JPH0711929A - 排気音消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン、ポンプ等の脈動を伴う排気音を簡
易な構成で消音する。 【構成】 排気圧送源２２から排出された排気は２本の
排気管２４，２６に分流される。排気管２４，２６を通
過した排気は合流空間３０で合流された後排気管３２を
経て放出口３４から大気に放出される。排気管２６は途
中の部分が屈曲して遅延部２８を構成し、これにより排
気管２４，２６の長さに差がつけられている。この長さ
の差は、排気圧送源２２の排気周期に応じて、例えば合
流空間３０の直前で排気管２４，２６の排気に含まれる
脈動の位相差が１８０°になるように設定されている。
これにより、合流空間３０では脈動が平滑されて直流成
分が多くなり、放出口３４から大気に放出される排気音
レベルは減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車、オートバイ
等のエンジンや振動形エアポンプなどの脈動を伴う排気
音を効果的に消音するための排気音消音装置に関し、比
較的簡易な構成でこれを実現したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジン排気系における排気音消
音装置としては、いわゆるＡＮＣ（Active Noise Contr
ol：能動形消音制御）を用いたものがあった。これは、
図２に示すように、エンジン１０の音をセンサ（マイク
ロホン）１２で収音し、ディジタル信号処理部１４にお
いて収音信号と逆位相の信号に変換し、これをアンプ１
６を介して排気管１８内の一部に配置した制御用スピー
カ２０から放射することにより排気音を打ち消すように
したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記ＡＮＣ制御では、
収音信号と逆位相の信号に変換するためにきわめて複雑
でかつ高速の演算が必要であり、このためディジタル信
号処理部１４に高価なＤＳＰ（Digital Signal Process
or）等が必要とされていた。また、エンジン回転数の変
化に対する演算の応答が悪く打消音の位相が原音と一致
した場合には、かえって排気音が増強されてしまう欠点
があった。

【０００４】この発明は前記従来の技術における問題点
を解決して、簡易な構成で効果的な消音を行なうことが
できる排気音消音装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
排気圧送源から長さの異なる複数の排気通路を引き出し
て排気を分流させた後これを合流して放出するようにし
たものである。また、請求項２記載の発明は、排気圧送
源の脈動の周期（周波数を含む意味で用いる）に応じて
少くとも一部の排気通路についてその長さを可変制御す
るようにしたものである。また、請求項３記載の発明
は、合流後の排気の脈動のレベルに応じて少くとも一部
の排気通路についてその長さを可変制御するようにした
ものである。

【０００６】

【作用】エンジンや振動形エアポンプなどの脈動を伴う
排気系の騒音は、その圧送源部分（エンジン本体、ポン
プ本体等）ではなく、これら排気圧送源から発生した圧
力変動の交流分（脈動）が大気に開放される時にその開
放端（排気系の放出口）で破裂的な圧力変動が生じるこ
とにより発生することが判明した。いいかえると、排気
通路の内部に脈動が存在していても、まだいわゆる排気
音と言えるレベルの音はほとんど形成されていないので
ある。

【０００７】この発明は、このような現象に着目してな
されたもので、排気圧送源からの排気を長さの異なる複
数の排気通路に分流して脈動の位相を相互にずらした後
合流させることにより排気通路内で脈動を平滑化して、
外部に放出することにより排気音を低減させるようにし
たものである。

【０００８】これによれば、簡単な構成で効果的な消音
を行なうことができる。また、脈動が低減されるので排
気効率が向上する。また、脈動周期の変動により複数の
排気通路の脈動の位相が万一３６０°ずれて一致するよ
うなことがあっても、騒音レベルは最大でも元の大きさ
に戻るだけで、ＡＮＣ制御のように原音より増強される
ようなことはない。

【０００９】また、請求項２記載の発明によれば、排気
圧送源の脈動の周期に応じて少くとも一部の排気通路に
ついてその長さを可変制御するようにしたので、脈動の
周期に応じて最も脈動を平滑できる位相差に自動調整す
ることができ、排気音の低減効果を高めることができ
る。

【００１０】また、請求項３記載の発明によれば、合流
後の排気の脈動のレベルに応じて少くとも一部の排気通
路についてその長さを可変制御するようにしたので、合
流後の排気の脈動を最も平滑できる位相差に自動調整す
ることができ、排気音の低減効果を高めることができ
る。

【００１１】

【実施例１】請求項１記載の発明の一実施例を図１に示
す。排気圧送源２２はエンジンや相補型ソレノイドある
いは電磁コイルを使った誘導（振動）形エアポンプ等で
あり、その排気には脈動が含まれている。排気圧送源２
２からは内径が略々等しい２本の排気管２４，２６が引
き出され、排気圧送源２２から排出された排気はこの２
本の排気管２４，２６に分流される。排気管２４，２６
を通過した排気は合流空間３０で合流された後排気管３
２を経て放出口３４から大気に放出される。

【００１２】排気管２６は途中の部分が屈曲して遅延部
２８を構成し、これにより排気管２４，２６の長さに差
がつけられている。この長さの差は、排気圧送源２２の
排気周期に応じて、例えば合流空間３０の直前で排気管
２４，２６の排気に含まれる脈動の位相差が１８０°に
なるように設定されている。これにより、合流空間３０
では脈動が平滑されて直流成分が多くなり、放出口３４
から大気に放出される際に生成される排気音の排気音レ
ベルは減少する。また、脈動が減少するので、結果とし
て排気効率の改善につながることになる。

【００１３】図１の排気系の動作を図３に示す。（ａ）
は排気管２４のＡ部の圧力で直流分Ｐ₀ に脈動成分Ｐ₁
が乗っている。（ｂ）は排気管２６のＢ部の圧力で、直
流分Ｐ₀ にＡ部の脈動成分Ｐ₁ と位相が１８０°ずれた
脈動成分Ｐ′₁ が乗っている。（ｃ）は放出口３４（Ｃ
部）の圧力で、〔Ａ部の圧力〕＋〔Ｂ部の圧力〕＝２ｐ
₀ すなわち直流成分が２Ｐ₀ で脈動成分の平滑された圧
力となって大気に放出される。

【００１４】

【実施例２】上記実施例１では排気系統を２本に分流し
たが３本に分流した実施例を図４に示す。排気圧送源２
２からは内径が略々等しい３本の排気管３６，３８，４
０が引き出され、排気圧送源２２から排出された排気は
この３本の排気管３６，３８，４０に分流される。排気
管３６，３８，４０を通過した排気は合流空間４２で合
流された後排気管４４を経て放出口４６から大気に放出
される。

【００１５】排気管３８，４０は途中の部分が屈曲して
遅延部４８，５０を構成し、これにより排気管３６，３
８，４０の長さに差がつけられている。この長さの差
は、排気圧送源２２の排気周期に応じて、例えば合流空
間４２の直前で排気管３６，３８，４０の排気に含まれ
る脈動の位相差が相互にほぼ１２０°ずつになるように
設定されている。これにより、合流空間４２では脈動が
平滑されて直流成分が多くなり、放出口４６から大気に
放出される際に生成される排気音のレベルは減少する。
また、脈動が減少するので、結果として排気効率の改善
につながることになる。

【００１６】図４の排気系の動作を図５に示す。（ａ）
は排気管３６のＡ部の圧力、（ｂ）は排気管３８のＢ部
の圧力、（ｃ）は排気管４０のＣ部の圧力であり、これ
らの脈動の位相は相互に１２０°ずれている。（ｄ）は
合流後の放出口４６（Ｄ部）の圧力で、脈動が低減され
て主に直流成分のみとなっている。

【００１７】なお、上記実施例１，２では排気圧送源２
２から直接各排気管２４，２６や排気管３６，３８，４
０に分流しているが、図６（ａ），（ｂ）に示すよう
に、排気圧送源２２から共通の排気管５２，５４を経た
後各排気管２４，２６や排気管３６，３８，４０に分流
することもできる。

【００１８】また、分流する排気管の本数は、２本、３
本に限らず、それ以上にすることもできる。本数を多く
するほど脈動の位相がずれた排気本数が増えるので平滑
化する効果が大きくなり、特に排気圧送源２２の脈動の
周期が変動する場合に効果的である。つまり、排気管の
本数が少くかつ排気管の長さが固定の場合は、脈動の周
期が変動して脈動の位相がずれると脈動の平滑効果が大
きく変動して、回転数によってはその効果が大きく減少
するが、排気本数が多ければ脈動の周期が変動しても平
均的に平滑効果が得られる。

【００１９】

【実施例３】この発明を４気筒エンジンの排気系に適用
した実施例を図７に示す。４気筒エンジン５６の各気筒
５７〜６０からは、排気管６２〜６５が引き出され、排
気管６６で１本にまとめられている。排気管６６はその
下流で排気管６８，７０に分流されている。排気管６
８，７０を通過した排気は合流空間７２で合流された後
排気管７４を経て放出口７６から大気に放出される。

【００２０】排気管７０は排気管６８よりも長く構成さ
れて遅延部７８を構成し、これにより排気管６８，７０
の長さに差がつけられている。この長さの差は、４気筒
エンジン５６の排気周期に応じて、例えば合流空間７２
の直前で排気管６８，７０の排気に含まれる脈動の位相
差がほぼ１８０°になるように設定されている。これに
より、合流空間７２では脈動が平滑されて直流成分が多
くなり、放出口７６から大気に放出される際に生成され
る排気音のレベルは減少する。

【００２１】

【実施例４】この発明を４気筒エンジンの排気系に適用
した別の実施例を図８に示す。これは、各気筒の排気系
ごとにこの発明を適用したものである。４気筒エンジン
５６の各気筒５７〜６０からは排気管６２〜６５が引き
出されている。各排気管６２〜６５はその下流でそれぞ
れ２本の排気管８０，８２に分流されている。排気管８
０，８２を通過した排気は合流空間８４で合流された後
排気管８６〜８９を経て排気管９０に合流されて、放出
口９２から大気に放出される。

【００２２】排気管８２は排気管８０よりも長く構成さ
れて遅延部９４を構成し、これにより排気管８０，８２
の長さに差がつけられている。この長さの差は、４気筒
エンジン５６の各気筒５７〜６０の排気周期に応じて、
例えば合流空間８４の直前で排気管８０，８２の排気に
含まれる脈動の位相差がほぼ１８０°になるように設定
されている。これにより、合流空間８６〜８９では脈動
が平滑されて直流成分が多くなり、これが排気管９０で
合流されて放出口９２から大気に放出される時の排気音
レベルは減少する。

【００２３】この図８および前記図７の構成は、エンジ
ン５６の回転数範囲が決まっている発電機用エンジンな
どにおいて特に有効である。回転数範囲が広く変動する
場合は、相互に位相をずらした排気管の本数を増やすこ
とにより、各回転数において平均的に脈動を平滑するこ
とができる。

【００２４】

【実施例５】請求項２の発明の一実施例を図９に示す。
排気圧送源２２からは内径が略々等しい２本の排気管９
４，９６が引き出され、排気圧送源２２から排出された
排気はこの２本の排気管９４，９６に分流される。排気
管９４，９６を通過した排気は合流空間９８で合流され
た後排気管１００を経て放出口１０２から大気に放出さ
れる。

【００２５】排気管９６は途中の部分が屈曲して遅延部
１０４を構成し、これにより排気管９４，９６の長さに
差がつけられている。遅延部１０４を構成する排気管９
６には略々コ字状の排気管１０６が矢印方向に移動可能
に気密に差し込まれて可変長機構１０８を構成してい
る。この可変長機構１０８にはモータ駆動等によるアク
チュエータ１１１が連結されており、このアクチュエー
タ１１１を駆動して排気管１０６の位置を変えることに
より、排気管９６の長さが変えられる。

【００２６】脈動周期検出手段１１０は例えばエンジン
回転数検出センサで構成され、排気圧送源２２の脈動の
周期を検出する（周波数を検出する場合を含む）。可変
長制御手段１１２は、脈動周期検出手段１１０で検出さ
れた脈動周期（または脈動周波数）に応じて両排気管９
４，９６の脈動の位相差が例えば常に１８０°ずれるよ
うにアクチュエータ１１１を駆動する。これにより、排
気圧送源２２の脈動周期によらず常に良好なノイズ低減
効果を得ることができる。

【００２７】

【実施例６】請求項３記載の発明の一実施例を図１０に
示す。排気圧送源２２からは内径が略々等しい２本の排
気管９４，９６が引き出され、排気圧送源２２から排出
された排気はこの２本の排気管９４，９６に分流され
る。排気管９４，９６を通過した排気は合流空間９８で
合流された後排気管１００を経て放出口１０２から大気
に放出される。

【００２８】排気管９６は途中の部分が屈曲して遅延部
１０４を構成し、これにより排気管９４，９６の長さに
差がつけられている。遅延部１０４を構成する排気管９
６は略々コ字状の排気管１０６が矢印方向に移動可能に
気密に差し込まれて可変長機構１０８を構成している。
この可変長機構１０８にはモータ駆動等によるアクチュ
エータ１１１が連結されており、このアクチュエータ１
１１を駆動して排気管１０６の位置を変えることによ
り、排気管９６の長さが変えられる。

【００２９】脈動レベル検出手段１１４は、例えば合流
後の排気管１１０の圧力を排気管１１０内に配置した圧
力センサにより検出し、その脈動成分を抽出して平均値
を求めることにより排気管１１０内の脈動レベルを検出
する。可変長制御手段１１６は、アクチュエータ１１０
を駆動して、脈動レベル検出手段１１４で検出される脈
動周レベルが最小となる位置を捜してその位置に設定す
る。これにより、排気圧送源２２の脈動周期によらず常
に良好なノイズ低減効果を得ることができる。

【００３０】

【変更例】前記実施例では排気管を屈曲させて長さを異
ならせたが、長さの異ならせ方はこれに限るものでな
く、様々な手法を用いることができる。また、この発明
はエンジン、ポンプ以外にも脈動を伴う排気を吐出する
各種の排気圧送源に適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、排気圧送源からの排気を長さの異なる複数の排気通
路に分流して脈動の位相を相互にずらした後合流させる
ことにより脈動を平滑化して、外部に放出することによ
り排気音を低減させるようにしたので、簡単な構成で効
果的な消音を行なうことができる。また、脈動が低減さ
れるので排気効率が向上する。また、脈動周期の変動に
より複数の排気通路の脈動の位相が万一３６０°ずれて
一致するようなことがあっても、騒音レベルは最大でも
元の大きさに戻るだけで、ＡＮＣ制御のように原音より
増強されるようなことはない。

【００３２】また、請求項２記載の発明によれば、排気
圧送源の脈動の周期に応じて少くとも一部の排気通路に
ついてその長さを可変制御するようにしたので、脈動の
周期に応じて最も脈動を平滑できる位相差に自動調整す
ることができ、排気音の低減効果を高めることができ
る。

【００３３】また、請求項３記載の発明によれば、合流
後の排気の脈動のレベルに応じて少くとも一部の排気通
路についてその長さを可変制御するようにしたので、合
流後の排気の脈動を最も平滑できる位相差に自動調整す
ることができ、排気音の低減効果を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施例を示す図である。

【図２】 従来のＡＮＣによる消音構成を示す図であ
る。

【図３】 図１の排気音消音装置の動作波形図である。

【図４】 この発明の第２実施例を示す図である。

【図５】 図４の排気音消音装置の動作波形図である。

【図６】 図１、図４の実施例の変更例を示す図であ
る。

【図７】 この発明の第３実施例を示す図である。

【図８】 この発明の第４実施例を示す図である。

【図９】 この発明の第５実施例を示す図である。

【図１０】 この発明の第６実施例を示す図である。

【符号の説明】 ２２，５６ 排気圧送源 ２４・２６，３６・３８・４０，６８・７０，８０・８
２，９４・９６ 長さの異なる複数の排気通路 ３０，４２，７２，８４，９８ 合流空間 ３４，４６，７６，９２，１０２ 放出口 １０８ 可変長機構 １１０ 脈動周期検出手段 １１１ アクチュエータ（駆動手段） １１４ 脈動レベル検出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脈動を伴う排気圧送源から引き出された長
   さの異なる複数の排気通路と、 前記各排気通路から排出される排気を合流させる合流空
   間と、 この合流空間で合流した排気を外部に放出させる放出口
   とを具備してなる排気音消音装置。
2. 【請求項２】前記複数の排気通路のうち少くとも一部の
   ものはその長さを可変できる可変長機構とその駆動手段
   を具えるものであり、 前記排気圧送源の脈動の周期を検出する脈動周期検出手
   段と、 この脈動周期検出手段で検出される脈動周期に応じて前
   記放出口での脈動レベルを低減させる方向に前記可変長
   機構を駆動するように前記駆動手段を制御する可変長制
   御手段とをさらに具備してなる請求項１記載の排気音消
   音装置。
3. 【請求項３】前記複数の排気通路のうち少くとも一部の
   ものはその長さを可変できる可変長機構とその駆動手段
   を具えるものであり、 前記合流空間から前記放出口に至る部分の脈動レベルを
   検出する脈動レベル検出手段と、 この脈動レベル検出手段で検出される脈動レベルに応じ
   て前記放出口での脈動レベルを低減させる方向に前記可
   変長機構を駆動するように前記駆動手段を制御する可変
   長制御手段とをさらに具備してなる請求項１記載の排気
   音消音装置。