JPH07281677A - 能動型消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 能動型消音器において、高価な残留音検出器
を必要とせず、残留音検出器の取付部の環境に影響され
ることなく、安定した検出精度を確保する。 【構成】 内燃機関の排気管（３）の出口近傍に配設し
たハウジング（４）に音波出力装置（５）及び残留音検
出器（６）を設け、排気管からの排気音に対し、音波出
力装置から出力する逆位相の音波を干渉させ、残留音検
出器の検出信号に応じて音波出力装置を駆動することに
より消音を行なう能動型消音器において、ハウジングの
周壁に連通孔（４ｈ）を穿設する。そして、この連通孔
近傍のハウジング外面に残留音検出器を装着すると共
に、残留音検出器及び連通孔を囲繞するケース（７）を
ハウジング外面に取付ける。

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、内燃機関の排気音に対して音波を
干渉させて能動的に消音する能動型消音器が注目されて
いる。これは、例えば特開平５−２８８０３２号公報に
開示されているように、内燃機関の排気管の出口近傍に
配設したハウジングに音波出力装置及び残留音検出器た
る圧力センサを設け、排気管からの排気音に対し、音波
出力装置から出力する逆位相の音波を干渉させ、残留音
検出器の検出信号に応じて音波出力装置を駆動すること
により消音を行なうものである。同公報に記載の能動型
消音器の実施例においては、残留音検出器はハウジング
内に配置されている。

【０００３】また、残留音検出器がハウジング外に配置
されたものも知られている。例えば、実開昭６２−７４
２９７号の明細書及び図面には、残留音検出器たるマイ
クロフォンの受音部の周囲に多孔質材料を配設し、気流
発生音を防止すると共に、周波数スペクトラムが変化し
ないようにした電子消音器用センサマイクロフォンが開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の特開平５−２８
８０３２号公報に記載のように残留音検出器がハウジン
グ内に配置されたものにあっては、雰囲気温度が２００
°Ｃ以上の高温になるので耐熱性が要求され、また排気
ガスに直接曝されるので耐腐食性が要求される。従っ
て、これらの要求を満たす高価な残留音検出器が必要と
なる。しかも、残留音検出器は温度による周波数特性の
変化が著しいので、これに適合させるためには制御系の
アルゴリズムが複雑となり、所定の応答性能の確保が困
難である。

【０００５】これに対し、残留音検出器をハウジング外
に配置すれば上記の問題を解決できる。然し乍ら、この
ハウジングは自動車の下部に配置されるものであるの
で、外部に露出した残留音検出器に対し水や泥が付着す
る。このため、防水、防塵機能を確保する必要がある
が、これらの機能を残留音検出器自体に求めることは至
難であり、高価なものとなる。前述の実開昭６２−７４
２９７号公報に記載のマイクロフォンも、測定対象の管
に対し外側に設けられるものであるにも拘らず、高温の
雰囲気温度に対する対応に留まり、水や泥に対する対応
が考慮されていない。

【０００６】そこで、本発明は、音波出力装置及び残留
音検出器を備え、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、高
価な残留音検出器を必要とせず、残留音検出器の取付部
の環境に影響されることなく、安定した検出精度を確保
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、内燃機関の排気管の出口近
傍に配設したハウジングに音波出力装置及び残留音検出
器を設け、前記排気管からの排気音に対し、前記音波出
力装置から出力する逆位相の音波を干渉させ、前記残留
音検出器の検出信号に応じて前記音波出力装置を駆動す
ることにより消音を行なう能動型消音器において、前記
ハウジングの周壁に連通孔を穿設し、該連通孔近傍の前
記ハウジング外面に前記残留音検出器を装着すると共
に、前記残留音検出器及び前記連通孔を囲繞するケース
を前記ハウジング外面に取付けることとしたものであ
る。

【０００８】また、請求項２に係る発明は、請求項１の
能動型消音器において、前記ハウジングの連通孔に薄膜
を配設し、該薄膜によって前記ハウジング内の空間と前
記ケース内の空間との連通を遮断するようにしたもので
ある。

【０００９】そして、請求項３に係る発明は、請求項１
又は２の能動型消音器において、前記ケース内に吸音材
料を充填することとしたものである。

【００１０】あるいは、請求項４に係る発明のように、
請求項１又は２の能動型消音器において、前記ケースの
内面に複数のフィンを形成することとしてもよい。

【００１１】更に、請求項５に係る発明のように、請求
項１乃至４の能動型消音器において、前記残留音検出器
を、前記ハウジングの前記連通孔を含む面に垂直な軸に
対して直交する方向に指向するように配置するとよい。

【００１２】

【作用】上記の構成になる能動型消音器に関し、先ず請
求項１に係る能動型消音器においては、残留音検出器が
ハウジングの連通孔近傍のハウジング外面に装着され、
且つ、これらの残留音検出器及び連通孔を囲繞するケー
スが設けられているので、ハウジングの外側からの水や
泥の進入を阻止することができる。しかも、残留音検出
器が高温の排気ガスに直接曝されることはないので、残
留音検出器には高度の耐熱性等が要求されず、安価なも
のを採用することができる。而して、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、排気管を含む排気音経路を介して伝達され排気音と
なって排気管から放出される。一方、残留音検出器の検
出信号に応じて音波出力装置が作動し、ハウジング内に
逆位相の音波が出力され、これと排気音が相殺される。

【００１３】請求項２に係る能動型消音器においては、
更に、連通孔に薄膜が配設されるので、ハウジング内の
空間とケース内の空間との連通が遮断される。従って、
ケース内への排気ガスの進入が阻止され、残留音検出器
は適切に断熱される。

【００１４】請求項３又は請求項４に係る能動型消音器
においては、更に、ケース内に吸音材料が充填され、又
は複数のフィンが形成されるので、ケース内で定在波が
発生することなく、安定した検出精度で残留音が検出さ
れる。

【００１５】更に、請求項５に係る能動型消音器におい
ては、残留音検出器がハウジングの連通孔を含む面に垂
直な軸に対して直交する方向に指向するように配置され
ているので、一層良好な検出精度で残留音が検出され
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の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。先ず全体構成を示す図８
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。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及び排気管３により
排気音経路が構成されている。そして、排気管３の出口
端部３ａ近傍に、能動型消音器ＡＣが装着されている。

【００１７】能動型消音器ＡＣのハウジング４には、音
波を出力する音波出力装置５が設けられ、また排気管３
の出口端部３ａ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８が配設されてお
り、残留音検出器６と共に制御装置１０に接続されてい
る。本実施例の制御装置１０は適応ディジタルフィルタ
を有し、回転信号検出器８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を駆動制御するアダプティブコントローラであるが、
他のシステムを用いることとしてもよい。

【００１８】図１は本発明の第１実施例に係る能動型消
音器ＡＣを示すもので、ハウジング４に音波出力装置５
が収容され、音波出力装置５の駆動装置５ｂ側にエンク
ロージャ４ａが郭成されると共に、振動板５１の指向方
向にミキサ（混合部）４ｂが郭成されている。このミキ
サ４ｂは、音波出力装置５から上記指向方向に所定距離
隔てて絞り形成された開口部４ｃを介して大気と連通し
ている。尚、これらエンクロージャ４ａ部分とミキサ４
ｂ部分を別材料で形成し、両部分を接合する構成として
もよいし、ハウジング４を一体的に構成してもよい。

【００１９】本実施例の音波出力装置５はコーンスピー
カ型で、排気管３回りに配置された振動板５ｂと、これ
を駆動する駆動装置５ａを具備し、駆動装置５ａが排気
管３に支持され、振動板５ｂがその軸方向に振動しミキ
サ４ｂ内に音波を出力するように配設されている。尚、
駆動装置５ａの具体的構成は、例えば特開平５−２８８
０３２号公報に記載されたものと同様であるので、説明
は省略する。

【００２０】更に、ハウジング４の開口部４ｃ近傍の周
壁には連通孔４ｈが穿設されており、この連通孔４ｈ近
傍に残留音検出器６が装着されている。この部分を図２
に拡大して示すように、残留音検出器６は、受音部６ａ
にて音波出力装置５の出力音波による排気音に対する干
渉作用の残留音を検出し、これに応じた信号を出力する
もので、マイクロフォン、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もよい
が、本実施例では安価なエレクトレットマイクロフォン
が用いられる。

【００２１】残留音検出器６は支持部６ｂを介してハウ
ジング４の外面に固定され、受音部６ａが、ハウジング
４の連通孔４ｈを含む面に垂直な軸に対して直交する方
向に指向するように配置されている。そして、残留音検
出器６及び連通孔４ｈを囲繞するように、ケース７がハ
ウジング４の外面に取付けられている。尚、受音部６ａ
の検出信号はリード６ｃを介して制御装置１０に供給さ
れる。

【００２２】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及び排気管３の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
期した回転信号が制御装置１０に出力される。また、開
口部４ｃ近傍における残留音が、連通孔４ｈを介して残
留音検出器６によって検出され、制御装置１０に出力さ
れる。

【００２３】制御装置１０においては、回転信号検出器
８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５ａに駆動信号
が入力されると、これに応じて振動板５ｂが駆動されて
所定の周波数で振動し、ミキサ４ｂ内に排気音と逆位相
の音波が出力され、排気管３の出口端部３ａ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、ハウジング４の開
口部４ｃ近傍の連通孔４ｈを含む開口断面内で排気音が
相殺される。従って、この連通孔４ｈを含む開口断面部
分に適切な消音領域が形成される。

【００２４】この場合において、本実施例の残留音検出
器６がハウジング４の連通孔４ｈ近傍の外面に装着さ
れ、且つ、これらの残留音検出器６及び連通孔４ｈを囲
繞するケース７が設けられているので、ハウジング４の
外側からの水や泥の進入が阻止される。また、残留音検
出器６が高温の排気ガスに直接曝されることはないの
で、残留音検出器６には高度の耐熱性等が要求されず、
前述のエレクトレットマイクロフォンのような安価な検
出器を採用することができる。更に、残留音検出器６が
ハウジング４の連通孔４ｈを含む面に垂直な軸に対して
直交する方向に指向するように配置されているので、良
好な検出精度で残留音を検出することができる。

【００２５】図３は本発明の能動型消音器の第２実施例
における残留音検出器６の装着部を示すもので、連通孔
４ｈに薄膜４ｆが配設されている。而して、この薄膜４
ｆを介して残留音検出器６に排気音が伝達される一方、
薄膜４ｆによってハウジング４内のミキサ４ｂとケース
７内の空間との連通が遮断されるので、残留音検出器６
に排気ガスが直接接触することはなく、適切に断熱され
る。

【００２６】上記図２及び図３に示す第１及び第２実施
例においては、連通孔４ｈ及び残留音検出器６がケース
７によって囲繞されているので、ケース７の形状によっ
てはケース７内に定在波が生じて残留音検出器６の周波
数特性に影響を与えることがあり得る。そこで、図４及
び図５に示すように、夫々図２及び図３の実施例に対
し、定在波の発生を阻止すべく、ケース７内にグラスウ
ール等の吸音材料７ａを充填して第３及び第４実施例と
したものである。而して、これらの実施例によれば、残
留音検出器６がケース７に囲繞されていても、安定した
検出精度を確保することができる。

【００２７】あるいは、図６及び図７に第５及び第６実
施例として示すように、夫々図２及び図３の実施例に対
し、ケース７の内面に複数のフィン７ｆを形成すること
としてもよい。而して、これら複数のフィン７ｆによっ
てケース７内の定在波の発生が阻止され、残留音検出器
６の安定した検出精度を確保することができる。

【００２８】

【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、請求項１に係る
能動型消音器においては、残留音検出器がハウジングの
連通孔近傍のハウジング外面に装着されると共に、残留
音検出器及び連通孔を囲繞するケースが設けられてお
り、ハウジングの外側からの水や泥の進入を阻止するこ
とができ防水、防塵機能を有するのみならず、残留音検
出器が高温の排気ガスに直接曝されることはないので、
安価な残留音検出器を採用しても、その取付部の環境に
影響されることなく、安定した検出精度を確保すること
ができる。

【００２９】請求項２に係る能動型消音器においては、
更に、連通孔に薄膜が配設されており、ケース内への排
気ガスの進入が阻止されるので、残留音検出器に対し適
切に断熱することができる。

【００３０】請求項３又は請求項４に係る能動型消音器
においては、更に、ケース内に吸音材料が充填され、又
は複数のフィンが形成されているので、ケース内で定在
波が発生することなく、安定した検出精度で残留音を検
出することができる。

【００３１】請求項５に係る能動型消音器においては、
残留音検出器がハウジングの連通孔を含む面に垂直な軸
に対して直交する方向に指向するように配置されている
ので、一層良好な検出精度で残留音を検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る能動型消音器の断面
図である。

【図２】本発明の第１実施例における残留音検出器装着
部の拡大断面図である。

【図３】本発明の第２実施例における残留音検出器装着
部の拡大断面図である。

【図４】本発明の第３実施例における残留音検出器装着
部の拡大断面図である。

【図５】本発明の第４実施例における残留音検出器装着
部の拡大断面図である。

【図６】本発明の第５実施例における残留音検出器装着
部の拡大断面図である。

【図７】本発明の第６実施例における残留音検出器装着
部の拡大断面図である。

【図８】本発明の能動型消音器を含む排気系の全体構成
を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ 排気マニホールド ３ 排気管 ４ ハウジング ５ 音波出力装置 ６ 残留音検出器 ７ ケース ８ 回転信号検出器 １０ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１０Ｋ 11/16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気管の出口近傍に配設した
   ハウジングに音波出力装置及び残留音検出器を設け、前
   記排気管からの排気音に対し、前記音波出力装置から出
   力する逆位相の音波を干渉させ、前記残留音検出器の検
   出信号に応じて前記音波出力装置を駆動することにより
   消音を行なう能動型消音器において、前記ハウジングの
   周壁に連通孔を穿設し、該連通孔近傍の前記ハウジング
   外面に前記残留音検出器を装着すると共に、前記残留音
   検出器及び前記連通孔を囲繞するケースを前記ハウジン
   グ外面に取付けたことを特徴とする能動型消音器。
2. 【請求項２】 前記ハウジングの連通孔に薄膜を配設
   し、該薄膜によって前記ハウジング内の空間と前記ケー
   ス内の空間との連通を遮断するようにしたことを特徴と
   する請求項１に記載の能動型消音器。
3. 【請求項３】 前記ケース内に吸音材料を充填したこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の能動型消音器。
4. 【請求項４】 前記ケースの内面に複数のフィンを形成
   したことを特徴とする請求項１又は２に記載の能動型消
   音器。
5. 【請求項５】 前記残留音検出器を、前記ハウジングの
   前記連通孔を含む面に垂直な軸に対して直交する方向に
   指向するように配置したことを特徴とする請求項１、
   ２、３又は４に記載の能動型消音器。