JPH03222854A - 吸気音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は吸気音制御装置に関し、特に内燃機関の吸気管
内の吸気音を滑らかな吸気音とするものである。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関の吸気騒音の低減を計るために、吸気管
にレゾネータなどの消音器を用いるものがあった。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、上述した従来のものでは、レゾネータの容量
が一定であり、消音可能な周波数域が一部に限られてし
まうことで、エンジン回転に起因して、変化する吸気騒
音の内、特定の周波数成分を選択して消音することはで
きなかった。

そのため、特開昭５９−３１５７に開示されるように、
容量の異なるレゾネータを複数個設け、これらレゾネー
タの共通の連通路中に、エンジン回転数に対応して切換
ねるロークリバルブを形成したものが考えられた。

しかし、このような構成では、いくつものレゾネータが
必要になり、エンジンルームという限られたスペース内
において、大きなスペースをとるという問題が生じてし
まった。

さらに、我々は鋭意研究の結果、特に吸気騒音の内、エ
ンジン回転の２次成分の他、（ｎ＋０．５）次成分の周
波数に当たる音がエンジンの加減速時の異音として問題
となるため、この周波数に当たる音を消去することで、
違和感の無い滑らかな吸気音とすることができることも
わかった。

そこで、本発明は、吸気騒音のレベルを低減すると共に
、リニア感のある滑らかな吸気音作りを実現できるよう
にしたものである。

（課題を解決するための手段） そこで本発明は、内燃機関の回転数を直接または間接的
に検出する回転数検出手段と、回転数検出手段より検出
された内燃機関の回転数より、所望の周波数を演算し、
この演算信号を出力演算手段と、演算信号に基づいて、
同位相または逆位相の音を出力する音波発生手段とから
なる吸気音制御装置を提供するものである。

〔作用及び発明の効果〕

本発明は、回転数検出手段によって検出されたエンジン
回転数によって、そのエンジン回転数に対応する所望の
周波数を演算し、この所望の周波数となるように音波発
生手段より同位相または逆位相の音を発生することで、
吸気騒音のレベルを低下できると共に、リニア感のある
滑らかな吸気音作りを実現できるという優れた効果があ
る。

〔実施例］ 以下本発明を図に示す第一実施例について説明する。１
は内燃機関を示し、この内燃機関ｌはシリンダ１１、こ
のシリンダ１１内に設けられたピストン１２、このシリ
ンダ１１に取付けられた吸気管１３および排気管１４と
からなる。また、１５は、吸気管１３もしくは排気管１
４を開閉するバルブである。

２はレゾネータであり、このレゾネータ２は、吸気管１
３に連結する小径部２１と、この小径部２１に連結され
る空間部２２とからなる。また、空間部２２には、この
空間部２２の第１空間部２３を区切る壁面２４を有し、
かつ上記第１空間部２３は、吸気管１３に開口している
。

３は音波発生手段であるキャンセルスピーカであり、上
記第１空間部２３内に収納されている。

このキャンセルスピーカ３には、例えば小型で大きな力
を引き出せるセラミックススピーカを用い、ＰＺＴ（ピ
エゾ）アクチュエータ３１により振動板３２を振動させ
て、キャンセル音を発生する。

吸気圧センサ４は、吸気管１３内の吸気音を捉えるため
のもので、吸気管１３のレゾネータ２よりも下流側に設
けである。

５は、騒音制御を行なうための演算手段である制御回路
である。この制御回路５には、吸気圧センサ４からの信
号を受は取る入力回路５１．ディジタルフィルタ５２．
キャンセルスピーカ３に信号を出すための出力回路５６
．ＣＰＵ５３．ＲＯＭ５４、およびＲＡＭ５５を有する
。

上記構成に基づいて、その作動を説明する。吸気圧セン
サ４で捉えられた吸気波形は、制御回路５の入力回路５
１に入り、フィルタリング及び増幅などが施される。キ
ャンセルスピーカ３から発生する音波は、吸気圧センサ
４の信号を源として作られるため、次にディジタルフィ
ルタ５２に取り込まれ、必要な周波数成分、特にエンジ
ン回転の２次及び（ｎ　＋　０．５　）次成分（ｎは整
数ｎ≧０）について、位相制御を行なう。

この場合、ディジタルフィルタ５２はＣＰＬＩ５３の命
令により、所定の回転数別にフィルタ特性を形成する。

またＣＰＵ５３は、第２図のフローチャートに示す様に
、ステップ１００にてエンジンからの回転数情報などを
取込み、この回転数情報に基づいて、ステップ１１０に
てマツプ情報を検出する。そして、あらかじめ記憶され
ているマツプ情報を検索し、２次及び（ｎ　＋　０．５
　）次成分に相当する周波数の位相データをＲＯＭ５４
内より引き出している。尚、この位相データは各々の内
燃機関の吸気系路別に作成されたものである。

この様にして取り出した位相データに基づいたフィルタ
特性をディジタルフィルタ５２で形成し、これに吸気波
形信号を通過させた後、この信号を出力回路５６で増幅
し、キャンセルスピーカ３に出力するわけである。

これにより、吸気圧センサ４で捉えられた音波と同じ波
がレゾネータ２に達した時、キャンセルスピーカ３より
発生される逆位相の成分を持つ音波と干渉を持つことで
不必要な成分のみが消音されることとなる。これにより
吸気騒音はそのレベルが下がるばかりでなく、（ｎ　＋
　０．５　）次成分の音の干渉により発生するとされる
不快音を消音でき、滑らかな音作りが可能となるもので
ある。

例として、今、回転数Ｓ　［：ｒｐｍ　］で回転してい
るエンジンが有り、（ｎ　＋　０．５　）次成分の不快
音を発生しているとすると、その周波数成分は、Ｓ＊　
（ｎ＋０．５）／６０　（Ｈｚ）となる。具体的には、
４０００ｒｐｍで回転しているエンジンの４゜５〜６．
５次成分に着目すると、その周波数は３００〜４３３Ｈ
ｚとなり、それらの位相を制御して、それぞれが音源に
対して逆位相の音波となる様にするものである。

さらに、本実施例においては、空間部２２とキャンセル
スピーカ３を併用したので、吸気音中の低音域の騒音を
空間部２２にて共振させ、低減させることができ、さら
に吸気音中の中高温域の騒音を上述した制御により、リ
ニア感のある滑らかな吸気音を得ることができた。

そのため、低温域の制御をスピーカで行うためには、大
型かつ大出力のスピーカが必要であったが、空間部２２
のみによって低温域を低減でき、かつ小出力のみで良好
なレゾネータを得ることができた。

第３図（ａ）、　（ｂ）に示したものは、エンジンの吸
気系騒音分析結果を表わしたキャンベル図であり、横軸
に周波数、縦軸にエンジン回転数を取り、音圧レベルを
正方形の大きさで示したものである。

さらに、この図の上部に示した数字は、次数成分を示す
。この次数成分は、回転数（Ｈｚ）の何カ・ 倍が実際の音の周波賜キ示す数値である。例えば、エン
ジン回転数が６００Ｏｒｐｍでは、エンジンの周波数が
１００Ｈｚであり、これに対応する２次成分は、２００
　Ｈｚとなる。

そして、第３図（ａ）は本発明の実施例のもので、第３
図ら）は従来のものであり、これらの図より明らかな如
く、本発明のものは、（ｎ　＋　０．５　）次成分の音
がほとんど存在しないことがわかる。

第４図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ第３図（ａ）、　（
ｂ）におけるエンジン回転数４．　ＯＯＯｒｐｍ時の周
波数分析図である。

つまり、この第３図（ｂ）および第４図（ｂ）で示され
る（　ｎ　＋　０．５　）次成分の音が、車室内騒音で
の不快音の要因の一つとなっているものであり、本発明
では第３図（ａ）および第４図（ａ）で示される如く、
この（ｎ　＋　０．５　）次成分の音を消去して心地良
い音色を出すエンジンとすることを実現しようとするも
のである。

次に、第２実施例の本発明の吸気音制御装置の構成を第
５図に示す。

第２実施例では、本発明の吸気音制御装置であるレゾネ
ータ１００を内燃機関１の吸気管１３の径を一部太くす
ることにより、形成した。このレゾネータ１００内には
、レゾネータ１００の中心部である吸気管部１００ａを
中心として相対向するように２種の音波発生手段である
第１及び第２のキャンセルスピーカ１０１，１０２が設
けられている。このキャンセルスピーカ１０１，１０２
は、円形かつ超薄型で、例えば、第１のキャンセルスピ
ーカは、５ｃｍで第２のキャンセルスピーカは４ｃｍで
あるそれぞれ直径の異なる２枚のＰＺＴバイモルフ素子
１０１ａ、１０２ａと、このＰＺ′ｒバイモルフ素子１
０１ａ、１０２ａとを略中心部のみにて固定する、軽量
且つ、低比重の物が良く、例えば発泡性又はハニカム構
成をなす放射板１０１ｃ、１０２ｃとから形成されてい
る。そして、これらのキャンセルスピーカ１０１，１０
２は、レゾネータ１００内において、吸気管部１００ａ
を形成する、ダンパ１０３と、レゾネータ１００の外周
部とによって形成された音波発生部１００ｂに、放射板
１０１ｃ、１０２ｃがダンパ１０３側に設置されるよう
に、設けられている。そして、このダンパ１０３により
、バイモルフ素子Ｉｏｔａ、１０２ａの振動を容易に、
レゾネータ１００内の吸気管部Ｉｏｔａに伝えることが
できる。

本実施例におけるキャンセルスピーカ１０１゜１０２の
制御では、吸気音の周波数がエンジン回転数のみに依存
するところに着目し、図示しないエンジン回転数検出器
からの信号のみで行う。

つまり、第２実施例での制御回路では、エンジン回転数
検出器からエンジン回転数を検出し、この信号に基づい
て、あらかじめ記憶されたマツプ情報により、吸気音の
低、中、高音域のそれぞれの周波数に対する位相変換量
を演算する。その後、この演算信号に基づいて、吸気音
の中音域を第１のキャンセルスピーカ１０１にて共振さ
せ、吸気音の高音域を第２のキャンセルスピーカ１０２
にて、共振させることによって、所望の吸気音を得るこ
とができる。

第６図は、第２実施例のレゾネータ１００を使用した場
合の特性図を示す。

第２実施例のレゾネータ１００では、レゾネータ１００
の吸気管部１００ａを囲むように、共振周波数域の異な
るＰＺＴバイモルフ素子１０１ａ１０２ａを設けること
によって、第６図に示されるように、吸気音に対して、
吸気管部１００ａにて、吸気音の低音域を、第１のキャ
ンセルスピーカ１０１にて、中音域を第２のキャンセル
スピーカ１０２にて、高音域を、それぞれ共振させるこ
とにより、幅広い周波数域における合成共振音を得るこ
とができ、吸気音の幅広い周波数範囲での制御が可能と
なり、リニア感のある滑らかな吸気音を実現させること
ができる。

さらに、キャンセルスピーカを、超薄型のＰＺＴバイモ
ルフ素子および発泡性の材質等からなる軽量の放射板か
ら構成したので、小型薄型で、低周波数の大容量再生が
可能となった。

さらに、このキャンセルスピーカを吸気管を挟みこむよ
うに構成したので、スピーカから発生される音と吸気音
との共振をとりまくように行うことができ、効率のよい
吸気音の制御が可能となった。

第７図は、第３実施例の吸気音制御装置であるレゾネー
タ１１０を示す。尚、同一の部材には、同一の符号を符
した。

本実施例では、吸気管部１１０ａを構成するダンパ１０
３とレゾネータ１００の外周によって構成される音波発
生部１１０ｂの一部に、音波発生部１１０ｂと吸気管１
３とが直接連通可能な連通部１１５を新たに設けた。

この連通部１１５により、キャンセルスピーカ１０１．
１０２によって音を発生させる際、１１０ｂ内の空気に
よって振動板の動きを阻害されないようにした。また、
キャンセルスピーカ１０１゜０２の音波発生部１１０ｂ
側から出る音と吸気管１３側の音は逆位相であるが、第
５図の示す構成とすることにより、音波発生部１１０ｂ
と連通部１１５により、キャンセルスピーカ１０１．１
０２の背面から出る音が逆相となり、キャンセルスピー
カ共振音を無駄なく利用することができる。

第３実施例のレゾネータ１１０を採用することにより、
キャンセルスピーカの発生音をより効率よく吸気音に伝
えることができる。

第１実施例では、騒音制御デバイスとして、ディジタル
フィルタ５２を用いたが、これに限られるものではなく
、例えば、遅延素子などの組合せにより必要な成分の消
音が実現されるものでも良い また、キャンセルスピーカ３は、ＰＺＴスピーカに限ら
れるものではな（、キャンセル音を再生できるものであ
れば良い。尚、その取付は位置についても、レゾネータ
２内に限られるものではなく吸気系の途中で消音が成り
立てば良い。

更に、第１実施例における吸気圧センサ４からの波形の
代わりに、エンジン吸気音は、エンジンの回転パルスお
よびエンジンの負荷状態等により、間接的に求めること
もできるので、エンジンの回転パルスおよび負荷状態等
の検出信号を取り込み、エンジン２の吸気音を間接的に
検出して、この吸気音を検出した後、上記実施例と同様
に、キャンセルスピーカ３より逆位相の成分を発生させ
るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明吸気音制御装置の第１実施例を示すブロ
ック図、第２図はＣＰＬＪ内の演算を示すフローチャー
ト、第３図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ本発明および従
来のエンジンの吸気系騒音分析結果を表わしたキャンベ
ル図、第４図（ａ）、　（ｂ）は上記第３図（ａ）　　
（ｂ）におけるエンジン回転数４．　ＯＯＯｒｐｍ時の
周波数分析図、第５図は本発明吸気音制御装置の第２実
施例を示す断面図、第６図は第２実施例の特性図、第７
図は本発明吸気音制御装置の第３実施例を示す断面図で
ある。 １・・・内燃機関、１３・・・吸気管、２・・・レゾネ
ータ３・・・キャンセルスピーカ、４・・・吸気圧セン
サ、５・・・制御回路、５１・・・入力回路、５２・・
・ディジタルフィルタ、５６・・・出力回路。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の回転数を直接または間接的に検出する
   回転数検出手段と、 該回転数検出手段より検出された前記内燃機関の回転数
   より、所望の周波数を演算し、この演算信号を出力する
   演算手段と、 前記演算信号に基づいて、同位相または逆位相の音を出
   力する音波発生手段とからなることを特徴とする吸気音
   制御装置。
2. （２）前記回転数検出手段は、前記内燃機関の吸気音を
   検出する吸気音検出手段を含むことを特徴とする請求項
   １記載の吸気音制御装置。
3. （３）前記演算手段は、前記吸気音検出手段からの出力
   信号の各次数比成分の位相変換量を、前記演算手段の記
   憶媒体内に前記内燃機関の回転数と前記各次数比成分と
   の関係で示したマップデータとして蓄積されていること
   を特徴とする請求項２記載の吸気音制御装置。
4. （４）前記周波数設定回路を、前記吸気音検出手段で得
   た吸気音の成分の内、内燃機関の回転数の（ｎ＋０．５
   ）次成分（ｎは整数、ｎ≧０）について、処理を施し、
   各次数比成分について、同位相または逆位相の演算信号
   を作成することを特徴とする請求項２記載の吸気音制御
   装置。
5. （５）内燃機関の吸気系通路に設けた吸気音検出手段と
   、 該検出手段よりも吸気上流側に設けたレゾネータと、 このレゾネータ内に設けた音波発生手段と、前記吸気音
   検出手段で得た吸気音の信号と、内燃機関の回転数の信
   号に基づいて、演算を行い、前記吸気音の所定の周波数
   と逆位相または同位相の信号を出力するとともに、前記
   演算信号に基づいて、前記音波発生手段により、所定の
   周波数の逆位相または同位相の音を発生させる駆動手段
   と、を備えた吸気音制御装置。
6. （６）内燃機関の吸気管に備えられたレゾネータと、前
   記内燃機関の回転数を直接または間接的に検出する回転
   数検出手段と、 該回転数検出手段より検出された前記内燃機関の回転数
   より、所望の周波数を演算し、この演算結果を信号とし
   て出力する周波数設定回路と、前記レゾネータ内に設け
   られ、前記演算信号に基づいて、同位相または逆位相の
   音を出力することによって、前記内燃機関の吸気音の中
   および高音域の周波数と共振する音波発生手段と、 前記レゾネータによって形成され、前記内燃機関の吸気
   音の低音域を共振によって低減させる共振手段と、 からなることを特徴とする吸気音制御装置。
7. （７）前記音波発生手段は、ピエゾアクチュエータによ
   って駆動されるスピーカーであることを特徴とする請求
   項６記載の吸気音制御装置。
8. （８）前記音波発生手段は、中域の周波数を発生する第
   １の音波発生手段と、高域の周波数を発生させる第２の
   発生手段よりなることを特徴とする請求項６記載の吸気
   音制御装置。