JP2005330894A - Variable frequency noise reduction system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用エンジンの回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置・演算処理装置・可変周波数共鳴型レゾネータ装置により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システム(装置)に関する。 The present invention selectively selects a desired noise frequency according to the rotational speed of an engine intake system noise generated and changed according to the rotational speed of a vehicle engine by means of an engine rotational speed detection device, an arithmetic processing device, and a variable frequency resonance type resonator device. The present invention relates to a variable frequency silencing system (device) for silencing sound.
自動車のエンジンの吸気系には、レゾネータと呼ばれる共鳴型の消音器が装着される。レゾネータには、消音周波数が変化しない固定型レゾネータと、エンジン回転数、車両速度に応じて消音周波数を可変させる可変周波数レゾネータ(たとえば、特許文献1〜12)とがあり、その目的は吸気騒音の低減である。 A resonance muffler called a resonator is mounted on the intake system of an automobile engine. Resonators include a fixed resonator in which the silencing frequency does not change, and a variable frequency resonator (for example, Patent Documents 1 to 12) that varies the silencing frequency in accordance with the engine speed and the vehicle speed. It is a reduction.
しかし、従来のレゾネータの目的が静粛性を重視した吸気騒音の低減(狙いの騒音レベル以下にすること)であるので、一般的に、任意のエンジン回転数で騒音レベルを下げる場合、その回転数で最もレベルの大きい周波数成分を下げるように設定される。その結果、運転手を含めた乗員にとって静粛性は感じられるものの、エンジンの回転数が高くなるにしたがって音が低くなったり、あるいは波打ったり(高くなったり低くなったり)してしまうことがある。図10は、ある自動車の吸気音特性について、エンジン回転数に対して全体の騒音レベルに占める低い周波数(今回は0Hzより大で300Hz以下)の割合(割合値)を示したグラフであり、エンジン回転数が高くなるにしたがって波打つ場合を示すグラフである。
そのため、運転手を含めた乗員に、運転の感じと音の高さ(周波数成分)に不自然さを感じさせることがある。
For this reason, passengers including the driver may feel unnaturalness in driving feeling and sound pitch (frequency component).
本発明が解決しようとする問題点は、運転手を含めた乗員に、運転の感じと音の高さに不自然さを感じさせることである。
本発明の目的は、運転手を含めた乗員に自動車を運転していることの自然な感じを与えることができる可変周波数消音システムを提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is to make an occupant including a driver feel unnaturalness in driving feeling and sound pitch.
An object of the present invention is to provide a variable frequency silencing system capable of giving a natural feeling of driving an automobile to passengers including a driver.
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) 車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置と演算処理装置と可変周波数共鳴型レゾネータ装置により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システムであって、
前記可変周波数共鳴型レゾネータ装置の特性である共振あるいは反共振を利用して、エンジン回転数が高回転ほど全体の騒音レベルに対する低い周波数の割合が低くなる、可変周波数消音システム。
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) A desired noise frequency is selectively silenced according to the number of revolutions of the engine intake system noise generated and changed according to the engine speed of the vehicle by means of an engine speed detection device, an arithmetic processing unit, and a variable frequency resonance type resonator device. A variable frequency silencer system,
A variable frequency silencing system that utilizes resonance or anti-resonance, which is a characteristic of the variable frequency resonance type resonator device, such that the higher the engine speed, the lower the ratio of the lower frequency to the overall noise level.
上記(1)の可変周波数消音システムでは、エンジン回転数が高回転ほど全体の騒音レベルに対する低い周波数の割合が低くなるので、エンジン回転数が低回転数ほど低い音が高回転ほど高い音が強調されることで、運転手を含めた乗員に自動車を運転していることの自然な感じを与えることができる。 In the variable frequency silencing system of (1) above, the lower the ratio of the lower frequency to the overall noise level the lower the engine speed, so the lower the engine speed, the higher the higher the sound. By doing so, it is possible to give the passengers including the driver a natural feeling of driving a car.
本発明実施例の可変周波数消音システム(装置)10は、図1、図2に示すように、車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置20と演算処理装置30と可変周波数共鳴型レゾネータ装置40によりエンジン回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システムである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the variable frequency silencing system (apparatus) 10 according to the embodiment of the present invention calculates engine intake system noise generated and changed in accordance with the engine speed of the vehicle and an arithmetic process with the
可変周波数共鳴型レゾネータ装置40は、共鳴部42と固定首壁43と固定首壁43に対して可動な周波数固定レゾネータ44とを備える周波数可変レゾネータ41と、周波数固定レゾネータ44を駆動する駆動アクチュエータ(モーター)45と、周波数固定レゾネータ44の回転角を検出する回転角検出部46とを、有する。
The variable frequency resonance
共鳴部42は、エンジン吸気系の管路の途中に装着される。共鳴部42は、図2に示すように、内部に共鳴室を有する。共鳴部42の一壁には、エンジン吸気系とつながる開口42aが形成されている。開口42aは、図2、図3に示すように、中心Pを中心とする半円形状である。
固定首壁43は、共鳴部42内に位置する。固定首壁43は、共鳴部42に固定されている。固定首壁43は、周波数可変レゾネータ41の首部の一部を構成する。
固定首壁43は、図3、図4に示すように、固定首壁A43aと、固定首壁B43bとを、有する。
The
The
As shown in FIGS. 3 and 4, the
固定首壁A43aの形状は、中心Pを中心とする半円筒形状である。固定首壁A43aは、開口42aの半径方向外側端(開口42aの円弧状の縁全体)に固定して設けられている。
固定首壁B43bの形状は、平板形状である。固定首壁B43bは、固定首壁A43aと一体に形成されるか、または、固定首壁A43aと別体に形成されて固定首壁A43aに固定して取付けられる。固定首壁B43bは、半円筒形状の固定首壁A43aの周方向一辺から、固定首壁A43aの半径方向に中心Pまで延びている。
The shape of the fixed neck wall A43a is a semi-cylindrical shape with the center P as the center. The fixed neck wall A43a is fixed to the radially outer end of the opening 42a (the entire arc-shaped edge of the opening 42a).
The shape of the fixed neck wall B43b is a flat plate shape. The fixed neck wall B43b is formed integrally with the fixed neck wall A43a, or is formed separately from the fixed neck wall A43a and fixedly attached to the fixed neck wall A43a. The fixed neck wall B43b extends from one side in the circumferential direction of the semi-cylindrical fixed neck wall A43a to the center P in the radial direction of the fixed neck wall A43a.
周波数固定レゾネータ44は、共鳴部42内に位置する。周波数固定レゾネータ44は、固定首壁43に対して、中心Pまわりに回転動可能である。周波数固定レゾネータ44は、図2に示すように、駆動アクチュエータ45と、回動軸45aで結合している。周波数固定レゾネータ44は、エンジン吸気系とつながる穴44aと、穴44aの縁から周波数固定レゾネータ44内側に延びる延び部44bを、有する。穴44aと延び部44bとで、周波数固定レゾネータ44の首部を構成する。周波数固定レゾネータ44の、首部断面積と首部長さと共鳴室容積は、一定である。
周波数固定レゾネータ44は、周波数可変レゾネータ41の首部の一部を構成する。周波数固定レゾネータ44と固定首壁43とで、周波数可変レゾネータ41の首部を構成する。
The
The
周波数固定レゾネータ44は、図3、図5に示すように、円筒部44cと、第1、第2の半円部44d、44eと、平板部44fとを、有する。
円筒部44cは、中心Pを中心とする半円筒形状である。
第1の半円部44dは、円筒部44cの軸方向一端(開口42a側端)に配置されている。第1の半円部44dは、開口42aと同じ(ほぼ同じを含む)形状であり、中心Pを中心とする半円状である。第1の半円部44dが開口42aと同じ形状であるので、周波数固定レゾネータ44が中心Pまわりに回転する角度が増えるにつれて、開口42aの大きさが小さくなる。穴44aは、第1の半円部44dに設けられている。
第2の半円部44eは、円筒部44cの軸方向他端に配置されている。第2の半円部44eは、開口42aと同じ(またはほぼ同じ)形状であり、中心Pを中心とする半円状である。
平板部44fは、円筒部44cと第1の半円部44dと第2の半円部44eとで形成される空間の開口を塞ぐ。
円筒部44cと第1の半円部44dと第2の半円部44eと平板部44fとで囲まれる空間から、穴44aと延び部44bとで構成される首部部分を除いた部分が、周波数固定レゾネータ44の共鳴室である。
As shown in FIGS. 3 and 5, the frequency fixed
The
The first
The second
The
The portion excluding the neck portion composed of the
周波数固定レゾネータ44が固定首壁43に対して図3の矢印方向に動くと、共鳴部42の開口42aの大きさが変化する。そのため、周波数固定レゾネータ44が固定首壁43に対して動くと、周波数可変レゾネータ41の首部断面積が変化する。
When the
駆動アクチュエータ45は、モーターからなる。モーターは、周波数固定レゾネータ44を動かす。駆動アクチュエータ45は、演算処理装置30からの信号に基づいて、周波数固定レゾネータ44を動かす。
回転角検出部46は、周波数固定レゾネータ44の回転角を検出しその信号を演算処理装置30にフィードバックする。
The
The
ここで、本発明実施例の作用を説明する。
図1に示すように、回転数検出装置20がエンジン50の回転数を検出し、その信号を演算処理装置30に送る。また、回転角検出部46が周波数固定レゾネータ44の回転角を検出しその信号を演算処理装置30にフィードバックする。演算処理装置30は、回転数検出装置20からの信号に基づき周波数固定レゾネータ44の回転角を決め、その角度と回転角検出部46で検出された周波数固定レゾネータ44の角度(移動前の角度)との差分を決め、駆動アクチュエータ45をどれだけ動かすかを決める。駆動アクチュエータ45(モーター)は、演算処理装置30からの信号に基づいて回転する。モーターが回転することにより周波数固定レゾネータ44が回動する。
Here, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the rotational
周波数固定レゾネータ44が回動し周波数固定レゾネータ44の角度が狙い値まできたとき、演算処理装置30がモーター停止信号を駆動アクチュエータ45に出力し、その信号に基づいてモーターが止まる。モーターが止まるため周波数固定レゾネータ44の回動が止まる。
周波数固定レゾネータ44の角度が狙い値にあるとき、周波数可変レゾネータ41は共振することで所望の騒音周波数を消音する。なお、消音される周波数以外のいずれかの周波数においては、反共振を起こし逆に音が大きくなる。
また、周波数固定レゾネータ44の角度が狙い値にあるとき、周波数固定レゾネータ44の穴44aが開口42aに重なっており、周波数固定レゾネータ44は一定の周波数で発生する騒音を消音する。
When the fixed
When the angle of the fixed
When the angle of the fixed
図6は、ある自動車の吸気系に周波数可変レゾネータ41を装着して、任意のエンジン回転数において、消音周波数をいくつか変更させて、そのときの吸気系騒音レベルにおける全体の騒音レベルに占める低い周波数の割合(割合値)の最大値と最小値(変化幅)を捉えたものである。すなわち、周波数固定レゾネータ44の角度をある角度イに固定しそのときにエンジン回転数を変えてデータをとり、次いで周波数固定レゾネータ44の角度をロに変更してそのときにエンジン回転数を変えてデータをとり、周波数固定レゾネータ44の角度をハ、ニ、ホ、・・・と変更させてデータをることにより、吸気系騒音レベルにおける全体の騒音レベルに占める低い周波数の割合の最大値と最小値(変化幅)を捉えたものである。なお、「低い周波数」は、今回は、0Hzより大で300Hz以下としている。
その結果、エンジン回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音することで、変化幅内で自由に割合を制御することが可能である。
この変化幅内でエンジン回転数に比例して(エンジン回転数が高くなるにしたがって)、低い周波数の割合が直線的に小さくなるように目標を定め(図7参照)、その目標に一致するようエンジン回転数に対する消音周波数(周波数固定レゾネータ44の角度)を図8に示すように制御した。
その結果、図9に示すように、エンジン回転数に対して比例して、低い周波数の割合が直線的またはほぼ直線的に小さくなるような特性が得られる。
FIG. 6 shows that a
As a result, the ratio can be freely controlled within the range of change by selectively silencing a desired noise frequency according to the engine speed.
Within this range of change, a target is set so that the proportion of the low frequency linearly decreases in proportion to the engine speed (as the engine speed increases) (see FIG. 7), so as to match the target. The silencing frequency (the angle of the fixed frequency resonator 44) with respect to the engine speed was controlled as shown in FIG.
As a result, as shown in FIG. 9, a characteristic is obtained in which the proportion of the low frequency decreases linearly or almost linearly in proportion to the engine speed.
図3に示すように、可変周波数共鳴型レゾネータ装置40が周波数固定レゾネータ44を有するので、エンジン回転数とは無関係に常に一定の周波数で発生する騒音(気柱共鳴)を周波数固定レゾネータ44で消音できる。また、周波数固定レゾネータ44と固定首壁43とで周波数可変レゾネータ41の首部を構成するので、周波数固定レゾネータ44が固定首壁43に対して動くことによりエンジン回転数と同期し周波数が変化する騒音(回転次数成分)を消音できる。したがって、2つの周波数を同時に消音することができる。
As shown in FIG. 3, since the variable frequency resonance
消音周波数と音速と首部長さと容積と首部断面積との関係は、(a)式で表される。
f=(c/2π){S/(L・V)}1/2・・・・・(a)
ただし、
f(Hz):消音周波数
c:音速
L:首部長さ
V:容積
S:首部断面積
である。
本発明実施例では、周波数固定レゾネータ44が固定首壁43に対して動くと、固定首壁43が共鳴部42内で囲むスペースに周波数固定レゾネータ44が入り込む量が変化する。そのため、周波数可変レゾネータ41の首部断面積が小さくなるにつれて(大きくなるにつれて)、周波数可変レゾネータ41の共鳴部42の容積は逆に大きくなる(小さくなる)。すなわち、上記(a)式の右辺の分子が小さくなるにつれて(大きくなるにつれて)、上記(a)式の右辺の分母が逆に大きくなる(小さくなる)。したがって、首部断面積だけあるいは容積だけを可変とする場合に比べて、消音周波数の可変幅が大きく、所望の消音周波数に素早く応答することができる。
The relationship among the muffling frequency, the sound speed, the neck length, the volume, and the neck cross-sectional area is expressed by equation (a).
f = (c / 2π) {S / (L · V)} 1/2 (a)
However,
f (Hz): muffling frequency c: sound velocity L: neck length V: volume S: neck cross-sectional area.
In the embodiment of the present invention, when the fixed
周波数固定レゾネータ44を移動させることで周波数可変レゾネータ41の首部断面積と容積を変更できるので、首部断面積と容積の2つで消音周波数を変えることができる。そのため、首部断面積、首部長さ、容積のいずれか1つのみで消音周波数を変える場合に比べて、消音周波数の可変幅が大きい。消音周波数の可変幅が大きいので、周波数固定レゾネータ44を移動させる量が少なくても消音周波数の可変幅が大きく、モーターを回転させるだけで所望の消音周波数に素早く応答することができる。
また、周波数固定レゾネータ44を回動させることで首部断面積と容積を変えることができるので、複数個の首部形状は不要である。そのため、複数個の首部形状を持つ場合に比べて、省スペース化をはかることができる。
Since the neck cross-sectional area and volume of the
Further, since the neck cross-sectional area and the volume can be changed by rotating the
10 可変周波数消音システム
20 回転数検出装置
30 演算処理装置
40 可変周波数共鳴型レゾネータ装置
41 周波数可変レゾネータ
42 共鳴部
42a 共鳴部の開口
43 固定首壁
44 周波数固定レゾネータ
44a 周波数固定レゾネータの穴
44b 周波数固定レゾネータの延び部
45 駆動アクチュエータ
46 回転角検出部
50 エンジン
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記可変周波数共鳴型レゾネータ装置の特性である共振あるいは反共振を利用して、エンジン回転数が高回転ほど全体の騒音レベルに対する低い周波数の割合が低くなる、可変周波数消音システム。 A variable frequency that selectively silences a desired noise frequency according to the rotational speed of the engine intake system noise generated and changed according to the engine rotational speed of the vehicle by an engine rotational speed detection device, an arithmetic processing unit, and a variable frequency resonance type resonator device. A silencing system,
A variable frequency silencing system that utilizes resonance or anti-resonance, which is a characteristic of the variable frequency resonance type resonator device, such that the higher the engine speed, the lower the ratio of the lower frequency to the overall noise level.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004149946A JP2005330894A (en) | 2004-05-20 | 2004-05-20 | Variable frequency noise reduction system |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004149946A JP2005330894A (en) | 2004-05-20 | 2004-05-20 | Variable frequency noise reduction system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110530028A (en) * | 2019-09-23 | 2019-12-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | Shell, water heater and method for noise reduction control |
-
2004
- 2004-05-20 JP JP2004149946A patent/JP2005330894A/en active Pending
Cited By (2)
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CN110530028A (en) * | 2019-09-23 | 2019-12-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | Shell, water heater and method for noise reduction control |
CN110530028B (en) * | 2019-09-23 | 2023-09-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | Shell, water heater and noise reduction control method |
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