JPH05288033A - 内燃機関の消音装置 - Google Patents

内燃機関の消音装置

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JPH05288033A
JPH05288033A JP11809792A JP11809792A JPH05288033A JP H05288033 A JPH05288033 A JP H05288033A JP 11809792 A JP11809792 A JP 11809792A JP 11809792 A JP11809792 A JP 11809792A JP H05288033 A JPH05288033 A JP H05288033A
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JP
Japan
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internal combustion
combustion engine
frequency
silencer
output
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Withdrawn
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JP11809792A
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English (en)
Inventor
Koichi Izuhara
浩一 伊豆原
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Sango Co Ltd
Original Assignee
Sango Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 共鳴周波数を可変制御することにより可聴音
を消音する内燃機関の消音装置において、消音対象の流
体の騒音を直接分析し、分析結果に応じて適切に可聴音
を消音する。 【構成】 内燃機関1の排気ガス等の騒音流体の音圧を
検出器4によって検出し、バークフィルタ(臨界帯域幅
周波数分析手段)6に出力する。ここで検出器4の出力
を複数の臨界帯域幅毎のパワースペクトルに分解し、こ
の中からパワースペクトルが最大値を示す臨界帯域幅を
選定する。そして、選定された臨界帯域幅内の中心周波
数に応じてN/Vコンバータ(変換手段)7から駆動信
号を出力し、消音器10の共鳴室たる第3室13の共鳴
周波数が、選定された臨界帯域幅内の中心周波数と略同
調するように、連通部16の管路長Lを調整すると共
に、減衰量が最適となるように入口管17の断面積Sを
調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の消音装置に関
し、特に共鳴周波数を可変制御することにより可聴音を
消音する内燃機関の消音装置に係る。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の騒音流体、即ち吸気もしくは
排気の騒音を低減する手段として、種々の消音装置が知
られている。例えば実開昭61−110818号公報に
おいて、従来技術として、共鳴室の体積を変化させるこ
とにより、騒音エネルギーが最大となるピーク周波数の
変化に対応して共鳴周波数を変化させる共鳴型消音装置
が例示されている。
【0003】上記公報においては、ピーク周波数が機関
回転速度の上昇に伴なって増大することから、従来装置
では機関回転速度の増大に伴ない共鳴室の体積を徐々に
小さくしなければならず、機関回転速度の増大に伴なっ
て増加する騒音エネルギーを充分低減できないことを問
題とし、ヘルムホルツ型共鳴装置の首部の長さを機関回
転速度に応じて可変制御するようにした装置が提案され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら上記公報に記
載の消音装置においても、機関回転速度の変化を基準に
共鳴室の首部の長さ、即ち連通部の流路長を可変制御す
ることとしており、吸気もしくは排気の騒音に直接対応
する基準とされているものではない。
【0005】特に内燃機関の排気音は単一次数成分のみ
の音圧によって支配されているものではなく、全排気音
圧が単一次数成分の音圧によって左右されるものではな
い。即ち、排気音には機関回転数に応じて回転2次、回
転4次、回転6次等の次数成分の外、非次数成分も含ま
れており、これらの排気音に対する寄与率も変化する。
従って、上述の従来技術のように機関回転速度に応じて
共鳴周波数を変化させても、単一次数成分に同調させる
ことになり、他の次数成分や非次数成分が支配的となる
回転域では良好な消音効果が期待できない。
【0006】また、連通部の流路長を可変制御するのみ
では、共鳴周波数が小さくなると減衰量も小さくなって
しまうので、共鳴周波数の変化と無関係に所定の減衰量
を確保し得るようにすることが必要である。
【0007】そこで、本発明は共鳴周波数を可変制御す
ることにより可聴音を消音する内燃機関の消音装置にお
いて、消音対象の流体の騒音を直接分析し、分析結果に
応じて適切に可聴音を消音することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、内燃機関の騒音流体の管路に対し連通部
を介して連通する共鳴室を備え、該共鳴室の共鳴周波数
を可変制御する内燃機関の消音装置において、前記騒音
流体の音圧を検出する検出器と、該検出器の出力を複数
の臨界帯域幅毎のパワースペクトルに分解し、該パワー
スペクトルが最大値を示す臨界帯域幅を選定する臨界帯
域幅周波数分析手段と、該分析手段の選定した前記臨界
帯域幅内の所定の周波数に応じて駆動信号を出力する変
換手段と、該変換手段の出力駆動信号に応じて前記連通
部の流路長を可変制御する第1の駆動装置と、前記変換
手段の出力駆動信号に応じて前記管路の断面積を可変制
御する第2の駆動装置とを備えることとしたものであ
る。
【0009】
【作用】内燃機関の排気ガス等の騒音流体は、消音装置
の共鳴室を介して大気に放出される。この騒音流体の音
圧が検出器によって検出され、検出出力が臨界帯域幅周
波数分析手段に供給される。この分析手段においては、
検出器の出力が複数の臨界帯域幅毎のパワースペクトル
に分解され、この中からパワースペクトルが最大値を示
す臨界帯域幅が選定される。そして、選定された臨界帯
域幅内の所定の周波数例えば中心周波数に応じて変換手
段から駆動信号が出力され、第1及び第2の駆動装置が
駆動制御される。即ち、共鳴室の共鳴周波数が、分析手
段にて選定された臨界帯域幅内の所定の周波数と略同調
するように、連通部の流路長が調整されると共に、減衰
量が例えば臨界帯域幅に比例した値となるように、管路
の断面積が調整される。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係る内燃機関の消音装置の望
ましい実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明
の一実施例を示すもので、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。排気管3の出口近傍
には、消音器10が装着されている。
【0011】消音器10の基本構成は前述の公報に記載
のものと同様であり、隔壁14,15によって第1室1
1、第2室12及び共鳴室たる第3室13が郭成され、
入口管17が複数の孔を介して第1室11に連通すると
共に、第2室12に開口している。また、出口管18の
上流側の開口が第1室11に開口すると共に複数の孔を
介して第2室12に連通し、下流側の開口が大気に開放
している。
【0012】そして、第2室12と第3室13を区画す
る隔壁15には連通部16が形成されている。この連通
部16は、入口管17から分岐し第2室12と第3室1
3の間を連通する連通管16aと、この中に摺動自在に
嵌合された摺動管16bとから成る。また、本発明にい
う管路を構成する入口管17には可動隔壁17aが設け
られており、連通管16aに対し近接又は離隔する方向
に移動可能に支持されている。即ち、図2に示すよう
に、連通管16aに至る管路の断面積Sが入口管17の
内壁と可動隔壁17aによって決まるように構成されて
いる。
【0013】摺動管16bは第1の駆動装置8のラック
アンドピニオン8aに接続されている。即ち、摺動管1
6bは第1の駆動装置8によって連通管16a内を摺動
するように駆動される。また、可動隔壁17aは第2の
駆動装置9のラックアンドピニオン9aに接続されてお
り、第2の駆動装置9によって入口管17の内壁と可動
隔壁17aとの間の断面積が可変制御される。
【0014】一方、排気管3の出口管18の出口近傍に
は排気音を検出する検出器4が配設されている。この検
出器4としては例えばマイクロホンが用いられ、排気音
の音圧に応じて電気信号が出力されるが、このような機
能を有するセンサであればどのような構造でもよい。検
出器4の出力信号はアンプ5にて増幅されバークフィル
タ6に供給される。
【0015】バークフィルタ6は臨界帯域幅周波数分析
機で、人間の聴覚の周波数分析機能に近い連続型定比バ
ンドパスフィルタである。ここで、臨界帯域幅は人の耳
の基底膜である約1.3mmの長さに相当し、これが1
バーク(Bark)と呼ばれ、基底膜の最大反応距離と
なる。このバークフィルタ6にて、アンプ5の出力がバ
ークナンバー(臨界帯域幅番号)毎のパワースペクトル
に分解され、パワースペクトルが最大値を示すバークナ
ンバーが選定される。
【0016】上記バークフィルタ6はN/Vコンバータ
7に接続されており、ここでバークナンバーに対応した
第1の駆動装置8及び第2の駆動装置9の駆動量を設定
するための電圧信号に変換される。第1及び第2の駆動
装置8,9は何れも、例えば電動サーボモータを備えた
アクチュエータで、N/Vコンバータ7の出力信号に応
じてラックアンドピニオン8a,9aを駆動し、摺動管
16b及び可動隔壁17aを、夫々選定されたバークナ
ンバーに対応する所定位置に至るまで駆動するように構
成されている。
【0017】このときの摺動管16b及び可動隔壁17
aの移動量は、連通部16の流路長Lに応じて変動する
共鳴周波数foが、バークナンバーの中心周波数に略同
調するように設定される。即ち、連通部16の流路長L
を調整することにより、共鳴周波数foが下記(1)式
に基づいて定まる。 fo=√{(π・d2 /4)/V・(L+0.8d)}・C/2π …(1) ここで、Cは音速、Vは共鳴室の体積、Lは連通部16
の流路長、そしてdは連通部16の直径を夫々示す。
【0018】また、減衰量TL(dB)は下記(2),
(3)式に基づいて定まる。 TL=10・log{1+K/(f/fo−fo/f)} …(2) K=√{(π・d2 ・V/4)/(L+0.8d)}/2・S …(3) ここでfは減衰量を求める対象の周波数即ち目標周波
数、foは前述のように共鳴周波数、Sは入口管17の
断面積、Kは減衰定数を夫々示す。上記(1)乃至
(3)式から明らかなように、断面積Sが一定である場
合には、共鳴周波数foが小さくなると減衰量TLも小
さくなる。このため本実施例では、共鳴周波数とは無関
係に減衰量TLを決定し得るように、入口管17の断面
積Sを可変制御することとしている。
【0019】而して、連通部16の流路長Lを可変とす
ることにより共鳴周波数foを所望の周波数に同調する
と共に、入口管17の断面積Sを可変とし臨界帯域幅に
比例した最適の減衰量を確保することができ、騒音エネ
ルギーを効果的に低減することができる。
【0020】次に、本実施例の内燃機関の消音装置の作
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。従って、排気音は主に爆発の次数成分の音に
よって構成され、機関回転数に応じて回転2次、回転4
次、回転6次等の次数成分の外、非次数成分も含まれて
いる。
【0021】排気管3の排気は消音器10を介して出口
管18から大気に放出される。このとき放出される排気
の音圧が検出器4によって検出され、検出信号がアンプ
5にて増幅されバークフィルタ6に供給される。このバ
ークフィルタ6において、パワースペクトルが最大値を
示すバークナンバーが選定され、このバークナンバーに
基づきN/Vコンバータ7にてバークナンバーの例えば
中心周波数に対応した電圧信号に変換され、この電圧信
号により第1及び第2の駆動装置8が駆動制御される。
即ち、ラックアンドピニオン8a,9aが駆動され、摺
動管16bが、選定されたバークナンバーに対応する所
定位置に至るまで連通管16a内を摺動すると共に、可
動隔壁17aが最適の減衰量を示す所定位置に移動す
る。
【0022】而して、前述のように内燃機関1の排気音
には種々の次数成分が含まれているが、検出器4によっ
て検出された排気音の音圧に応じてバークフィルタ6に
て最大パワースペクトルの臨界帯域幅が選定され、N/
Vコンバータ7によってこの臨界帯域幅に対応する駆動
信号に変換され、この駆動信号により連通部16の流路
長L及び入口管17の断面積Sが調整されるので、良好
な消音効果が得られる。
【0023】即ち、本実施例においては、検出器4の検
出信号に応じバークフィルタ6によって選定されたバー
クナンバーの中心周波数に基づいて消音作用が行なわ
れ、人間の聴覚の周波数分解能と略同等の感度で騒音の
変化に追従することができるので、人間の聴感に対し最
も効果的な消音を行なうことができる。また、機関回転
速度を制御信号とする従来の可変共鳴型消音装置と異な
り、騒音自身のバークナンバーを制御信号としているの
で、排気音の消音に留まることなく、消音対象の騒音流
体として吸気音対策にも容易に適用することができ、更
には吸、排気音に起因する車内外の騒音対策にも検出器
の配置や駆動装置の構造に若干の変更を加えるのみで容
易に適用することができる。
【0024】尚、本実施例では共鳴周波数は最大パワー
スペクトルを示したバークナンバーの中心周波数に同調
されるが、聴感上意図的に周波数帯域を制限するように
同調することとしてもよい。また、連通部16を複数箇
所設け、これらを同時に、夫々別個の作動を行なうよう
に構成することもできる。更には、検出器4を車両の車
室内に配置し、車内騒音の中で最も支配的な周波数成分
のうち排気音に起因している成分の音圧を低減するよう
に構成することもできる。臨界帯域幅周波数分析手段と
しては、バークフィルタ6に代えて、周波数分解能が近
似する1/3オクターブ分析機を用いることも可能であ
る。
【0025】
【発明の効果】本発明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、本発明の内燃機
関の消音装置によれば、騒音流体の音圧に応じて臨界帯
域幅周波数分析手段によって選定された、パワースペク
トルが最大値を示す臨界帯域幅に基づき第1及び第2の
駆動装置が駆動制御され、以て共鳴室の連通部の流路長
及び管路の断面積が変化するように駆動制御されるの
で、種々の次数成分を含む騒音流体に対しても可聴音を
確実に消音することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る内燃機関の消音装置の
ブロック図である。
【図2】本発明の一実施例における入口管及び連通部の
構造を示す横断面図である。
【図3】共鳴周波数の変化に応じた減衰特性を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 排気マニホールド 3 排気管 4 検出器 5 アンプ 6 バークフィルタ(臨界帯域幅周波数分析手段) 7 N/Vコンバータ(変換手段) 8 第1の駆動装置 9 第2の駆動装置 10 消音器 16 連通部 17 入口管(管路) 17a 可動隔壁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の騒音流体の管路に対し連通部
    を介して連通する共鳴室を備え、該共鳴室の共鳴周波数
    を可変制御する内燃機関の消音装置において、前記騒音
    流体の音圧を検出する検出器と、該検出器の出力を複数
    の臨界帯域幅毎のパワースペクトルに分解し、該パワー
    スペクトルが最大値を示す臨界帯域幅を選定する臨界帯
    域幅周波数分析手段と、該分析手段の選定した前記臨界
    帯域幅内の所定の周波数に応じて駆動信号を出力する変
    換手段と、該変換手段の出力駆動信号に応じて前記連通
    部の流路長を可変制御する第1の駆動装置と、前記変換
    手段の出力駆動信号に応じて前記管路の断面積を可変制
    御する第2の駆動装置とを備えたことを特徴とする内燃
    機関の消音装置。
JP11809792A 1992-04-10 1992-04-10 内燃機関の消音装置 Withdrawn JPH05288033A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995016899A1 (de) * 1993-12-18 1995-06-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum auswerten von schall
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JP2019534414A (ja) * 2016-09-23 2019-11-28 サムスン・ヘヴィー・インダストリーズ・カンパニー・リミテッド 消音器および前記消音器のメンテナンス方法

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Effective date: 19990706