JPH04129819U - 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
センサに対する背圧の影響を抑え、内燃機関の排気音を
確実に消音すると共に良好な耐久性を確保する。 【構成】 排気管３の出口近傍に圧力波出力装置５を設
け、これを少くとも圧力センサ６の検出圧力に応じて駆
動制御し、排気音を消音する。圧力センサ６は、ケース
６１を閉塞するように設けたダイヤフラム６２に歪ゲー
ジ６３を設けたもので、受圧部材たるダイヤフラム６２
に少くとも一つの連通孔６２ｂを穿設し、ダイヤフラム
６２に付与される背圧を相殺する。

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センサを備えたアクティ 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 も可能であるが、その装着位置からして、内燃機関の排気行程中は常に排気管の 排気圧即ち所謂背圧が付与されることとなる。

【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、排気行程中は常に背圧が受圧部材に付与されるので、圧力センサの耐久 性が損なわれる。また、圧力センサに付与される背圧分だけダイナミックレンジ が小さくなる。これに対し、圧力センサの検出信号をハイパスフィルタを介して 出力することにより背圧成分を除去することが可能であるが、そのための回路を 追加する必要があり、また耐久性の問題は依然解決されない。

【０００５】 そこで、本考案は圧力センサに対する背圧の影響を抑え、内燃機関の排気音を 確実に消音すると共に良好な耐久性を確保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センサを備え、少くとも該 圧力センサ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、前記圧力センサが、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ると共に少くとも一つの連通孔を穿設した受圧部材 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、前記受圧部材が前記 合成波の圧力を受圧するように前記圧力センサを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センサに 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。この場合において、圧力センサの受圧 部材に背圧が付与されることがあっても、背圧は受圧部材の連通孔を介して反対 側にも伝達されるので、受圧部材に対しては相殺されることとなる。

【０００８】

【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。

【０００９】 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。

【００１０】 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 圧力波の合成波の圧力を電気信号に変換して出力する圧力センサ６が設けられて いる。本実施例の圧力センサ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６２が配置され、環状のリテーナ６７によって固定されている。

【００１１】 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。ダ イヤフラム６２の中心には図１及び図２に示すように小径の連通孔６２ｂが穿設 されている。即ち、ダイヤフラム６２とケース６１によって閉空間が郭成されて いるが、この閉空間が連通孔６２ｂのみを介して外部空間と連通し得るように構 成されている。

【００１２】 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。

【００１３】 上記の構成になる圧力センサ６は、拡張管４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、これが拡張管４の開口部４ａ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。

【００１４】 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。

【００１５】 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。

【００１６】 また、圧力センサ６の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。

【００１７】 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。

【００１８】 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。

【００１９】 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。

【００２０】 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によって検出され、入力アンプ１ １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１ ０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。

【００２１】 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。このとき、圧力センサ６に対しては排気管３からの排気 圧即ち背圧が付与されるが、この背圧の変化は数ヘルツ以下と比較的緩やかであ るので、背圧が連通孔６２ｂを介してダイヤフラム６２の反対側にも伝達されて 相殺される。従って、排気行程中常時大きなエネルギーの背圧がダイヤフラム６ ２に加えられるということはない。このように、圧力センサ６に対する負担が軽 減され、従前に比し耐久性が向上する。しかも、ダイヤフラム６２は背圧に抗す る力が不要となるので、それだけダイナミックレンジを大きくすることができる 。

【００２２】 上記実施例の圧力センサ６においては、連通孔６２ｂは図２に示すように一個 のみであるが、図４に示すように複数個設けることとしてもよい。また、図５に 示すように波形部６２ａに複数の連通孔６２ｂを穿設することとしてもよい。

【００２３】

【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、圧力センサの受圧部材 に少くとも一つの連通孔が穿設されており、受圧部材に対する背圧が相殺される ので、排気音を確実に消音できると共に良好な耐久性を確保することができる。 しかも、受圧部材は背圧に抗する力が不要となるので、それだけ圧力センサのダ イナミックレンジを大きくすることができる。

【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
例における圧力センサの縦断面図である。

【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。

【図４】本考案のアクティブキャンセルマフラにおける
圧力センサの他の実施例の平面図である。

【図５】本考案のアクティブキャンセルマフラにおける
圧力センサの更に他の実施例の平面図である。

【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 圧力センサ 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） ６２ｂ 連通孔 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センサを備え、少くとも該圧力セン
   サ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、前記圧力セン
   サが、開口部を有する筐体と、該筐体の開口部を閉塞す
   るように設けると共に少くとも一つの連通孔を穿設した
   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、前記受圧部材が前記合成波の圧力を受圧す
   るように前記圧力センサを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。