JPH0788774B2

JPH0788774B2 - 内燃機関の消音装置

Info

Publication number: JPH0788774B2
Application number: JP20451488A
Authority: JP
Inventors: 良和早川; 裕一佐久間; 哲佐々木; 進太田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1988-08-16
Publication date: 1995-09-27
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: JPH0255822A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車等内燃機関の消音装置に係り、詳しく
はエンジンの運転状態に応じて騒音レベルが低い方の消
音通路に切り換える装置に関する。

（従来の技術）一般に自動車の騒音は、道路交通騒音として環境公害に
係りのある車外騒音と、乗員の快適性の阻害要因となる
車内騒音とに大別される。車外騒音は、自動車の保安基
準により法的に規制され、年々強化されている。一方、
車内騒音は自動車商品性のうえで重要な位置を占めてい
る。かかる観点から排気の低騒音化が重要な要因の一つ
となっており、その対策として排気通路に消音器を設け
ることは広く一般に行われている。また、マイクロコン
ピュータの応用によりエンジンの運転状態に応じて排気
通路の音響特性を変化させて排気の低騒音化を図る試み
が行われている。

従来のこの種の内燃機関の消音装置としては、例えば、
実開昭59−156104号公報に記載のものがある。この装置
では、排気通路に設けられた共鳴室に開口する複数の頚
管の道路面積をエンジンの運転状態に基づいて変化させ
ることにより、排気の低騒音化を図っている。また、エ
ンジンの回転数に基づいて共鳴室の共鳴周波数を抑制す
るもの（実開昭61−78212号公報参照）や排気通路内の
圧力を検出し、この圧力振動が小さくなるように圧力振
動周波数を抑制するもの（実開昭61−186717号公報参
照）がある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の内燃機関の消音装置に
あっては、共鳴室の共鳴周波をエンジンの運転状態に応
じて制御したり、排気通路内の排気による圧力変化に基
づいて共鳴周波数を予測する構成となっていたため、次
のような問題点があった。

すなわち、前者の場合は共鳴室の位置が固定されてお
り、排気温度等による共鳴周波数の変動に対して制御が
追従できずに消音効果が一部の回転領域に偏ったものと
なる。また、排気通路内のセンサの取付位置によって圧
力変動の検出量が変化してしまい。これは予測する共鳴
レベルを左右するため最適な共鳴周波数を予測すること
は困難であり、この制御の実現化は難しい。さらに、排
気系の経時変化（例えば、錆等による排気管内面の粗さ
の変化等）によって排気騒音の騒音レベルが変動する
が、この点についても考慮されていないため、当初の消
音効果を維持することができない。

（発明の目的）そこで本発明は、排気系に設けられた複数の消音通路毎
に排気に対する騒音レベルを設定するとともに、運転中
は実際の騒音レベルによってこれらの騒音レベルを学習
更新しながら常に騒音レベルが低い方の消音通路に切り
換えることにより、消音効果を排気系の経時変化によら
ず全運転領域に亘って発揮して、車両の騒音レベルを低
減する内燃機関の消音装置を提供することを目的として
いる。

（課題を解決するための手段）本発明による内燃機関の消音装置は上記目的達成のた
め、その基本概念図を第１図に示すように、エンジンの
排気系に設けられた複数の消音通路ａと、エンジン負荷
および回転数をパラメータとしてエンジンの運転状態を
検出する運転状態検出手段ｂと、車両の走行状態を検出
する走行状態検出手段ｃと、エンジン排気系の騒音を検
出する排気騒音検出手段ｄと、エンジン負荷および回転
数をパラメータとして排気に対する前記各消音通路の騒
音レベルを測定し、該騒音レベルを記憶する記憶手段と
ｅと、所定の走行期間毎に排気騒音検出手段ｄの出力を
そのときに運転状態に対応する騒音レベルとして学習
し、この学習値によって該当する領域の前記騒音レベル
を書き換える学習手段ｆと、運転状態検出手段ｂの出力
に基づいて前記騒音レベルが所定値となる消音通路を選
択し、該消音通路に切り換えるように制御信号を出力す
る制御手段ｇと、制御手段ｇの出力に基づいて前記消音
通路を切り換える切換手段ｈと、を備えている。

（作用）本発明では、排気系に設けられた複数の消音通路毎の排
気に対する騒音レベルが測定され記憶されるとともに、
運転中はこの騒音レベルが所定の走行期間毎に検出され
る排気騒音データによって書き換えられて学習され、学
習結果に基づく騒音レベルに基づいて騒音レベルが低い
方の消音通路を選択するように切換制御が行われる。

したがって、消音通路の消音効果が排気系の経時変化に
よらず運転領域全般に亘って発揮されるようになり、車
両の騒音レベルが大幅に低減し、その効果が維持され
る。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜９図は本発明に係る内燃機関の消音装置の一実施
例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、１はエンジン
であり、排気は排気マニホールド２、フロントチューブ
３、プリマフラ４、センターチューブ５、メインマフラ
６およびティールチューブ７を通して排出される。

センターチューブ５、メインマフラ６およびティールチ
ューブ７は排気系の消音通路A8を構成しており、９はそ
の他の消音通路B9である。

エンジン１の回転速度Ｎは回転速度検出部11によって検
出され、吸入負圧Ｐは吸入負圧検出部12によって検出さ
れる。回転速度検出部11および吸入検出部12は運転状態
検出手段13を構成しており、運転状態検出手段13からの
出力は演算部14に入力される。演算部14は学習手段およ
び制御手段としての機能を有しており、演算部14は記憶
部15に書き込まれているプログラムに従って記憶部15内
に格納されている騒音レベルマップとの間でデータの授
受を行ったりしながら消音通路の切換制御に必要な処理
値を演算処理し、必要に応じて処理したデータを制御信
号Ｓとして出力する。アクチュエータ（切換手段）16は
制御信号Ｓによって駆動され、アクチュエータ16によっ
て消音通路A8および消音通路B9が切り換られる。

なお、記憶部（記憶手段）15は予め実験等によりエンジ
ン負荷および回転数をパラメータとして測定した上記消
音通路毎の騒音レベルデータをマップに格納しており、
運転中はこの騒音レベルデータが演算部14によって書き
換えられる。

第３図は制御系の構成図である。第３図において、排気
騒音に係る排気系内の圧力変動、排気突出音又は車内音
等は排気騒音検出器21により検出され、トランスミッシ
ョンのギヤ位置Ｔはギヤ位置検出器（走行状態検出手
段）22により検出される。なお、排気騒音を測定する検
出器の取り付け位置は環境条件の良い車体内に取り付け
た方がよい。吸入負圧（エンジン負荷）Ｐは負荷検出器
23により検出され、エンジンの回転速度Ｎは回転速度検
出器24により検出される。排気騒音検出器21の出力はフ
ィルタ25に入力されており、フィルタ25では上記検出量
のＯ・Ａ値、特定時数又は重み付け等の定量化が行われ
る。ギヤ位置検出器22、負荷検出器23および回転速度検
出器24の各出力と上記定量化されたデータは記憶データ
部27に入力される。記憶データ部27は後述する負圧Ｐお
よび回転速度Ｎをパラメータとする消音通路毎の騒音レ
ベルSPLのデータマップが格納されている。

一方、ギヤ位置検出器22、負荷検出器23および回転速度
検出器24の各出力は最良経路選択部28に入力されてお
り、最良経路選択部28ではこれらの情報に基づいて上記
データマップから騒音レベルが低くなる方の消音通路を
選択するように制御信号Ｓがヒステリシス設定部29を介
してアクチュエータ30に出力される。ヒステリシス設定
部29には消音通路を切り換える際の作動回数を低減する
ように後述するヒステリシス特性が設定されている。ア
クチュエータ30が制御信号Ｓによって駆動されることに
より切換スイッチ31が切り換えられ、排気通路が消音通
路A32又は消音通路B33に切り換えられる。また、切換ス
イッチ31の切り換え位置は消音通路を判別する判別信号
としてデータ書換部34に入力されており、データ書換部
34では所定の走行期間毎に上記定量データをその運転状
態に対応する騒音レベルとして学習し、この学習値によ
って上記データマップの該当するエリアのデータが書き
換えられる。

次に、作用を説明するが、最初に本実施例の基本原理を
述べる。

第４図は一般的な排気の騒音レベルSPLを示す図であ
り、全負荷運転時の騒音レベルA_fと無負荷時の騒音レベ
ルA_mを示している。排気の騒音レベルはこれらの騒音レ
ベルA_r〜A_mの間でその時の運転状態によって変化する。

第５図は全負荷運転時の二つの消音通路の騒音レベルSP
Lを示す図であり、予めこのような騒音レベルマップを
実験等により求め記憶しておく。そしてこの場合、回転
速度N₁が以下ではＢ経路、N₁＜Ｎ＜N₂の時はＡ経路、N₂
＜Ｎ＜N₃の時はＢ経路という具合に常に騒音レベルSPL
が低い方を選択するように消音通路の切換制御を行うこ
とにより、排気の騒音レベルを全運転領域に亘って低減
しようとするものである。

第６図は回転速度Ｎおよび吸入負圧Ｐをパラメータとし
て消音通路の消音特性の一例を示す図であり、第７図は
この消音特性に基づいて作成されたデータマップであ
る。このようなデータマップが記憶部15内に記憶される
が、実際にはさらに細かく分割設定されて消音通路の切
り換えが滑らかに行われる。

第８図は上記基本原理に基づく消音通路の切換制御のプ
ログラムを示すフローチャートであり、本プログラムは
所定期間毎に一度実行される。

まず、P₁で回転速度Ｎ、吸入負圧Ｐおよびギヤ位置Ｔを
読み込み、P₂で学習条件が成立したか否かを判別する。
ここで学習条件は次の（イ）〜（ハ）の項目のうち少な
くとも一つによって判別される。

（イ）一定時間定常走行したか。

（ロ）所定距離走行したか。

（ハ）空燃比フィードバック制御中に所定時間経過した
か。

学習条件にないときは、P₃で消音通路A8および消音通路
B9にそれぞれ対応するように設定された第７図に示した
ようなデータマップからその時の運転状態に応じた騒音
レベルSPLをそれぞれルックアップし、騒音レベルSPLの
低い方の消音通路A8又は消音通路B9を選択して今回のル
ーチンを終了する。これにより、制御信号Ｓが出力さ
れ、アクチュエータ16が駆動されて排気系が消音通路A8
又は消音通路B9に切り換えられる。制御信号Ｓがアクチ
ュエータ16に出力されるとき第３図で示したヒステリシ
ス設定部29によってヒステリシスが与えられ、過激な作
動回数が低減される。このヒステリシス特性は次の
（ニ）〜（ホ）のような方法が考えられるが、実用的に
は（ニ）と（ホ）を組み合わせたものが最良である。

（ニ）一定の遅れ時間をもたせて切り換える。

（ホ）一定の回転速度の変化によって切り換える。

（ヘ）一定のデータ数を数えて切り換える。

一方、ステップP₂で学習条件にあるときは、P₄でその時
の運転状態に対応する騒音レベルSPLとしてフィルタ25
で定量化された排気騒音データを学習し、この時の回転
速度Ｎおよび吸入負圧Ｐに該当する上記データマップの
データエリアの騒音レベルデータをこの学習値により書
き換えて今回のルーチンを終了する。このデータマップ
に書き込まれる学習値（排気騒音データ）としては次の
（ト）〜（リ）に述べるものがあり、実用化に際しては
この中の１つを選択して製作する。

（ト）過去のデータの累積値の平均値いままでの平均的な騒音レベルが書き込まれるが記憶デ
ータの容量が大きいことが必要である。

（チ）過去のデータの累積値の中央値特異なデータは省かれるので良い代表値となるが、記憶
データ数を多く必要とする。

（リ）移動平均値最近のデータの平均値を求めることにより、排気系の経
時変化に対応できる。

実用的には（ト）と（リ）または（リ）の組み合わせが
データとして最良となる。

第９図は排気通路の経時変化による消音通路A8および消
音通路B9の消音特性の変化を示す図であり、上記のよう
な学習機能を付加することによって、各消音通路の消音
効果が経時変化に対応して発揮されるようになる。

したがって、消音通路A8および消音通路B9について予め
排気に対する騒音レベルSPLの各特性を無負荷から全負
荷まで回転速度Ｎおよび吸入負圧Ｐをパラメータとして
求めておくことにより、その特性が排気の騒音レベルに
最も影響の大きい排気温度と排気流量（排気温度と排気
流量の変化は吸入負圧の変化に対応している）を考慮し
たものとなる。これらの騒音レベルマップを用いて排気
の騒音レベルが低い方の消音通路に切り換えるように制
御を行うことにより、全運転領域に亘ってその排気系の
効果を有効に発揮することができ、車両の騒音レベルを
大幅に低減することができる。また、騒音レベルSPLを
所定の走行期間毎に実際に検出される騒音レベルデータ
で書き換えることにより、排気系の経時変化によらず消
音通路の消音効果が維持されるようになる。

なお、騒音レベルのデータマップは変速ギヤのギヤ位置
毎に作成しておき、ギヤ位置によって消音通路の切換制
御を行うようにすれば更に良好な消音効果が得られる。

（発明の効果）本発明によれば、排気系に設けられた複数の消音通路毎
に排気に対する騒音レベルを設定するとともに、運転中
は実際に検出される騒音レベルによってこれらの騒音レ
ベルを学習更新しながら騒音レベルが低い方の消音通路
を選択するようにエンジンの運転状態に応じて消音通路
の切換制御を行っているので、排気系の経時変化に適切
に対応しつつ各消音通路の消音特性が全運転領域に亘っ
て有効に発揮することができ、車両の騒音レベルを大幅
に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜９図は本発明に係
る内燃機関の消音装置の一実施例を示す図であり、第２
図はその全体構成図、第３図はその制御系の構成図、第
４図はその原理を説明するための負荷に対する騒音レベ
ルの特性図、第５図はその原理を説明するための消音通
路毎の騒音レベルの特性図、第６図はその消音通路の騒
音レベルマップ、第７図は第６図の騒音レベルのデータ
マップ、第８図はその消音通路の切換制御のプログラム
を示すフローチャート、第９図は経時変化による消音通
路の消音特性の変化を示す図である。１……エンジン、８……消音通路Ａ（消音通路）、９……消音通路Ｂ（消音通路）、 13……運転状態検出手段、 14……演算部（制御手段、学習手段）、 15……記憶部（記憶手段）、 16……アクチュエータ（切換手段）、 21……排気騒音検出器（排気騒音検出手段）、 22……ギヤ位置検出器（走行状態検出手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田進神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献実開昭61−187914（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−51110（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）エンジンの排気系に設けられた複数の
消音通路と、ｂ）エンジン負荷および回転数をパラメータとしてエン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、ｃ）車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、ｄ）エンジンの排気系の騒音を検出する排気騒音検出手
段と、ｅ）エンジン負荷および回転数をパラメータとして排気
に対する前記各消音通路の騒音レベルを測定し、該騒音
レベルを記憶する記憶手段と、ｆ）所定の走行期間毎に排気騒音検出手段の出力をその
ときの運転状態に対応する騒音レベルとして学習し、こ
の学習値によって該当する領域の前記騒音レベルを書き
換える学習手段と、ｇ）運転状態検出手段の出力に基づいて前記騒音レベル
が所定値となる消音通路を選択し、該消音通路に切り換
えるように制御信号を出力する制御手段と、ｈ）制御手段の出力に基づいて前記消音通路を切り換え
る切換手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の消音装置。