JPH09166989A - 能動型消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、エンジンから発生する排気騒音に
逆位相の音響信号を合成してその排気騒音の放射レベル
を低減する能動型消音器に関し、位相調整器にアナログ
位相調整器を用いた場合に発生する位相設定量の大きな
変化を容易に解消することを目的とする。 【解決手段】 消音用源音に補正手段５１により求めら
れた位相調整量分の位相遅れを与えるアナログ位相調整
器５７と、消音用源音に補正手段５１により求められた
レベル調整量の補正を施す振幅調整器５９と、消音用源
音生成回路５３，アナログ位相調整器５７および振幅調
整器５９に直列に配置され、排気騒音の排気管４１内の
伝搬時間と二次音源４９からの送出音の消音管路系４７
内の伝搬時間との差に基づいて決定される一定の遅延時
間を二次音源４９の電気信号に与える一定時間遅延器６
１とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンから発生
する排気騒音に逆位相の音響信号を合成してその排気騒
音の放射音レベルを低減する能動型消音器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、能動型消音器は、二次音源によ
って発生された音響信号を、排気騒音に積極的に合成し
て、その排気騒音の低減をはかることにより、排気騒音
に対する音響インピーダンスの短絡面を受動型消音器に
比べて広帯域にわたって形成することができるために、
種々の車両に採用されつつある。

【０００３】従来、このような能動型消音器として、例
えば、特開平４−２７２４１７号公報に開示されるもの
が知られている。図４は、この種の能動型消音器を示す
もので、この能動型消音器は、エンジン１１から発生す
る排気騒音を外部に排出する排気管１３の外周に、その
開口部１５ａが排気管１３の開口部１３ａとほぼ一致す
るように配置される消音管路系１５を有している。

【０００４】排気管１３の開口部１３ａの近傍には、排
気騒音を音響−電気変換するマイク１７が配置されてい
る。消音管路系１５の開口部１５ａと反対側には、排気
騒音を音響的に相殺する操作量を与える電気信号を電気
−音響変換して消音管路系１５に送出するスピーカ１９
が配置されている。

【０００５】マイク１７の出力には、マイク１７からの
信号に基づいて、このマイク１７により検出される音が
零になるように位相調整量およびレベル調整量を求める
補正手段２１が接続されている。スピーカ１９には、消
音用源音生成回路２３，アナログ位相調整器２５，振幅
調整器２７およびアンプ２９が直列に配置されている。

【０００６】ここで、消音用源音生成回路２３は、エン
ジン１１の回転周波数情報を入力し消音用源音を生成す
る。アナログ位相調整器２５は、消音用源音に補正手段
２１により求められた位相調整量分の位相遅れを与え
る。

【０００７】振幅調整器２７は、消音用源音に補正手段
２１により求められたレベル調整量の補正を施す。アン
プ２９は、振幅調整器２７からの信号を増幅してスピー
カ１９に出力する。上述した能動型消音器では、消音用
源音生成回路２３により生成された消音用源音に、アナ
ログ位相調整器２５を介して補正手段２１により求めら
れた位相調整量分の位相遅れを与え、また、振幅調整器
２７を介してレベル調整量の補正を施しているため、消
音性能を向上することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな能動型消音器では、位相調整器２５にＢＢＤ，ＬＰ
Ｆ等のアナログ位相調整器２５を使用しているため、排
気管１３の長さＬ１と消音管路系１５の長さＬ２に大き
な差があると、図５に示すように、消音周波数帯域にお
いてアナログ位相調整器２５の位相設定量が急激に変化
する部分（図に矢符で示す）が生じ、図６の（ａ）に○
で示すように、変化部分の消音性能が極端に低下すると
いう問題があった。

【０００９】なお、図６の（ｂ）は、スピーカ１９をオ
フにした時の消音特性を示している。すなわち、上述し
た図５は、騒音源に発振器により駆動するスピーカを用
い、Ｌ１＝２．５ｍ、Ｌ２＝０．７８ｍとした時の周波
数別のアナログ位相調整器２５の位相設定量を示してい
る。この図５を遅延時間の設定量に置き換えたのが図７
であり、位相設定量が大きく変化している１２５Hzおよ
び２９０Hzにおいて遅延時間設定量が大きく変化してい
る。

【００１０】これは、アナログ位相調整器２５では、そ
の特性を正確に再現できる、例えば、制御電圧と遅延時
間の回帰式等の特性式を得られないため、位相設定量に
設定誤差が生じることに起因している。

【００１１】なお、解決手段としては、アナログ位相調
整器２５をＦＩＲ等のデジタルフィルタに置き換える方
法があるが、この場合には、コストが非常に高くなる。
本発明は、かかる従来の問題を解決すべくなされたもの
で、位相調整器にアナログ位相調整器を用いた場合に発
生する位相設定量の大きな変化を容易に解消することが
できる能動型消音器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の能動型消音器
は、エンジンから発生する排気騒音を外部に排出する排
気管の外周にその開口部が前記排気管の開口部とほぼ一
致するように配置される消音管路系と、前記排気管の開
口部またはその近傍に設けられ、排気騒音を音響−電気
変換する変換手段と、前記消音管路系の前記開口部と反
対側に配置され前記排気騒音を音響的に相殺する操作量
を与える電気信号を電気−音響変換して前記消音管路系
に送出する二次音源と、前記変換手段からの信号に基づ
いて、この変換手段により検出される音が零になるよう
に位相調整量およびレベル調整量を求める補正手段と、
前記エンジンの回転周波数情報を入力し消音用源音を生
成する消音用源音生成回路と、前記消音用源音に前記補
正手段により求められた位相調整量分の位相遅れを与え
るアナログ位相調整器と、前記消音用源音に前記補正手
段により求められたレベル調整量の補正を施す振幅調整
器と、前記消音用源音生成回路，アナログ位相調整器お
よび振幅調整器に直列に配置され、前記排気騒音の前記
排気管内の伝搬時間と前記二次音源からの送出音の前記
消音管路系内の伝搬時間との差に基づいて決定される一
定の遅延時間を前記二次音源の前記電気信号に与える一
定時間遅延器とを備えたことを特徴とする。

【００１３】（作用）本発明の能動型消音器では、一定
時間遅延器により、排気騒音の排気管内の伝搬時間と、
二次音源からの送出音の消音管路系内の伝搬時間との差
に基づいて決定される一定の遅延時間が、二次音源の電
気信号に与えられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態
を示す回路図である。図において、符号４１は、エンジ
ン４３に接続される排気管を示している。この排気管４
１の開口部４１ａの外側には、マイク４５が配置されて
いる。

【００１５】排気管４１の開口部４１ａ側の外周は、消
音管路系４７の外筒管４７ａにより覆われている。外筒
管４７ａの開口部４７ｂは、排気管４１の開口部４１ａ
と略一致した位置とされている。消音管路系４７の外筒
管４７ａには、長尺状の連通管４７ｃが接続されてい
る。

【００１６】連通管４７ｃの端部には、消音管路系４７
に音響的に結合したスピーカ４９が配置されている。マ
イク４５の出力は、補正部５１の入力に接続される。消
音用源音生成回路５３の制御入力にはエンジン４３の回
転数を示す電気信号が与えられる。

【００１７】消音用源音生成回路５３の出力は、調整部
５５の入力に接続される。調整部５５は、アナログ位相
調整器５７と振幅調整器５９とを直列に配置してなる。
調整部５５の出力は、一定時間遅延器６１およびアンプ
６３を介してスピーカ４９に接続される。

【００１８】補正部５１の出力は、アナログ位相調整器
５７および振幅調整器５９の制御入力に接続される。以
下、本実施形態の動作を説明する。マイク４５は、エン
ジン４３から上述した排気管４１の開口部４１ａに到達
した排気騒音を電気信号に変換する。

【００１９】補正部５１は、マイク４５からの信号に基
づいて、このマイク４５により検出される音が零になる
ように位相調整量およびレベル調整量を求める。消音用
源音生成回路５３は、エンジン４３から与えられる回転
数に応じて通過帯域を切り換えることにより、上述した
電気信号の成分の内、排気騒音の主要成分に相当した周
波数成分を抽出し消音源音を生成する。

【００２０】調整部５５のアナログ位相調整器５７は、
このようにして生成された周波数成分に補正部５１によ
って設定される位相調整量の位相遅れを与える。次ぎ
に、振幅調整器５９により、このようにして位相遅れが
与えられた周波数成分を同様に補正部５１によって設定
されるレベル調整量の利得で増幅する。振幅調整器５９
により増幅された電気信号には、一定時間遅延器６１に
より一定の遅延時間ｍＳ３が与えられる。

【００２１】この実施形態では、一定時間遅延器６１
は、排気騒音の排気管４１内の伝搬時間ｍＳ１と、スピ
ーカ４９からの送出音の消音管路系４７内の伝搬時間ｍ
Ｓ２との差に基づいて決定される一定の遅延時間ｍＳ３
を電気信号に与える。排気騒音の排気管４１内の伝搬時
間ｍＳ１は、排気管４１の長さをＬ１、排気管４１内の
音波の伝搬速度をＣ１とすると、次式で与えられる。

【００２２】 ｍＳ１＝（Ｌ１／Ｃ１）×１０００ （ｍＳ） スピーカ４９からの送出音の消音管路系４７内の伝搬時
間ｍＳ２は、消音管路系４７の長さをＬ２、消音管路系
４７内の音波の伝搬速度をＣ２とすると、次式で与えら
れる。 ｍＳ２＝（Ｌ２／Ｃ２）×１０００ （ｍＳ） そして、一定の遅延時間ｍＳ３は、次式で与えられる。

【００２３】ｍＳ３＝ｍＳ１−ｍＳ２ （ｍＳ） なお、通常、排気管４１内の音波の伝搬速度Ｃ１は温度
により大きく変化するため、この実施形態では、伝搬速
度Ｃ１に排気管４１内が最高温度時の音速が使用され
る。そして、この実施形態では、遅延時間ｍＳ３が５ｍ
Ｓとされる。

【００２４】一定時間遅延器６１で一定の遅延時間ｍＳ
３を与えられた電気信号は、アンプ６３を介してスピー
カ４９により電気−音響変換されて消音管路系４７内に
出力される。このようにしてスピーカ４９から出力され
た音響信号は、消音管路系４７内を伝搬してその開口部
４７ｂから、排気管４１からの排気騒音と逆位相の状態
で外部に放射され、排気騒音が消音される。

【００２５】以上のように構成された能動型消音器で
は、一定時間遅延器６１により、排気騒音の排気管４１
内の伝搬時間と、スピーカ４９からの送出音の消音管路
系４７内の伝搬時間との差に基づいて決定される一定の
遅延時間を、スピーカ４９の電気信号に与えるようにし
たので、位相調整器にアナログ位相調整器５７を用いた
場合に発生する位相設定量の大きな変化を容易に解消す
ることができる。

【００２６】そして、一定時間遅延器６１は、比較的安
価であるため、アナログ位相調整器５７をＦＩＲ等のデ
ジタルフィルタに置き換える場合に比較してコストの上
昇を少なくすることができる。図２の曲線（ａ）は、上
述した能動型消音器のアナログ位相調整器５７の位相設
定量を示すもので、曲線（ｂ）で示す従来のアナログ位
相調整器２５の位相設定量に比較して変化が非常に小さ
くなっていることがわかる。

【００２７】図３の曲線（ａ）は、上述した能動型消音
器の消音特性を示すもので、曲線（ｂ）で示す従来の能
動型消音器に比較してピークＡ，Ｂがなくなり消音性能
が向上していることがわかる。図３の曲線（ｃ）は、ス
ピーカ４９をオフにした時の消音特性である。

【００２８】なお、上述した実施形態では、振幅調整器
５９の出力側に一定時間遅延器６１を配置した例につい
て説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、消音用源音生成回路５３とアナログ
位相調整器５７との間、あるいは、アナログ位相調整器
５７と振幅調整器５９との間に配置しても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の能動型消音
器では、一定時間遅延器により、排気騒音の排気管内の
伝搬時間と、二次音源からの送出音の消音管路系内の伝
搬時間との差に基づいて決定される一定の遅延時間を、
二次音源の電気信号に与えるようにしたので、位相調整
器にアナログ位相調整器を用いた場合に発生する位相設
定量の大きな変化を容易に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の能動型消音器の一実施形態を示す回路
図である。

【図２】図１の能動型消音器のアナログ位相調整器の位
相設定量を示す説明図である。

【図３】図１の能動型消音器の消音特性を示す説明図で
ある。

【図４】従来の能動型消音器の一例を示す回路図であ
る。

【図５】図４の能動型消音器のアナログ位相調整器の位
相設定量を示す説明図である。

【図６】図５のアナログ位相調整器の位相設定量を遅延
時間に換算した量を示す説明図である。

【図７】図４の能動型消音器の消音特性を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

４１ 排気管 ４１ａ 開口部 ４３ エンジン ４５ マイク ４７ 消音管路系 ４７ｂ 開口部 ４９ スピーカ ５１ 補正部 ５３ 消音用源音生成回路 ５７ アナログ位相調整器 ５９ 振幅調整器 ６１ 一定時間遅延器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン（４３）から発生する排気騒音
   を外部に排出する排気管（４１）の外周にその開口部
   （４７ｂ）が前記排気管（４１）の開口部（４１ａ）と
   ほぼ一致するように配置される消音管路系（４７）と、 前記排気管（４１）の開口部（４１ａ）またはその近傍
   に設けられ、排気騒音を音響−電気変換する変換手段
   （４５）と、 前記消音管路系（４７）の前記開口部（４７ｂ）と反対
   側に配置され前記排気騒音を音響的に相殺する操作量を
   与える電気信号を電気−音響変換して前記消音管路系
   （４７）に送出する二次音源（４９）と、 前記変換手段（４５）からの信号に基づいて、この変換
   手段（４５）により検出される音が零になるように位相
   調整量およびレベル調整量を求める補正手段（５１）
   と、 前記エンジン（４３）の回転周波数情報を入力し消音用
   源音を生成する消音用源音生成回路（５３）と、 前記消音用源音に前記補正手段（５１）により求められ
   た位相調整量分の位相遅れを与えるアナログ位相調整器
   （５７）と、 前記消音用源音に前記補正手段（５１）により求められ
   たレベル調整量の補正を施す振幅調整器（５９）と、 前記消音用源音生成回路（５３），アナログ位相調整器
   （５７）および振幅調整器（５９）に直列に配置され、
   前記排気騒音の前記排気管（４１）内の伝搬時間と前記
   二次音源（４９）からの送出音の前記消音管路系（４
   ７）内の伝搬時間との差に基づいて決定される一定の遅
   延時間を前記二次音源（４９）の前記電気信号に与える
   一定時間遅延器（６１）と、 を備えたことを特徴とする能動型消音器。