パイプの端部に配置されたスピーカを上記コ
   ントローラから出力される消音信号で駆動することによ
   って、音源パイプから放出される音波に対して逆位相の
   消音用音波を発生して消音作用を行うように構成された
   アクティブ消音装置において、 上記コントローラから出力される消音信号の出力レベル
   を、人の聴感度が高くなる周波数領域で高くしたことを
   特徴とするアクティブ消音装置。
2. 【請求項２】 音波検出手段からコントローラに入力さ
   れる信号のレベルを、人の聴感度が高くなる周波数領域
   で高くするようにした請求項１記載のアクティブ消音装
   置。
3. 【請求項３】 音源パイプから放出される音波とスピー
   カから発せられる消音用音波の合成音波を検出する第２
   の音波検出手段を設け、この第２の音波検出手段の出力
   信号を人の聴感度が高くなる周波数領域で高くしてコン
   トローラにフィードバックすることにより、消音信号を
   補正するようにした請求項１または２記載のアクティブ
   消音装置。