JPH10240268A - 消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 エンジンを駆動しながら正確なシステム同定
を行える消音装置を提供する。 【解決手段】 消音偏差検出マイク３５の出力、遅延フ
ィルタ４２を介した騒音検出マイク３８の出力より、騒
音と大きさが等しく逆位相の音波を上記スピーカ６から
発生させるための消音信号を形成させるための係数演算
器４３と、係数演算器により係数が更新され、騒音検出
マイクの出力を受けて消音信号をスピーカに供給する適
応フィルタ４１と白色ノイズ発生器５０とを備え、装置
使用前のシステム同定時には白色ノイズ発生器の出力を
適応フィルタ及びスピーカに供給して、システム径路上
の音響的な伝達特性である適応フィルタの内容を遅延フ
ィルタにコピーする消音装置において、騒音源が内燃機
関であり、システム同定時には該内燃機関の駆動周波数
を段階的に又は連続的に変化させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、消音装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は先に、エンジンの出力を低下
させることなく、従来の消音器とほぼ同じ大きさで、騒
音を大幅に低減することを目的とした消音装置（特願平
７−２８７９８１号）を提案した。これは図４に示すよ
うに、全体は１で示され、排気管２の出口開口２ａ付近
に配設された主消音器３内に、ケーシング５と隔壁１６
とにより空気室７と閉塞空間８を形成し、空気室７に面
するように音波発生手段としてのスピーカ６が配置さ
れ、空気室７には銅、アルミニウム等の放熱性の良い材
料から成る音響管９の一端が接続されている。音響管９
の他端はパッキン１０を介して排気管２の内部に連通す
るように接続されるが、この開口部にはネット状の第１
フィルタ１１、およびグラスウール等の耐熱性を有し多
孔質材料から成る第２フィルタ１２が取り付けられてい
る。すなわち、例えばディーゼルエンジンＥ（騒音源）
ではカーボン等の微粒子を大量に放出するが、それらは
第１フィルタ１１および第２フィルタ１２により遮断さ
れ、スピーカ６の動作を長期にわたって安定させるよう
になっている。また、排気管２の出口開口２ａに近傍し
て、消音偏差検出手段としての消音偏差検出器１３が支
持部材１５を介して配設されており、この検出出力ｅは
消音信号発生装置１４に供給されるようになっている。
消音信号発生装置１４は、例えばエンジンＥの振動を検
出する騒音検出手段としての振動検出器３８の検出信号
ＲＥＦに基づいてスピーカ６の駆動部に消音信号ｙを供
給するようになっている。

【０００３】この消音信号発生装置について図５を参照
して説明すると、振動検出器３８のアナログ出力ＲＥＦ
は増幅器３９、Ａ／Ｄコンバータ４０を介して適応フィ
ルタ４１および遅延フィルタ４２に騒音信号ｘとして供
給されるようになっており、また上述した消音偏差検出
器１３に内蔵される消音偏差検出マイク３５の検出出力
ｅは増幅器４６、Ａ／Ｄコンバータ４７を介して係数演
算器４３に供給されるようになっている。ここでＲＥＦ
は、排気管の騒音と相関のある信号なら何でも良く、例
えばエンジンの振動を振動検知器で検出した信号であ
る。適応フィルタ４１はＮ個の乗算器、すなわちＮ個の
タップを有し、これらは係数演算器４３の出力によりそ
の係数が更新され、また遅延フィルタ４２は、図４にお
いてスピーカ６→空気室７→音響管９→排気管２→消音
偏差検出器１３までの径路に相当する音響的な伝達特性
を有している。すなわち、この時間遅れを考慮して遅延
フィルタ４２の係数を定めており、この係数は後で詳述
するが、予め計測または同定されて備えられたものであ
る。さらに、係数演算器４３は適応フィルタ４１に与え
られる最適係数を逐次算出するための適応アルゴリズム
である。この適応アルゴリズムは実際の騒音環境下では
時間的に変化するパラメータ、例えば大気圧、温度、湿
度、音圧および周波数成分などに応じて適応フィルタ４
１の定数や伝達関数を変化させる。

【０００４】上述したように振動検出器３８の検出出力
ＲＥＦはＡ／Ｄコンバータ４０でデジタルに変換され、
騒音信号ｘを得るが、この騒音信号ｘは適応フィルタ４
１に入力され、ここから消音偏差検出器１３の位置にお
いて騒音と振幅が等しく、かつ逆位相となるような消音
信号ｙが出力される。得られた消音信号ｙはＤ／Ａコン
バータ４４でアナログ信号に変換され、そして増幅器４
５により増幅されてスピーカ６の駆動部に供給されるよ
うになっている。消音信号発生装置１４は以上のような
公知のＡＮＣ（アクティブ・ノイズ・コントロール）技
術が用いられている。

【０００５】以上のようにして構成される消音装置１に
より、音響管９内の空気質量と空気室７で形成される共
鳴系を消音信号発生装置１４の信号ｙを受けてスピーカ
６が駆動し、排気管２内の騒音と同じ振幅で、かつ逆位
相である消音音波を発生し、干渉による相互作用により
騒音を打ち消すように制御されるのであるが、消音偏差
は消音偏差検出器１３により検出され、その偏差がゼロ
となるようにスピーカ６の駆動が制御されるので、結果
的に排気管２の出口開口２ａにおける騒音が大幅に低減
される。

【０００６】次に図３を参照してシステム同定作用につ
いて説明すると、白色ノイズ発生器５０は全周波数領域
においてそのレベルがほぼ一定の周波数特性の音波であ
る白色ノイズＮＳを発生させ、スピーカ６から消音偏差
検出器１３までの経路を含んだ破線で示すシステム経路
Ｐおよび、適応フィルタ４１、係数演算器４３にそれぞ
れ入力される。演算器または減算器７０において、適応
フィルタ４１の出力ｙとシステム経路Ｐの出力信号ｄと
の差をとり、これを偏差ｅとして係数演算器４３に入力
される。この係数演算器４３は、適応フィルタ４１の最
適係数を演算するのであるが、白色ノイズＮＳと偏差ｅ
を参照してｅ→０にすべく、すなわち偏差がゼロとなる
ように適応フィルタ４１の係数を逐次、更新する。その
結果、適応フィルタ４１にはシステム経路Ｐと同等の伝
達特性が同定され、同定された適応フィルタ４１の係数
は、遅延フィルタ４２の係数メモリにコピーされ、次に
図５の回路が自動的に構成されるようになっている。な
お、図３において符号４８はスムージング・フィルタ
（ＳＭＦ）であり、Ｄ／Ａ変換器４４で変換されたアナ
ログ電圧を時間的に連続なアナログ信号にする働きを
し、また符号４９はアンチ・エイリアシング・フィルタ
（ＡＡＦ）であり、帯域制限フィルタとも呼ばれるが、
入力信号に含まれるインパルス雑音のような周波数の高
い成分がサンプリング操作により折り返されて、真の信
号成分を乱すことがないようにするものである。なお、
ＳＭＦおよびＡＡＦは他の回路図では図示省略してい
る。

【０００７】然るに騒音源がエンジンである場合には、
高温の排気ガスを排出する。これがダクト２内を通るの
であるが、常温の空気中をスピーカ６からの消音音波が
流れる場合とでは、音速が大きく異なってくるので白色
ノイズだけでは正確な同定作業を行なうことができな
い。

【０００８】これを考慮して本出願人は実際にエンジン
を駆動したままで上述したようにシステム同定作業を行
なった。然しながら、このときダクト２内には図６に示
すような周波数成分の騒音が観測された。すなわち、９
０ＨＺ、１８０ＨＺ、３６０ＨＺ近傍で卓越したピーク
を有する周波数成分がある。白色ノイズ発生器５０のノ
イズＮＳの音圧レベルはこれらピークレベルとほば同一
か、これより低い。このような騒音では９０ＨＺ、１８
０ＨＺ及び３６０ＨＺ近傍でピークを有する音成分が外
乱となって正確な同定作業が出来ない。すなわち、この
ような騒音と共に同定作業したとしても実際の消音作業
時には特に卓越したピークの９０ＨＺ近傍騒音成分は消
音できない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題に
鑑みてなされ高温の排気ガスを排出するエンジンを駆動
しながら、正確にシステム同定作業を行うことができる
消音装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の目的は、音波発生
手段と、消音偏差検出手段と、騒音源の騒音を検出する
騒音検出手段と、前記消音偏差検出手段の出力、及び音
響的な伝達特性を有する遅延フィルタを介して前記騒音
検出手段の出力を受けて、前記騒音と大きさが等しく逆
位相の音波を前記音波発生手段から発生させるための消
音信号を形成させるための係数演算器と、該係数演算器
によりその係数が更新可能であり、前記騒音検出手段の
出力を受けて前記消音信号を前記音波発生手段に供給す
る適応フィルタと白色ノイズ発生器とを備え、装置使用
前のシステム同定時には前記白色ノイズ発生器の出力を
前記適応フィルタ及び前記音波発生手段に供給して、前
記音波発生手段から前記消音偏差検出手段までの径路を
含むシステム径路の音響的な伝達特性を測定して、該測
定結果である前記適応フィルタの内容を前記遅延フィル
タにコピーするようにした消音装置において、騒音源が
内燃機関であり、前記システム同定時には該内燃機関の
駆動周波数を段階的に又は連続的に変化させるようにし
たことを特徴とする消音装置、によって解決される。

【００１１】以上の構成により内燃機関、例えば、エン
ジンの騒音のほゞ全周波数成分を均等に消音することが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態では図３及び
図５の回路がそのまゝ適用される。すなわち、騒音源で
あるエンジンの駆動周波数のみが変化させられる。

【００１３】第１の実施の形態ではエンジンへの燃料供
給バルブの開度を調節して駆動周波数が卓越したピーク
成分を発生する周波数成分が９０ｘ１．１ＨＺとなるよ
うに変えられる。これによって、高周波成分の周波数も
ほゞ２ｘ（９０ｘ１．１）ＨＺ及び４ｘ（９０ｘ１．
１）ＨＺとなるが、このような駆動周波数でシステム同
定作業を行なう。これによって得た音響伝達特性を適応
フィルタ４１から遅延フィルタ４２にコピーして図５の
回路で消音作業を行なったところ、従来より良好な消音
効果が得られた。

【００１４】図２は本発明の第２の実施の形態を示す
が、本実施の形態では最も卓越したピークを示す周波数
成分が９０ＨＺから、９２ＨＺとなるような駆動周波数
に変えて、第１所定の時間、同定作業を行ない、次いで
９４ＨＺとなるような駆動周波数に変えて第２の所定時
間（第１の所定時間と同一であってもよい）、同定作業
を行なった。この場合にも９２ｘ２ＨＺ、９２ｘ４ＨＺ
及び９４ｘ２ＨＺ、９４ｘ４ＨＺ近傍のピークが現れ
る。

【００１５】同様にして、２ＨＺづつ増加させてすなわ
ち、９６ＨＺ、９８ＨＺ……、で卓越したピークが発生
するように駆動周波数を変えて、第３、第４……の所定
時間、（これらは上述と同様に同一としてもよい）同定
作業を行なった。このような同定作業では各ピーク成分
間の平均的な同定が行なわれ、なお、すぐれた消音効果
が得られた。

【００１６】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本
発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００１７】例えば、以上の第２実施形態では、通常の
駆動周波数における卓越した周波数成分９０ＨＺから２
ＨＺおきになるように段階的に駆動周波数を変えて同定
作業を行なったが、これに代えて他周波数成分、例えば
１ＨＺおきに、あるいは３ＨＺおきに又は−１ＨＺ、あ
るいは−２ＨＺ、−３ＨＺおきに卓越した周波数成分が
変わるように駆動周波数を変えてもよい。あるいは段階
的に変える代わりに連続的に、例えば通常の駆動周波数
における卓越した第１の周波数成分９０ＨＺから第２の
周波数成分１８０ＨＺまでの周波数成分までを掃引する
ようにエンジンの駆動周波数を変えて同定作業をするよ
うにしてもよい。あるいはエンジンを駆動開始するとき
に、又は停止するときに同定作業をするよにしてもよ
い。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の消音装置に
よれば、エンジンを駆動したまゝで正確な同定作業を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するグラフで
ある。

【図２】本発明の第２の実施の形態を説明するグラフで
ある。

【図３】従来例によるシステム同定回路のブロック図で
ある。

【図４】従来例の消音装置を示す断面図である。

【図５】同ブロック図である。

【図６】従来例の騒音源の周波数成分を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

４１ 適応フィルタ ４３ 係数演算器４３ ５０ 白色ノイズ発生器 Ｅ エンジン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０３Ｈ 21/00 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音波発生手段と、消音偏差検出手段と、
   騒音源の騒音を検出する騒音検出手段と、前記消音偏差
   検出手段の出力、及び音響的な伝達特性を有する遅延フ
   ィルタを介して前記騒音検出手段の出力を受けて、前記
   騒音と大きさが等しく逆位相の音波を前記音波発生手段
   から発生させるための消音信号を形成させるための係数
   演算器と、該係数演算器によりその係数が更新可能であ
   り、前記騒音検出手段の出力を受けて前記消音信号を前
   記音波発生手段に供給する適応フィルタと、白色ノイズ
   発生器とを備え、装置使用前のシステム同定時には前記
   白色ノイズ発生器の出力を前記適応フィルタ及び前記音
   波発生手段に供給して、前記音波発生手段から前記消音
   偏差検出手段までの径路を含むシステム径路の音響的な
   伝達特性を測定して、該測定結果である前記適応フィル
   タの内容を前記遅延フィルタにコピーするようにした消
   音装置において、騒音源が内燃機関であり、前記システ
   ム同定時には該内燃機関の駆動周波数を段階的に又は連
   続的に変化させるようにしたことを特徴とする消音装
   置。