JPH09166988A - 能動型消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、エンジンから発生する排気騒音に
逆位相の音響信号を合成してその排気騒音の放射レベル
を低減する能動型消音器に関し、エンジンの回転数の変
化に対する追従性を従来より大幅に向上することを目的
とする。 【解決手段】 調整手段５３を、排気騒音抽出手段５１
で求められた位相およびレベルを入力するとともに、エ
ンジン４３の回転周波数を入力し、予め設定された消音
管路系４７の伝達特性データから回転周波数に対応する
位相およびレベルを呼び込み、呼び込まれた位相が１８
０degまたは３６０degになるような位相調整量、およ
び、呼び込まれたレベルが零になるようなレベル調整量
を求め、これ等の値分だけ排気騒音抽出手段５１で求め
られた位相およびレベルを補正するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンから発生
する排気騒音に逆位相の音響信号を合成してその排気騒
音の放射音レベルを低減する能動型消音器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、能動型消音器は、二次音源によ
って発生された音響信号を、排気騒音に積極的に合成し
て、その排気騒音の低減をはかることにより、排気騒音
に対する音響インピーダンスの短絡面を受動型消音器に
比べて広帯域にわたって形成することができるために、
種々の車両に採用されつつある。

【０００３】従来の能動型消音器のうち、例えば、特開
平４−２７２４１７号公報に開示されるものでは、図５
に示すように、排気管３０の端部である管端３１にその
排気管から排出される排気ガスに直接晒されないように
設けられた発音体３２と、排気管３０の末端に設けられ
たマイク３３と、そのマイクと発音体３２との間に縦続
接続されたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３４、イコラ
イザ３５およびパワーアンプ３６とから構成される。

【０００４】このような構成の能動型消音器では、マイ
ク３３はエンジンから排気口に到達した排気騒音を電気
信号に変換し、バンドパスフィルタ３４はこのような電
気信号の成分の内、エンジンの回転数その他の運転状況
に応じた高次の周波数成分を抽出する。イコライザ３５
は、このようにして抽出された周波数成分について、エ
ンジンの運転状況に応じて予め取得された排気騒音の周
波数スペクトラムの分布に基づいて、排気管３０に沿っ
て発音体３２とマイク３３との間に形成される共鳴系の
移相量と減衰量とを調整する。

【０００５】パワーアンプ３６は、このような調整が施
された周波数成分からなる電気信号を電力増幅し、発音
体３２を介して電気−音響変換して排気口の方向に放射
する。したがって、上述した排気騒音の主要な周波数成
分に対して、マイク３３、バンドパスフィルタ３４、イ
コライザ３５およびパワーアンプ３６を介して発音体３
２に至る利得および位相量を予め一定の値に設定するこ
とにより、排気管３０から放射される排気騒音は、発音
体３２から放射される音響信号と逆位相で合成されて軽
減される。

【０００６】しかしながら、このような能動型消音器で
は、マイク３３には、排気騒音と発音体３２からの消音
波が入力されるため、マイク３３により排気騒音の位相
とレベルとを単独に検出することができず、従って、マ
イク３３からの出力が零になるように、イコライザ３５
を収束動作する以外に方法がなく、排気騒音を確実に消
音するためには、収束時間が必要になるという問題があ
った。

【０００７】本出願人は、先に、このような問題を有効
に解決することができる能動型消音器を開発し、特願平
７−１２５３９６号として出願した。この能動型消音器
は、図６に示すように、エンジンから発生する排気騒音
を外部に排出する排気管１１の外周にその排気管１１と
開口部がほぼ一致し、その外周によって一端が閉塞され
た音響管１４を形成する筒体と、前記排気管１１の開口
部またはその近傍に設けられ、排気騒音を音響−電気変
換する変換手段（図の符号１２に対応）と、前記筒体の
閉塞された端部の近傍に配置され前記排気騒音を音響的
に相殺する操作量を与える電気信号を電気−音響変換し
て前記音響管１４に送出する二次音源（図の符号１５に
対応）と、前記操作量を調整する調整手段（図の符号１
９，２０に対応）と、前記調整手段１９，２０から前記
操作量を入力し、予め設定された前記二次音源１５およ
び音響管１４の伝達特性に基づいて前記二次音源１５か
らの消音波の前記変換手段１２の位置における位相およ
びレベルを同定する同定手段（図の２１に対応）と、前
記変換手段１２からの信号と前記同定手段２１からの信
号に基づいて、前記排気騒音の前記変換手段１２の位置
における位相およびレベルを求める排気騒音抽出手段
（図の符号２２，１６に対応）と、前記同定手段２１か
らの信号と前記排気騒音抽出手段２２，１６からの信号
に基づいて、位相差およびレベル差の変動分の補正量を
求め前記調整手段１９，２０に出力する補正手段（図の
符号１７に対応）とを備えて構成されている。

【０００８】このような能動型消音器では、同定手段２
１により同定された位相およびレベルが、実際の消音波
の変換手段１２の位置における位相およびレベルとほぼ
等しくなり、また、この同定された位相およびレベルに
基づいて排気騒音抽出手段２２，１６により抽出される
排気騒音の変換手段１２の位置における位相およびレベ
ルも、実際の排気騒音の変換手段１２の位置における位
相およびレベルとほぼ等しくなる。

【０００９】従って、同定手段２１からの信号と排気騒
音抽出手段２２，１６からの信号に基づいて求められる
補正量が、変換手段１２の位置における実際の排気騒音
および消音波を対象としたものになり、排気騒音を確実
に消音するための収束時間をなくすことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな能動型消音器では、補正手段１７における位相差と
レベル差の測定に比較的多くの時間が必要になり、アク
セルの踏み込み等により、エンジンの回転数が急激に変
化すると追従することが困難になり、図７に示すよう
に、消音性能が低下するという問題があった。

【００１１】なお、図７は、エンジンの回転数を４０Hz
から３５０Hzまで１０秒でスイーブした時の消音特性で
あり、曲線（ａ）が二次音源１５をオンにした時の消音
特性を、曲線（ｂ）が二次音源１５をオフにした時の消
音特性を示しており、特に、７０Hz前後で消音性能が極
端に悪化しているのがわかる。本発明は、かかる従来の
問題を解決すべくなされたもので、エンジンの回転数の
変化に対する追従性を従来より大幅に向上することがで
きる能動型消音器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の能動型消音器
は、エンジンから発生する排気騒音を外部に排出する排
気管の外周にその開口部が前記排気管の開口部とほぼ一
致するように配置される消音管路系と、前記排気管の開
口部またはその近傍に設けられ、排気騒音を音響−電気
変換する変換手段と、前記消音管路系の前記開口部と反
対側に配置され前記排気騒音を音響的に相殺する操作量
を与える電気信号を電気−音響変換して前記消音管路系
に送出する二次音源と、前記操作量を調整する調整手段
と、前記調整手段から前記操作量を入力し、予め設定さ
れた前記消音管路系の伝達特性に基づいて前記二次音源
からの消音波の前記変換手段の位置における位相および
レベルを同定する同定手段と、前記変換手段からの信号
と前記同定手段からの信号に基づいて、前記排気騒音の
前記変換手段の位置における位相およびレベルを求める
排気騒音抽出手段とを備え、前記調整手段は、前記排気
騒音抽出手段で求められた前記位相およびレベルを入力
するとともに、前記エンジンの回転周波数を入力し、予
め設定された前記消音管路系の伝達特性データから前記
回転周波数に対応する位相およびレベルを呼び込み、呼
び込まれた位相が１８０degまたは３６０degになるよう
な位相調整量、および、呼び込まれたレベルが零になる
ようなレベル調整量を求め、これ等の値分だけ前記排気
騒音抽出手段で求められた前記位相およびレベルを補正
することを特徴とする。

【００１３】（作用）本発明の能動型消音器では、同定
手段により、予め設定された消音管路系の伝達特性に基
づいて二次音源からの消音波の変換手段の位置における
位相およびレベルが同定される。このようにして同定さ
れた位相およびレベルは、実際の消音波の変換手段の位
置における位相およびレベルとほぼ等しくなる。

【００１４】従って、この同定された位相およびレベル
に基づいて排気騒音抽出手段により抽出される排気騒音
の変換手段の位置における位相およびレベルも、実際の
排気騒音の変換手段の位置における位相およびレベルと
ほぼ等しくなる。そして、本発明では、この排気騒音抽
出手段により抽出された排気騒音の変換手段の位置にお
ける位相およびレベルが消音源音として使用され、調整
手段において調整される。

【００１５】調整手段では、予め設定された消音管路系
の伝達特性データから現在の回転周波数に対応する位相
およびレベルが呼び込まれ、呼び込まれた位相が１８０
degまたは３６０degになるような位相調整量が求めら
れ、また、呼び込まれたレベルが零になるようなレベル
調整量が求められる。このようにして求められた位相調
整量およびレベル調整量は、消音管路系の伝達特性を考
慮したものであり、これ等の値分だけ排気騒音抽出手段
で求められた位相およびレベルが補正され、二次音源へ
の操作量として出力される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態
を示す回路図である。図において、符号４１は、エンジ
ン４３に接続される排気管を示している。この排気管４
１の開口部４１ａの外側には、マイク４５が配置されて
いる。

【００１７】排気管４１の開口部４１ａ側の外周は、消
音管路系４７の外筒管４７ａにより覆われている。外筒
管４７ａの開口部４７ｂは、排気管４１の開口部４１ａ
と略一致した位置とされている。消音管路系４７の外筒
管４７ａには、連通管４７ｃが接続されている。

【００１８】連通管４７ｃの端部には、消音管路系４７
に音響的に結合したスピーカ４９が配置されている。マ
イク４５の出力は、減算器５１を介して調整部５３の入
力に接続される。調整部５３の出力は、スピーカ４９お
よび同定部５５に接続される。同定部５５の出力は、減
算器５１に接続される。

【００１９】同定部５５は、可変移相器と可変利得増幅
器とを直列に配置した消音管路系同定器５７を有してい
る。調整部５３は、可変移相器と可変利得増幅器とを直
列に配置した位相・振幅調整器５９を有している。

【００２０】この位相・振幅調整器５９には、制御ＣＰ
Ｕ６１を介してテーブルデータ６３が出力される。制御
ＣＰＵ６１には、エンジン４３の回転数を示す電気信号
が与えられる。位相・振幅調整器５９の出力は、位相反
転器６５に接続される。以下、本実施形態の動作を説明
する。

【００２１】マイク４５は、エンジン４３から上述した
排気管４１の開口部４１ａに到達した排気騒音を電気信
号に変換する。調整部５３は、排気騒音を音響的に相殺
する操作量を与える電気信号をスピーカ４９に出力す
る。スピーカ４９から出力された音響信号は、消音管路
系４７内を伝搬してその開口部４７ｂから外部に放射さ
れる。

【００２２】同定部５５の消音管路系同定器５７は、例
えば、ＦＩＲ，ＩＩＲ等からなり、予め設定されたスピ
ーカ４９および消音管路系４７の伝達特性に基づいて、
スピーカ４９からの消音波Ｓ１のマイク４５の位置にお
ける位相およびレベルを同定する。このようにして同定
部５５で同定された位相およびレベルは、実際の消音波
Ｓ１のマイク１２の位置における位相およびレベルとほ
ぼ等しくなる。

【００２３】従って、この同定された位相およびレベル
に基づいて減算器５１により抽出される排気騒音Ｓ２の
マイク４５の位置における位相およびレベルも、実際の
排気騒音Ｓ２のマイク４５の位置における位相およびレ
ベルとほぼ等しくなる。そこで、この実施形態では、同
定部５５で同定された位相およびレベルに基づいて減算
器５１により抽出された位相およびレベルが、調整部５
３において消音源音として使用される。

【００２４】調整部５３の制御ＣＰＵ６１には、エンジ
ン４３の回転周波数が入力され、制御ＣＰＵ６１は、テ
ーブルデータ６３から、エンジン４３の回転周波数に対
応して予め設定された消音管路系４７の伝達特性データ
を呼び込み、補正値を位相・振幅調整器５９に出力す
る。すなわち、テーブルデータ６３には、エンジン４３
の回転周波数に対応して、例えば、１０Hz程度の間隔
で、位相・振幅調整器５９に対するフィルタ定数が、消
音管路系４７の伝達特性に基づいてテーブル化されてい
る。

【００２５】そして、制御ＣＰＵ６１は、その時のエン
ジン４３の回転周波数に対応する定数を呼び込み位相・
振幅調整器５９に出力する。ここで、例えば、１００Hz
時の伝達特性が３０deg、−３dBである時には、位相調
整量が、９．１６７mSの遅延となり、振幅調整量が＋３
dBとなる。すなわち、この実施形態では、図２および図
３に示すような消音管路系４７の伝達特性がテーブルデ
ータ化されており、これ等の図の矢符に示すように、呼
び込まれた位相が３６０degになるような位相調整量が
求められ、また、呼び込まれたレベルが零になるような
レベル調整量が求められる。

【００２６】なお、ここでテーブルデータ６３にない周
波数については、前後の周波数データから傾き計算によ
り、あるいは、前後のデータのいずれかが選択される。
このようにして求められた位相調整量およびレベル調整
量は、位相・振幅調整器５９に出力され、位相・振幅調
整器５９の設定値が変更される。そして、さらに位相反
転器６５により、位相が反転される。

【００２７】この結果、最適な操作量が、スピーカ４９
に出力され、排気騒音が消音される。以上のように構成
された能動型消音器では、同定部５５からの出力と減算
器５１からの出力に基づいて求められる制御量が、マイ
ク４５の位置における実際の排気騒音Ｓ２および消音波
Ｓ１を対象としたものになり、排気騒音を確実に消音す
るための収束時間をなくすことができる。

【００２８】そして、上述した能動型消音器では、減算
器５１により抽出された排気騒音のマイク４５の位置に
おける位相およびレベルを消音源音として使用し、調整
部５３により、この消音源音に簡易な補正を施し、スピ
ーカ４９への操作量としたので、演算時間が短くなり、
エンジン４３の回転数の変化に対する追従性を従来より
大幅に向上することができる。

【００２９】図４は、上述した能動型消音器において、
エンジン４３の回転数を４０Hzから３５０Hzまで１０秒
でスイーブした時の消音特性であり、曲線（ａ）がスピ
ーカ４９をオンにした時の消音特性を、曲線（ｂ）がス
ピーカ４９をオフにした時の消音特性を示しており、図
６に示した能動型消音器に比較して、大幅に追従性が向
上していることがわかる。

【００３０】なお、上述した実施形態では、調整部５３
において制御ＣＰＵ６１に呼び込まれた位相が３６０de
gになるように位相調整量を求めた例について説明した
が、本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
く、例えば、呼び込まれた位相が１８０degになるよう
に位相調整量を求めても良く、この場合には、位相を反
転するため位相反転器が不要になる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の能動型消音
器では、排気騒音抽出手段により抽出された排気騒音の
変換手段の位置における位相およびレベルを消音源音と
して使用し、調整手段により、この消音源音に簡易な補
正を施し、二次音源への操作量としたので、演算時間が
短くなり、エンジンの回転数の変化に対する追従性を従
来より大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の能動型消音器の一実施形態を示す回路
図である。

【図２】図１の能動型消音器の消音管路系の伝達特性を
位相差について示す説明図である。

【図３】図１の能動型消音器の消音管路系の伝達特性を
振幅比について示す説明図である。

【図４】図１の能動型消音器の消音特性を示す説明図で
ある。

【図５】従来の能動型消音器の一例を示す回路図であ
る。

【図６】本出願人が先に出願した能動型消音器の一例を
示す回路図である。

【図７】図６の能動型消音器の消音特性を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

４１ 排気管 ４１ａ 開口部 ４３ エンジン ４５ マイク ４７ 消音管路系 ４７ｂ 開口部 ４９ スピーカ ５１ 減算器 ５３ 調整部 ５５ 同定部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン（４３）から発生する排気騒音
   を外部に排出する排気管（４１）の外周にその開口部
   （４７ｂ）が前記排気管（４１）の開口部（４１ａ）と
   ほぼ一致するように配置される消音管路系（４７）と、 前記排気管（４１）の開口部（４１ａ）またはその近傍
   に設けられ、排気騒音を音響−電気変換する変換手段
   （４５）と、 前記消音管路系（４７）の前記開口部（４７ｂ）と反対
   側に配置され前記排気騒音を音響的に相殺する操作量を
   与える電気信号を電気−音響変換して前記消音管路系
   （４７）に送出する二次音源（４９）と、 前記操作量を調整する調整手段（５３）と、 前記調整手段（５３）から前記操作量を入力し、予め設
   定された前記消音管路系（４７）の伝達特性に基づいて
   前記二次音源（４９）からの消音波の前記変換手段（４
   ５）の位置における位相およびレベルを同定する同定手
   段（５５）と、 前記変換手段（４５）からの信号と前記同定手段（５
   ５）からの信号に基づいて、前記排気騒音の前記変換手
   段（４５）の位置における位相およびレベルを求める排
   気騒音抽出手段（５１）と、を備え、 前記調整手段（５３）は、前記排気騒音抽出手段（５
   １）で求められた前記位相およびレベルを入力するとと
   もに、前記エンジン（４３）の回転周波数を入力し、予
   め設定された前記消音管路系（４７）の伝達特性データ
   から前記回転周波数に対応する位相およびレベルを呼び
   込み、呼び込まれた位相が１８０degまたは３６０degに
   なるような位相調整量、および、呼び込まれたレベルが
   零になるようなレベル調整量を求め、これ等の値分だけ
   前記排気騒音抽出手段（５１）で求められた前記位相お
   よびレベルを補正することを特徴とする能動型消音器。