JPH0598928A - 内燃機関の吸排気音低減装置 - Google Patents

内燃機関の吸排気音低減装置

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JPH0598928A
JPH0598928A JP26390791A JP26390791A JPH0598928A JP H0598928 A JPH0598928 A JP H0598928A JP 26390791 A JP26390791 A JP 26390791A JP 26390791 A JP26390791 A JP 26390791A JP H0598928 A JPH0598928 A JP H0598928A
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JP
Japan
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intake
diaphragm
exhaust
pressure
pressure wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP26390791A
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English (en)
Inventor
Yuji Hirabayashi
雄二 平林
Takao Kubotsuka
孝夫 窪塚
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0598928A publication Critical patent/JPH0598928A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の吸排気音を有効に相殺する装置を
提供する。 【構成】 一方のダイヤフラム室21に吸気管2に生じ
る圧力波を導く吸気導波管23と、他方のダイヤフラム
室22に排気管5に生じる圧力波を導く排気導波管24
と、ダイヤフラム20を加振する電磁アクチュエータ3
0と、運転条件を検出する手段41,42,43と、こ
の検出値からダイヤフラム室21に導かれる吸気管2の
圧力波を減衰するよう電磁アクチュエータ30を駆動す
る制御手段40とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸排気音低
減装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車等では、機関本体の静粛性が向上
するのに伴って.吸排気音の低減に対する要求が高まっ
ている。
【0003】この対策として、例えば実開昭63−11
379号公報では、吸気管の途中にマイクとスピーカを
取付け、マイクから検出される音圧信号と、クランク角
センサからの位相信号をコントロールユニットに入力
し、ここで信号処理を行って、吸気音と逆位相となる音
の振幅と位相を求め、これらの情報をスピーカに送り、
スピーカから吸気音とほぼ同じ振幅を有し、かつ逆位相
の音波を発生することにより、吸気音を弱めるものが提
案されている。
【0004】吸気音は、主に吸気弁の開閉に伴う圧力脈
動に起因する圧力波としてとらえられるため、この圧力
波を打消すように同じ周波数で逆位相の圧力波を加える
ことができれば、両方の波が干渉して打消し合い、波の
振幅つまり音圧を弱められることが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあっては、吸気音と同じ音圧をスピーカ
により作り出す構成であるため、機関全負荷状態で発生
する130〜150dBの吸気音と同等の音圧をスピー
カから発生させようとすると、100W以上のスピーカ
出力が必要となり、スピーカの大型化を招いて重量増大
や車両への搭載性の悪化を招くばかりか、スピーカを駆
動するための消費電力が大きくなる。
【0006】本発明は上記の点に着目し、スピーカの代
わりに排気脈動を利用して吸排気音を有効に相殺するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧力に応動す
るダイヤフラムにより画成される二つのダイヤフラム室
と、一方のダイヤフラム室に吸気管に生じる圧力波を導
く吸気導波管と、他方のダイヤフラム室に排気管に生じ
る圧力波を導く排気導波管と、ダイヤフラムを加振する
電磁アクチュエータと、運転条件を検出する手段と、こ
の検出値から電磁アクチュエータの作動状態を可変作動
させる制御手段とを設ける。
【0008】
【作用】吸排気弁が機関回転に同期して所定のタイミン
グで開閉されると、吸気管と排気管にそれぞれ圧力波が
生じる。吸気管に生じた圧力波は吸気導波管を介して一
方のダイヤフラム室に導かれるとともに、排気管に生じ
た圧力波は排気導波管を介して他方のダイヤフラム室に
導かれる。各ダイヤフラム室に逆位相の圧力波が導かれ
ることにより、両方の圧力波が圧力に応動するダイヤフ
ラムを介して干渉して打消し合い、波の振幅つまり音圧
を弱められる。
【0009】各ダイヤフラム室に導かれる吸気管の圧力
波と排気管の圧力波は、機関の回転数、吸入空気量、ス
ロットルバルブ開度等の運転条件に応じて周波数、音圧
レベルまたは位相差が変化して、上記吸排気音の相殺効
果が低下する運転条件がある。この運転条件を検出し
て、電磁アクチュエータを介してダイヤフラムを強制的
に振動させ、ダイヤフラムの振動により吸気管の圧力波
を打消すように同じ周波数、音圧レベルで逆位相の圧力
波を加えることにより、使用頻度の少ない低周波数域の
振動あるいは入力エネルギが比較的に小さくて済む高次
の振動を減衰して、広い運転範囲で吸気音を低減するこ
とが可能となる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0011】図1に示すように、多気筒機関1の吸気管
2は、吸気弁3を介して各気筒に連通する複数のブラン
チ部11と、各ブランチ部11を集合するコレクタ部1
2と、コレクタ部12とエアクリーナ14を結ぶダクト
部13とから構成され、コレクタ部12とエアクリーナ
14の間にスロットルバルブ4が介装されて吸気量が調
整される。
【0012】排気管5は、排気弁6の開弁に伴って各気
筒から排出される排気ガスを外部に導き、その途中に図
示しない触媒コンバータと消音器が介装されている。
【0013】吸気管2と排気管5の間にはダイヤフラム
アクチュエータ7が設けられる。ダイヤフラムアクチュ
エータ7は、圧力に応動する可動膜として機能するダイ
ヤフラム20を備え、ダイヤフラム20によって2つの
ダイヤフラム室21,22が画成される。ダイヤフラム
室21にはダイヤフラム20を弾性支持するスプリング
25が介装される。
【0014】吸気管2内に生じる圧力波を一方のダイヤ
フラム室21に導く吸気導波管23と、排気管5内に生
じる圧力波を他方のダイヤフラム室22に導く排気導波
管24とが設けられる。排気導波管24の一端は排気管
5の途中に接続される。この排気導波管24の排気管5
に対する開口部は、排気管5に周波数が70〜120H
zの定常波が生じるときに、この定常波の腹の部分が来
る位置に配置される。吸気導波管23の一端は吸気管2
のスロットルバルブ4とコレクタ部12の間に接続され
る。この吸気導波管23の吸気管2に対する開口部は、
吸気管2に周波数が70〜120Hzの定常波が生じる
ときに、この定常波の腹の部分が来る位置に配置され
る。
【0015】そして、吸気管2の圧力波と排気管5の圧
力波とが、70〜120Hzの周波数域において、互い
の共鳴周波数が略一致するように、吸排気系のボリュー
ム、管路長を適切に設定する。
【0016】運転条件に応じてダイヤフラム20を加振
する電磁アクチュエータ30として、ダイヤフラム20
に連結されたロッド26と、ロッド26を軸方向に摺動
自在に支持するガイド部27と、ロッド26を磁力によ
り吸着する鉄芯29および電磁コイル28とが設けら
れ、コイル28に供給される励磁電流の断続によりロッ
ド26を周期的に振動させてダイヤフラム20を膜振動
させるようになっている。
【0017】運転条件を検出する手段として、吸気温度
Taを検出する吸気温センサ41と、スロットルバルブ
4の開度Kを検出するセンサ42と、機関の回転数Ne
およびクランク角(ピストン上死点信号)Aを検出する
クランク角センサ43、吸入空気量Qを検出するエアフ
ロメータ44が設けられ、これらの検出信号は制御手段
としてマイクロコンピュータからなるコントロールユニ
ット40に入力される。これらの検出値Ta,Ne,K
等はダイヤフラムアクチュエータ7の各ダイヤフラム室
21,22に導かれる圧力波に関連する運転条件を代表
する値である。
【0018】コントロールユニット40はこれらの検出
値Ta,Ne,K等に応じて各ダイヤフラム室21に導
かれる吸気系の圧力波の周波数、音圧レベルおよび位相
差をCPUで演算する。この演算値に基づいて、コイル
28に増幅回路31を介して供給される励磁電流を断続
してダイヤフラム20を強制的に振動させ、ダイヤフラ
ム20の振動により吸気管2の圧力波を打消すように同
じ周波数と音圧レベルで逆位相の圧力波を加えるように
構成される。これらの特性は実験により求めておき、予
めメモリ(例えばROM)に記憶させておく。
【0019】このコントロールユニット40における制
御動作を図2のフローチャートを参照にしながら説明す
る。
【0020】S1では機関回転数Ne、ピストン上死点
位置信号A、スロットル開度信号Kおよび吸気温Taを
読み込む。
【0021】S2では、図3のマップに基づいて機関回
転数Neに応じて吸気管2内の圧力波と同一な目標周波
数fを求める。
【0022】S3では、図4のマップに基づいてスロッ
トル開度Kに応じて吸気管2内の圧力波と同等な目標音
圧レベルPを求める。
【0023】S4では、図5のマップに基づいて吸気温
Taに応じて吸気管2内の圧力波の遅れ時間(位相差)
tを求める。
【0024】S5に進んで、求められた吸気管2の圧力
波の周波数f、音圧P、遅れ時間tに応じてコイル28
に励磁電流を供給し、ダイヤフラム20を介して吸気管
2の圧力波を打消すように同じ周波数、音圧レベルで逆
位相の圧力波を加えるようにする。
【0025】このように構成され、吸気弁3と排気弁6
はクランクシャフト8の回転に同期して所定のタイミン
グで開閉されると、吸気管2と排気管5にそれぞれ圧力
波が生じる。吸気弁3と排気弁6の開閉時期の関係から
両圧力波は同一周波数でほぼ逆位相の特性をもつ。吸気
管2に生じた圧力波は吸気導波管23を介してダイヤフ
ラム室21に導かれるとともに、排気管5に生じた圧力
波は排気導波管24を介してダイヤフラム室22に導か
れる。各ダイヤフラム室21,22に逆位相の圧力波が
導かれることにより、両方の圧力波が圧力に応動するダ
イヤフラム20を介して干渉して打消し合い、波の振幅
つまり音圧を弱められる。
【0026】各ダイヤフラム室21,22に導かれる吸
気管2の圧力波と排気管2の圧力波は、機関の回転数、
スロットルバルブ開度、吸気温度Ta等の運転条件に応
じて周波数、音圧レベルまたは位相差が変化して、上記
吸排気音の相殺効果が低下する運転条件がある。この運
転条件を検出して、電磁アクチュエータ30を介してダ
イヤフラム20を強制的に振動させ、ダイヤフラム20
の振動により吸気管2の圧力波を打消すように同じ周波
数、音圧レベルで逆位相の圧力波を加えることにより、
使用頻度の少ない低周波数域の振動あるいは入力エネル
ギが比較的に小さくて済む高次の振動を減衰して、広い
運転範囲で吸気音を低減することが可能となる。
【0027】ダイヤフラムアクチュエータ7は、各ダイ
ヤフラム室21,22に導かれる逆位相の圧力波の共鳴
周波数を、例えば車室内に発生するこもり音の原因にな
る70〜120Hzの低周波数域で略一致させるように
設定することにより、共鳴エネルギを利用して共鳴周波
数域の音圧が相殺されるため、電磁アクチュエータ30
に要求される出力は小さくて済み、従来装置のスピーカ
のように電力消費が増大することを抑えられ、また小型
であるため、車両への取付けが容易となる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、内燃機関
の吸排気音低減装置において、圧力に応動するダイヤフ
ラムにより画成される二つのダイヤフラム室と、一方の
ダイヤフラム室に吸気管に生じる圧力波を導く吸気導波
管と、他方のダイヤフラム室に排気管に生じる圧力波を
導く排気導波管と、ダイヤフラムを加振する電磁アクチ
ュエータと、運転条件を検出する手段と、この検出値か
ら電磁アクチュエータの作動状態を可変作動させる制御
手段とを設けたため、排気圧力エネルギを利用して吸気
圧力脈動を減衰させるとともに、電磁アクチュエータを
用いて広い周波数域で吸排気音を効果的に相殺すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す構成図である。
【図2】同じく制御動作を示すフローチャートである。
【図3】同じく制御マップを示す線図である。
【図4】同じく制御マップを示す線図である。
【図5】同じく制御マップを示す線図である。
【符号の説明】
1 機関 2 吸気管 4 スロットルバルブ 5 排気管 7 ダイヤフラムアクチュエータ 20 ダイヤフラム 21 ダイヤフラム室 22 ダイヤフラム室 23 吸気導波管 24 排気導波管 30 電磁アクチュエータ 40 コントロールユニット 41 吸気温センサ 42 スロットルバルブ開度センサ 43 クランク角センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力に応動するダイヤフラムにより画成
    される二つのダイヤフラム室と、一方のダイヤフラム室
    に吸気管に生じる圧力波を導く吸気導波管と、他方のダ
    イヤフラム室に排気管に生じる圧力波を導く排気導波管
    と、ダイヤフラムを加振する電磁アクチュエータと、運
    転条件を検出する手段と、この検出値から電磁アクチュ
    エータの作動状態を可変作動させる制御手段とを設けた
    ことを特徴とする内燃機関の吸排気音低減装置。
JP26390791A 1991-10-11 1991-10-11 内燃機関の吸排気音低減装置 Pending JPH0598928A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5828759A (en) * 1995-11-30 1998-10-27 Siemens Electric Limited System and method for reducing engine noise
WO1999014484A1 (en) * 1997-09-17 1999-03-25 Siemens Canada Limited Intake-exhaust manifold bridge noise attenuation system and method
US6688422B2 (en) * 1999-10-15 2004-02-10 Filterwerk Mann & Hummel Gmbh Method and apparatus for actively influencing the intake noise of an internal combustion engine
KR100482882B1 (ko) * 2002-10-08 2005-04-14 현대자동차주식회사 붐 노이즈 방지를 위한 다이내믹 배기계 설치 구조
KR102073145B1 (ko) * 2018-09-03 2020-02-04 김태형 차량용 실음 검출 및 사운드 증폭 시스템

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