JPH094531A - 内燃機関用アクティブ騒音制御装置 - Google Patents

内燃機関用アクティブ騒音制御装置

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JPH094531A
JPH094531A JP7153398A JP15339895A JPH094531A JP H094531 A JPH094531 A JP H094531A JP 7153398 A JP7153398 A JP 7153398A JP 15339895 A JP15339895 A JP 15339895A JP H094531 A JPH094531 A JP H094531A
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JP
Japan
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intake
noise
sound wave
engine
internal combustion
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JP7153398A
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English (en)
Inventor
Hajime Hosoya
肇 細谷
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
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Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アクティブ騒音制御装置の低コスト化等を図
る。 【構成】アクティブ騒音制御装置の音波発生手段である
スピーカ15の振動子として機能する永久磁石15A
を、エアクリーナ2内に備えられる濾紙2Bに略一体的
に取り付ける。そして、この永久磁石15Aを振動させ
るためのコイル15Bを、エアクリーナ2のケース内壁
2Aに取り付ける。当該ボイスコイル15Bに、コント
ロールユニット9からの駆動信号が送られると、永久磁
石15Aが振動され、濾紙2Bから吸気騒音低減のため
の音波が発生されることになる。これにより、吸気騒音
を低減できる一方で、従来のようなスピーカの裏面側を
覆う密閉容器を設ける必要がなくなるので、低コスト化
を図ることができ、レイアウトの困難性も回避できるこ
とになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用アクティブ
騒音制御装置に関し、詳しくは、内燃機関の吸気系騒音
を、別に発生させた音波による干渉によって積極的に低
減或いは所望の音色に変える装置の改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、内燃機関の静粛性や音色を改善す
る技術として、アクティブ騒音制御と呼ばれる技術が提
案されている。このアクティブ騒音制御とは、音が空気
の密度変化が空気中を伝播する一種の波動現象であるこ
とに鑑み、例えば内燃機関における吸気騒音(一次音)
に、同振幅で逆位相の別の音波(二次音)を干渉させる
ことにより一次音を打ち消す、或いは快い音色に調整し
て、吸気系騒音を抑制しようとするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の内燃
機関の吸気系騒音抑制のためのアクティブ騒音制御にあ
っては、図4に示すように、吸気の脈動に伴って発生す
る吸気系騒音の低減を図るべく、吸気通路内にスピーカ
を臨ませるように吸気通路の壁にスピーカを取り付ける
ようにしていた。
【0004】しかしながら、かかる従来のものでは、ス
ピーカの裏面から二次音の逆位相の音波が放出され、こ
の音波が騒音を発生させることになるため、この対策と
して、消音材等を備えた密閉容器で、スピーカの背面を
覆う等の必要があったため、コスト低減を促進できない
という問題や、エンジンルーム内のレイアウト設計が困
難になる等の問題があった。
【0005】本発明は、かかる従来の問題に鑑みなされ
たものであり、簡単かつ低コストな構成で、レイアウト
性を悪化させることがなく、吸気系騒音を効果的に抑制
することができる内燃機関用アクティブ騒音制御装置を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】そのため請求項1の発明
にかかる内燃機関用アクティブ騒音制御装置は、内燃機
関の吸気系騒音対策のための別の音波を音波発生手段か
ら発生させて前記吸気系騒音を抑制する騒音低減制御手
段を含んでなる内燃機関用アクティブ騒音制御装置にお
いて、前記音波発生手段の振動子が、機関吸気流れに対
向して配設された所定の通気抵抗を有する膜状部材に、
略一体的に取付けられるように構成した。
【0007】請求項2に記載の発明では、前記膜状部材
を、エアクリーナの濾紙として構成した。請求項3に記
載の発明では、前記音波発生手段の振動子を駆動するコ
イルを、エアクリーナのケースの内壁に固定するように
構成した。請求項4に記載の発明では、前記騒音低減制
御手段により音波発生手段を介して発生される音波が、
吸気流れ上流側に向けて吸気系騒音と逆位相で発せられ
るように構成した。
【0008】
【作用】上記構成を備えた請求項1の発明にかかる内燃
機関用アクティブ騒音制御装置では、音波発生手段の振
動子を、機関吸気流れに対向して配設された所定の通気
抵抗を有する膜状部材に略一体的に取付けるようにす
る。これにより、音波発生手段により騒音低減のために
発生される音波と逆位相の音波が、直接機関外部に放出
されることが抑制できるので、従来のように、音波発生
手段の裏面側を密閉容器等で覆う必要がなく、部品点数
の削減、低コスト化の促進を図ることができると共に、
エンジンルーム内の設計レイアウトの困難性も回避でき
ることになる。
【0009】請求項2に記載の発明では、前記膜状部材
を、エアクリーナの濾紙としたので、別個新たに膜状部
材を設ける必要がなく、より一層部品点数の削減、低コ
スト化の促進を図ることができると共に、エンジンルー
ム内の設計レイアウトの困難性も回避できることにな
る。請求項3に記載の発明では、前記音波発生手段の振
動子を駆動するコイルを、エアクリーナのケースの内壁
に固定するように構成したので、最大限構成の簡略化、
延いてはコスト低減を図ることができる。
【0010】請求項4に記載の発明では、前記騒音低減
制御手段により音波発生手段を介して発生される音波
を、吸気流れ上流側に向けて吸気系騒音と逆位相で発せ
られる音波としたので、前記膜状部材より吸気上流側に
おける吸気脈動を確実に抑制することができるので、最
も問題となる吸気通路開放端から放出される吸気騒音の
発生を確実に防止することができる。
【0011】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1は、
実施例において自動車に搭載されるシステム構成を示す
ものであり、内燃機関1には、エアクリーナ2,吸気ダ
クト3,スロットルチャンバー4,吸気コレクタ5,吸
気マニホールド6を介して空気が吸入される。
【0012】前記スロットルチャンバー4には、図示し
ないアクセルペダルと連動するスロットル弁7が設けら
れていて、エンジン1の吸入空気量を調整する。吸気マ
ニホールド6のブランチ部には、各気筒毎に電磁式燃料
噴射弁8が設けられていて、図示しない燃料ポンプから
圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制
御された燃料を吸気マニホールド6内に噴射供給する。
【0013】前記燃料噴射弁8は、マイクロコンピュー
タを内蔵したコントロールユニット9から送られる噴射
パルス信号に応じて間欠的に開駆動され、前記コントロ
ールユニット9で演算される噴射パルス信号のパルス幅
に応じてその燃料噴射量が制御されるようになってい
る。前記スロットルチャンバー4上流側の吸気ダクト3
には、エンジン1の吸入空気量Qaを検出する熱線式流
量計等のエアフローメータ10が設けられている。
【0014】また、クランク軸又はカム軸からエンジン
1の回転信号を取り出すクランク角センサ11が設けら
れており、該クランク角センサ11から所定クランク角
毎に出力される検出信号に基づいてエンジンの回転速度
Neを算出できるようになっている。更に、前記スロッ
トル弁7の開度TVOを検出するスロットルセンサ1
2、エンジンの冷却水温度Twを検出する水温センサ1
3などが設けられている。
【0015】コントロールユニット9は、前記エアフロ
ーメータ10で検出される吸入空気量Qa及び前記クラ
ンク角センサ11からの検出信号に基づいて算出したエ
ンジン回転速度Neに基づいて基本噴射パルス幅Tpを
演算すると共に、該基本噴射パルス幅Tpを冷却水温度
Tw等の運転条件に応じて補正して最終的な噴射パルス
幅Tiを設定し、該噴射パルス幅Tiの噴射パルス信号
を前記燃料噴射弁8に出力する。
【0016】ここで、前記コントロールユニット9は、
上記のように燃料噴射制御ユニットとして機能すると共
に、内燃機関1の吸気騒音を低減させるためのアクティ
ブ騒音制御ユニット(本発明の騒音低減制御手段に相当
する)として機能する。即ち、本実施例では、前記スロ
ットルチャンバー4(スロットル弁7)とエンジン1と
の間の吸気系に、吸気系内の音波(吸気騒音)を電気信
号に変換する音波変換手段としてのマイクロフォン16
を設置してあり、更に、前記エアクリーナ2の内部に吸
気騒音と干渉させ吸気騒音を低減するための音波を発生
させるスピーカ15を設けるようにしてある。
【0017】なお、本発明にかかる音波発生手段として
の前記スピーカ15は、図2(A),図2(B)に示す
ように構成されている。即ち、前記エアクリーナ2内に
備えられる濾紙2Bに、スピーカ15(音波発生手段)
の振動子として機能する永久磁石15Aを、略一体的に
取り付けるようにしてある。接着材やネジ固定等により
固定することができ、濾紙2B交換時に、永久磁石15
Aと一体で交換するようにしてもよく、永久磁石15A
を再使用させるようにしてもよい。
【0018】そして、エアクリーナ2のケース内壁2A
に、前記永久磁石15Aを振動させるためのコイル15
B(ボイスコイル)を取り付けるようにしてある。本実
施例では、ケース内壁2Aに直接取り付けているが、勿
論ブラケット等を介して取り付けるようにしても構わな
い。このボイスコイル15Bには、コントロールユニッ
ト9からの駆動信号が送られるようになっており、この
駆動信号に基づいて、永久磁石15Aが振動されること
で、濾紙2Bを含めたスピーカとして機能する構成とな
っている。
【0019】なお、マイクロフォン16からの電気信号
を入力するコントロールユニット9は、前記電気信号か
ら吸気騒音に相当する周波数成分を抽出し、該抽出され
た周波数成分に位相処理を施し、該位相処理後の信号に
基づいて前記永久磁石15Aを駆動する。これにより、
前記永久磁石15Aが略一体に取付けられている濾紙2
Bを振動させて、大気側(吸気流れ上流側)へ向けて吸
気騒音と同振幅で逆位相の音波を発生させると、かかる
音波と吸気騒音とが干渉し合って相殺され、吸気騒音が
打ち消されることになる。
【0020】また、濾紙2Bの裏面(機関1側)で発生
する吸気騒音と同位相の振動音は、機関外部に放出され
ることはない。従って、従来のように、スピーカの裏面
側を覆うような前述の密閉容器を設ける必要がなくなる
ので、部品点数の削減、低コスト化の促進を図ることが
できると共に、エンジンルーム内の設計レイアウトの困
難性も回避できることになる。
【0021】具体的には、図3の機能ブロック図に示す
ように、マイクロフォン16の出力をマイクアンプ17
で増幅した後、A/D変換器18でディジタル信号に変
換し、ディジタルフィルター19によって所定周波数域
の成分を抽出する。次いで、位相制御部21で所定角度
(例えば180°)の位相回転を前記抽出した周波数成
分に与えた後、位相制御された信号をD/A変換器21で
アナログ信号に変換してスピーカアンプ22に出力し、
該スピーカアンプ22を介して前記スピーカ15、即ち
永久磁石15Aを駆動する。
【0022】ところで、図3に示したディジタルフィル
ター19では、一般に吸気騒音の主たるものである吸気
脈動騒音が1kHz以下であることに対応して3kHz
以下の周波数成分を抽出するようにしてある。なお、マ
イクロフォン16の取付け位置等によっては、マイクロ
フォン16が機関1のノッキング等の機関振動を拾った
りする場合もあるので、前記デジタルフィルター19で
は、これらの比較的高次な機関振動成分を除去するよう
なフィルタ機能を備えるようにしてもよい。
【0023】また、マイクロフォン16の取付け位置
と、スピーカ15の取付け位置と、の間で、吸気脈動の
位相ズレが生じる場合もあるので、これを防止すべく運
転状態(回転速度Neや負荷Tp、機関温度、吸気密度
等)や取付け位置間隔(吸気通路長さ)等に基づいて、
位相ズレを求め、スピーカ15への駆動信号を補正する
ようにしてもよい。
【0024】ところで、本実施例では、吸気脈動(吸気
騒音)の検出を、マイクロフォン16で行なうようにし
て説明したが、マイクロフォン16の代わりに、エアフ
ローメータ10を用いることもできる。つまり、前記エ
アフローメータ10は、感熱抵抗の抵抗値変化に基づい
て内燃機関の吸入空気量を質量流量として検出するもの
であり、吸気脈動が発生するとかかる吸気脈動に応じて
その出力が変化するからである。これにより、比較的高
価なマイクロフォン16を備える必要がなくなるので、
装置の簡略化、コスト低減を図ることができることにな
る。
【0025】また、運転状態等に応じて発生するであろ
う吸気騒音(吸気脈動)の特性(振幅,振動数,バルブ
開時期との位相差等)を、コントロールユニット9内に
予め記憶させておいて、これに応じてスピーカ15を駆
動させることも可能である。即ち、本発明は、上記実施
例で説明したようなスピーカ15を駆動する制御方法に
限定されるものではなく、スピーカ15の構造自体に特
徴があるものであるから、他の如何なるスピーカの駆動
制御方法を用いる場合にあっても、本発明にかかるスピ
ーカ構造を採用できることは勿論である。
【0026】また、本実施例では、エアクリーナ2が内
装する濾紙2Bにスピーカ15の振動子たる永久磁石1
5Aを略一体的に取り付けるようにしたが、これに限ら
ず、エアクリーナ2とは別個独立に、所定の通気抵抗を
有する膜状部材を吸気流れに略直角に(対向するよう
に)配設し、当該膜状部材に前記永久磁石等の振動子を
略一体的に取り付けるように構成しても、吸気騒音を低
減することが可能である。なお、この場合には、エアク
リーナ2より吸気流れの下流側に設けることが、より一
層騒音低減を図れるという面から好ましい。
【0027】そして、本実施例では、前記永久磁石15
Aが略一体に取付けられている濾紙2Bを、大気側(吸
気流れ上流側)へ向けて吸気騒音と同振幅で逆位相の音
波を発生させるようにして説明したが、吸気騒音が騒音
でなくなるように所望の音色に調整する場合には、これ
に限定されるものではない。また、例えば、機関1より
の吸気ダクト3の振動・騒音の抑制を優先させたい場合
や、吸気通路を介して放出される音の音色を快い音色に
変換したい場合等にあっては、濾紙2Bを介して、機関
側(吸気流れ下流側)へ向けて吸気騒音(脈動)と逆位
相の音波を発生させるようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
かかる内燃機関用アクティブ騒音制御装置によると、吸
気系騒音を効果的に抑制できると共に、部品点数の削
減、低コスト化の促進が図れ、エンジンルーム内の設計
レイアウトの困難性を回避することができる。
【0029】請求項2に記載の発明によれば、膜状部材
を、エアクリーナの濾紙としたので、別個新たに膜状部
材を設ける必要がなく、より一層、部品点数の削減、低
コスト化の促進を図ることができると共に、エンジンル
ーム内の設計レイアウトの困難性を回避することができ
る。請求項3に記載の発明によれば、前記音波発生手段
の振動子を駆動するコイルを、エアクリーナのケースの
内壁に固定するように構成したので、最大限構成の簡略
化、延いてはコスト低減を図ることができる。
【0030】請求項4に記載の発明によれば、前記騒音
低減制御手段により音波発生手段を介して発生される音
波を、吸気流れ上流側に向けて吸気系騒音と逆位相で発
せられる音波としたので、前記膜状部材より吸気上流側
における吸気脈動を確実に抑制することができ、最も問
題となる吸気通路開放端から放出される吸気騒音の発生
を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における内燃機関を示すシステム構成
図。
【図2】(A)は、同上実施例におけるスピーカの構成
を示す縦断面図。(B)は、(A)のX−X矢視図。
【図3】実施例のスピーカの駆動制御を説明する機能ブ
ロック図。
【図4】従来装置を説明する図。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 エアクリーナ 2A エアクリーナケース内壁 2B 濾紙 3 吸気ダクト 9 コントロールユニット 10 エアフローメータ 11 クランク角センサ 15 スピーカ 15B コイル 16 マイクロフォン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G10K 11/16 G10K 11/16 H H03H 21/00 B

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の吸気系騒音と干渉させるための
    別の音波を音波発生手段から発生させて前記吸気系騒音
    を抑制する騒音低減制御手段を含んでなる内燃機関用ア
    クティブ騒音制御装置において、 前記音波発生手段の振動子が、機関吸気流れに対向して
    配設された所定の通気抵抗を有する膜状部材に、略一体
    的に取付けられたことを特徴とする内燃機関用アクティ
    ブ騒音制御装置。
  2. 【請求項2】前記膜状部材が、エアクリーナの濾紙であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用アクテ
    ィブ騒音制御装置。
  3. 【請求項3】前記音波発生手段の振動子を駆動するコイ
    ルが、エアクリーナのケースの内壁に固定されたことを
    特徴とする請求項2に記載の内燃機関用アクティブ騒音
    制御装置。
  4. 【請求項4】前記騒音低減制御手段により音波発生手段
    を介して発生される音波が、吸気流れ上流側に向けて吸
    気系騒音と逆位相で発せられる音波であることを特徴と
    する請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の内燃機関
    用アクティブ騒音制御装置。
JP7153398A 1995-06-20 1995-06-20 内燃機関用アクティブ騒音制御装置 Pending JPH094531A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100599306B1 (ko) * 2004-07-28 2006-07-14 현대자동차주식회사 에어 필터 구조
KR100680539B1 (ko) * 2004-11-25 2007-02-08 현대자동차주식회사 에어클리너의 흡착재 가변구조
DE102008030197A1 (de) * 2008-06-25 2009-12-31 Mahle International Gmbh Luftfilter und damit ausgestattete Frischluftanlage
CN113685645A (zh) * 2021-09-22 2021-11-23 南京航空航天大学 基于局域共振机理声学超材料的管道噪声控制装置及方法

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