JPH0658128A - 能動型消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気管と同軸に配置する環状の振動部材を有
する音波出力装置を備えた能動型消音器において、振動
部材等の構成部品に対する排気による熱的影響を効果的
に防止する。 【構成】 排気管３の開口端部に軸方向端部を接合する
筒状の断熱部材８と、この断熱部材８回りに配設し軸方
向に振動可能に支持する環状の振動部材５１を有し、断
熱部材８に支持する音波出力装置５と、断熱部材８に支
持し、音波出力装置５を囲繞すると共に振動部材５１の
音波出力方向に開口する室を郭成するハウジング４０を
備え、音波出力装置５により排気音に対し逆位相の音波
を干渉させて消音を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に装着される能
動型消音器に関し、特に排気管からの排気音に対し逆位
相の音波を出力する音波出力装置を備え、音波の干渉作
用によって消音を行なう能動型消音器に係る。

【０００２】

【従来の技術】近時、内燃機関の排気音と相殺する音波
を出力して能動的に消音する能動型消音器が注目されて
いる。例えば実開昭６３−１１８３２１号公報に記載さ
れているように、騒音源の内燃機関に対し騒音流出管た
る排気管にスピーカを設け、制御手段からの所定の制御
信号に応じて、内燃機関からの騒音即ち排気音と逆位相
の粗密圧力波即ち音波をスピーカから出力させ、両音波
の打ち消し作用によって消音を行うものが知られてい
る。また、実開平４−１５３８７号公報には、リング状
の振動部材を排気管の外周とアウターケースの内周との
間に配設したアクティブキャンセルスピーカが開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記実開平４−１５３
８７号公報に記載の装置によれば、振動板による粗密圧
力波が排気管回りに均一に出力され、排気管の外周で均
一な特性が得られるので、消音作用を効果的に行なうこ
とができる。然し乍ら、同公報に記載の装置において、
スピーカが排気管に直接装着されると、排気ガスによっ
て排気管が高温になったときスピーカに伝熱されること
になる。この種のスピーカとしては耐熱性に優れたもの
が用いられるが、振動板を駆動する駆動装置のコイル、
永久磁石等は熱の影響を受け易く、例えば永久磁石が高
温になると磁力が低下し所期の出力特性が得られなくな
る。また、アウターケースについても直接排気管に接合
される場合には耐熱性に優れた材料で形成する必要があ
り、コストアップとなる。

【０００４】そこで、本発明は、排気管と同軸に配置す
る環状の振動部材を有する音波出力装置を備えた能動型
消音器において、振動部材等の構成部品に対する排気に
よる熱的影響を効果的に防止することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、内燃機関の排気管からの排気音に対し逆
位相の音波を干渉させて消音を行なう能動型消音器にお
いて、前記排気管の開口端部に軸方向端部を接合する筒
状の断熱部材と、該断熱部材回りに配設し軸方向に振動
可能に支持する環状の振動部材を有し、前記断熱部材に
支持する音波出力装置と、前記断熱部材に支持し、前記
音波出力装置を囲繞すると共に前記振動部材の音波出力
方向に開口する室を郭成するハウジングとを備えるよう
にしたものである。

【０００６】前記ハウジングは、前記断熱部材に支持
し、前記音波出力装置を囲繞する第１のケースと、該第
１のケースに接合して前記振動部材の音波出力方向に開
口する室を郭成する第２のケースとを備えたものとする
とよい。

【０００７】更に、本発明は、内燃機関の排気管からの
排気音に対し逆位相の音波を干渉させて消音を行なう能
動型消音器において、大径の外筒部と該外筒部内に同軸
に配置する小径の内筒部を有し、該内筒部及び前記外筒
部の各々の一方の軸方向端部間を閉塞する第１のケース
と、該第１のケースの前記内筒部と前記外筒部の間で軸
方向に振動可能に支持する環状の振動部材を有し、前記
第１のケースに支持する音波出力装置と、前記外筒部の
他方の軸方向端部に接合し前記振動部材の音波出力方向
に開口する室を郭成する筒状の第２のケースと、前記排
気管の開口端部に軸方向端部を接合する筒状の断熱部材
とを備え、前記排気管の開口端部にフランジ部を形成す
ると共に、前記断熱部材の軸方向端部にフランジ部を形
成し、前記内筒部に前記断熱部材を挿入し、前記排気管
のフランジ部、前記断熱部材のフランジ部及び前記第１
のケースを接合するようにしてもよい。

【０００８】

【作用】上記の構成になる能動型消音器においては、内
燃機関が起動し回転すると、各気筒内の爆発に応じて発
生する爆発音は、排気管及び筒状の断熱部材を含む排気
音経路を介して伝達され排気音となって筒状の断熱部材
から放出される。この排気音のレベルに応じて音波出力
装置の振動部材が振動し、ハウジング内に逆位相の音波
が出力され、これが排気音と相殺される。この場合にお
いて、音波出力装置及びハウジングが筒状の断熱部材に
支持されているので、排気による熱的影響が抑えられ
る。また、振動部材は断熱部材回りに配設され軸方向に
振動可能に支持されているので、ハウジング内において
安定した状態で振動する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る能動型消音器の望ましい
実施例を図面を参照して説明する。図１及び図２は本発
明の一実施例に係り、まず全体構成を示す図２を参照す
ると、内燃機関１の排気マニホールド２に排気管３が接
続され、排気管３に触媒コンバータ９が介装されてい
る。また、排気管３の開口端部３ａには筒状の断熱部材
８の軸方向端部が接合され、この断熱部材８に能動型消
音器４が装着されている。従って、排気音源たる内燃機
関１に対し排気マニホールド２、触媒コンバータ９、排
気管３及び断熱部材８により排気音経路が構成されてい
る。能動型消音器４には、音波を出力する音波出力装置
５が設けられ、また断熱部材８の出口８ａ近傍における
残留音を検出する残留音検出器６が設けられている。更
に、内燃機関１の回転に同期した信号を出力する回転信
号検出器７が配設されており、残留音検出器６と共にア
ダプティブコントローラ１０に接続されている。このア
ダプティブコントローラ１０は適応ディジタルフィルタ
を有し、回転信号検出器７の出力信号に基づき残留音検
出器６の出力信号に応じた適応アルゴリズムによって適
応ディジタルフィルタの伝達関数の係数を更新し、残留
音検出器６の出力信号が最小となるように音波出力装置
５を駆動制御するものである。

【００１０】能動型消音器４は図１に示すように、筒状
の断熱部材８に支持される音波出力装置５及びハウジン
グ４０を備えたものである。断熱部材８は断熱材料によ
って筒状に形成されたもので、排気管３と略同径に設定
されている。この断熱部材８は管継手によって予め排気
管３に接合することとしてもよいが、本実施例において
は断熱部材８に音波出力装置５及びハウジング４０を取
付け能動型消音器４を構成した後、これをブラケット４
３を介して排気管３に接合することとしている。即ち、
排気管３の開口端部３ａにはブラケット４３が例えば溶
接によって固着されており、これにボルト及びナット４
４を介してハウジング４０が接合されると、排気管３の
開口端部３ａに断熱部材８の軸方向端部が接合される構
成となっている。ハウジング４０は大径部４０ａ、小径
部４０ｂ、これらを継ぐ傾斜部４０ｃ、及び大径部４０
ａを閉塞すると共に断熱部材８に固着する壁部４０ｄか
ら成るアルミニウム、合成樹脂等の筒体で、大径部４０
ａ内に音波出力装置５が収容されている。

【００１１】音波出力装置５は、環状の振動部材たる振
動板５１と、これを駆動する駆動装置５０を具備し、駆
動装置５０が断熱部材８に支持され、振動板５１が断熱
部材８の軸方向に振動し得るように配設されている。
尚、本実施例の振動板５１は円環形状であるが、中心に
孔を有する円錐（コーン）形状としてもよい。音波出力
装置５の駆動装置５０側は上述のハウジング４０の大径
部４０ａに囲繞され所謂エンクロージャが郭成されてい
る。

【００１２】駆動装置５０は、電気信号を振動板５１の
機械振動に変換する動電型の装置で、振動板５１の中央
部に固着されたボビン５２に巻線が巻回されて可動コイ
ル５３が構成され、断熱部材８に嵌合されるコア５４及
びこれに接合され所定の間隙を隔てて外側に配置される
永久磁石５５の間に、可動コイル５３が配置されてい
る。更に、ボビン５２の外周面と大径部４０ａの内周面
に波形断面の弾性部材５６が接合されている。而して、
可動コイル５３に交流電圧の駆動信号が供給されると振
動板５１が振動し、粗密圧力波即ち音波が出力される。

【００１３】尚、駆動装置５０としては、上記に限るこ
となく、永久磁石に接続したコアにコイルを巻回し、こ
のコイルに駆動信号を供給することによって振動板５１
を振動させる電磁型の装置を構成することとしてもよ
い。この外、スピーカ分野において利用される静電型、
電歪型、磁歪型等の種々の構成を採用することができ、
更には高出力を確保すべく振動板５１を油圧駆動するよ
うに構成してもよい。

【００１４】而して、本実施例においては、断熱部材８
に音波出力装置５及びハウジング４０が組付けられてア
ッセンブリとされた後ブラケット４３に固定されると、
断熱部材８は排気管３と同一の軸上に配置される。この
ように本実施例は組付けが容易であるというだけでな
く、音波出力装置５及びハウジング４０に対し高温の排
気ガスの熱が直接伝達されることが防止されるので、内
燃機関１の運転状態に影響されることなく所期の性能を
維持することができ、ハウジング４０を耐熱性が低い安
価な材料で形成することができる。尚、ハウジング４０
とブラケット４３との接合部に断熱ワッシャ等を介装す
れば、ハウジング４０が排気管３に対して適切に断熱さ
れる。

【００１５】更に、ハウジング４０の小径部４０ｂに
は、残留音検出器６が設けられており、この残留音検出
器６にて音波出力装置５の出力音波の排気音に対する干
渉作用の残留音が検出され、これに応じた信号が出力さ
れる。尚、残留音検出器６はマイクロホン、圧力センサ
等、圧力信号を電気信号に変換する手段であれば、どの
ような態様であってもよい。

【００１６】次に、本実施例の能動型消音器の作動を説
明する。内燃機関１が起動し回転すると、各気筒内の爆
発に応じて発生する爆発音は排気マニホールド２、触媒
コンバータ９、排気管３及び断熱部材８から成る排気音
経路を介して伝達され排気音が形成される。そして、内
燃機関１の回転に同期した回転信号がアダプティブコン
トローラ１０に出力される。また、小径部４０ｂにおけ
る残留音が残留音検出器６によって検出され、アダプテ
ィブコントローラ１０に出力される。

【００１７】アダプティブコントローラ１０において
は、回転信号検出器７の出力信号に基づき残留音検出器
６の出力信号に応じた適応アルゴリズムによって適応デ
ィジタルフィルタの伝達関数が排気音経路の伝達関数と
同定するように、即ち残留音検出器６の出力信号が最小
となるように係数が更新され、これに応じ音波出力装置
５に対し駆動信号が出力される。音波出力装置５の駆動
装置５０に駆動信号が入力されると、これに応じて振動
板５１が駆動されて所定の周波数で断熱部材８の軸方向
に振動し、ハウジング４０内の断熱部材８の出口８ａ回
りに排気音と逆位相の音波が出力され、断熱部材８から
放出される排気音と干渉することとなる。即ち、排気音
に対する逆位相の音波の干渉作用によって、残留音検出
器６を含むハウジング４０の小径部４０ｂの開口断面内
で排気音が相殺される。従って、残留音検出器６を含む
小径部４０ｂの開口断面部分に適切な消音領域が形成さ
れる。

【００１８】図３は本発明の能動型消音器の他の実施例
を示すもので、図１のハウジング４０が軸に対し垂直な
面で２分割され、第１のケース４１と第２のケース４２
に分割されたものである。第１のケース４１は大径の外
筒部４１ａと、この外筒部４１ａに同軸に配置される小
径の内筒部４１ｂを有し、両者の一方の軸方向端部間は
壁部４１ｃで閉塞された形状とされている。外筒部４１
ａの他方の軸方向端部には外周段部４１ｄが形成されて
おり、これに第２のケース４２が接合されている。本実
施例ではこれら外筒部４１ａ、内筒部４１ｂ及び壁部４
１ｃはアルミニウム等によって一体的に形成されている
が、外筒部４１ａ又は内筒部４１ｂを別体で構成して接
合することとしてもよい。而して、内筒部４１ｂと外筒
部４１ａとの間に音波出力装置５に対するエンクロージ
ャが郭成されている。

【００１９】また、第２のケース４２は小径部４２ｂ
と、これに連続し外径が漸次拡大する形状の傾斜部４２
ａから成る筒体で、傾斜部４２ａの大径開口端が、第１
のケース４１の外周段部４１ｄに接合され、図３に示す
ように断熱部材８の出口８ａを含むミキサ（混合部）が
郭成されている。第２のケース４２は例えばアルミニウ
ム製の第１のケース４１と異なる材料の合成樹脂等で形
成されている。

【００２０】而して、本実施例においては、第１のケー
ス４１と音波出力装置５が断熱部材８に組付けられて音
波出力ユニットが構成され、第１のケース４１がブラケ
ット４３に固定されると、排気管３と断熱部材８が同一
軸上で接合されることとなり、この後第２のケース４２
が第１のケース４１に接合される。従って、上述のよう
に第２のケース４２は第１のケース４１と異なる材料で
形成することができ、特に第２のケース４２は第１のケ
ース４１に比し更に耐熱性が低い材質とすることもでき
るので、一層の軽量化、低コスト化が可能となる。ま
た、適用車種に応じて種々の大きさ、形状に設定するこ
とができる。

【００２１】図４は本発明の能動型消音器の更に他の実
施例を示すもので、図３に示す断熱部材８にフランジ部
８ｂを形成すると共に、排気管３の開口端部３ａにフラ
ンジ部３ｂを一体的に形成したものである。而して、図
４の実施例によれば、図３の実施例に比しブラケット４
３が不要となり部品点数が低減される。また、排気管３
のフランジ部３ｂと第１のケース４１との間に断熱部材
８のフランジ部８ｂが介装されることになるので、排気
管３に対する第１のケース４１の固定強度が増大すると
共に、第１のケース４１に対する排気管３からの伝熱も
低く抑えられ、音波出力装置５等に対する温度上の制約
を一層軽減することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下に記載する効果を奏する。即ち、本発明の能動型
消音器においては、音波出力装置及びハウジングが断熱
部材に支持され、断熱部材と排気管が接合されるように
構成されているので、排気による熱的影響が防止され、
音波出力装置の耐久性を向上することができる。しか
も、振動部材は断熱部材回りに軸方向に振動可能に配設
されているので、音波出力装置の安定した性能を確保す
ることができる。

【００２３】上記能動型消音器においてハウジングを第
１のケースと第２のケースに分割したものにあっては、
両者を異なる材料で形成することができ、例えば第２の
ケースを合成樹脂で形成し一層の軽量化及び低コスト化
を図ることもできる。更に、第１のケース内に音波出力
装置を収容して音波出力ユニットを構成することができ
るので、組付が容易であり、また適用車種に応じて大き
さ、形状の異なる種々の第２のケースを接合することが
できる。

【００２４】更に、上記能動型消音器において第１のケ
ースに内筒部を形成し、これに断熱部材を挿入し、排気
管のフランジ部、断熱材のフランジ部及び第１のケース
を接合するように構成したものにあっては、十分な接合
強度を確保することができると共に、音波出力装置等に
対する排気による熱的影響防止を一層確実なものとする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の能動型消音器の一実施例の断面図であ
る。

【図２】本発明の能動型消音器の一実施例の全体構成を
示す構成図である。

【図３】本発明の能動型消音器の他の実施例の断面図で
ある。

【図４】本発明の能動型消音器の更に他の実施例の断面
図である。

【符号の説明】 １ 内燃機関 ２ 排気マニホールド ３ 排気管 ４ 能動型消音器 ５ 音波出力装置 ６ 残留音検出器 ７ 回転信号検出器 ８ 断熱部材 １０ アダプティブコントローラ ５０ 駆動装置 ５１ 振動板（振動部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気管からの排気音に対し逆
   位相の音波を干渉させて消音を行なう能動型消音器にお
   いて、前記排気管の開口端部に軸方向端部を接合する筒
   状の断熱部材と、該断熱部材回りに配設し軸方向に振動
   可能に支持する環状の振動部材を有し、前記断熱部材に
   支持する音波出力装置と、前記断熱部材に支持し、前記
   音波出力装置を囲繞すると共に前記振動部材の音波出力
   方向に開口する室を郭成するハウジングとを備えたこと
   を特徴とする能動型消音器。
2. 【請求項２】 前記ハウジングが、前記断熱部材に支持
   し、前記音波出力装置を囲繞する第１のケースと、該第
   １のケースに接合して前記振動部材の音波出力方向に開
   口する室を郭成する第２のケースとを備えたことを特徴
   とする請求項１記載の能動型消音器。
3. 【請求項３】 内燃機関の排気管からの排気音に対し逆
   位相の音波を干渉させて消音を行なう能動型消音器にお
   いて、大径の外筒部と該外筒部内に同軸に配置する小径
   の内筒部を有し、該内筒部及び前記外筒部の各々の一方
   の軸方向端部間を閉塞する第１のケースと、該第１のケ
   ースの前記内筒部と前記外筒部の間で軸方向に振動可能
   に支持する環状の振動部材を有し、前記第１のケースに
   支持する音波出力装置と、前記外筒部の他方の軸方向端
   部に接合し前記振動部材の音波出力方向に開口する室を
   郭成する筒状の第２のケースと、前記排気管の開口端部
   に軸方向端部を接合する筒状の断熱部材とを備え、前記
   排気管の開口端部にフランジ部を形成すると共に、前記
   断熱部材の軸方向端部にフランジ部を形成し、前記内筒
   部に前記断熱部材を挿入し、前記排気管のフランジ部、
   前記断熱部材のフランジ部及び前記第１のケースを接合
   するようにしたことを特徴とする能動型消音器。