JPH05195746A - 騒音低減装置 - Google Patents
騒音低減装置Info
- Publication number
- JPH05195746A JPH05195746A JP639292A JP639292A JPH05195746A JP H05195746 A JPH05195746 A JP H05195746A JP 639292 A JP639292 A JP 639292A JP 639292 A JP639292 A JP 639292A JP H05195746 A JPH05195746 A JP H05195746A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonance frequency
- piston
- resonator
- noise
- communication pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
- F01N1/02—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using resonance
- F01N1/023—Helmholtz resonators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 流体通路内に発生した騒音を共鳴周波数可変
のヘルムホルツの共鳴器を用いて吸収するようにした騒
音低減装置において、騒音の周波数によらず騒音を応答
性良くかつ大幅に低減する。 【構成】 内燃機関の排気通路１に連通管３を介して空
洞室４を接続し、連通管３と空洞室４とによりヘルムホ
ルツの共鳴器５を形成する。連通管３内にリニアアクチ
ュエータ１０によって連通管３の軸線方向に移動せしめ
られる共鳴周波数可変ピストン８を配置する。連通管３
の内壁面を円筒形状に形成し、ピストン８の外壁面を共
鳴器５の共鳴周波数が連通管３内に挿入されたピストン
８の挿入長Ｌに応じて線形に変化するようになる弾頭形
状に形成する。共鳴器５の共鳴周波数が機関本体の爆発
燃焼による排気騒音の１次周波数に一致するようにピス
トン８の挿入長Ｌを制御する。
のヘルムホルツの共鳴器を用いて吸収するようにした騒
音低減装置において、騒音の周波数によらず騒音を応答
性良くかつ大幅に低減する。 【構成】 内燃機関の排気通路１に連通管３を介して空
洞室４を接続し、連通管３と空洞室４とによりヘルムホ
ルツの共鳴器５を形成する。連通管３内にリニアアクチ
ュエータ１０によって連通管３の軸線方向に移動せしめ
られる共鳴周波数可変ピストン８を配置する。連通管３
の内壁面を円筒形状に形成し、ピストン８の外壁面を共
鳴器５の共鳴周波数が連通管３内に挿入されたピストン
８の挿入長Ｌに応じて線形に変化するようになる弾頭形
状に形成する。共鳴器５の共鳴周波数が機関本体の爆発
燃焼による排気騒音の１次周波数に一致するようにピス
トン８の挿入長Ｌを制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は騒音低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】空洞室を連通管を介して内燃機関の吸気
通路内に連通せしめて空洞室と連通管とにより吸気通路
内に発生した騒音を吸収するためのヘルムホルツの共鳴
器を形成し、連通管内にアクチュエータによって連通管
の軸線方向に移動せしめられるピストンを配置し、共鳴
器の共鳴周波数が機関回転数に応じて変化する吸気騒音
の周波数に一致するように連通管内に挿入されたピスト
ンの挿入長を制御するようにした騒音低減装置が公知で
ある（特公平３−３０６８号公報参照）。この騒音低減
装置では機関回転数によらずに吸気騒音が共鳴器内での
共鳴によって吸収され、斯くして吸気騒音が良好に低減
される。なお、この騒音低減装置では連通管の内壁面が
テーパ形状に形成されると共にピストンの外壁面が連通
管内壁面のテーパ形状と同一方向かつ同一角度のテーパ
を有するテーパ形状に形成されている。
通路内に連通せしめて空洞室と連通管とにより吸気通路
内に発生した騒音を吸収するためのヘルムホルツの共鳴
器を形成し、連通管内にアクチュエータによって連通管
の軸線方向に移動せしめられるピストンを配置し、共鳴
器の共鳴周波数が機関回転数に応じて変化する吸気騒音
の周波数に一致するように連通管内に挿入されたピスト
ンの挿入長を制御するようにした騒音低減装置が公知で
ある（特公平３−３０６８号公報参照）。この騒音低減
装置では機関回転数によらずに吸気騒音が共鳴器内での
共鳴によって吸収され、斯くして吸気騒音が良好に低減
される。なお、この騒音低減装置では連通管の内壁面が
テーパ形状に形成されると共にピストンの外壁面が連通
管内壁面のテーパ形状と同一方向かつ同一角度のテーパ
を有するテーパ形状に形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の騒
音低減装置では共鳴器の共鳴周波数が連通管内に位置す
るピストン部分の軸線方向長さ、即ち連通管内に挿入さ
れたピストンの挿入長に応じて複雑に変化する。即ち、
ピストン挿入長の制御量に対して共鳴器の共鳴周波数が
急激に変化する周波数領域が存在する。このように共鳴
器の共鳴周波数が急激に変化する周波数領域では共鳴周
波数が吸気騒音の周波数に精度良く一致するようにピス
トン挿入長を制御することが困難となり、その結果共鳴
器による良好な騒音低減作用が確保できないという問題
を生ずる。
音低減装置では共鳴器の共鳴周波数が連通管内に位置す
るピストン部分の軸線方向長さ、即ち連通管内に挿入さ
れたピストンの挿入長に応じて複雑に変化する。即ち、
ピストン挿入長の制御量に対して共鳴器の共鳴周波数が
急激に変化する周波数領域が存在する。このように共鳴
器の共鳴周波数が急激に変化する周波数領域では共鳴周
波数が吸気騒音の周波数に精度良く一致するようにピス
トン挿入長を制御することが困難となり、その結果共鳴
器による良好な騒音低減作用が確保できないという問題
を生ずる。
【０００４】また、上述のようにピストン挿入長に対す
る共鳴器の共鳴周波数の関係が複雑な関数の形になるの
で、共鳴器の共鳴周波数が機関回転数に応じて変化する
吸気騒音の周波数に一致するようにピストン挿入長を制
御するためには複雑な関数計算をその都度行う必要があ
る。その結果、このピストン挿入長の複雑な関数制御を
ソフトウェアにより実施する場合には複雑な関数計算に
時間がかかり、その結果吸気騒音の周波数の変化に対し
て共鳴器の共鳴周波数を応答性良く追従させることがで
きず、斯くして十分な騒音低減作用を確保できないとい
う問題を生ずる。一方、このピストン挿入長の複雑な関
数制御をハードウェアにより実施する場合には演算制御
回路が複雑になり、その結果コストの上昇を招いてしま
うという問題を生ずる。
る共鳴器の共鳴周波数の関係が複雑な関数の形になるの
で、共鳴器の共鳴周波数が機関回転数に応じて変化する
吸気騒音の周波数に一致するようにピストン挿入長を制
御するためには複雑な関数計算をその都度行う必要があ
る。その結果、このピストン挿入長の複雑な関数制御を
ソフトウェアにより実施する場合には複雑な関数計算に
時間がかかり、その結果吸気騒音の周波数の変化に対し
て共鳴器の共鳴周波数を応答性良く追従させることがで
きず、斯くして十分な騒音低減作用を確保できないとい
う問題を生ずる。一方、このピストン挿入長の複雑な関
数制御をハードウェアにより実施する場合には演算制御
回路が複雑になり、その結果コストの上昇を招いてしま
うという問題を生ずる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、空洞室を連通管を介して流体通路
内に連通せしめて空洞室と連通管とにより流体通路内に
発生した騒音を吸収するための共鳴器を形成し、連通管
内にアクチュエータによって連通管の軸線方向に移動せ
しめられるピストンを配置して連通管内に挿入されたピ
ストンの挿入長を制御することにより共鳴器の共鳴周波
数を変化せしめ、流体通路内に発生した騒音の周波数を
検出する騒音検出手段を具備し、共鳴器の共鳴周波数が
騒音検出手段により検出された騒音の周波数に一致する
ようにピストンの挿入長を制御するようにした騒音低減
装置において、連通管の内壁面を円筒形状に形成すると
共にピストンの外壁面を共鳴器の共鳴周波数がピストン
の挿入長に応じて線形に変化するようになる弾頭形状に
形成している。
めに本発明によれば、空洞室を連通管を介して流体通路
内に連通せしめて空洞室と連通管とにより流体通路内に
発生した騒音を吸収するための共鳴器を形成し、連通管
内にアクチュエータによって連通管の軸線方向に移動せ
しめられるピストンを配置して連通管内に挿入されたピ
ストンの挿入長を制御することにより共鳴器の共鳴周波
数を変化せしめ、流体通路内に発生した騒音の周波数を
検出する騒音検出手段を具備し、共鳴器の共鳴周波数が
騒音検出手段により検出された騒音の周波数に一致する
ようにピストンの挿入長を制御するようにした騒音低減
装置において、連通管の内壁面を円筒形状に形成すると
共にピストンの外壁面を共鳴器の共鳴周波数がピストン
の挿入長に応じて線形に変化するようになる弾頭形状に
形成している。
【０００６】
【作用】共鳴器の共鳴周波数が流体通路内に発生した騒
音の周波数に一致するようにピストンの挿入長が制御さ
れる。斯くして流体通路内に発生した騒音により共鳴器
内の流体が共鳴せしめられ、これにより騒音が吸収され
る。このとき共鳴器の共鳴周波数はピストンの挿入長に
応じて線形に変化する。
音の周波数に一致するようにピストンの挿入長が制御さ
れる。斯くして流体通路内に発生した騒音により共鳴器
内の流体が共鳴せしめられ、これにより騒音が吸収され
る。このとき共鳴器の共鳴周波数はピストンの挿入長に
応じて線形に変化する。
【０００７】
【実施例】図１に本発明を内燃機関の排気通路内に発生
する騒音の低減に適用した場合を示す。図１を参照する
と、１は機関排気通路を示し、図１において排気通路１
の左側は図示しない触媒コンバータを介して機関本体に
接続されており、一方排気通路１の右側は大気に開放さ
れている。排気通路１には円筒状の連通管３を介して、
大径の円筒状の閉鎖空間を形成する空洞室４が接続され
ている。従って連通管３と空洞室４とはヘルムホルツの
共鳴器５を形成している。図１に示されるように連通管
３の内壁面が円筒形状に形成されると共に空洞室４が大
径の円筒形状に形成され、連通管３と空洞室４とは同軸
上に配置されている。
する騒音の低減に適用した場合を示す。図１を参照する
と、１は機関排気通路を示し、図１において排気通路１
の左側は図示しない触媒コンバータを介して機関本体に
接続されており、一方排気通路１の右側は大気に開放さ
れている。排気通路１には円筒状の連通管３を介して、
大径の円筒状の閉鎖空間を形成する空洞室４が接続され
ている。従って連通管３と空洞室４とはヘルムホルツの
共鳴器５を形成している。図１に示されるように連通管
３の内壁面が円筒形状に形成されると共に空洞室４が大
径の円筒形状に形成され、連通管３と空洞室４とは同軸
上に配置されている。
【０００８】共鳴器５内には連通管３と空洞室４の共通
軸線上に共鳴周波数可変ピストン８が配置される。この
共鳴周波数可変ピストン８はシャフト９を介して、連通
管３と反対側に位置する空洞室４壁面の中心部上に配置
されたリニアアクチュエータ１０に連結される。従って
リニアアクチュエータ１０が駆動されると共鳴周波数可
変ピストン８とシャフト９とが一体的に連通管３の軸線
方向、即ち図１において上下方向に移動せしめられる。
斯くして連通管３領域内に位置する共鳴周波数可変ピス
トン８部分の軸線方向長さＬ、即ち連通管３領域内に挿
入された共鳴周波数可変ピストン８の挿入長Ｌ（図２参
照）が変化せしめられ、その結果ヘルムホルツの共鳴器
５の共鳴周波数ｆｒが変化せしめられる。図１に示され
るように共鳴周波数可変ピストン８の外壁面は弾頭形状
に形成されており、この形状については後述する。リニ
アアクチュエータ１０は電子制御ユニット２０の出力信
号に基づいて制御される。
軸線上に共鳴周波数可変ピストン８が配置される。この
共鳴周波数可変ピストン８はシャフト９を介して、連通
管３と反対側に位置する空洞室４壁面の中心部上に配置
されたリニアアクチュエータ１０に連結される。従って
リニアアクチュエータ１０が駆動されると共鳴周波数可
変ピストン８とシャフト９とが一体的に連通管３の軸線
方向、即ち図１において上下方向に移動せしめられる。
斯くして連通管３領域内に位置する共鳴周波数可変ピス
トン８部分の軸線方向長さＬ、即ち連通管３領域内に挿
入された共鳴周波数可変ピストン８の挿入長Ｌ（図２参
照）が変化せしめられ、その結果ヘルムホルツの共鳴器
５の共鳴周波数ｆｒが変化せしめられる。図１に示され
るように共鳴周波数可変ピストン８の外壁面は弾頭形状
に形成されており、この形状については後述する。リニ
アアクチュエータ１０は電子制御ユニット２０の出力信
号に基づいて制御される。
【０００９】電子制御ユニット２０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具
備する。入力ポート２５には機関クランクシャフト（図
示しない）が例えば３０度回転する毎に出力パルスを発
生するクランク角センサ１５が接続される。ＣＰＵ２４
ではクランク角センサ１５の出力パルスに基づいて機関
回転数Ｎ（rpm ）が計算される。一方、出力ポート２６
は駆動回路２８を介してリニアアクチュエータ１０に接
続される。
ュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具
備する。入力ポート２５には機関クランクシャフト（図
示しない）が例えば３０度回転する毎に出力パルスを発
生するクランク角センサ１５が接続される。ＣＰＵ２４
ではクランク角センサ１５の出力パルスに基づいて機関
回転数Ｎ（rpm ）が計算される。一方、出力ポート２６
は駆動回路２８を介してリニアアクチュエータ１０に接
続される。
【００１０】次に図２を参照して、図１に示す実施例の
ように空洞室４と連通管３とから形成されるヘルムホル
ツの共鳴器５が流体通路３０内に連通せしめられると共
に連通管３内に共鳴周波数可変ピストン３２が連通管３
の軸線方向に移動可能に配置された場合について、連通
管３領域内に挿入された共鳴周波数可変ピストン３２の
挿入長Ｌと共鳴器５の共鳴周波数ｆｒとの関係について
説明する。なお図２において連通管３の内壁面は図１に
示す実施例と同様に円筒形状をなし、共鳴周波数可変ピ
ストン３２はその軸線に関し回転対称形状をなし、この
共鳴周波数可変ピストン３２は連通管３の軸線上に配置
されている。
ように空洞室４と連通管３とから形成されるヘルムホル
ツの共鳴器５が流体通路３０内に連通せしめられると共
に連通管３内に共鳴周波数可変ピストン３２が連通管３
の軸線方向に移動可能に配置された場合について、連通
管３領域内に挿入された共鳴周波数可変ピストン３２の
挿入長Ｌと共鳴器５の共鳴周波数ｆｒとの関係について
説明する。なお図２において連通管３の内壁面は図１に
示す実施例と同様に円筒形状をなし、共鳴周波数可変ピ
ストン３２はその軸線に関し回転対称形状をなし、この
共鳴周波数可変ピストン３２は連通管３の軸線上に配置
されている。
【００１１】図２においてヘルムホルツの共鳴器５の共
鳴周波数ｆｒは、連通管３の内壁面と共鳴周波数可変ピ
ストン３２の外壁面とにより形成される連通路の音響質
量をｍ、空洞室４の音響容量をＣとすると次式（１）で
表わされる。
鳴周波数ｆｒは、連通管３の内壁面と共鳴周波数可変ピ
ストン３２の外壁面とにより形成される連通路の音響質
量をｍ、空洞室４の音響容量をＣとすると次式（１）で
表わされる。
【００１２】
【数１】
【００１３】また音響容量Ｃは次式（２）で表わされ
る。
る。
【００１４】
【数２】
【００１５】ここでｃは音速、ρは流体の密度、Ｖは空
洞室４の容積を示す。従って式（２）を式（１）に代入
することにより次式（３）が得られる。
洞室４の容積を示す。従って式（２）を式（１）に代入
することにより次式（３）が得られる。
【００１６】
【数３】
【００１７】また図２に示されるように流体通路３０側
の連通管３の開口端の音響質量ｍに関する開口端補正領
域３ａの端面と連通管３の軸線との交点を座標軸の原点
Ｏ、連通管３の軸線をｘ座標軸、連通管３の半径方向に
延びる座標軸をｙ座標軸とすると、音響質量ｍは次式
（４）で表わされる。
の連通管３の開口端の音響質量ｍに関する開口端補正領
域３ａの端面と連通管３の軸線との交点を座標軸の原点
Ｏ、連通管３の軸線をｘ座標軸、連通管３の半径方向に
延びる座標軸をｙ座標軸とすると、音響質量ｍは次式
（４）で表わされる。
【００１８】
【数４】
【００１９】ここでｈは流体通路３０側の連通管３の音
響質量ｍに関する開口端補正領域３ａの端面から空洞室
４側の連通管３の開口端補正領域３ｂの端面までの距
離、Ｓ（ｘ）はｘ座標位置がｘにおいて連通管３内壁面
と共鳴周波数可変ピストン３２外壁面間に形成される連
通路の断面積を示す。上述のように共鳴周波数可変ピス
トン３２はｘ軸に関して回転対称形状をなすのでｘ座標
位置がｘにおける共鳴周波数可変ピストン３２の外壁面
の半径をｇ（ｘ）とすると、連通路の断面積Ｓ（ｘ）は
次式（５）で表わされる。
響質量ｍに関する開口端補正領域３ａの端面から空洞室
４側の連通管３の開口端補正領域３ｂの端面までの距
離、Ｓ（ｘ）はｘ座標位置がｘにおいて連通管３内壁面
と共鳴周波数可変ピストン３２外壁面間に形成される連
通路の断面積を示す。上述のように共鳴周波数可変ピス
トン３２はｘ軸に関して回転対称形状をなすのでｘ座標
位置がｘにおける共鳴周波数可変ピストン３２の外壁面
の半径をｇ（ｘ）とすると、連通路の断面積Ｓ（ｘ）は
次式（５）で表わされる。
【００２０】 Ｓ（ｘ）＝π｛ａ2 −ｇ2 （ｘ）｝ …（５） ここでａは連通路の外径を示す。従って式（５）を式
（４）に代入することにより次式（６）が得られる。
（４）に代入することにより次式（６）が得られる。
【００２１】
【数５】
【００２２】なお、音響質量ｍの値に関与する連通管３
領域内に位置する共鳴周波数可変ピストン３２部分の軸
線方向長さをＬとすると、即ち連通管３の開口端補正領
域３ｂの端面から共鳴周波数可変ピストン３２の先端ま
での距離をＬとすると、即ち連通管３領域内に挿入され
た共鳴周波数可変ピストン３２の挿入長をＬとすると、
ｘ＜（ｈ−Ｌ）の領域内ではｇ（ｘ）＝０である。従っ
て式（６）を式（３）に代入することにより共鳴器５の
共鳴周波数ｆｒは次式（７）で表わされる。
領域内に位置する共鳴周波数可変ピストン３２部分の軸
線方向長さをＬとすると、即ち連通管３の開口端補正領
域３ｂの端面から共鳴周波数可変ピストン３２の先端ま
での距離をＬとすると、即ち連通管３領域内に挿入され
た共鳴周波数可変ピストン３２の挿入長をＬとすると、
ｘ＜（ｈ−Ｌ）の領域内ではｇ（ｘ）＝０である。従っ
て式（６）を式（３）に代入することにより共鳴器５の
共鳴周波数ｆｒは次式（７）で表わされる。
【００２３】
【数６】
【００２４】従って、連通管３領域内に挿入された共鳴
周波数可変ピストン３２の挿入長Ｌが変化すると式
（６）からわかるように音響質量ｍが変化せしめられ、
その結果式（３）および式（７）からわかるように共鳴
器５の共鳴周波数ｆｒが変化せしめられる。従って図１
に示す実施例においてリニアアクチュエータ１０によっ
て共鳴周波数可変ピストン８の位置、即ち連通管３領域
内に挿入された共鳴周波数可変ピストン８の挿入長Ｌを
制御することにより共鳴器５の共鳴周波数ｆｒを変化さ
せることができる。
周波数可変ピストン３２の挿入長Ｌが変化すると式
（６）からわかるように音響質量ｍが変化せしめられ、
その結果式（３）および式（７）からわかるように共鳴
器５の共鳴周波数ｆｒが変化せしめられる。従って図１
に示す実施例においてリニアアクチュエータ１０によっ
て共鳴周波数可変ピストン８の位置、即ち連通管３領域
内に挿入された共鳴周波数可変ピストン８の挿入長Ｌを
制御することにより共鳴器５の共鳴周波数ｆｒを変化さ
せることができる。
【００２５】次に図３に３種類の外形形状を有する共鳴
周波数可変ピストンを用いた場合について連通管３領域
内に挿入された共鳴周波数可変ピストンの挿入長Ｌと共
鳴器５の共鳴周波数ｆｒとの関係を調べた実験結果を示
す。図３において連通管３の内径は５８mmであり、連通
管３の長さは１２０mmである。図３において△印は底面
の直径が５４mmの円錐形状をなす共鳴周波数可変ピスト
ン３２ａを用いた場合の実験結果を示し、実線はこの共
鳴周波数可変ピストン３２ａを用いた場合の上述の式
（７）に基づいた計算結果を示す。図３からわかるよう
にこれらの実験結果と計算結果とはよく一致しており、
共鳴周波数可変ピストン３２ａの挿入長Ｌと共鳴器５の
共鳴周波数ｆｒとの関係は横軸に挿入長Ｌ、縦軸に共鳴
周波数ｆｒをとったときに上方に凸の湾曲形状をなす。
一方、図３において□印は外径が５４mmの円柱形状をな
す共鳴周波数可変ピストン３２ｂを用いた場合の実験結
果を示し、破線はこの共鳴周波数可変ピストン３２ｂを
用いた場合の式（７）に基づいた計算結果を示す。図３
からわかるようにこれらの実験結果と計算結果とはよく
一致しており、共鳴周波数可変ピストン３２ｂの挿入長
Ｌと共鳴器５の共鳴周波数ｆｒとの関係は下方に凸の湾
曲形状をなす。
周波数可変ピストンを用いた場合について連通管３領域
内に挿入された共鳴周波数可変ピストンの挿入長Ｌと共
鳴器５の共鳴周波数ｆｒとの関係を調べた実験結果を示
す。図３において連通管３の内径は５８mmであり、連通
管３の長さは１２０mmである。図３において△印は底面
の直径が５４mmの円錐形状をなす共鳴周波数可変ピスト
ン３２ａを用いた場合の実験結果を示し、実線はこの共
鳴周波数可変ピストン３２ａを用いた場合の上述の式
（７）に基づいた計算結果を示す。図３からわかるよう
にこれらの実験結果と計算結果とはよく一致しており、
共鳴周波数可変ピストン３２ａの挿入長Ｌと共鳴器５の
共鳴周波数ｆｒとの関係は横軸に挿入長Ｌ、縦軸に共鳴
周波数ｆｒをとったときに上方に凸の湾曲形状をなす。
一方、図３において□印は外径が５４mmの円柱形状をな
す共鳴周波数可変ピストン３２ｂを用いた場合の実験結
果を示し、破線はこの共鳴周波数可変ピストン３２ｂを
用いた場合の式（７）に基づいた計算結果を示す。図３
からわかるようにこれらの実験結果と計算結果とはよく
一致しており、共鳴周波数可変ピストン３２ｂの挿入長
Ｌと共鳴器５の共鳴周波数ｆｒとの関係は下方に凸の湾
曲形状をなす。
【００２６】一方、図３において○印は外方に凸の弾頭
形状をなす共鳴周波数可変ピストン８を用いた場合の実
験結果を示す。共鳴周波数可変ピストン８はその軸線に
関して回転対称形状をなし、共鳴周波数可変ピストン８
の軸線をｘ座標軸、共鳴周波数可変ピストン８の先端を
座標軸の原点、この座標軸の原点から共鳴周波数可変ピ
ストン８の半径方向外方に延びる座標軸をｙ座標軸とす
ると、共鳴周波数可変ピストン８の半径ｙは次式（８）
で表わされる。
形状をなす共鳴周波数可変ピストン８を用いた場合の実
験結果を示す。共鳴周波数可変ピストン８はその軸線に
関して回転対称形状をなし、共鳴周波数可変ピストン８
の軸線をｘ座標軸、共鳴周波数可変ピストン８の先端を
座標軸の原点、この座標軸の原点から共鳴周波数可変ピ
ストン８の半径方向外方に延びる座標軸をｙ座標軸とす
ると、共鳴周波数可変ピストン８の半径ｙは次式（８）
で表わされる。
【００２７】
【数７】
【００２８】なお、式（８）においてｘおよびｙの単位
系はcmである。即ち、共鳴周波数可変ピストン８の外壁
面は式（８）で表わされる曲線をｘ軸回りに回転させて
得られる弾頭形状をなす。なお、この弾頭形状をなす共
鳴周波数可変ピストン８の最大径部分の直径は５４mmで
ある。図３からわかるように共鳴周波数可変ピストン８
の挿入長Ｌが増大するにつれて共鳴器５の共鳴周波数ｆ
ｒがほぼ線形をなして低下する。図１に示す実施例にお
いて連通管３の内径は図３と同様に５８mmであり、連通
管３の長さは図３と同様に１２０mmであり、共鳴周波数
可変ピストン８の外壁面はその半径が式（８）で表わさ
れる弾頭形状をなす。従って図１に示す実施例において
共鳴器５の共鳴周波数ｆｒは連通管３領域内に挿入され
た共鳴周波数可変ピストン８の挿入長Ｌに応じて線形に
変化せしめられる。
系はcmである。即ち、共鳴周波数可変ピストン８の外壁
面は式（８）で表わされる曲線をｘ軸回りに回転させて
得られる弾頭形状をなす。なお、この弾頭形状をなす共
鳴周波数可変ピストン８の最大径部分の直径は５４mmで
ある。図３からわかるように共鳴周波数可変ピストン８
の挿入長Ｌが増大するにつれて共鳴器５の共鳴周波数ｆ
ｒがほぼ線形をなして低下する。図１に示す実施例にお
いて連通管３の内径は図３と同様に５８mmであり、連通
管３の長さは図３と同様に１２０mmであり、共鳴周波数
可変ピストン８の外壁面はその半径が式（８）で表わさ
れる弾頭形状をなす。従って図１に示す実施例において
共鳴器５の共鳴周波数ｆｒは連通管３領域内に挿入され
た共鳴周波数可変ピストン８の挿入長Ｌに応じて線形に
変化せしめられる。
【００２９】次に図１および図４を参照して、排気通路
１内に発生した騒音の低減方法について説明する。図１
および図４に示す実施例では機関本体の爆発燃焼により
発生する排気騒音の１次周波数成分を消音するようにし
ている。この機関本体の爆発燃焼による排気騒音の１次
周波数成分は排気通路１内に発生する騒音の主成分であ
り、その周波数ｆｎ（Hz）は機関本体の全気筒当り１秒
間に発生する爆発燃焼の回数に等しい。即ち排気騒音の
１次周波数ｆｎは次式（９）で表わせる。
１内に発生した騒音の低減方法について説明する。図１
および図４に示す実施例では機関本体の爆発燃焼により
発生する排気騒音の１次周波数成分を消音するようにし
ている。この機関本体の爆発燃焼による排気騒音の１次
周波数成分は排気通路１内に発生する騒音の主成分であ
り、その周波数ｆｎ（Hz）は機関本体の全気筒当り１秒
間に発生する爆発燃焼の回数に等しい。即ち排気騒音の
１次周波数ｆｎは次式（９）で表わせる。
【００３０】 ｆｎ＝（Ｎ／６０）×（２／ｚ）×ｎ …（９） ここでｚは機関のサイクル数であり、ｎは機関の気筒数
である。式（９）からわかるように排気騒音の１次周波
数ｆｎは機関回転数Ｎのみに支配される。従って、クラ
ンク角センサ１５の出力信号から求まる機関回転数Ｎ
（rpm ）に基づいて排気騒音の１次周波数ｆｎを算出す
ることができる。
である。式（９）からわかるように排気騒音の１次周波
数ｆｎは機関回転数Ｎのみに支配される。従って、クラ
ンク角センサ１５の出力信号から求まる機関回転数Ｎ
（rpm ）に基づいて排気騒音の１次周波数ｆｎを算出す
ることができる。
【００３１】図４は本実施例における騒音低減のための
制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは一定ク
ランク角間隔毎の割込みによって実行される。図４を参
照するとまず始めにステップ４０において、クランク角
センサ１５の出力信号から求まる機関回転数Ｎから式
（９）に基づいて排気騒音の１次周波数ｆｎが算出され
る。次いでステップ４１では共鳴器５の共鳴周波数ｆｒ
が排気騒音の１次周波数ｆｎに等しくなるようにするた
めに連通管３領域内への共鳴周波数可変ピストン８の目
標挿入長Ｌ0 が図３に鎖線で示す関係に基づいて算出さ
れる。次いでステップ４２では共鳴周波数可変ピストン
８の挿入長Ｌを目標挿入長Ｌ0 にすべくリニアアクチュ
エータ１０が駆動される。
制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは一定ク
ランク角間隔毎の割込みによって実行される。図４を参
照するとまず始めにステップ４０において、クランク角
センサ１５の出力信号から求まる機関回転数Ｎから式
（９）に基づいて排気騒音の１次周波数ｆｎが算出され
る。次いでステップ４１では共鳴器５の共鳴周波数ｆｒ
が排気騒音の１次周波数ｆｎに等しくなるようにするた
めに連通管３領域内への共鳴周波数可変ピストン８の目
標挿入長Ｌ0 が図３に鎖線で示す関係に基づいて算出さ
れる。次いでステップ４２では共鳴周波数可変ピストン
８の挿入長Ｌを目標挿入長Ｌ0 にすべくリニアアクチュ
エータ１０が駆動される。
【００３２】斯くして、機関運転状態に拘らず常に共鳴
器５の共鳴周波数ｆｒが機関本体の爆発燃焼による排気
騒音の１次周波数ｆｎに一致せしめられる。その結果、
排気騒音の１次周波数成分により共鳴器５内の空気が共
鳴せしめられ、この共鳴により排気騒音が良好に吸収さ
れる。斯くして排気騒音が良好に低減される。このとき
共鳴器５の共鳴周波数ｆｒは図３において鎖線で示すよ
うに弾頭形状をなす共鳴周波数可変ピストン８の挿入長
Ｌに応じて線形に変化する。即ち、共鳴器５の共鳴周波
数ｆｒは共鳴周波数可変ピストン８の挿入長Ｌに応じて
一様に変化し、従って挿入長Ｌの制御量に対して共鳴器
５の共鳴周波数ｆｒが急激に変化してしまうような周波
数領域が存在しない。その結果、排気騒音の１次周波数
ｆｎによらず常に共鳴器５の共鳴周波数ｆｒが排気騒音
の１次周波数ｆｎに精度良く一致するように共鳴周波数
可変ピストン８の挿入長Ｌを正確に制御することができ
る。従って排気騒音の１次周波数ｆｎによらず常に排気
騒音を共鳴器５内での共鳴によって良好に吸収すること
ができる。
器５の共鳴周波数ｆｒが機関本体の爆発燃焼による排気
騒音の１次周波数ｆｎに一致せしめられる。その結果、
排気騒音の１次周波数成分により共鳴器５内の空気が共
鳴せしめられ、この共鳴により排気騒音が良好に吸収さ
れる。斯くして排気騒音が良好に低減される。このとき
共鳴器５の共鳴周波数ｆｒは図３において鎖線で示すよ
うに弾頭形状をなす共鳴周波数可変ピストン８の挿入長
Ｌに応じて線形に変化する。即ち、共鳴器５の共鳴周波
数ｆｒは共鳴周波数可変ピストン８の挿入長Ｌに応じて
一様に変化し、従って挿入長Ｌの制御量に対して共鳴器
５の共鳴周波数ｆｒが急激に変化してしまうような周波
数領域が存在しない。その結果、排気騒音の１次周波数
ｆｎによらず常に共鳴器５の共鳴周波数ｆｒが排気騒音
の１次周波数ｆｎに精度良く一致するように共鳴周波数
可変ピストン８の挿入長Ｌを正確に制御することができ
る。従って排気騒音の１次周波数ｆｎによらず常に排気
騒音を共鳴器５内での共鳴によって良好に吸収すること
ができる。
【００３３】また、共鳴器５の共鳴周波数ｆｒが共鳴周
波数可変ピストン８の挿入長Ｌに応じて線形に変化する
ので、図４に示すステップ４１において目標挿入長Ｌ0
を算出する際に複雑な関数計算を行う必要がない。従っ
て目標挿入長Ｌ0 の算出時間が短くて済み、斯くして機
関回転数Ｎに応じて変化する排気騒音の１次周波数ｆｎ
に対して共鳴器５の共鳴周波数ｆｒを応答性良くかつ容
易に追従させることができ、その結果排気騒音を良好に
低減させることができる。
波数可変ピストン８の挿入長Ｌに応じて線形に変化する
ので、図４に示すステップ４１において目標挿入長Ｌ0
を算出する際に複雑な関数計算を行う必要がない。従っ
て目標挿入長Ｌ0 の算出時間が短くて済み、斯くして機
関回転数Ｎに応じて変化する排気騒音の１次周波数ｆｎ
に対して共鳴器５の共鳴周波数ｆｒを応答性良くかつ容
易に追従させることができ、その結果排気騒音を良好に
低減させることができる。
【００３４】なお、式（９）に示されるように排気騒音
の１次周波数ｆｎは機関回転数Ｎのみに支配される。従
って図４に示すステップ４０およびステップ４１の代わ
りに、機関回転数Ｎに対する共鳴周波数可変ピストン８
の目標挿入長Ｌ0 の関係を予めＲＯＭ２２内に記憶して
おき、クランク角センサ１５の出力信号から求まる機関
回転数Ｎに基づいてこのＲＯＭ２２内に記憶されている
データから共鳴周波数可変ピストン８の目標挿入長Ｌ0
を直接算出するようにしてもよい。
の１次周波数ｆｎは機関回転数Ｎのみに支配される。従
って図４に示すステップ４０およびステップ４１の代わ
りに、機関回転数Ｎに対する共鳴周波数可変ピストン８
の目標挿入長Ｌ0 の関係を予めＲＯＭ２２内に記憶して
おき、クランク角センサ１５の出力信号から求まる機関
回転数Ｎに基づいてこのＲＯＭ２２内に記憶されている
データから共鳴周波数可変ピストン８の目標挿入長Ｌ0
を直接算出するようにしてもよい。
【００３５】なお、上述の式（７）からわかるようにヘ
ルムホルツの共鳴器５の共鳴周波数ｆｒは音速ｃに依存
する。この音速ｃは排気通路１内を流れる排気ガスの温
度によって変化する。従って、排気ガス温を検出する排
気温センサを排気通路１内に配置し、この排気温センサ
により検出された排気ガス温に基づいて共鳴周波数可変
ピストン８の挿入長Ｌを補正するようにすることもでき
る。
ルムホルツの共鳴器５の共鳴周波数ｆｒは音速ｃに依存
する。この音速ｃは排気通路１内を流れる排気ガスの温
度によって変化する。従って、排気ガス温を検出する排
気温センサを排気通路１内に配置し、この排気温センサ
により検出された排気ガス温に基づいて共鳴周波数可変
ピストン８の挿入長Ｌを補正するようにすることもでき
る。
【００３６】図１に示すヘルムホルツの共鳴器５を内燃
機関の典型的なメインマフラ５０に組み込んだ実施例を
図５に示す。なお図５に示す実施例において図１に示す
実施例と同様の構成要素に対しては同一の参照符号を用
いる。図５を参照すると、５１はインレットパイプ、５
２はインナパイプ、５３はアウトレットパイプ、５４は
拡張室を夫々示す。
機関の典型的なメインマフラ５０に組み込んだ実施例を
図５に示す。なお図５に示す実施例において図１に示す
実施例と同様の構成要素に対しては同一の参照符号を用
いる。図５を参照すると、５１はインレットパイプ、５
２はインナパイプ、５３はアウトレットパイプ、５４は
拡張室を夫々示す。
【００３７】図６に別の実施例を示す。図６に示す実施
例は、内燃機関の排気通路や吸気通路以外の流体通路６
０内に発生した騒音を低減するのに本発明を適用した場
合を示している。図６において流体通路６０の左側が騒
音の発生源に連通している。連通管３と流体通路６０と
の連通部に対して騒音の発生側に位置する流体通路６０
内にマイクロホン６１が配置されている。このマイクロ
ホン６１は、流体通路６０内に発生した騒音の周波数ｆ
ｎを検出するためのものである。このマイクロホン６１
の出力電圧はＡＤ変換器６２を介して入力ポート２５に
入力される。
例は、内燃機関の排気通路や吸気通路以外の流体通路６
０内に発生した騒音を低減するのに本発明を適用した場
合を示している。図６において流体通路６０の左側が騒
音の発生源に連通している。連通管３と流体通路６０と
の連通部に対して騒音の発生側に位置する流体通路６０
内にマイクロホン６１が配置されている。このマイクロ
ホン６１は、流体通路６０内に発生した騒音の周波数ｆ
ｎを検出するためのものである。このマイクロホン６１
の出力電圧はＡＤ変換器６２を介して入力ポート２５に
入力される。
【００３８】図６に示す実施例ではマイクロホン６１の
出力信号から求まる流体通路６０内の騒音の周波数ｆｎ
に基づいて、図１に示す実施例の場合と同様にして共鳴
器５の共鳴周波数ｆｒが騒音の周波数ｆｎに等しくなる
ように、連通管３領域内に挿入された共鳴周波数可変ピ
ストン８の挿入長Ｌが制御される。
出力信号から求まる流体通路６０内の騒音の周波数ｆｎ
に基づいて、図１に示す実施例の場合と同様にして共鳴
器５の共鳴周波数ｆｒが騒音の周波数ｆｎに等しくなる
ように、連通管３領域内に挿入された共鳴周波数可変ピ
ストン８の挿入長Ｌが制御される。
【００３９】
【発明の効果】共鳴器の共鳴周波数が連通管内に挿入さ
れたピストンの挿入長に応じて線形に変化するので、流
体通路内に発生した騒音の周波数に拘らずに共鳴器の共
鳴周波数が騒音の周波数に精度良くかつ応答性良く一致
するようにピストンの挿入長を容易に制御することがで
きる。その結果、流体通路内に発生した騒音の周波数に
拘らずに共鳴器内の流体が騒音により良好に共鳴せしめ
られ、この共鳴により騒音が良好に吸収され、斯くして
騒音を良好に低減させることができる。
れたピストンの挿入長に応じて線形に変化するので、流
体通路内に発生した騒音の周波数に拘らずに共鳴器の共
鳴周波数が騒音の周波数に精度良くかつ応答性良く一致
するようにピストンの挿入長を容易に制御することがで
きる。その結果、流体通路内に発生した騒音の周波数に
拘らずに共鳴器内の流体が騒音により良好に共鳴せしめ
られ、この共鳴により騒音が良好に吸収され、斯くして
騒音を良好に低減させることができる。
【図１】内燃機関の排気通路に適用された騒音低減装置
の全体図である。
の全体図である。
【図２】ピストンの挿入長と共鳴器の共鳴周波数との関
係を説明するための図である。
係を説明するための図である。
【図３】ピストンの挿入長と共鳴器の共鳴周波数との関
係を調べた実験結果および計算結果を示す線図である。
係を調べた実験結果および計算結果を示す線図である。
【図４】ピストンの挿入長を制御する制御ルーチンを示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図５】図１に示す共鳴器を内燃機関のメインマフラに
組み込んだ実施例を示す概略図である。
組み込んだ実施例を示す概略図である。
【図６】騒音低減装置の別の実施例を示す全体図であ
る。
る。
１…排気通路 ３…連通管 ４…空洞室 ５…共鳴器 ８…ピストン １０…リニアアクチュエータ ３０…流体通路 ３２，３２ａ，３２ｂ…ピストン ６０…流体通路 ６１…マイクロホン
Claims (1)
- 【請求項１】 空洞室を連通管を介して流体通路内に連
通せしめて該空洞室と該連通管とにより該流体通路内に
発生した騒音を吸収するための共鳴器を形成し、該連通
管内にアクチュエータによって連通管の軸線方向に移動
せしめられるピストンを配置して連通管内に挿入された
ピストンの挿入長を制御することにより該共鳴器の共鳴
周波数を変化せしめ、該流体通路内に発生した騒音の周
波数を検出する騒音検出手段を具備し、該共鳴器の共鳴
周波数が該騒音検出手段により検出された騒音の周波数
に一致するようにピストンの上記挿入長を制御するよう
にした騒音低減装置において、上記連通管の内壁面を円
筒形状に形成すると共に上記ピストンの外壁面を上記共
鳴器の共鳴周波数がピストンの上記挿入長に応じて線形
に変化するようになる弾頭形状に形成した騒音低減装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP639292A JPH05195746A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 騒音低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP639292A JPH05195746A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 騒音低減装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195746A true JPH05195746A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11637096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP639292A Pending JPH05195746A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 騒音低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195746A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0894970A3 (en) * | 1997-07-29 | 1999-12-22 | Siemens Canada Limited | Variably tuned helmholtz resonator with linear response controller |
| GB2392762A (en) * | 2002-09-06 | 2004-03-10 | Schlumberger Holdings | Mud pump noise attenuation in a borehole telemetry system |
| KR101417501B1 (ko) * | 2012-12-21 | 2014-07-09 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 파이프소음 저감장치 |
| CN107223033A (zh) * | 2014-12-26 | 2017-09-29 | 三星电子株式会社 | 真空吸尘器及其控制方法 |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP639292A patent/JPH05195746A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0894970A3 (en) * | 1997-07-29 | 1999-12-22 | Siemens Canada Limited | Variably tuned helmholtz resonator with linear response controller |
| GB2392762A (en) * | 2002-09-06 | 2004-03-10 | Schlumberger Holdings | Mud pump noise attenuation in a borehole telemetry system |
| US7345594B2 (en) | 2002-09-06 | 2008-03-18 | Schlumberger Technology Corporation | Noise attenuation apparatus for borehole telemetry |
| KR101417501B1 (ko) * | 2012-12-21 | 2014-07-09 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 파이프소음 저감장치 |
| CN107223033A (zh) * | 2014-12-26 | 2017-09-29 | 三星电子株式会社 | 真空吸尘器及其控制方法 |
| EP3238591A4 (en) * | 2014-12-26 | 2018-01-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vacuum cleaner and control method therefor |
| AU2015368014B2 (en) * | 2014-12-26 | 2020-03-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vacuum cleaner and control method for the same |
| US10765280B2 (en) | 2014-12-26 | 2020-09-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vacuum cleaner and control method for the same |
| CN107223033B (zh) * | 2014-12-26 | 2021-01-26 | 三星电子株式会社 | 真空吸尘器及用于该真空吸尘器的控制方法 |
| KR20210107569A (ko) * | 2014-12-26 | 2021-09-01 | 삼성전자주식회사 | 진공 청소기 및 그 제어방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4397346B2 (ja) | 内燃機関のノッキング判定装置 | |
| US9994149B2 (en) | Sound transmitting system for a motor vehicle and method for a sound transmitting system | |
| JPH05195746A (ja) | 騒音低減装置 | |
| JPS6022010A (ja) | 排気騒音低減装置 | |
| JP2006300036A (ja) | 内燃機関のノッキング判定装置 | |
| JPH0559927A (ja) | 騒音低減装置 | |
| JPS58117350A (ja) | 内燃機関のエアクリ−ナ | |
| JP2005240633A (ja) | マフラ構造 | |
| JPH057553B2 (ja) | ||
| JPH08240158A (ja) | Ｅｇｒ装置 | |
| JP2005120833A (ja) | 可変周波数消音システム | |
| JPH0546188A (ja) | 騒音検出装置 | |
| KR20120044629A (ko) | 온도보상이 가능한 공명형 소음저감장치 | |
| JPS61129414A (ja) | 適応型消音装置 | |
| JPH0681626A (ja) | 消音器 | |
| JPH0598928A (ja) | 内燃機関の吸排気音低減装置 | |
| JPH0559928A (ja) | 騒音低減装置 | |
| JPS6327052Y2 (ja) | ||
| JP3567388B2 (ja) | アクティブ消音装置 | |
| JPH0144728Y2 (ja) | ||
| US3494445A (en) | Detoxicating and silencing device | |
| JPH0218261Y2 (ja) | ||
| JPH0626449A (ja) | 能動型脈圧吸収装置 | |
| CN115292894A (zh) | 一种带颈腔体发声时频率的计算方法 | |
| JPH0377370B2 (ja) |