JPH02306842A - 車室内こもり音の低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は車室内こもり音の低減装置に関し、特に周朋的
な音源を有する自動車等の閉空間内の低周波のこもり音
をアクティブに低減する装置に関するものである。

（従来の技術） 自動車等の車室内のこもり音は、閉空間を形成する車室
が一定の条件下で共振現象を起こすことに因るものであ
り、その原因たる起振力はエンジンの回転成分によるも
のと考えられている。

このようなこもり音を低減させるための対策として当初
採られていた手段は、パンシブ（受動的）なものであり
、例えば振動源であるエンジン系に’＋ｔして結合剛性
を向上させ、伝達系に対しては各マウントのチューニン
グを行い、車室内の発音体に対してはパネル剛性アップ
を図り、更に共振対策として、マスダンパー、ダイナミ
ックダンパー等を共振部分に施していた。

このようなパンシブな手段では、コストの上昇及び重滑
の増大を招きながら、その効果は充分満足できるもので
はなかった。

このため、特開昭４８−８２３０４号公報や特開昭５９
−９６９９号公報等においてアクティブにこもり音を低
減できる装置が提案されている。

特に、後者の特開昭５９−９６９９号公報では、こもり
音が問題となる４気筒車両について述べられており、エ
ンジン回転の２次成分（爆発１次成分）としてイグニッ
ションパルスを検出し、このパルス信号を種々処理し、
車室内のドライバーの受聴点で観測されるこもり音の各
周波数成分（回転次数成分）の逆位相で且つ大きさがこ
もり音成分と同しになる音をスピーカから別途付加する
ことにより、干渉効果で受聴点でのこもり音圧レベルを
低減している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来例においては、固定記憶装置に記憶された情
報がエンジンの連続した負荷状態をパラメータとして含
んでいないため、その固定記憶装置の記ｉ、を情報は成
る一定の負荷を前提にしており、例えば第３図（ａ）に
示すように、負荷情報としてスロットル閉度が全開時の
１／４の時に上記のアクティブ制御を行うための記憶情
報を実験により求めたとすると、負荷の増大に伴って、
アクティブ制御ｎを掛けない場合（点線で示す）に徐々
に近づいて行ってしまい、アクティブ制御の効果が減少
して行くことが分かった。

従って、本発明は、エンジン負荷を考慮して車両におけ
るこもり音を低減することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記の目的を達成するため、本発明に係る車室内こもり
音の低減装置では、エンジンのこもり音発生源々なる所
定回転次数成分の検出手段と、該エンジンの負荷検出手
段と、正弦波信号を発生する発振２３と、該正弦波信号
を該エンジンの回転に同期させると共に該回転次数成分
及びｆｔ荷に対応して予め記憶した位相制御項及び音圧
制御量に基づき該正弦波信号を加工する制御手段と、該
制御手段の出力によりスピーカを駆動する増幅器と、を
備えている。

〔作　　　用〕

第８図は４気筒エンジンの爆発に起因する回転１〜８次
成分の音圧レベルを示したうオーク・フォール図で、こ
れらの回転次数成分の内、車室内こもり音を発生させる
所定の次数成分は、この４気筒の場合、ピストンの慣性
力とシリンダー内の爆発力に基づく回転２次成分（エン
ジン１回転につき２回の爆発を伴う爆発１次成分）であ
り、同様にして６気筒の場合は回転３次成分となる。

従って、このような回転次数成分をもたらすエンジンの
着火（点火）時点を求め、更にこの着火（点火）時点か
ら受聴点である耳元までに達する遅れ時間１１（第９図
（ａ）参照）を予め求めておいてその着火（点火）時点
に同期した発振器からの正弦波信号の位相を制御すれば
エンジンのこもり音成分を低減することができる。

一方、第９図（ａ）に示す該回転次数成分についての上
死点（以下、ＴＤＣと言う）から受聴点である耳元まで
の時間αはエンジンマウント→キャブ→車室空間という
非線形特性の伝達ルートによるもので略一定の時間と考
えられる。

そこで、エンジン回転（ＴＤＣ）に同期した発振器から
の正弦波信号の位相をどの程度進ませれば着火（点火）
時点からＴＤＣまでの時間ｔｌ−αになってこもり音が
低減されるかを予め測定しておけばよい。

コノ場合、ｔｉは同図（ｂ）、（Ｃ）のＬｌ、【２に示
すようにエンジン負荷が高くなるに従って太き（なる（
噴射時点が遅れて着火時点が遅れる）。

これは、例えばディーゼルエンジンでは通常ロードタイ
マによる進角補正が行われるためである。

即ち、負荷が大きくなると出力アップを重視して同図（
Ｃ１に示すように噴射時間を進角させ、負荷が小さくな
ると同図（ｂ）に示すように騒音を重視して噴射時間を
遅らせるからであるや そこで、こもり音の位相制御に際しては、ｉ荷を加味し
た制御が必要となる。

また、こもり音を最適に低減するには、位相の制御だけ
でなく、こもり音の音圧に対応した音圧制御（逆相制御
）も必要となるが、この音圧に関しても負荷変化の影響
を受ける。

即ち、負荷が大きくなると燃料の増加に伴って筒内圧が
大きくなり、然も上述の如く出力を重視して騒音を軽視
することになるため、騒音は抑制されずに増大する。

このようにこもり音の低減には負荷変化に伴って位相及
び音圧を制御する必要があることを考慮して、本発明で
は、エンジンの回転次数成分の内のこもり音の発生源と
なる所定（爆発）回転次数成分（回転数）とエンジン負
荷とに応じてどのようにエンジン回転のＴＤＣに同期し
た正弦波信号の位相量と音圧量を加工すればよいかをエ
ンジン回転数に対応して予め求めて制御手段に記憶して
おく。

そして、実際に検出した所定回転次数成分（回転数）と
エンジン負荷とに対応する位相量及び音圧量を読み出し
、ＴＤＣに同期した発振器からの正弦波信号を加工すれ
ば、こもり音を最適に低減することができる。

（実　施　例〕 第１図は本発明に係る車室内こもり音の低減装置の全体
的な構成を示したもので、１は自動車、２は自動車１の
エンジン、３はエンジン２のクランク角センサ、４はエ
ンジン２の燃料噴射ポンプ５（ディーゼルエンジンの場
合）に設置したエンジン負荷検出手段としてのコントロ
ールレバー角センサ、６はセンサ３及び４の出力により
所定の演算を行う制御手段としてのコントローラ、７は
コントローラ６に内蔵されエンジン回転（ＴＤＣ）に同
期した正弦波信号を出力する発振器、そして８はスピー
カ９を駆動するための増幅器である。尚、この実施例で
は、エンジンは４気筒のものを用い、クランク角センサ
３は第２図に示すように、例えばクランク軸１２と同軸
上に設けたＧｆｆ性円板１３の円周上にＴＤＣに対応し
て１８０′間隔で設けた２つの突起部１４により、エン
ジンが１回転する間に２回出力パルスを発生してこもり
音の発生源となるエンジン回転２戊成分（爆発１次成分
）を検出する手段を構成している。また、エンジン負荷
検出手段としては、その他にアクセルペダル踏込量セン
サ又はスロントル閉度センサ（ガソリンエンジンの場合
）等を用いることができる。

第２図は、第１図に示した車室内こもり音の低減装置に
おいて特にコントローラ６を機能ブロックで示したもの
で、クランク角センサ３からのエンジン回転２戊成分（
回転数）をカウントするカウンタ部６１と、このエンジ
ン回転２戊成分及びそのＴＤＣとセンサ４からのエンジ
ン負荷とを人力して種々の条件判定を行う条件判定部６
２と、この条件判定部６２からの条件（エンジン回転数
、負荷）に応じて位相制御φ及び音圧制御１量Ｇを出力
するＲＯＭ６３と、発振器７からの正弦波出力信号の位
相をＲＯＭ６３からの位相量ｉｌｌφにより加工する位
相制御部６４と、発振器７からの正弦波出力信号の音圧
をＲＯＭ６３からの音圧制御量Ｇにより加工する音圧制
御部６５と、位相・音圧量？ｎされた発振器７の正弦波
出力信号の所望周波数成分のみを通過させて増幅器８に
送る帯域通過フィルタ６６とで構成されている。

次に第２図により本発明の実施例の動作を説明する。

まず、カウンタ部６１は、クランク角センサ３からのエ
ンジン回転数の２次成分パルス（ＴＤＣに対応）をカウ
ントして条件判定部６２に与え、条件判定部６２は発振
器７から発生される正弦波信号がエンジン回転、即ち回
転２次成分のＴＤＣに同期するように発振器７を制御す
る。　　　　゛また、条件判定部６２では、入力したエ
ンジン回転数が、予め実験的に求めた制御対象範囲に入
るか否かを判定する。

この制御対象範囲は第８図に示されており、この図は、
エンジンの回転次数成分毎にどのような周波数スペクト
ルを示しているかを示した立体グラフ図（ウォータ・フ
ォール図）で、横軸の周波数（＋１２）に対して縦軸が
エンジン回転数（ｒｐｍ）を示し、突出した部分がこも
り音の音圧レベルを示している。

この実施例では４気筒の場合を扱っているので、こもり
音の主成分はエンジンの回転２次成分であり、その内、
エンジン回転数が図示の部分Ａ、Ｂ、Ｃのようにこもり
音レベルが大きい制御対象範囲■、■、■のいずれかに
属していれば以下の制御を実行する。

従って、条件判定部６２では、エンジン回転数が上記の
制御対象範囲■、■、■のいずれかに属していることを
＆′ｒｉ認したときには、ＲＯＭ６３の中から現在のエ
ンジン回転数とエンジン負荷とに対応する最適な位相制
御量φと音圧制御量Ｇとを選択して読み出す。

ここで、ＲＯＭ６３について説明すると、このＲＯＭ６
３に記憶されたデータ（第２図では１６進で示している
）は、第９図に関して説明したように、ＴＤＣを基準タ
イミングとしてエンジン負荷に応した着火タイミングの
ずれを相殺するための位相制御量φと、エンジン負荷に
応じたこもり音の音圧レベル変化を相殺するための音圧
側７１１５１ｔＣとをエンジン回転数に対応して実験で
測定したものである。

即ち、位相に関しては、上記の制御対象範囲■、■、■
に入る所定間１ａ（例えば１０１００ｒｐ毎のエンジン
回転数（第２図に示す突起部１４による回転２次成分に
ついてのＴ’ＤＣを基準タイミングとしたエンジン回転
数）と所定間隔（レバー角）毎のエンジン負荷とについ
て実験を行い、受聴点でこもり音が最も低減される位相
制御量を順次求めることにより種々のエンジン温度に関
する位相の制′４：ｌ　ＲＯＭデータを形成することが
できる。

また、音圧Ｇに関しても、同様にして制御対象範囲■、
■、■に入るエンジン回転数とエンジン負荷とについて
実験を行い、受聴点でこもり音が最も低減される音圧を
順次求めることにより音圧の制２１１ＲＯＭデータを形
成することができる。

このようにしてエンジンの回転２次成分及びエンジン負
荷に基づいてＲＯＭ’！−３から読み出された位相制御
量ψ及び音圧制御量Ｇ（逆位（１１）は、それぞれ位相
制御ル部→４及び音圧制御部与５においてそれぞれエン
ジン回転（Ｔ’ＤＣ）に同門した発振器７からの正弦波
信号を加工して位相を所定値分だけ遅らせ、音圧を最大
限低減さ−Ｕるような原波形で帯域通過フィルタ６６を
介して増幅１ｉ３８に与える。増幅器８では入ノｊ信号
を最適な音量にしてスピーカ９から出力させる。

このようにしてエンジン負荷に応してこもり音の制御を
行った結果が、第３図（ｂ）に示されており、同図（ａ
ｌに示された１／４負萄時に基づいて位相・音圧制御を
行う場合に比べて、負荷が大きくなると斜線部分で示す
ようにアクティブ制御の効果が全厚されることが分かる
。即ち、αは１／４負荷時のままで位相・音圧制御を行
った場合の車室内音圧を示し、βは７／８負荷時での位
相・音圧制御を行った場合の車室内音圧を示しており、
負荷が大きくなったときにα〈βとなって車室内のこも
り音が低減されていることが分かる。

以上の実施例では、エンジン温度に無関係に負荷とエン
ジン回転数のみでこもり音の制御を行っているが、エン
ジン温度が高くなるに従って着火時点が遅れることが分
かっている。

これは、温度が下がると、噴射時点から着火に至るまで
に必要な燃料の霧化及び燃焼室温度の上昇までに時間が
掛かるためである。

そこで、こもり音の位相制御ｎに際しては、温度を加味
した制御を行うことが好ましい。

また、こもり音を最適に低減するには、位相の制御ｎだ
けでなく、こもり音の音圧に対応した音圧側′４ｎ（逆
相制御）も必要となるが、この音圧に関しても温度変化
の影響を受ける。

即ち、エンジン温度が低いとき（冷間時の暖機中）には
、ディーゼルノックによりこもり音の音圧は大きくなる
が、暖機が進んで徐々にエンジンが温まって来るとディ
ーゼルノックが減少してこもり音の音圧は小さくなる。

そして、暖機後は、エンジン温度が上昇して行くにつれ
て、燃料そのものの温度上昇及び燃料管の温度Ｆ昇によ
り燃料粘度が低下し、燃ネ４噴射量が低下する。このた
め、通常は出力低下を補填するために燃料量を増加させ
るが増加し過ぎてしまい、筒内圧が上昇してこもり音の
音圧は大きくなる。

このようにこもり音の低減には第２図に点線で示すよう
にエンジン温度（これはエンジンに設けた冷却水温セン
サ又は燃料温度センサ等によって検出する）を検出し、
この温度変化に伴って位相及び音圧を制御することが好
ましい。

このため、エンジン温度によってもどのように発振器７
からの正弦波信号の位相・音圧を加工すし、第２図に点
線で示すようにエンジン温度を条件判定部６２に入力し
、この条件判定部６２がＲＯＭＨに現在のエンジン負荷
とエンジン温度とエンジン回転数とを与えることにより
所望の位相制御量・音圧側？１１１がそれぞれ位相制御
部６４及び音圧制御部６５とに送られ、上記と同様にし
てこもり音の低減が行われることとなる。

但し、エンジン温度が低温→常温→高温と推移するとき
、暖機後の常温状態では水温が上昇しないのが普通であ
るので、低温→常温は水温で制ｆｌを行い、常温→高温
は燃温で制御′ｎを行う必要がある。尚、水温→燃温の
切替の間に吸気温を用いて制御を行うことも可能である
。

このような温度変化による位相・音圧制御を行うことに
より、例えば常温状態で求めたこもり音制御のみを全温
度に対して行う場合と比較すると、水温制御モードの場
合には、温度が下がるにつれてこもり音の低減効果が大
きくなり、また、燃料（吸気温）制御モードでは、常温
より高くなるにつれてこもり音の低減効果が顕著になる
。

また、このようにエンジン温度を実際に測定しなくても
エンジンこもり音の主要因になっているエンジンの着火
（点火）タイミングを直接検出して位相・音圧の加工を
行う方がより好ましい。

そのため、第４図に示す実施例ではディーゼルエンジン
の場合に第５図に示すように単数又はバラツキをなくす
ために複数個設置される着火（点火）センサ８０を用い
てそのセンサ出ツノ波形（第６図（ａ））を発生し、こ
の着火出力波形を受けた条件判定部６２がこの信号によ
りエンジン回転数を検出すると共に整形した波形（同図
■））の基準信号を発振器７に送る。（尚、条件判定部
６２が着火出力波形によりエンジン回転数を検出するの
で、この場合には第２図に示すようなりランク角センサ
は必要無くなる。） 基準信号を受けた発振器７が正弦波出力（同図（Ｃ））
を発生し、この正弦波出力を、ＲＯＭ６３でエンジン回
転数及びエンジン負荷により回転２次成分の位相側？２
Ｂｆｉｔ・音圧制御量を読み出して加工しスピーカ出力
（同図（ｄ））を発生することにより更に正確な位相・
音圧の制御を行うことができる。

ここで用いるＲＯＭ６３をマツプ形成するときには、Ｔ
ＤＣＯ代わりにセンサ出力波形（ａ）をエンジン基準タ
イミングパルス俤）として第２図の場合（エンジン温度
は不要）と同様に正弦波出力波形（Ｃ）の位相・音圧を
加工した波形（ｄ）を発生するための制御量を実験によ
り測定すればよい。

第７図には、着火センサ８０を用いた場合と、これらの
センサを用いずにエンジン回転数により固定基準点（Ｔ
ＤＣ）で行った場合の効果が示されており、料線部分は
温度が上がると共に減音量が少なくなってしまうことを
示している。

このように着火センサを用いれば、少なくともエンジン
のマウント系の伝達特性のみを考慮した制御で済むこと
となる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る車室内こもり音の低減装置
では、エンジンのこもり音発生源となる所定の回転次数
成分を検出し、その回転次数成分とその時のエンジンの
負荷に対応して発振器の出力正弦波信号を加工し、スピ
ーカを駆動してこもり音を低減させるように構成したの
で、エンジンの！８発に起因する車室内のこもり音に対
する相殺音をエンジンのどのような負荷状態においても
発生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車室内こもり音の低減装置の一
実施例を示す概念構成図、 第２図は、本発明の実施例において特にコントローラを
機能的に示したブロック図、 第３図は、従来例と本発明の車室内音圧の低減効果の比
較を示す図、 第４図は、着火センサを用いた場合の実施例を示した図
、 第５図は、着火センサの配Ｉを示した図、第６図は、着
火センサの出力波形を基準タイミングとするときの波形
図、 第７図は、着火センサを用いた場合の効果を示すグラフ
図、 第８図は、本発明でのエンジン回転数における制御対象
傾城を示す立体グラフ図、 第９図は、エンジン負荷の変化による着火タイミングの
変化を示すグラフ図、である。 第１図において、ｌは自動車、２はエンジン、３はクラ
ンク角センサ、４はコントロールレバー角センサ、６は
コントローラ、７は発振器、８は増幅器、９はスピーカ
、をそれぞれ示す。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンのこもり音発生源となる所定回転次数成分の
   検出手段と、該エンジンの負荷検出手段と、正弦波信号
   を発生する発振器と、該正弦波信号を該エンジンの回転
   に同期させると共に該回転次数成分及び負荷に対応して
   予め記憶した位相制御量及び音圧制御量に基づき該正弦
   波信号を加工する制御手段と、該制御手段の出力により
   スピーカを駆動する増幅器と、を備えたことを特徴とす
   る車室内こもり音の低減装置。