JPH0730891Y2 - 排気管用アクティブキャンセラ−システム - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、自動車等のエンジンの排気騒音を消音するの
に用いられる排気管用アクティブキャンセラーシステム
に関する。

（従来の技術） 従来の排気管用アクティブキャンセラーシステムとして
は、例えば、特開昭62−48910号公報に記載されている
ようなものが知られている。

この従来の排気管用アクティブキャンセラーシステムは
一端がエンジンに接続された排気管と、該排気管に接続
されたキャンセルスピーカと、前記排気管系に設けられ
た第1,第２のマイクと、両マイクからの信号に基いて排
気騒音を監視し所定の制御信号を前記キャンセルスピー
カに出力するアクティブキャンセル制御手段とを備え、
排気騒音に対して騒音とは逆位相の粗密圧力波をキャン
セルスピーカから出力することによって、両圧力波の打
ち消し作用で消音を行うものであった。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の排気管用アクティブキ
ャンセラーシステムにあっては、両マイクが直接排気管
系に設けられていたために、マイクが高温の排気にさら
されてしまい、マイクが性能低下したり故障したりする
恐れがあったり、また、耐久性に問題があったりし、さ
らに、マイクの性能低下等によってこのキャンセラーシ
ステムの消音性能が低下するといった問題や上記問題に
対応できるだけの性能の高いマイクを採用することでコ
スト高となったりするといった問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上述のような問題点を解決することを目的と
してなされたもので、この目的達成のために本考案で
は、一端部が騒音源であるエンジンに接続され、他端部
に排気音流出口を有している排気管と、 前記排気管に隣接して平行に設けられ、かつ、一端部が
キャンセルスピーカに接続され、他端部にスピーカ音流
出口を有しているスピーカ管と、 軸方向の同一位置で配置された前記排気音流出口とスピ
ーカ音流出口との先端部に、走行による空気流を内側に
導く外周間隙を介して設けられたディフューザと、 前記排気管から分岐して設けられた第１分岐管の端部に
取り付けられた騒音検出マイクと、 前記第１分岐管に設けられた強制冷却手段と、 前記ディフューザから分岐して設けられた第２分岐管の
端部に取り付けられたエラー検出マイクと、 前記騒音検出マイクから入力した信号に基き騒音を監視
して騒音とは逆位相の粗密圧力波を得る制御信号をキャ
ンセルスピーカに出力すると共に、前記エラー検出マイ
クからのモニター信号により消音状況を監視して制御信
号を調整し、エンジンからの騒音圧力波とキャンセルス
ピーカからの消音圧力波の打ち消し作用により消音を行
なうアクティブキャンセル制御手段と、 を備えていることを特徴とする手段とした。

（作用） 走行時等において、アクティブキャンセル制御手段にお
いて、騒音検出マイクから入力した信号に基き騒音を監
視して騒音とは逆位相の粗密圧力波を得る制御信号がキ
ャンセルスピーカに出力されると共に、エラー検出マイ
クからのモニター信号により消音状況を監視して制御信
号が調整され、エンジンからの騒音圧力波とキャンセル
スピーカからの消音圧力波の打ち消し作用により消音が
行なわれる。

そして、第１分岐管にあっては、強制冷却手段による強
制冷却作用により、また、第２分岐管にあっては、ディ
フューザによる負圧で第２分岐管内の排気を強制的に排
出する空冷作用により、共に冷却される。このため、第
１分岐管の端部に取り付けられた騒音検出マイクと第２
分岐管の端部に取り付けられたエラー検出マイクには排
気の熱が直接伝達されず、排気熱によってマイク性能が
低下したり故障したりするのが防止される。

また、排気管に隣接して平行に設けられた排気管とは別
のスピーカ管の端部にキャンセルスピーカを設けた構成
としたため、スピーカへの排気系背圧影響を受けない。

例えば、排気管から直接分岐した管にスピーカを設ける
システム（特開昭62−210211号公報参照）の場合、排気
系の背圧がスピーカに作用し、スピーカの振動を規制し
てしまう。

さらに、エラー検出マイクを排気管及びスピーカ管に対
して間隙を介して設けられたディフューザに設置したた
め、排気系の音響作用とは分断され、マイク設置位置で
の通過音を確実に検出される。

例えば、１つの排気系（音響上）にモニタ用マイクを設
置するシステム（特開昭62−210211号公報参照）の場
合、系内での音の作用（例えば、排気管長に帰因した共
鳴作用）に影響されてしまい、該共鳴作用の場合は、共
鳴モードのマイク設置位置での状態音を検出してしま
う。

すなわち、系内の共鳴状態の音の節部分にマイクがある
と、系の管端からは共鳴状態の腹にあたる増巾された音
が出ているにもかかわらず、該マイクはほとんど無音状
態であると検知してしまう。

上記両マイクへの排気熱影響排除と、スピーカへの排気
系背圧影響排除と、エラー検出マイクへの排気系内音響
現象影響排除によってシステムの消音性能の安定化を図
ることができる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面により詳述する。

尚、この実施例を述べるにあたり、自動車の排気音の消
音に用いたアクティブキャンセラーシステムを例にと
る。

まず、第１図に示す実施例について、その構成を説明す
る。実施例のアクティブキャンセラーシステムＡは、第
１図に示すように、排気管１、スピーカ管２、アクティ
ブキャンセル制御手段６を主要な構成要素としている。

前記排気管１は、一端部が騒音源であるエンジン７に接
続され、他端部に排気音流出口11を有している。

前記スピーカ管２は、前記排気管１に隣接して平行に設
けられ、かつ、一端部がキャンセルスピーカ３に接続さ
れ、他端部にスピーカ音流出口21を有している。

前記排気管１の排気音流出口11及びスピーカ管２のスピ
ーカ音流出口21は、軸方向に同一位置で配置され、その
先端部にはディフューザ30が設けられている。即ち、こ
のディフューザ30は走行による空気流を内側に導いて生
じる負圧により排気管１の排気の流れを促すもので、略
楕円断面の筒形状に形成されている。また、このディフ
ューザ30は排気を導く排気管系の一部を成している。

前記アクティブキャンセル制御手段６は、前記エンジン
７からの排気音を監視して所定の消音圧力波発生信号
（ｌ）を前記キャンセルスピーカ３に出力する制御手段
で、入力手段として騒音検出マイク４、エラー検出マイ
ク８を備え、出力手段としてコントロールユニット５を
備えている。

尚、このアクティブキャンセル制御手段６からの消音圧
力波発生信号（ｌ）がキャンセルスピーカ３から排気音
の圧力波（以後、騒音圧力波という）とは逆位相の粗密
圧力波（以後、消音圧力波という）が出力される。

前記騒音検出マイク４は、騒音圧力波を検出する手段で
あって、コントロールユニット５に騒音信号（ｍ）を出
力するもので、この騒音検出マイク４は排気管１の途中
に、排気管１の管路12と連通された分岐路41aを形成す
る第１分岐管41を設け、この第１分岐管41の先端部に取
り付けられている。

該第１分岐管41には分岐路41a内の排気を強制冷却する
水冷式の冷却装置60が設けられている。即ち、冷却装置
60はポンプ61とラジエータ62を備え冷却水を第１分岐管
41に設けられた細管63に循環させこの第１分岐管41及び
分岐路41aを冷却するようになっている。

前記エラー検出マイク８は、排気音流出口11及びスピー
カ音流出口21の出口側であって排気管系に含まれるディ
フューザ30に第２分岐管42を介して設けられ、このエラ
ー検出マイク８は消音圧力波のモニター信号（ｎ）を出
力する。

前記第２分岐管42にあっては、ディフューザ30が強制冷
却手段を兼ねていて、このディフューザ30は空冷式の冷
却手段として負圧により第２分岐管42の分岐路42a内の
排気を強制的に排出して冷却を行う。

前記コントロールユニット５は、前記騒音検出マイク４
からの騒音信号（ｍ）に基づいて、騒音圧力波とは逆位
相の消音圧力波を前記キャンセルスピーカ３から出力さ
せる装置で、このコントロールユニット５は、A/D変換
器51、メモリ52、CPU53、D/A変換器54、グラフィックイ
コライザ55,56、パワーアンプ57を備えている。

前記A/D変換器51は、前記騒音検出マイク４からの騒音
信号（ｍ）及びグラフィックイコライザ56からの波形を
CPU53にて演算処理できるデジタル信号に変換する変換
器である。

前記メモリ52は、書き込み、読み出しのできるメモリ
で、騒音検出マイク４からの騒音信号に基く騒音圧力波
情報の書き込みやCPU53での演算途中における情報の書
き込みが行なわれ、また、CPU53での演算処理に必要な
情報が予め記憶されていて、必要に応じてCPU53へ読み
出される。

前記CPU53は、入力された各種の情報を予め定められた
処理条件に従って演算処理を行なう装置である。

前記D/A変換器54は、CPU53からの演算結果信号であるデ
ジタル信号をアナログ信号に変換する変換器である。

前記グラフィックイコライザ55は、D/A変換器54からの
アナログ信号に基づいて、任意の波形を形成する圧力波
形成器である。

一方のグラフィックイコライザ56は、前記エラー検出マ
イク８からのモニター信号（ｎ）に基づいて、任意の波
形を形成する圧力波形成器である。

前記パワーアンプ57は、前記グラフィックイコライザ55
からの圧力波を増幅させて前記キャンセルスピーカ３に
消音圧力波発生信号（ｌ）を出力する増幅器である。

次に実施例の作用を説明する。

まず、排気管１内の騒音圧力波の周波数が騒音検出マイ
ク４により検出されてコントロールユニット５に入力さ
れると、該コントロールユニット５からキャンセルスピ
ーカ３に、検出した騒音圧力波と逆位相の消音圧力波を
発生させるための消音圧力波発生信号（ｌ）が出力され
る。

この消音圧力波発生信号（ｌ）がキャンセルスピーカ３
に入力されると、騒音圧力波とは逆位相の消音圧力波が
キャンセルスピーカ３から出力され、両圧力波同士の打
ち消し合い、つまりアクティブキャンセル作用によって
排気管１内の騒音圧力波は消失し、排気音流出口11から
の排気音が消音されることになる。

また、第１分岐管41にあっては冷却装置60によって、第
２分岐管42にあってはディフューザ30によって強制冷却
される。このため両マイク4,8は排気の熱が直接伝達さ
れず、熱によって性能が低下したり故障したりするのが
防止され、それによって、システムの消音性能の安定化
が図れ、かつ両マイク4,8の耐久性が向上する。さら
に、両マイク4,8に耐熱性能が低いものが使用可能とな
ってマイクコストを低下させることができる。

このように本考案実施例では、両マイク4,8の排気熱に
よる性能低下や故障を防止できると共に両マイク4,8の
耐久性を向上させることができ、それによってシステム
の消音性能を安定化させるとができ、しかもマイクコス
トを低下させることができるという効果が得られる。

以上、本考案の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本考
案の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本考案に含まれる。

例えば、実施例では強制冷却手段として水冷式の冷却装
置や空冷式のディフューザを示したが、他の冷媒をもち
いるもの等他の冷却装置を使用してもよい。

また、実施例ではエンジンとして自動車のエンジンを示
したが、他のあらゆるエンジンに適用することができ
る。

排気管とスピーカ管との間に断熱材を設けて外気熱がキ
ャンセルスピーカに伝わるのを遮断するようにしてもよ
い。

（考案の効果） 以上説明してきたように、本考案の排気管用アクティブ
キャンセラーシステムにあっては、一端部が騒音源であ
るエンジンに接続され、他端部に排気音流出口を有して
いる排気管と、前記排気管に隣接して平行に設けられ、
かつ、一端部がキャンセルスピーカに接続され、他端部
にスピーカ音流出口を有しているスピーカ管と、軸方向
の同一位置で配置された前記排気音流出口とスピーカ音
流出口との先端部に、走行による空気流を内側に導く外
周間隙を介して設けられたディフューザと、前記排気管
から分岐して設けられた第１分岐管の端部に取り付けら
れた騒音検出マイクと、前記第１分岐管に設けられた強
制冷却手段と、前記ディフューザから分岐して設けられ
た第２分岐管の端部に取り付けられたエラー検出マイク
と、前記騒音検出マイクから入力した信号に基き騒音を
監視して騒音とは逆位相の粗密圧力波を得る制御信号を
キャンセルスピーカに出力すると共に、前記エラー検出
マイクからのモニター信号により消音状況を監視して制
御信号を調整し、エンジンからの騒音圧力波とキャンセ
ルスピーカからの消音圧力波の打ち消し作用により消音
を行なうアクィブキャンセル制御手段と、を備えている
装置としたため、両マイクへの排気熱影響排除と、スピ
ーカへの排気系背圧影響排除と、エラー検出マイクへの
排気系内音響現象影響排除によって、システムの消音性
能の安定化を図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例のアクィブキャンセラーシステム
を示す全体図、第２図は従来例を示す全体図である。 １……排気管 ３……キャンセルスピーカ ４……騒音検出マイク ６……アクィブキャンセル制御手段 ７……エンジン ８……エラー検出マイク 30……ディフューザ（強制冷却手段） 60……冷却装置（強制冷却手段）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部が騒音源であるエンジンに接続さ
   れ、他端部に排気音流出口を有している排気管と、 前記排気管に隣接して平行に設けられ、かつ、一端部が
   キャンセルスピーカに接続され、他端部にスピーカ音流
   出口を有しているスピーカ管と、 軸方向の同一位置で配置された前記排気音流出口とスピ
   ーカ音流出口との先端部に、走行による空気流を内側に
   導く外周間隙を介して設けられたディフューザと、 前記排気管から分岐して設けられた第１分岐管の端部に
   取り付けられた騒音検出マイクと、 前記第１分岐管に設けられた強制冷却手段と、 前記ディフューザから分岐して設けられた第２分岐管の
   端部に取り付けられたエラー検出マイクと、 前記騒音検出マイクから入力した信号に基き騒音を監視
   して騒音とは逆位相の粗密圧力波を得る制御信号をキャ
   ンセルスピーカに出力すると共に、前記エラー検出マイ
   クからのモニター信号により消音状況を監視して制御信
   号を調整し、エンジンからの騒音圧力波とキャンセルス
   ピーカからの消音圧力波の打ち消し作用により消音を行
   なうアクティブキャンセル制御手段と、 を備えていることを特徴とする排気管用アクティブキャ
   ンセラーシステム。