JP2001050024A - 内燃機関の排気騷音及び／又は気体移送システムのダクト内部の騷音を制御するための装置及び方法 - Google Patents

内燃機関の排気騷音及び／又は気体移送システムのダクト内部の騷音を制御するための装置及び方法

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JP2001050024A
JP2001050024A JP2000204962A JP2000204962A JP2001050024A JP 2001050024 A JP2001050024 A JP 2001050024A JP 2000204962 A JP2000204962 A JP 2000204962A JP 2000204962 A JP2000204962 A JP 2000204962A JP 2001050024 A JP2001050024 A JP 2001050024A
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Yoha Hwang
黄▲よ▼夏
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は自動車エンジンのような内燃機関の
排気騷音及び移送システムのダクト内部の騷音を制御す
るための装置及び方法に関するものである。 【解決手段】 本発明の排気騷音能動制御装置は、主排
気パイプ(11)と、前記主排気パイプ(11)に連結された、
可変的長さを有する第1及び第2バイパスパイプ(12、13)
と、この第1及び第2バイパスパイプ(12、13)の長さを各
々変化させるアクチュエータ(14、15)と、前記アクチュ
エータ(14、15)を制御する制御器(21)を含む。また、排
気騷音能動制御装置は、主排気パイプ(11)の下流に分岐
されて設置された低排圧マフラー(18)及び高排圧マフラ
ー(19)と、主排気パイプ(11)と両マフラー(18、19)を選
択的に連通させるバルブ(20)を更に含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車エンジンのよ
うな内燃機関の排気騷音及び建物の空調システムのよう
な気体移送システムのダクト内部の騷音を制御するため
の騷音減少技術に関するもので、より詳細には可変又は
固定バイパスパイプ(又はダクト)と二重マフラーを利用
した騷音を制御するための装置及び方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気騷音を制御する最も普遍
的な方法はマフラーを利用することである。自動車の場
合には、エンジンの動作回転数が大きく変化し回転数に
よって排気騷音の主周波数成分が変化される。従って、
全体回転数の範囲に亘って效果的に動作するマフラーを
製作するには設計上、多くの難しさが伴う。一般的にマ
フラーは内部で排気ガスが複雑な経路を通過するように
設計され必然的に排気抵抗を誘発し、これに伴い排圧が
増加してエンジンから排気ガスの円滑な排出を阻害して
エンジンの効率を低下させる。一部オートバイ暴走族の
場合、意図的にエンジンとマフラーの連結を遮断して相
当な騷音を出しているが、エンジンの出力増強を楽しむ
例を見ても、マフラーの排圧によるエンジン出力減少は
排気騷音の減少と直接連結するので排気騷音の減少はマ
フラー設計者には常に頭の重い問題となってきた。
【０００３】一方、最近詳述した受動的な騷音制御方式
の短所を克服して排圧を減らしエンジンの効率を増加さ
せるための新しい形態の騷音制御方式で排気騷音の能動
制御に関する研究が活発に進行されてきて、建物の空調
システムのような移送システムのダクト内部の騷音を制
御するための騷音減少技術にも適用及び研究されてい
る。このような排気騷音及び/又はダクト内の騷音の能
動制御技術を概略的に詳察すれば次の通りである。
【０００４】現在研究されている排気騷音及び/又はダ
クト内の騷音の能動制御に関する代表的な方式の一例に
よれば、騷音が通過する排気パイプ及び/又はダクト内
に騷音測定用マイクを設置し、マイクロから測定された
騷音情報を制御器へ送り、制御器は制御理論による出力
信号を排気パイプ及び/又はダクト内のマイクより出口
側に設置されたスピーカーへ送って、元の騷音とは大き
さが同一であるものの位相が反対となる相殺騷音を発生
させ、元の騷音とスピーカーを通じて出る騒音の二つの
騷音等が互いに干渉を起こすようにして装置の外部に放
出される騷音の大きさを減少させる形態を採っている。
【０００５】このような能動騷音制御方式は実験室でそ
の効果が十分に立証されたことにもかかわらず、実際の
車両での商用化には沢山の努力にもかかわらずまだ至っ
ておらず、これは次のような問題点があるからである。
【０００６】(1)車両の排気騷音は非常に大きいため、
これを相殺させる為には非常に大きい出力のスピーカー
が必要である。また、スピーカーの特性上、低い周波数
の音を発生させる為にはスピーカーの直径を大きくしな
らなければならないため、車両下部に装着する高出力、
小型、軽量スピーカーの製作が技術的に非常に難しいの
で経済性のための低価の製作がほとんど不可能である。
【０００７】(2)車両に適用する場合、既存車両の下部
構造を大きく変更せずには相当なる大きさと重量を有す
るスピーカーを設置する適当な空間が足らず、また車両
の製作、維持保守等に多くの問題を起こす。
【０００８】(3)車両に適用する場合、排気システムは
車体に伝達される振動を減らすために車体と弾性連結さ
れ、これに伴ってゴムリング等で車体と連結するので重
量が大きいスピーカーを排気パイプに付着すれば排気シ
ステムの振動が増加しスピーカー及び排気パイプの耐久
性問題を起こす。
【０００９】(4)車両に適用する場合、高温の酸化性排
気ガスに露出されるマイクとスピーカーの耐久性保障が
難しい。
【００１０】(5)スピーカーから出る相殺用騷音は回折
と反射によって配管を通じて逆流して測定用マイクで基
準の騷音と共に測定されるため効率的な制御器の設計が
非常に難しい。
【００１１】詳述したスピーカーを利用した能動制御方
式の問題点を解決して実用性を高めるために、本発明者
は韓国特許公告第95-2473号に示された形態のバイパス
パイプを利用して内燃機関の排気騷音を能動的に制御す
るための排気騷音能動制御装置及び方法を提案した(図
１)。このような装置は可変バイパスパイプ(2)のように
主排気パイプ(1)に「U」字型のパイプを付けた形態とし
て、主排気パイプ(1)と可変バイパスパイプ(2)により排
気通路の一定区間を二股にバイパスさせ、バイパスされ
ていた通路を更に合わせるように構成されたバイパス区
間を設けている。このようなバイパス区間は挿筒式に係
合された外筒体(2a)と内筒体(2b)で構成されてその長さ
の変化が可能な可変バイパスパイプ(2)と、その長さが
固定された固定パイプ(3)で構成されている。可変バイ
パスパイプ(2)の長さはマイク(6及び/又は7)から測定さ
れた騷音に基づいた制御器(4)の制御信号により作動ロ
ッド(5a)を具備したアクチュエータ(5)で能動的に変更
できるように構成されている。
【００１２】このような構成により、可変バイパスパイ
プ(2)と固定パイプ(3)を通過した各排気ガスの主騒音成
分の位相が180度の差がでるように干渉により騷音が互
い相殺される。この場合、騷音除去のためのスピーカー
のような別途の相殺用騷音源を必要とせず騷音自体を相
殺騷音として使用するため、詳述した多くの問題点を避
けることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式の短
所は主騒音成分とその奇数倍ハーモニック成分の除去だ
けが可能で、エンジンで発生する主騒音成分の奇数倍成
分の除去と同時に偶数倍ハーモニック成分の制御が不可
能で広帯域騷音に対しは対策がない。また、空回転時の
ようにエンジンが低速回転する場合、低エンジン回転数
により主騒音成分が低周波となり波長が長くなってこの
ような位相差を作るための可変バイパスパイプ(2)と固
定パイプ(3)の長さの差が大きくなければならないた
め、可変バイパスパイプの長さが長くなり、実用性が低
下する。また、建物の空調システムのような移送システ
ムのダクト内部の騷音を制御するためにこのようなバイ
パスパイプ(又はダクト)を利用した騷音減少技術は提案
されたことがなかった。
【００１４】従って、本発明の目的はこのような問題点
を解決するためのもので、高速走行時、排気ガスの主騒
音成分とその奇数倍ハーモニック成分のみならず偶数倍
ハーモニック成分を除去することができ、排気ガスの排
圧を減少させてエンジン効率を向上させることができて
広帯域の騷音除去が可能な内燃機関の排気騷音制御装置
及び方法を設けるものである。
【００１５】また、本発明の目的は建物の空調システム
のような移送システムのダクト内部の主騒音成分とその
奇数倍ハーモニック成分のみならず偶数倍ハーモニック
成分を除去することができる移送システムのダクト内部
の騷音を制御するための装置及び方法を設けるものであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明のこのような目的
は、主排気パイプと、主排気パイプの通路に第1バイパ
ス区間が形成されるように両端が主排気パイプに連結さ
れ長さが可変的な第1バイパスパイプと、主排気パイプ
の通路に第2バイパス区間が形成されるように両端が主
排気パイプに連結され、可変的な長さを有する第2バイ
パスパイプと、この第1及び第2バイパスパイプの長さを
各々変化させるように作動される第1及び第2アクチュエ
ータと、前記アクチュエータを制御する制御器を含む排
気騷音能動制御装置を設けることにより達成できる。
【００１７】本発明のこのような目的は、また詳述した
装置を制御する方法で、高速走行時には、制御器で主騒
音成分を分析する段階と、アクチュエータを作動させて
バイパスパイプの長さを調節することにより主騒音成分
とこの主騒音成分の周波数の2、3、5倍などの周波数を
有する騷音成分を除去する段階と、バルブを作動させて
その他の残留広帯域の騷音を低排圧マフラーを通過させ
て排気ガスを円滑に排出させる段階で構成された騷音制
御を遂行し、エンジン始動時及び低速走行時にはバルブ
を作動させて排気ガスを高排圧マフラーで通過させる段
階から構成された騷音制御を遂行する制御方法を設ける
ことにより達成できる。
【００１８】本発明のこのような目的は、また主空気移
送ダクトと、前記主空気移送ダクトの通路に第1バイパ
ス区間が形成されるように両端が主空気移送ダクトに連
結された第1バイパスダクトと、前記空気移送ダクトの
通路に第2バイパス区間が形成されるように両端が主空
気移送ダクトに連結された第2バイパスダクトを含み、
前記第1バイパスダクトの長さは主空気移送ダクトとバ
イパスダクトの両連結支点を通過する両空気移送通路の
長さの差が前記気体移送システムで発生される騷音の主
騒音成分の半波長ほど差が出るように選択され、前記第
2バイパスダクトの長さは主空気移送ダクトと第2バイパ
スダクトの両連結支点を通過する両空気移送通路の長さ
の差が前記気体移送システムから発生される主騷音成分
の周波数の2倍の周波数を有する騒音成分の半波長ほど
の差が出るように選択される、気体移送システムのダク
ト内部の騷音を制御するための騷音制御装置を設けるこ
とにより達成できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。
【００２０】以下、本発明をより詳細に説明する。 （実施の形態１）図2には内燃機関の排気騷音を能動的
に制御するための本発明の第1実施例による排気騷音能
動制御装置(10)が示されている。排気騷音能動制御装置
(10)は、主排気パイプ(11)と、主排気パイプ(11)の通路
に第1バイパス区間が形成されるように両端が主排気パ
イプ(11)に連結して長さが可変的な「U」字型第1バイパ
スパイプ(12)と、主排気パイプ(11)の通路に第2バイパ
ス区間が形成されるように両端が主排気パイプ(11)に連
結して長さが可変的な「U」字型第2バイパスパイプ(13)
と、前記第1及び第2バイパスパイプ(12、13)の長さを各
々変化させる第1及び第2アクチュエータ(14、15)と、前
記第1及び第2アクチュエータ(14、15)を制御する制御器
(21)を含む。
【００２１】第1バイパスパイプ(12)は挿筒式に係合さ
れた外筒体(12a)と内筒体(12b)で、第2バイパスパイプ
(13)は挿筒式に係合された外筒体(13a)と内筒体(13b)で
構成され、制御器(21)の制御信号により作動されるアク
チュエータ(14、15)の作動ロッド(14a、15a)の長さの変
化によりその長さが変化される。バイパスパイプは挿筒
式でないベローズ式多段挿筒式(アンテナ式)等長さの変
化が容易な他の形態のものを使用することも可能であ
る。
【００２２】マフラー(18、19)のうち、一つは既存方式
の一般高排圧マフラー(19)であり、他の一つは単純な内
部構造を有する低排圧マフラー(18)である。二つのマフ
ラー(18、19)の代りに内部の排気ガス通路が変更可能で
通常の走行時には普通の通常の高排圧マフラーで作動し
制御時には排圧が殆どない低排圧マフラーで作動する二
重モードマフラーを使用することも可能である。二重モ
ードマフラーを使用する場合には、バルブ(20)が必要な
いが、このような二重モードマフラーが内部の排気ガス
通路変更により普通の高排圧マフラーと低排圧マフラー
で選択的に作動されるように制御器(21)により制御され
る。また、二重モードマフラーはそれ自体が排気ガス圧
力により普通の高排圧マフラーと低排圧マフラーで選択
的に作動されるように自動切換される形態のものを使用
することも可能である。
【００２３】制御器(21)はエンジンに設置された加速度
計やECUからの信号(S)、又は排気パイプ(1)に設置され
たマイク(22)からの信号を受信及び分析して、エンジン
騷音の主要成分を計算した後、空圧シリンダーのような
アクチュエータ(14、15)を作動して可変バイパスパイプ
(12、13)の長さを調整する。
【００２４】詳述した構成の本発明の第1実施例による
排気騷音能動制御装置(10)の作動を説明する。排気騷音
はエンジンの爆発によって発生し、これに伴って非常に
多様な騷音成分を含むが、主騒音成分(C)は主にエンジ
ンの回転数に比例する。例えば、4行程ガソリン4気筒エ
ンジンが900RPMで回転する時には1秒に15回転、1回転当
たり二回の爆発があるため、主騒音成分(C)の周波数は3
0Hzである。従って、主騒音成分等はエンジン回転数の2
倍の周波数を有する主騒音成分(C)と、この周波数の正
数倍である周波数を有するハーモニック騒音成分であ
る。即ち、エンジンの回転数が変わるに伴って主な騒音
成分等は回転数によって変わることになる。実験によれ
ば4気筒エンジンの場合、主な騒音成分等はエンジン回
転数の2倍の周波数を有する成分(C2、以下、「エンジン
回転数の2倍成分」という)と、エンジン回転数の4倍の
周波数を有する成分(C4、以下「エンジン回転数の4倍成
分」という)で、エンジンの負荷や回転数によってエン
ジン回転数の2倍成分(C2)とエンジン回転数の4倍成分(C
4)の割合が変わることになる。
【００２５】まず、エンジン始動時やアイドリング又は
アクセレーターペダルを利用した中立状態で急激にエン
ジン回転数が変化される時又は低速市内走行のように正
常高速走行状態でなかった場合には、後尾のマフラー入
口のバルブ(20)を利用して排気ガスが既存の通常の通常
のマフラー(19)に流れるようにして排気ガスと騷音が既
存のような排気システムを通じるようにする。すなわ
ち、騷音に対する能動制御を遂行しない。この場合には
エンジンの効率増加が起きない。
【００２６】これに対し、高速正常走行時にはエンジン
等に設置された加速度計や電子制御装置(ECU)の信号
(S)、又は排気パイプ(11)に設置されたマイク(22)など
の信号を測定しこれを制御器(21)で分析して主騒音成分
(C)を計算する。万一、エンジンが4行程ガソリン4気筒
エンジンであれば、主騒音成分(C)はエンジン回転数の2
倍成分(C2)となり、エンジンが4行程ガソリン6気筒エン
ジンであれば、主騒音成分(C)はエンジン回転数の3倍の
周波数を有する成分となる。主騒音成分(C)を計算した
後、排気ガスと騷音が主排気パイプ(11)と可変バイパス
パイプ(12)を通過する両排気通路の長さの差が騷音の主
要成分の半波長ほど差が出るように空圧シリンダーのよ
うなアクチュエータ(14)を作動して可変バイパスパイプ
(12)の長さを調節する。これにより、エンジンが4行程
ガソリン4気筒エンジンであれば、主排気パイプ(11)と
可変バイパスパイプ(12)の出口支点で主騒音成分(C)の
エンジン回転数の2倍成分(C2)と共に、その3、5倍のよ
うな奇数倍周波数の騷音成分をも除去する。また、アク
チュエータ(15)を作動して可変バイパスパイプ(13)の長
さを調節して制御騷音からエンジン回転数の2倍成分(C
2)の周波数の2倍周波数を有する成分の騷音を除去す
る。アクチュエータ(15)はアクチュエータ(14)と連動さ
れるか又は独立的に作動される。その他の残留広帯域の
騷音はバルブ(20)を作動して構造的に単純な低排圧マフ
ラー(18)を通過させて排気ガスが円滑に排出されながら
騷音制御を実施する。この時、二重モードマフラーを使
用する場合には、その内部管路を変更して排圧が殆どな
い低排圧マフラーとして作動されるようにする。このよ
うな能動制御を遂行した場合、排圧が減少してエンジン
の効率が向上する。
【００２７】詳述したシステムで、バイパスパイプの長
さを最も縮小させるには限界があるため、制御可能なエ
ンジンの回転数範囲が制限される。例えば、4行程4気筒
エンジンの場合、第1バイパスパイプ(12)をエンジンの
回転数が2000乃至4000RPM範囲内で作動される時、発生
されるエンジンの主騒音成分(C)のエンジン回転数の2倍
成分(C2)を制御するように設計すれば、第1バイパスパ
イプ(12)は約67乃至133Hzの騷音を制御して、第2バイパ
スパイプ(13)は133乃至267Hzの騷音を制御する。従っ
て、このようなシステムではエンジンの回転数が4000RP
M以上で作動される時発生されるエンジンの騷音を制御
することができない。しかし、エンジンの回転数が4000
RPM以上で作動される場合であるとしても、エンジン回
転数の4倍成分(C4)が微弱な場合には第2バイパスパイプ
(13)でエンジン回転数の2倍成分(C2)を制御するように
することにより制御可能なエンジンの回転数の範囲を80
00RPMまで二倍に増やすことができる。即ち、このよう
な場合、加速度計や電子制御装置(ECU)の信号(S)又は排
気パイプ(11)に設置されたマイク(22)などの信号を測定
してこれを制御器(21)で分析して主騒音成分(C)のエン
ジン回転数の2倍成分(C2)を計算した後、排気ガスと騷
音が主排気パイプ(11)と第2バイパスパイプ(13)を通過
する両排気通路の長さの差が主騒音成分(C)のエンジン
回転数の2倍成分(C2)の半波長ほど差が出るようにアク
チュエータ(15)を作動して第2バイパスパイプ(13)の長
さを調節する。これにより、主排気パイプ(11)と可変バ
イパスパイプ(13)の出口支点で主騒音成分(C)のエンジ
ン回転数の2倍成分(C2)と、その3、5倍のような奇数倍
周波数の騷音成分を除去する。この時も、その他の残留
広帯域の騷音はバルブ(20)を作動して構造的に単純な低
排圧マフラー(18)を通過させて排気ガスが円滑に排出さ
れる状態で騷音制御を実施して、二重モードマフラーを
使用する場合にはその内部管路を変更して排圧が殆どな
い低排圧マフラーとして作動されるようにする。
【００２８】また、本実施例の排気騷音能動制御装置(1
0)は建物の空調システムのような移送システムのダクト
内部に発生される騷音を除去するための騷音除去装置に
も適用が可能である。即ち、このような排気騷音能動制
御装置(10)からマフラー(18、19)を除去し主排気パイプ
(11)と第1及び第2バイパスパイプ(12、13)を各々主空気
移送ダクトと二つの可変バイパスダクトで構成し、この
ような可変バイパスダクトを各々作動させるアクチュエ
ータはこのアクチュエータを制御する制御器を設ける
と、排気騷音能動制御装置(10)は建物の空調システムの
ような移送システムのダクト内部の騷音除去装置で使用
することも可能である。
【００２９】また、詳述した実施例では主排気パイプ(1
1)に、唯二つのバイパスパイプ(12、13)を設けたものを
挙げて説明したが、必要ならばバイパスパイプを三つ以
上設けることも可能である。バイパスパイプを三つ設け
ることになれば、エンジン回転数があまりにも高くてエ
ンジンで発生される主騒音成分(C)のエンジン回転数の2
倍成分(C2)を第1バイパスパイプで除去することができ
なかった場合に、第2バイパスパイプで主騒音成分(C)の
エンジン回転数の2倍成分(C2)とその3、5倍のような奇
数倍騷音成分とを、そして第3バイパスパイプで主騒音
成分(C)であるエンジン回転数の2倍成分(C2)の2倍騷音
成分を除去することができる。
【００３０】（実施の形態２）図3には本発明の第2実施
例による排気騷音能動制御装置(30)が示されている。本
発明の第2実施例による排気騷音能動制御装置(30)は主
排気パイプ(11)とこれから分岐された第2排気パイプ(3
1)を設けて主排気パイプ(11)と第2排気パイプ(31)によ
り形成される二つの排気ガス通路に選択的に連通される
バルブ(32)を設けて主排気パイプ(11)の下流には低排圧
マフラー(18)を、第2排気パイプ(31)の下流には通常の
マフラー(19)を設置した点を除いては第1実施例による
排気騷音能動制御装置(10)とその基本構成及び作動は同
様である。
【００３１】これによれば、エンジン始動時及び低速走
行時には、排気ガスが第2排気パイプ(31)を通過するよ
うにバルブ(32)を作動させて排気ガスを通常のマフラー
(19)で通過させて排気ガスと騷音が従来並みの排気シス
テムを通るようにする。即ち、騷音に対する能動制御は
遂行しない。この場合にはエンジンの効率増加は得られ
ない。
【００３２】高速走行時には、排気ガスが主排気パイプ
(11)を通過するようにバルブ(32)を作動させる。主排気
パイプに流入された排気ガスの騷音を制御するために制
御器(21)で主騒音成分を分析して計算した後、アクチュ
エータ(14、15)を各々作動させ、第1バイパスパイプ(1
2)により主騒音成分とその3、5倍の騷音成分を、そして
第2バイパスパイプ(13)により主騒音成分の2倍騷音成分
を除去する。
【００３３】また、高速正常走行時にエンジン回転数の
4倍成分(C4)が不備な場合には、第1実施例と同様に、第
2バイパスパイプ(13)の長さを調整してエンジン回転数
の2倍成分(C2)と、その3、5倍のような奇数倍の騷音成
分を除去する。その他の残留広帯域の騷音を低排圧マフ
ラー(18)に通過させて排気ガスを円滑に排出しながら騷
音制御を遂行する。この場合、排圧が減少してエンジン
の効率が向上する。
【００３４】また、本実施例でも主排気パイプ(11)に唯
二つのバイパスパイプ(12、13)のみを設けたことを挙げ
て説明したが、必要ならばバイパスパイプを三つ以上設
けることも可能である。
【００３５】（実施の形態３）図4には本発明の第3実施
例による排気騷音能動制御装置(40)が示されている。本
発明の第3実施例による排気騷音能動制御装置(40)は主
排気パイプ(11)と、この主排気パイプ(11)の通路に一つ
のバイパス区間のみが形成されるように主排気パイプ(1
1)に連結された一つの「U」字型可変バイパスパイプ(1
2)を有する点で図1に示された従来の例と同一である
が、主排気パイプ(11)の下流に分岐された二つのマフラ
ー(18、19)と、主排気パイプ(11)と両マフラー(18、19)
を選択的に連通させるバルブ(20)とを設けた点が図1に
示された従来の例と異なる。
【００３６】本実施例では、まず第1実施例と同様にエ
ンジン始動時や低速走行時には、後尾のマフラー入口の
バルブ(20)を利用して排気ガスが既存の通常のマフラー
(19)に流されるようにして排気ガスと騷音が従来並みの
排気システムを通るようにする。即ち、騷音に対する能
動制御は遂行しない。この場合にはエンジンの効率増加
が得られない。これとは異なって、高速正常走行時に
は、図1に示された従来例の通り、アクチュエータ(14)
を作動してバイパスパイプ(12)の長さを調節して騷音の
主要成分のエンジン回転数の2倍成分(C2)と、その3、5
倍のような奇数倍周波数の騷音成分とを除去する。
【００３７】本実施例の場合は、エンジンの特性の上、
エンジン回転数の4倍成分(C4)がさほど大きくない場合
に実施可能であり、従来の例に単純に主排気パイプ(11)
の下流に分岐された二つのマフラー(18、19)と、そして
主排気パイプ(11)と両マフラー(18、19)を選択的に連通
させるバルブ(20)を設けるだけで簡単に排気ガスの騷音
を減らすことが可能である。この時、二重モードマフラ
ーを使用することも可能である。
【００３８】（実施の形態４）図4には建物の空調シス
テムのような気体移送システムのダクト内部の騷音を制
御するための本発明の騷音制御装置(50)に対する第4実
施例が一例として示されている。本実施例は本発明の第
1実施例とは異なり、主空気移送ダクト(51)に可変の長
さでない固定長さの「U」字型の第1及び第2バイパスダ
クト(53、55)が設けられている。また、本実施例では、
第1実施例のアクチュエータ(14、15)と二つのマフラー
(18、19)そしてバルブ(20)及び制御器(21)を備えていな
い。このような理由は建物の空調システム等では主空気
移送ダクト(51)に空調空気を供給するファンなどの急送
設備の規模が殆ど一定でこのような急送設備で発生され
る騷音の主要成分が一定するためである。即ち、最初空
調システムの設計時に、このような急送設備から発生さ
れる騷音の主成分を測定及び計算した後、空調空気と騷
音が主空気移送ダクト(51)と第1バイパスダクト(53)の
両連結支点を通過する両空気移送通路の長さの差が騷音
の主要成分の半波長ほどの差が出るようにバイパスダク
ト(53)の長さを選択すれば、「U」字型の第1バイパスダ
クト(53)により騷音の主要成分と、その3、5倍のような
奇数倍周波数の騷音成分を除去することができる。ま
た、第2バイパスダクト(55)の長さを適切に選択して、
騷音の主成分の2倍成分の騷音を除去する。即ち、第2バ
イパスダクト(55)の長さは空気移送ダクト(51)と第2バ
イパスダクト(55)の両連結支点をを通過する両空気移送
通路の長さの差が騷音の主要成分の2倍成分の半波長ほ
どの差が出るように選択される。
【００３９】詳述した通り、主空気移送ダクト(51)に単
純にバイパスダクト(53、55)を設けることだけで別途の
装置や保持及び保守費用を必要としない騷音制御装置を
設けることが可能である。
【００４０】また、本実施例でも主空気移送ダクト(51)
に唯二つのバイパスダクト(53、55)を設けると説明した
が必要であれば、バイパスダクトを三つ以上設けること
も可能である。
【００４１】図6及び図7には挿筒式でないベローズ式バ
イパスパイプ(61)と、多段挿筒式又はアンテナ式バイパ
スパイプ(63)の例が示されている。ベローズ式バイパス
パイプ(61)とアンテナ式バイパスパイプ(63)各々は図6
及び図7に示されていないが詳述した挿筒式のバイパス
パイプ(12、13)と同様に制御器(21)の制御信号により作
動される各アクチュエータ(14、15)の作動ロッド(14a、
15a)の長さの変化によりその長さが各々変化するように
構成される。挿筒式のバイパスパイプ(12、13)の最大長
さと最小長さの比が約2:1程度であるが、ベローズ式バ
イパスパイプ(61)とアンテナ式バイパスパイプ(63)の最
大長さと最小長さの比を3:1とか4:1以上とすることがで
きるため、ベローズ式バイパスパイプ(61)とアンテナ式
バイパスパイプ(63)は挿筒式バイパスパイプ(12,13)よ
り騷音制御可能なエンジン回転数の範囲が広くなる。
【００４２】
【発明の効果】詳述した通り、長さが可変的なバイパス
パイプを利用してシステムを構成すれば低周波領域でエ
ンジン回転数による主要騷音成分の1、2、3、5倍を制御
し周辺騷音の減少効果によって広範囲な低周波帯域騷音
減少が可能であるため、後方の単純な低排圧マフラーで
は騷音値が低く波長が短いので除去が容易な中高音帯域
の広帯域雑音だけを除去すればいいため、直線管路と吸
音剤等で構成される単純な構造のマフラーの設置が可能
となる。詳述した通り、排気システムを(高速走行時の)
能動制御方式と(エンジン始動及び低速走行などの)既存
の受動型方式を共に利用することによりエンジンの前回
転領域に対する能動制御を試みないでの運行中、最も多
く使用されるRPM帯域の制御だけを試みて短所を克服し
実用性を高める。例えば、高速道路を主に運行する車両
の場合、大部分の運行時間を高速で走行することにより
エンジン始動時及び市内走行のような場合は既存の排気
システムで受動的に制御してエンジンが高速運転される
大部分の走行の際には能動制御を遂行してエンジンの出
力を高め、燃料節減をも図ることができる。
【００４３】また、主空気移送ダクト(51)に単純にバイ
パスダクト(53、55)を設けることだけで別途の装置や保
持及び保守費用を要しない騷音制御装置を設けることが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の排気騷音を能動的に制御するための
従来の騷音制御装置の部分切欠正面図。
【図２】内燃機関の排気騷音を能動的に制御するための
本発明の騷音制御装置に対する第1実施例の全体構造を
示した部分切欠正面図。
【図３】 内燃機関の排気騷音を能動的に制御するため
の本発明の騷音制御装置に対する第2実施例の全体構造
を示した部分切欠正面図。
【図４】内燃機関の排気騷音を制御するための本発明の
騷音制御装置に対する第3実施例の全体構造を示した部
分切欠正面図。
【図５】気体移送システムのダクト内部の騷音を制御す
るための本発明の騷音制御装置に対する第4実施例の全
体構造を示した部分切欠正面図。
【図６】 ベローズ式バイパスパイプの例を示した断面
図。
【図７】 アンテナ式バイパスパイプの例を示した断面
図。
【符号の説明】
1、11:主排気パイプ 2、12、13:バイパスパイプ 4、21:制御器 5、14、15:アクチュエータ 5a、14a、15a:作動ロッド 6、7、22:マイク 20、32:バルブ 18:低排圧マフラー 19:高排圧マフラー 31:第2排気パイプ 51:主空気移送ダクト 53:第1バイパスダクト 55:第2バイパスダクト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２４Ｆ 13/02 Ｆ２４Ｆ 13/02 Ａ Ｈ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主排気パイプ(11)と、主排気パイプ(11)
    の通路に第1バイパス区間が形成されるように両端が主
    排気パイプ(11)に連結され、長さが可変的な第1バイパ
    スパイプ(12)と、主排気パイプ(11)の通路に第2バイパ
    ス区間が形成されるように両端が主排気パイプ(11)に連
    結し長さが可変的な第2バイパスパイプ(13)と、この第1
    及び第2バイパスパイプ(12、13)の長さを各々変化させ
    るように作動される第1及び第2アクチュエータ(14、15)
    と、前記アクチュエータ(14、15)を制御する制御器(21)
    を含むことを特徴とする排気騷音能動制御装置。
  2. 【請求項２】 主排気パイプ(11)の下流に分岐され設置
    された低排圧マフラー(18)及び高排圧マフラー(19)と、
    主排気パイプ(11)と低排圧及び高排圧マフラー(18、19)
    を選択的に連通させるバルブ(20)を更に含んで、前記バ
    ルブ(20)は制御器(21)により制御されることを特徴とす
    る請求項１記載の排気騷音能動制御装置。
  3. 【請求項３】 主排気パイプ(11)の下流に設置され高排
    圧マフラーと低排圧マフラーで選択的に作動されるよう
    に制御器(21)により制御される二重モードマフラーを含
    むことを特徴とする請求項１記載の排気騷音能動制御装
    置。
  4. 【請求項４】 主排気パイプ(11)の下流に設置され排気
    ガス圧力により高排圧マフラーと低排圧マフラーで選択
    的に作動される二重モードマフラーを含むことを特徴と
    する請求項１記載の排気騷音能動制御装置。
  5. 【請求項５】 前記主排気パイプ(11)から第1バイパス
    パイプ(12)の上流に分岐された第2排気パイプ(31)と、
    主排気パイプ(11)と第2排気パイプ(31)により形成され
    る両排気ガス通路を選択的に連通させるバルブ(32)を更
    に含んで、前記バルブ(32)は制御器(21)により制御され
    ることを特徴とする請求項１記載の排気騷音能動制御装
    置。
  6. 【請求項６】 前記第1及び第2バイパスパイプ(12、13)
    は挿筒式で係合された「U」字型外筒体(12a、13a)と内
    通体(12b、13b)で各々構成され、制御器(21)の制御信号
    により作動される各アクチュエータ(14、15)の作動ロッ
    ド(14a、15a)の長さの変化によりその長さが各々変化さ
    れることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか
    に記載された排気騷音能動制御装置。
  7. 【請求項７】 前記第1及び第2バイパスパイプ(12、13)
    はベローズ式バイパスパイプであり、制御器(21)の制御
    信号により作動される各アクチュエータ(14、15)の作動
    ロッド(14a、15a)の長さの変化によりその長さが各々変
    化されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいず
    れかに記載された排気騷音能動制御装置。
  8. 【請求項８】 前記第1及び第2バイパスパイプ(12、13)
    は多段挿筒式バイパスパイプであり、制御器(21)の制御
    信号により作動される各アクチュエータ(14、15)の作動
    ロッド(14a、15a)の長さの変化によりその長さが各々変
    化されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいず
    れかに記載された排気騷音能動制御装置。
  9. 【請求項９】 主排気パイプ(11)と、主排気パイプ(11)
    の通路にバイパス区間が形成されるように両端が主排気
    パイプ(11)に連結され、長さが可変的なバイパスパイプ
    (12)と、作動ロッド(14a)の長さを変化させてバイパス
    パイプ(12)の長さを変化させるように作動されるアクチ
    ュエータ(14)と、前記アクチュエータ(14)を制御する制
    御器(21)を含む排気騷音能動制御装置において、主排気
    パイプ(11)の下流に分岐して設置された低排圧マフラー
    (18)及び高排圧マフラー(19)と、主排気パイプ(11)と低
    排圧及び高排圧マフラー(18、19)を選択的に連通させる
    バルブ(20)を更に含み、前記バルブ(20)は制御器(21)に
    より制御されることを特徴とする排気騷音能動制御装
    置。
  10. 【請求項１０】 気体移送システムのダクト内部の騷音
    を制御するための騷音制御装置において、 主空気移送ダクト(51)と、前記主空気移送ダクト(51)の
    通路に第1バイパス区間が形成されるように両端が主空
    気移送ダクト(51)に連結された第1バイパスダクト(53)
    と、前記主空気移送ダクト(51)の通路に第2バイパス区
    間が形成されるように両端が主空気移送ダクト(51)に連
    結された第2バイパスダクト(55)を含み、 前記第1バイパスダクト(53)の長さは、主空気移送ダク
    ト(51)とバイパスダクト(53)の両連結支点を通過する両
    空気移送通路の長さの差が前記気体移送システムで発生
    される主騷音成分の半波長ほどの差が出るように選択さ
    れ、 前記第2バイパスダクト(55)の長さは、主空気移送ダク
    ト(51)と第2バイパスダクト(55)の両連結支点を通過す
    る両空気移送通路の長さの差が前記気体移送システムで
    発生される主騷音成分の周波数の2倍の周波数を有する
    騒音成分の半波長ほどの差が出るように選択されること
    を特徴とする騷音制御装置。
  11. 【請求項１１】 第2項の装置を使用して排気騷音を制
    御する方法において、 高速走行時には、制御器(21)で主騒音成分(C)を分析す
    る段階と、アクチュエータ(14、15)を作動させてバイパ
    スパイプ(12、13)の長さを調節することにより主騒音成
    分(C)とこの主騒音成分の周波数の2、3、5倍などの周波
    数を有する騷音成分を除去する段階と、 バルブ(20)を作動させてその他残留広帯域の騷音を低排
    圧マフラー(18)を通過させて排気ガスを円滑に排出させ
    る段階で構成される騷音制御を遂行し、エンジン始動時
    及び低速走行時にはバルブ(20)を作動させて排気ガスを
    高排圧マフラー(19)で通過させる段階で構成された騷音
    制御を遂行することを特徴とする排気騷音制御方法。
  12. 【請求項１２】 第3項の装置を使用して排気騷音を制
    御する方法において、 高速走行時には、制御器(21)で主騒音成分(C)を分析す
    る段階と、アクチュエータ(14、15)を作動させてバイパ
    スパイプ(12、13)の長さを調節することにより主騒音成
    分(C)とこの主騒音成分の周波数の2、3、5倍などの周波
    数を有する騷音成分を除去する段階と、 二重モードマフラーを低排圧マフラーで作動されるよう
    に制御する段階で構成された騷音制御を遂行し、 エンジン始動時及び低速走行時には二重モードマフラー
    を高排圧マフラーで作動されるように制御する段階から
    構成される騷音制御を遂行することを特徴とする排気騷
    音制御方法。
  13. 【請求項１３】 第4項の装置を使用して排気騷音を制
    御する方法において、 高速走行時には、制御器(21)で主騒音成分(C)を分析す
    る段階と、アクチュエータ(14、15)を作動させてバイパ
    スパイプ(12、13)の長さを調節することにより主騒音成
    分(C)とこの主騒音成分の周波数の2、3、5倍などの周波
    数を有する騷音成分を除去する段階と、 二重モードマフラーを低排圧マフラーで作動されるよう
    に制御する段階で構成される騷音制御を遂行し、 エンジン始動時及び低速走行時には二重モードマフラー
    を高排圧マフラーで作動されるように制御する段階で構
    成される騷音制御を遂行することを特徴とする排気騷音
    制御方法。
  14. 【請求項１４】 第5項の装置を使用して排気騷音を制
    御する方法において、 高速走行時には排気ガスが主排気パイプ(11)を通過する
    ようにバルブ(32)を作動させる段階と、制御器(21)で主
    騒音成分(C)を分析する段階と、アクチュエータ(14、1
    5)を作動させてバイパスパイプ(12、13)の長さを調節す
    ることにより主騒音成分(C)とこの主騒音成分の周波数
    の2、3、5倍などの周波数を有する騷音成分を除去する
    段階と、その他の残留広帯域の騷音を低排圧マフラー(1
    8)を通過させて排気ガスを円滑に排出させる段階で構成
    される騷音制御を遂行し、 エンジン始動時及び低速走行時には排気ガスが第2排気
    パイプ(31)を通過するようにバルブ(32)を作動させて排
    気ガスを高排圧マフラー(19)で通過させる段階で構成さ
    れる騷音制御を遂行することを特徴とする排気騷音制御
    方法。
  15. 【請求項１５】 前記高速走行時の騷音制御を遂行する
    途中にエンジン回転数が増加し第1バイパスパイプ(12)
    が最も縮小されて第1バイパスパイプ(12)がこれ以上主
    騒音成分(C)を制御できないが、エンジン特性上、主騒
    音成分(C)の2倍成分の騷音が微弱な場合、第2バイパス
    パイプ(13)で主騒音成分(C)を制御する段階を更に含む
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに
    記載された排気騷音制御方法。
  16. 【請求項１６】 第９項の装置を使用して排気騷音を制
    御する方法において、 高速走行時には制御器(21)で主騒音成分(C)を分析する
    段階と、アクチュエータ(14)を作動させてバイパスパイ
    プ(12)の長さを調節することにより主騒音成分(C)とこ
    の主騒音成分の周波数の2、3、5倍などの周波数を有す
    る騷音成分を除去する段階と、その他の残留広帯域の騷
    音を低排圧マフラー(18)に通過させて排気ガスを円滑に
    排出させる段階で構成される騷音制御を遂行し、 エンジン始動時及び低速走行時には排気ガスが第2排気
    パイプ(31)を通過するようにバルブ(32)を作動させて排
    気ガスを高排圧マフラー(19)に通過させる段階で構成さ
    れる騷音制御を遂行することを特徴とする排気騷音制御
    方法。
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