能動制御による音質調整及び消音機能を有するアクティブマフラー

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本研究では,音質調整を目的としたアクティブマフラーを,マフラー出口の放射音に含まれる不快な周波数成分を環境の変化に適応しながら除去する能動消音機構と,制御部において音質を判定する信号処理フィルタとで構成する方法を考案し,実験による検討を行った.実験にあたり,試作設計したマフラーモデルは一段膨張形とし,従来の形状よりも小型に,かつ複雑な内部構造を廃することを目的とした.能動消音機構は,アクティブマフラーの基幹機構であり,マフラー膨張部の壁面に取り付ける付加音源と,適応フィルタによる信号処理を行う制御部により構成される.まず,能動消音理論と制御の演算アルゴリズムを検証するため付加音源にスピーカを使用し,広帯域制限雑音を試験信号として実験を行った結果,良好な減音効果が得られ,制御系と装置の関係,及び信号処理プログラムの妥当性が明らかとなった.次に,実際のマフラーでは高温・多湿など,取り付け環境が悪いことを考慮して圧電素子と振動板を組み合わせた振動音源ユニットを試作設計し,モデルに取り付けて実験を行った.この結果,ユニットの特性に応じた良好な効果が得られた.また,出力信号の周波数帯域を制限するフィルタ制御系に組み込んで実験を行った結果,減音効果を設定した周波数帯域に限定でき,放射音の音質調整が可能であることが明らかとなった.以上の結果を総合して,本研究の能動消音機構と音質判定フィルタを組み合わせた方法により,音質調整を目的とするアクティブマフラーの設計製作は実現が可能であり,マフラーの小型化と排気抵抗の低減による馬力・燃費の改善においても有効である.なお,実験に使用した圧電素子と高出力ピエゾドライブ増幅器,制御系を構成する高速パイプラインアレイプロセッサボード,及び放射音のデータ収録に使用したA/D変換ボードと付属ソフトウェアは補助金によるものである.