JPH04129818U - アクテイブキヤンセルマフラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブキャンセルマフラにおいて、圧力
検出装置に対する振動の影響を抑え、正確に圧力検出を
行ない内燃機関の排気音を確実に消音する。 【構成】 排気管３の出口近傍に圧力波出力装置５を設
け、これを少くとも一対の圧力センサ６，７の検出出力
に応じて駆動制御し、排気音を消音する。圧力センサ
６，７は、受圧部材たるダイヤフラム６２，７２が相互
に対向するように配置し、これらに貼着した歪ゲージ６
３，７３によって圧力を検出する。これにより、圧力セ
ンサ６，７に対する振動に起因する出力成分が相殺され
るので、正確な圧力を検出できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関に装着されるアクティブキャンセルマフラに関し、特に排気 管の出口近傍に配設し粗密圧力波を出力する圧力波出力装置と、この出力圧力波 及び排気管からの圧力波の合成波の圧力を検出する圧力検出装置を備えたアクテ ィブキャンセルマフラに係る。

【０００２】

【従来の技術】

アクティブキャンセルマフラとしては、例えば実開昭６３−１９０５１２号公 報に記載されているように、騒音源の内燃機関に対し騒音流出管たる排気管の出 口にスピーカ管を設け、このスピーカ管にキャンセルスピーカを接続し、制御手 段からの所定の制御信号に応じて、内燃機関からの騒音即ち排気音の圧力波と逆 位相の粗密圧力波をキャンセルスピーカから出力させ、両圧力波の打ち消し作用 によって消音を行うものが知られている。このアクティブキャンセルマフラにお いては、排気管からの圧力波（排気音）及びスピーカからの圧力波を検出する装 置としてエラー検出マイクが用いられ、排気管に接合された強制冷却手段たるデ ィフューザに装着されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

アクティブキャンセルマフラにおける圧力検出装置としては、圧力を電気信号 に変換できるものであれば、上記従来技術のようにマイクロホン等を用いること も可能である。然し乍ら、上記エラー検出マイクは、排気管に接合されたディフ ューザに装着されているので、排気管等の振動はエラー検出マイクにも伝達され ることとなる。

【０００４】 上記公報にはエラー検出マイクの構造は開示されていないが、例えば圧力検出 装置として受圧部材とこれに貼着した歪検出素子を備えた圧力センサを用いた場 合には、検出圧力に振動成分が重畳された出力となり、正確に圧力を検出するこ とが困難となる。このため、内燃機関の排気音に対する消音作用が不安定となる 。

【０００５】 そこで、本考案は圧力検出装置に対する振動の影響を抑え、正確に圧力検出を 行ない内燃機関の排気音を確実に消音し得るアクティブキャンセルマフラを提供 することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案は、内燃機関の排気管の出口近傍に配設し 粗密圧力波を出力する圧力波出力装置と、該圧力波出力装置の出力圧力波及び前 記排気管からの圧力波の合成波の圧力を検出する圧力検出装置を備え、少くとも 該圧力検出装置の検出圧力に応じて前記圧力波出力装置を駆動制御するアクティ ブキャンセルマフラにおいて、前記圧力検出装置が、夫々開口部を有する筐体と 、該筐体の開口部を閉塞するように設けた受圧部材と、該受圧部材に生ずる歪を 検出する歪検出素子とを備えた一対の圧力センサから成り、該一対の圧力センサ を、各々の前記受圧部材が相互に対向し、且つ前記合成波の圧力を受圧する位置 に配設したものである。

【０００７】

【作用】

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が形成される。一方、圧力波出力 装置から排気音経路の出口近傍に粗密圧力波が出力される。この圧力波出力装置 からの圧力波及び排気音即ち排気管からの圧力波の合成波の圧力が圧力検出装置 によって検出され、少くともこの検出圧力に応じて圧力波出力装置が駆動制御さ れる。而して、排気音経路から出力される排気音の圧力波が粗密圧力波によって 打ち消され、排気音が消失することとなる。

【０００８】 この場合において、圧力検出装置は、相互に対向するように配設した一対の圧 力センサによって構成されているので、これらの圧力センサに排気管等の振動が 伝達されても、振動に起因して生じ得る出力成分は、その方向が逆向きとなり相 殺されることとなる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案に係るアクティブキャンセルマフラの望ましい実施例を図面を参 照して説明する。 図１乃至図３は本考案の一実施例に係り、まず全体構成を示す図３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及び排気管３により排気音経路 が構成されている。排気管３の出口近傍には、筒体の拡張管４が排気管３と同軸 に且つその出口を囲繞するように装着され、拡張管４には粗密圧力波を出力する 圧力波出力装置５が装着されている。

【００１０】 圧力波出力装置５は、電気信号を機械振動に変換するもので、例えば動電型あ るいは電磁型のスピーカと同様に構成される。尚、圧力波出力装置５は一個でも 複数でもよく、また動電型、電磁型スピーカ等に限らず、高出力を確保すべく振 動板を油圧駆動するように構成してもよい。

【００１１】 排気管３の出口近傍には、排気管３からの圧力波及び圧力波出力装置５の出力 圧力波の合成波に応じた信号を出力する一対の圧力センサ６及び圧力センサ７が 設けられている。即ち、本考案にいう圧力検出装置は、一対の圧力センサ６及び 圧力センサ７から成り、相互に対向するように拡張管４の開口部４ａに配設され ている。これらの圧力センサ６，７は圧力を電気信号に変換する手段であり、両 者は同一の構造であるので、以下においては圧力センサ６の構成についてのみ説 明する。

【００１２】 圧力センサ６は、図１及び図２に示すように、本考案にいう筐体を構成する有 底円筒体のケース６１を有し、その開口端６１ａに受圧部材たるダイヤフラム６ ２が配置され、環状のリテーナ６７によって固定されている。本実施例のダイヤ フラム６２は円形の金属ダイヤフラムで、図１に明らかなように周縁部に環状の 波形部６２ａが形成されている。尚、ダイヤフラム６２は非金属ダイヤフラムと してもよく、あるいは振動板と称するものとしてもよい。

【００１３】 上記ダイヤフラム６２の波形部６２ａのケース６１側には歪検出素子たる歪ゲ ージ６３が貼着されている。この歪ゲージ６３はピエゾ抵抗効果を利用し、波形 部６２ａに生ずる歪を電気量に変換する素子で、波形部６２ａの曲面に沿って接 着されている。そして、一対のリード６４を介して一対のターミナル６５に接続 されている。尚、ターミナル６５はコネクタ６６に植設され、このコネクタ６６ を介してケース６１に支持されるように構成されている。而して、ダイヤフラム ６２に付与される圧力に応じて波形部６２ａに生じた歪は、歪ゲージ６３により 電気量に変換され、リード６４及びターミナル６５を介して検出される。

【００１４】 上記の構成になる圧力センサ６は、拡張管４の開口部４ａの所定箇所に配置さ れ、開口部４ａ内にダイヤフラム６２が露呈するように配設されている。即ち、 ケース６１の外周にはフランジ６１ｂが形成されており、これが開口部４ａの所 定箇所に穿設された装着口回りに当接し、ボルト等によって開口部４ａに接合さ れている。

【００１５】 同様に、圧力センサ６と同一構造の圧力センサ７が、圧力センサ６と対向する ように拡張管４の開口部４ａに配置されている。尚、圧力センサ６の構成部品に 対応する圧力センサ７の構成部品には、十位を７とし一位を圧力センサ６の構成 部品の符号の一位と同一の数字とした符号を付している。そして、歪ゲージ６３ と歪ゲージ７３が図１に示すように接続されており、例えば各々の圧力センサ６ ，７の中央側が低電位側（図中「−」で示す）となるように、直列接続されてい る。

【００１６】 更に、図３に示すように内燃機関１の回転に同期した回転信号を出力する回転 信号検出器９が設けられている。この回転信号検出器９は、例えば内燃機関１の 点火信号、クランク軸に設けられたクランク角センサ（図示せず）の出力信号、 気筒内圧力変動に応じた信号等、内燃機関１の回転に同期した回転信号を検出す るものである。具体的な一例を示せば、シリンダブロックを締結するボルト（図 示せず）に歪ゲージ（図示せず）を貼着し、この歪ゲージにより気筒内圧力変動 に伴うボルトの歪みを検出し、気筒内圧力変動に応じた信号を出力するように構 成することができる。

【００１７】 上記回転信号検出器９の出力信号は適応ディジタルフィルタ１０に供給される ように構成されている。この適応ディジタルフィルタ１０はアダプティブディジ タルフィルタ（ＡＤＦ）と呼ばれ、制御系に影響を及ぼす情報を検知し、その変 化に応じて自らの制御特性を自動的に変えて、負荷の変化に拘らず最適な状態と する適応制御を実現するものである。

【００１８】 また、圧力センサ６及び圧力センサ７の合成出力信号が入力アンプ１１を介し て増幅され、アンチエリアシングフィルタ１２にて折り返し雑音即ちエリアシン グノイズが阻止された後、Ａ／Ｄコンバータ１３によりディジタル信号に変換さ れて適応ディジタルフィルタ１０に入力するように構成されている。そして、適 応ディジタルフィルタ１０の出力ディジタル信号はＤ／Ａコンバータ１４により アナログ信号に変換され、スムージングフィルタ１５にて平滑化された後パワー アンプ１６を介して増幅され、圧力波出力装置５に駆動信号として供給されるよ うに構成されている。

【００１９】 適応ディジタルフィルタ１０はディジタルフィルタ１０ｆを有し、これを構成 する乗算器係数を逐次制御するための適応アルゴリズム１０ａが構成されており 、ディジタルフィルタ１０ｆの伝達関数が排気マニホールド２及び排気管３の排 気音経路の伝達関数に対し同定するように、各係数が適応アルゴリズム１０ａを 介して設定される。尚、ディジタルフィルタの伝達関数が未知系の伝達関数に等 しくなり予測誤差が零となるように前者の伝達関数を調整することを「未知系を 同定する」という。

【００２０】 上記適応ディジタルフィルタ１０は乗算器、加算器などを用いて集積回路化す ることにより実現できるが、本実施例ではディジタルシグナルプロセッサ（図示 せず）、メモリ（図示せず）、回転信号検出器９、Ａ／Ｄコンバータ１３及びＤ ／Ａコンバータ１４によって実現することとしており、プログラムの変更により 容易にフィルタ機能を変更し得る。尚、これらは周知のものであるので説明は省 略する。

【００２１】 次に、本実施例のアクティブキャンセルマフラの作動を説明する。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。また、内 燃機関１の回転に同期した回転信号が回転信号検出器９から適応ディジタルフィ ルタ１０に入力する。この回転信号に応じて適応ディジタルフィルタ１０にて後 述するように処理され、ディジタル信号が出力される。そして、出力ディジタル 信号はＤ／Ａコンバータ１４を介してアナログ信号に変換され、スムージングフ ィルタ１５で平滑化された後パワーアンプ１６にて増幅され、圧力波出力装置５ が駆動される。

【００２２】 而して、圧力波出力装置５から粗密圧力波が排気音の圧力波を囲繞するように 拡張管４内に出力される。即ち、両圧力波が相互に打ち消されるように合成して 出力される。この合成波の圧力は圧力センサ６及び７によって検出され、これら の合成出力が入力アンプ１１に供給され増幅される。この後、アンチエリアシン グフィルタ１２を経てＡ／Ｄコンバータ１３にてディジタル信号に変換された後 適応ディジタルフィルタ１０にエラー信号として入力する。そして、適応アルゴ リズム１０ａにより、ディジタルフィルタ１０ｆの伝達関数が排気マニホールド ２及び排気管３の排気音経路の伝達関数と同定するように係数が更新される。

【００２３】 上記作動に関し、圧力センサ６においては、拡張管４内の合成波の圧力に応じ てダイヤフラム６２が振動し、その波形部６２ａに歪が生ずる。この歪は歪ゲー ジ６３により電気量に変換され、リード６４及びターミナル６５を介して入力ア ンプ１１に供給される。圧力センサ７についても同様に作動する。而して、排気 管３及び拡張管４が振動する場合であっても、圧力センサ６，７の歪ゲージ６３ ，７３の各出力のうち振動に起因して生じ得る出力成分は、その方向が逆向きと なるので相殺されることとなる。これに対し、歪ゲージ６３，７３の各出力の圧 力変化に応じて生ずる出力成分は、両者の出力が重畳されるので大きな出力値が 得られる。

【００２４】

【考案の効果】

本考案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、本考案のアクティブキャンセルマフラによれば、圧力検出装置を相互に 対向して配設する一対の圧力センサによって構成した場合には、圧力検出装置に 対する振動に起因する出力成分が相殺されるので、振動に影響されることなく正 確に圧力を検出することができ、排気音を確実に消音することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のアクティブキャンセルマフラの一実施
例における圧力検出装置の装着部の縦断面図である。

【図２】本考案のアクティブキャンセルマフラの一実施
例における圧力センサの平面図である。

【図３】本考案の一実施例に係るアクティブキャンセル
マフラのブロック図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ 排気マニホールド（排気音経路） ３ 排気管（排気音経路） ４ 拡張管 ５ 圧力波出力装置 ６，７ 圧力センサ（圧力検出装置） ８ 加速度センサ ９ 回転信号検出器 １０ 適応ディジタルフィルタ ６１ ケース（筐体） ６２ ダイヤフラム（受圧部材） ６３ 歪ゲージ（歪検出素子）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気管の出口近傍に配設し粗
   密圧力波を出力する圧力波出力装置と、該圧力波出力装
   置の出力圧力波及び前記排気管からの圧力波の合成波の
   圧力を検出する圧力検出装置を備え、少くとも該圧力検
   出装置の検出圧力に応じて前記圧力波出力装置を駆動制
   御するアクティブキャンセルマフラにおいて、前記圧力
   検出装置が、夫々開口部を有する筐体と、該筐体の開口
   部を閉塞するように設けた受圧部材と、該受圧部材に生
   ずる歪を検出する歪検出素子とを備えた一対の圧力セン
   サから成り、該一対の圧力センサを、各々の前記受圧部
   材が相互に対向し、且つ前記合成波の圧力を受圧する位
   置に配設したことを特徴とするアクティブキャンセルマ
   フラ。