JP2013545024A - アクティブ騒音制御システムと組み合わせた排気バルブ - Google Patents

Abstract

車両排気システムは、エンジンから排気口までの排気通路を画定する少なくとも一つの排気コンポーネントを有している。アクティブ騒音減衰コンポーネントは排気コンポーネントと関連している。バルブは、排気コンポーネント内で前記エンジンの下流及び前記アクティブ騒音減衰コンポーネントの上流に配置される。バルブとアクティブ騒音減衰コンポーネントは、互いに協同して、排気システムによって生じた騒音を制御する。

Description

本発明は、一般にアクティブ騒音制御を有する車両排気システムに関し、より具体的には、バルブとアクティブ騒音制御システムを組み合せて低周波騒音の減少を図る排気システムに関する。

アクティブ騒音制御システムは、排気システムによって生じた音のレベルを制御するために多くの車両排気システムに使用されている。騒音減衰問題は、高域音を超低周波数で制御する際に生じる。上記の組み合わせは、排気音を効果的に減少又は打ち消すために非常に大きなノイズキャンセリングドライバ（noise cancelling driver）を必要とする。これによって、不利なことに、費用や重量を増やすだけでなく、かなりの実装空間を必要とすることになる。

＜関連する出願への相互参照＞
本出願は、２０１０年１２月１日に出願された米国仮特許出願第６１／４１８，５０２号に優先権を主張する。

車両排気システムは、排気バルブとアクティブ騒音制御コンポーネント又はシステムとの組み合わせを使用して、排気システムにより生じる騒音を制御する。

一実施例において、車両排気システムは、エンジンから排気口までの排気通路を画定する少なくとも一つの排気コンポーネントを含んでいる。アクティブ騒音減衰コンポーネントは、排気コンポーネントと関連している。バルブは、排気コンポーネント内のエンジンの下流及びアクティブ騒音減衰コンポーネントの上流に配置される。

一実施例において、バルブは、制御装置によってアクティブ制御され、バルブ本体を開弁位置と閉弁位置との間で移動させる。

別の実施例において、バルブは受動バルブであり、その開弁動作は排ガス流の圧力によって制御されるだけである。

一実施例において、アクティブ騒音減衰コンポーネントは、制御装置よって制御される出力端子を有するスピーカを備えている。

本発明の上述の特徴及び他の特徴は、以下に簡潔に説明される明細書及び図面から最も理解され得る。

本発明を組み込んでいる車両排気システムの概略図である。 アクティブ騒音減衰システムの一実施例の概略図である。 受動バルブアセンブリの概略図である。 アクティブ制御されたバルブアセンブリの概略図である。

車両排気システム１０は、例えば、テールパイプにおいてエンジン１６から排気口１８まで延在する排ガス通路１４を画定する排気コンポーネント１２を有している。排気コンポーネント１２は、一つ以上の排気チューブ又は排気パイプから成り、当該一つ以上の排気チューブ又は排気パイプは互いに連結し、さらに他の排気システムコンポーネントと連結して排ガス通路１４を画定する。

アクティブ騒音制御コンポーネント又はシステム２０は、排気コンポーネント１２と関連している。ある特定の構成においては、一つ以上の任意の排気コンポーネント２２を排気コンポーネント１２内でアクティブ騒音制御システム２０の上流に配置してもよい。さらに、或いは随意に、一つ以上の排気コンポーネント２４を排気コンポーネント１２内でアクティブ騒音制御システム２０の下流に配置してもよい。これらの排気コンポーネント２２、２４は、例えば消音器、共振器、コンバータ等を備えていてもよい。

バルブ３０は、排気コンポーネント１２内において、エンジン１６の下流及びアクティブ騒音制御システム２０の上流の位置に配置される。バルブ３０は、排気チューブ内において、全ての排ガスが排気口１８を出る前に必ずバルブ３０を通過するような非バイパス（non-bypass）構成で配置される。排気システムコンポーネントは、エンジン１６とバルブ３０との間、及び／或いはバルブ３０とアクティブ騒音制御システム２０との間に設置されてもされなくてもよい。バルブ３０及びアクティブ騒音制御システム２０は、互いに協働して、排気システム１０によって生じる騒音を制御する。

いかなる種類のアクティブ騒音制御システム２０も車両排気システム１０内に使用できるが、アクティブ騒音制御システム２０は、アクティブサウンドキャンセリング（active sound cancelling）及び／又は音響強化（sound enhancement）を提供できなければならない。図２に示す一実施例において、アクティブ騒音制御システム２０は、スピーカ３２と制御装置３４とを有する。アクティブ騒音制御システム２０は、排気又は音の特性を制御装置３４に伝える一つ以上のセンサ３６及び／又はマイクロフォン３８を任意で有していてもよい。そして、制御装置３４は、スピーカ３２に周知の排気システムによる騒音を打ち消す位相がずれた音を発生させる制御信号４０を生成する。

アクティブ騒音制御システム２０と排気コンポーネント１２内に設置されたバルブ３０とを組み合わせることによって、アクティブ騒音制御システム２０の外形寸法を非常に小型化することができる。さらに、寸法を縮小することによって、アクティブ騒音制御システム２０に動力を供給するために必要とされるエネルギーを大幅に削減できる。

バルブ３０は、排気チューブコンポーネント１２内に配置されるバルブ本体５０で構成される。一実施例において、バルブ３０は、通路のほとんどの部分が（図３に示すように）バルブ本体５０によって閉鎖される閉弁位置と、（破線で示す）開弁位置との間のさまざまな位置を通って移動可能な受動バルブ（passive valve）を備える。バルブ本体５０は、通常弾性部材５２によって閉弁位置に付勢されている。開弁位置に向かうバルブ本体５０の動きは、バルブ本体５０の上流面５４に対する排ガス流Ｆによってかけられた圧力にのみ依存する。排ガス流Ｆの圧力が弾性部材５２の付勢力を越えるほど増加すると、バルブ本体５０は開弁位置に移動できる。受動バルブの一例は、本発明の所有者に譲渡されている米国特許番号第７，６２８，２５０号に記載され、その内容を参照により本願明細書に援用する。

図４に示す別の実施例において、バルブ３０は、制御装置６０によって開弁位置（破線）と閉弁位置との間のさまざまな位置を通って移動可能なアクティブ制御されたバルブを備える。アクティブ制御されたバルブは、制御装置６０によって生成された制御信号に応答してさまざまな位置に移動及び保持されるバルブ本体６２を有する。受動バルブと比較して、アクティブ制御されたバルブの不利な点は、重量や寸法の増加だけでなくコストの上昇が挙げられる。

排気システム１０内においてアクティブノイズキャンセリングの上流にバルブ３０を実装することにより、排気によって生成された音の低周波数成分は、かなり低減されるであろう。これにより高周波騒音減衰は、アクティブノイズキャンセリングによって行われることとなる。低周波騒音はバルブによって処理されるため、アクティブ騒音制御システムは、より小さくて、より軽く、より安価なノイズキャンセリング用の例えばスピーカなどの「ドライバ」を使用することができ、それにより全ての範囲の騒音がアクティブ騒音制御システムによって処理される構成と比較するとより少ないエネルギーで済むこととなる。

本発明の実施形態が開示されてきたが、当業者は、ある一定の変形例は本発明の範囲内に入ることを理解するであろう。そのため、以下の請求項は、本発明の真の範囲や内容を決定するために検討されるべきである。

Claims (20)

1. エンジンから排気口までの排気通路を画定する少なくとも一つの排気コンポーネントと、
   前記少なくとも一つの排気コンポーネントと関連しているアクティブ騒音減衰コンポーネントと、
   前記少なくとも一つの排気コンポーネント内で前記エンジンの下流及び前記アクティブ騒音減衰コンポーネントの上流に位置するバルブと
   を備える車両排気システム。
2. 前記バルブは受動バルブを備える、請求項１に記載の車両排気システム。
3. 前記受動バルブは閉弁位置に弾性的に付勢され、開弁位置に向かう前記受動バルブの開弁動作は排ガス流のみによって制御される、請求項２に記載の車両排気システム。
4. 前記バルブは、制御信号に応答するアクティブ制御されたバルブを備える、請求項１に記載の車両排気システム。
5. 前記アクティブ騒音減衰コンポーネントは、制御装置とスピーカとを備える、請求項１に記載の車両排気システム。
6. 前記スピーカは、前記制御装置によって生成された制御信号に応答して、排気システムによって生じた騒音を打ち消すために位相がずれたノイズを生成する、請求項５に記載の車両排気システム。
7. 前記バルブの上流に配置された消音器を含む、請求項１に記載の車両排気システム。
8. 前記アクティブ騒音制御コンポーネントの下流に配置された消音器を含む、請求項１に記載の車両排気システム。
9. 前記バルブは、前記排気システムによって生じた低周波騒音を低減し、前記アクティブ騒音減衰コンポーネントは、前記排気システムによって生じた高周波騒音を減衰させる、請求項１に記載の車両排気システム。
10. 前記少なくとも一つの排気コンポーネントは、排気チューブを備える、請求項１に記載の車両排気システム。
11. 前記バルブは、非バイパス構成で前記排気チューブ内に配置され、前記バルブの上流に配置された第一追加排気コンポーネントと前記バルブの下流に配置された第二追加排気コンポーネントとを含む、請求項１０に記載の車両排気システム。
12. エンジンから排気口まで排ガスを案内する排気通路を画定する排気チューブと、
    前記排気チューブと関連しているアクティブ騒音減衰コンポーネントと、
    前記排気チューブ内において前記エンジンの下流及び前記アクティブ騒音減衰コンポーネントの上流に配置されたバルブと
    を備える車両排気システムであって、前記バルブは、前記排気システムによって生じた低周波騒音を減衰させるように構成され、前記アクティブ騒音減衰コンポーネントは、前記排気システムによって生じた高周波騒音を減衰させるように構成された、車両排気システム。
13. 前記アクティブ騒音減衰コンポーネントは、制御装置、スピーカ、及び排気又は音の特性を前記制御装置に伝える少なくとも一つのセンサ及び／又はマイクロフォンを備え、前記スピーカは、前記制御装置によって生成された制御信号に応答して、排気システムによって生じた騒音を打ち消すために位相がずれたノイズを生成する、請求項１０に記載の車両排気システム。
14. 前記バルブは、制御信号に応答するアクティブ制御されたバルブを備える、請求項１３に記載の車両排気システム。
15. 前記バルブは、閉弁位置に弾性的に付勢される受動バルブを備え、開弁位置に向かう前記受動バルブの開弁動作は排ガス流の圧力のみによって制御され、前記受動バルブは非バイパス構成で前記排気チューブ内に配置され、前記バルブの上流に配置された第一追加排気コンポーネントと前記バルブの下流に配置された第二追加排気コンポーネントとを含む、請求項１３に記載の車両排気システム。
16. 車両排気システムによって生じた騒音を制御する方法であって、
    （ａ）エンジンから排気口まで延在する排ガス通路を画定する排気コンポーネントを設けるステップと、
    （ｂ）アクティブ騒音制御システムを前記排気コンポーネントと関連させるステップと、
    （ｃ）前記バルブと前記アクティブ騒音制御システムが互いに協同して前記車両排気システムによって生じた騒音を制御するように、前記エンジンの下流及び前記アクティブ騒音制御システムの上流にバルブを配置するステップと
    を備える方法。
17. 前記バルブは、閉弁位置に弾性的に付勢され、前記バルブにかけられた付勢力を越えるのに十分な排ガス流の圧力に対応してのみ前記バルブを開弁位置に向かって移動させることを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記バルブの動きをアクティブ制御することを含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記アクティブ騒音制御システムは、少なくともスピーカ及び制御装置を含み、前記制御装置によって生成された制御信号に応答して、排気システムによって生じた騒音を打ち消すために前記スピーカに位相がずれたノイズを生成することを含む、請求項１６に記載の方法。
20. 前記バルブによって低周波騒音を減衰させることと、前記アクティブ騒音制御システムによって高周波騒音を減衰させることとを含む、請求項１６に記載の方法。

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