JPH0719156B2 - 車室内騒音の低減装置 - Google Patents
車室内騒音の低減装置Info
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- JPH0719156B2 JPH0719156B2 JP2113938A JP11393890A JPH0719156B2 JP H0719156 B2 JPH0719156 B2 JP H0719156B2 JP 2113938 A JP2113938 A JP 2113938A JP 11393890 A JP11393890 A JP 11393890A JP H0719156 B2 JPH0719156 B2 JP H0719156B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車室内騒音の低減装置に関し、特に周期的な音
源を有する自動車等の車室閉空間内の低周波の騒音をア
クティブに低減する装置に関するものである。
源を有する自動車等の車室閉空間内の低周波の騒音をア
クティブに低減する装置に関するものである。
自動車等の車室内の騒音は、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、
その起振力はエンジンの爆発による回転次数成分等によ
るものと考えられている。
定の条件下で共振現象を起こすことに因るものであり、
その起振力はエンジンの爆発による回転次数成分等によ
るものと考えられている。
このような騒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、パッシブ（受動的）なものであり、例
えば振動源であるエンジン系に対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。
れていた手段は、パッシブ（受動的）なものであり、例
えば振動源であるエンジン系に対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。
このようなパッシブな手段では、コストの上昇及び重量
の増大を招くと共に、その効果は不十分なものであっ
た。
の増大を招くと共に、その効果は不十分なものであっ
た。
一方、このような車室内騒音は、４気筒エンジンの場
合、クランク軸１回転の２回爆発成分で、所謂エンジン
回転２次成分と称しているエンジン回転次数成分が主要
因と考えられており、このような要因で引き起こされる
こもり音をアクティブに低減しようとする従来技術とし
て、特開昭59−9699号公報や実開昭62−127051号公報等
が既に提案されている。
合、クランク軸１回転の２回爆発成分で、所謂エンジン
回転２次成分と称しているエンジン回転次数成分が主要
因と考えられており、このような要因で引き起こされる
こもり音をアクティブに低減しようとする従来技術とし
て、特開昭59−9699号公報や実開昭62−127051号公報等
が既に提案されている。
これらの従来技術では、エンジン回転２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、車室内のドライバの受聽点で観測される騒音の各
周波数成分（回転次数成分）逆位相で且つ大きさが騒音
成分と同じになる音をスピーカから別途付加することに
より、干渉効果で受聽点での騒音レベルを相殺・低減し
ている。
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、車室内のドライバの受聽点で観測される騒音の各
周波数成分（回転次数成分）逆位相で且つ大きさが騒音
成分と同じになる音をスピーカから別途付加することに
より、干渉効果で受聽点での騒音レベルを相殺・低減し
ている。
しかしながら、上記の従来例は、車室内騒音の内、エン
ジン回転２次成分に起因するこもり音のみを低減するた
めの装置であり、エンジンの爆発（回転）による回転２
次に成分以外の回転次数成分（爆発次数成分）に起因す
る騒音成分が存在しても除去することができず、騒音低
減が最適なものとならない。
ジン回転２次成分に起因するこもり音のみを低減するた
めの装置であり、エンジンの爆発（回転）による回転２
次に成分以外の回転次数成分（爆発次数成分）に起因す
る騒音成分が存在しても除去することができず、騒音低
減が最適なものとならない。
また、車両のエンジン系、マウント系、電気系等の経時
的な変化や、電気信号系の温度特性の変化、更には乗員
の変化、車室内温度等の変化、及び何らかの外乱の侵入
等に絶えず対処することができないか、又は制御の即応
性が得られないという問題点があった。
的な変化や、電気信号系の温度特性の変化、更には乗員
の変化、車室内温度等の変化、及び何らかの外乱の侵入
等に絶えず対処することができないか、又は制御の即応
性が得られないという問題点があった。
従って、本発明は、車室内におけるエンジン回転２次成
分に起因するこもり音だけでなくそれ以外の騒音成分も
併せて除去でき且つ車両条件の種々の変化に即応できる
簡易な装置を実現することも目的とする。
分に起因するこもり音だけでなくそれ以外の騒音成分も
併せて除去でき且つ車両条件の種々の変化に即応できる
簡易な装置を実現することも目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係る車室内騒音の
低減装置では、エンジンの振動検出手段と、該検出手段
の検出信号から車体の振動系の耳元までの伝達関数の逆
伝達関数を同定する適応型コントローラと、該コントロ
ーラの出力信号を車室内に出力するスピーカと、全車室
内騒音を検出するマイクロホンと、車室内状態の変化を
検出する手段とを備え、該コントローラが該マイクロホ
ンの入力が最小になるように該スピーカを制御すると共
に該車室内の状態変化時には適応ステップサイズを一定
時間、零にするか、又はスピーカの出力を一定時間、零
にするように構成している。
低減装置では、エンジンの振動検出手段と、該検出手段
の検出信号から車体の振動系の耳元までの伝達関数の逆
伝達関数を同定する適応型コントローラと、該コントロ
ーラの出力信号を車室内に出力するスピーカと、全車室
内騒音を検出するマイクロホンと、車室内状態の変化を
検出する手段とを備え、該コントローラが該マイクロホ
ンの入力が最小になるように該スピーカを制御すると共
に該車室内の状態変化時には適応ステップサイズを一定
時間、零にするか、又はスピーカの出力を一定時間、零
にするように構成している。
本発明に係る車室内騒音の低減装置では、第１図の等価
ブロック図に示すように、Ｇはエンジンの振動によって
励起される車室内振動系の総合した伝達関数であって、
エンジンの振動に基づいてエンジン・マウントによる伝
達関数（MTG）、トルク・ロッドによる伝達関数、キャ
ブ・マウントによる伝達関数等から成っており、この伝
達関数Ｇによりエンジン振動が車室内空間伝達路によっ
て耳元で車室内騒音Ｙ（ｎ）に変換された形で観測され
るものである。
ブロック図に示すように、Ｇはエンジンの振動によって
励起される車室内振動系の総合した伝達関数であって、
エンジンの振動に基づいてエンジン・マウントによる伝
達関数（MTG）、トルク・ロッドによる伝達関数、キャ
ブ・マウントによる伝達関数等から成っており、この伝
達関数Ｇによりエンジン振動が車室内空間伝達路によっ
て耳元で車室内騒音Ｙ（ｎ）に変換された形で観測され
るものである。
この場合、エンジン振動自体はエンジン回転２次成分に
よるものであるが、耳元で観測される車室内騒音Ｙ
（ｎ）は伝達関数Ｇによりエンジン回転２次成分以外の
成分をも含むものとなっている。
よるものであるが、耳元で観測される車室内騒音Ｙ
（ｎ）は伝達関数Ｇによりエンジン回転２次成分以外の
成分をも含むものとなっている。
この伝達関数Ｇは未知の値であり、コントローラ５によ
りこの伝達関数の逆伝達関数G-1を同定するが、このコ
ントローラ５はエンジン振動検出手段により検出された
エンジン振動信号Ｘ（ｎ）とマイクロホンからの出力信
号ｅ（ｎ）とを常に入力し、そして、これらの信号に基
づいて周知のLMS（Least Mean Square）法等によりフィ
ルタ係数列Ｈを適応制御してスピーカ出力ｙ（ｎ）を発
生し、上記の車室内騒音Ｙ（ｎ）を相殺する。
りこの伝達関数の逆伝達関数G-1を同定するが、このコ
ントローラ５はエンジン振動検出手段により検出された
エンジン振動信号Ｘ（ｎ）とマイクロホンからの出力信
号ｅ（ｎ）とを常に入力し、そして、これらの信号に基
づいて周知のLMS（Least Mean Square）法等によりフィ
ルタ係数列Ｈを適応制御してスピーカ出力ｙ（ｎ）を発
生し、上記の車室内騒音Ｙ（ｎ）を相殺する。
このようにエンジンの振動が音になるまでを演算するこ
とにより消去音を発生するが、車室内の状態が変化して
車室内の伝達関数が変化した場合には、スピーカ出力に
よる消音効果が低下したり、場合によっては制御が収束
せずに発散し消去音が騒音となってしまう。
とにより消去音を発生するが、車室内の状態が変化して
車室内の伝達関数が変化した場合には、スピーカ出力に
よる消音効果が低下したり、場合によっては制御が収束
せずに発散し消去音が騒音となってしまう。
そこで、本発明では、車室内の状態変化を検出する手段
８を設け、これによって車室内の状態が変化したことを
検出したときには、一定時間、コントローラ５の適応ス
テップサイズμを零にして係数列Ｈを更新しないように
し、オープン制御でエンジン騒音を低減させると共に、
車室内の状態が復旧したときに係数列Ｈの乱れが少ない
状態でシステムの消音効果を早めることができる。
８を設け、これによって車室内の状態が変化したことを
検出したときには、一定時間、コントローラ５の適応ス
テップサイズμを零にして係数列Ｈを更新しないように
し、オープン制御でエンジン騒音を低減させると共に、
車室内の状態が復旧したときに係数列Ｈの乱れが少ない
状態でシステムの消音効果を早めることができる。
また、本発明では、車室内の状態が変化したときには、
スピーカからの出力音を禁止することにより、少なくと
も車室内騒音が悪化するのは無くすようにしている。
スピーカからの出力音を禁止することにより、少なくと
も車室内騒音が悪化するのは無くすようにしている。
このように、車室内の状態が変化してその伝達関数Ｇが
変わってしまうような場合には、スピーカ出力を停止す
るか適応ステップサイズの更新を停止させれば、車室内
の残留騒音が却って大きくなってしまうことや、適応制
御系が狂ってしまうのを防ぐことができると共にその後
の通常制御での収束速度を早めることができる。
変わってしまうような場合には、スピーカ出力を停止す
るか適応ステップサイズの更新を停止させれば、車室内
の残留騒音が却って大きくなってしまうことや、適応制
御系が狂ってしまうのを防ぐことができると共にその後
の通常制御での収束速度を早めることができる。
第２図には本発明に係る車室内騒音の低減装置の一実施
例を示したもので、１は車両の車室、２は自動車１のエ
ンジン、３はエンジン２のエンジン振動を直接検出する
エンジン振動センサ（ノックセンサでも良い）、４は車
室内の騒音レベルを検出するマイクロホン、５はセンサ
３及び４の出力によりエンジンの振動で励起される車体
の振動系の伝達関数の逆伝達関数を同定するコントロー
ラ、６は騒音を減少させる音を発生するスピーカ、７は
コントローラ５からの信号を増幅してスピーカ６を駆動
する増幅器、そして、８は車両のドア（図示せず）の開
閉を検出するドア・スイッチである。
例を示したもので、１は車両の車室、２は自動車１のエ
ンジン、３はエンジン２のエンジン振動を直接検出する
エンジン振動センサ（ノックセンサでも良い）、４は車
室内の騒音レベルを検出するマイクロホン、５はセンサ
３及び４の出力によりエンジンの振動で励起される車体
の振動系の伝達関数の逆伝達関数を同定するコントロー
ラ、６は騒音を減少させる音を発生するスピーカ、７は
コントローラ５からの信号を増幅してスピーカ６を駆動
する増幅器、そして、８は車両のドア（図示せず）の開
閉を検出するドア・スイッチである。
第３図は第２図に示したコントローラの一実施例を示し
たもので、この実施例では適応ディジタルフィルタで構
成されており、適応アルゴリズムとしては周知の最急降
下法や、学習同定法や、LMS法等が挙げられるが、ここ
ではLMS法を用いている。また、51はLMS部50によりスピ
ーカ出力ｙ（ｎ）を制御するための出力制御部51であ
る。
たもので、この実施例では適応ディジタルフィルタで構
成されており、適応アルゴリズムとしては周知の最急降
下法や、学習同定法や、LMS法等が挙げられるが、ここ
ではLMS法を用いている。また、51はLMS部50によりスピ
ーカ出力ｙ（ｎ）を制御するための出力制御部51であ
る。
また、ｎ個のZ-1はエンジン振動Ｘ（ｎ）を各サンプル
毎に遅延させるための遅延素子を示し、ｎ個のｈ（０）
〜ｈ（ｎ−１）は各遅延素子Z-1に対し乗算するための
フィルタ（タップ）係数であり、各フィルタ係数はLMS
アルゴリズム、即ち、 ｈ（ｎ＋１）＝ｈ（ｎ）＋２μｅ（ｎ）Ｘ（ｎ） に従ってサンプル毎に更新される。但し、ｎ＝０…i,μ
は上述したステップサイズである。
毎に遅延させるための遅延素子を示し、ｎ個のｈ（０）
〜ｈ（ｎ−１）は各遅延素子Z-1に対し乗算するための
フィルタ（タップ）係数であり、各フィルタ係数はLMS
アルゴリズム、即ち、 ｈ（ｎ＋１）＝ｈ（ｎ）＋２μｅ（ｎ）Ｘ（ｎ） に従ってサンプル毎に更新される。但し、ｎ＝０…i,μ
は上述したステップサイズである。
この場合のステップサイズμを選択することにより、フ
ィルタ係数を各サンプルのエンジン振動Ｙ（ｎ）に掛け
且つ加算するという畳み込み演算を行うことにより増幅
器７を介してスピーカ６への出力信号ｙ（ｎ）が求めら
れる。
ィルタ係数を各サンプルのエンジン振動Ｙ（ｎ）に掛け
且つ加算するという畳み込み演算を行うことにより増幅
器７を介してスピーカ６への出力信号ｙ（ｎ）が求めら
れる。
このスピーカ出力ｙ（ｎ）を、実際にドライバーの耳元
で観測される音圧Ｙ（ｎ）から差し引くことにより、マ
イクロホン４からの出力ｅ（ｎ）＝Ｙ（ｎ）−ｙ（ｎ）
が発生され、これを再びLMSアルゴリズムによりフィル
タ係数をサンプル毎に更新すれば、車室内の空間伝達系
の伝達関数Ｇの逆伝達関数G-1をリアルタイムで同定し
て行くことができ、マイク出力ｅ（ｎ）を最小値に収束
させることができる。
で観測される音圧Ｙ（ｎ）から差し引くことにより、マ
イクロホン４からの出力ｅ（ｎ）＝Ｙ（ｎ）−ｙ（ｎ）
が発生され、これを再びLMSアルゴリズムによりフィル
タ係数をサンプル毎に更新すれば、車室内の空間伝達系
の伝達関数Ｇの逆伝達関数G-1をリアルタイムで同定し
て行くことができ、マイク出力ｅ（ｎ）を最小値に収束
させることができる。
今、第２図の実施例においてドライバーが、アイドリン
グ中にドアを開けたり、助手席の人が乗り降りすると
き、ドア・スイッチ８がこれに応答してオン（又はオ
フ）となる。
グ中にドアを開けたり、助手席の人が乗り降りすると
き、ドア・スイッチ８がこれに応答してオン（又はオ
フ）となる。
このような場合には、フィルタ（タップ）係数列ｈ
（０）〜ｈ（ｎ−１）が乱され制御が収束に向かわなく
なってしまので、かかる係数列の更新を禁止するため、
ステップサイズμを０にしてフィードバックをかけない
オープン制御を行う。
（０）〜ｈ（ｎ−１）が乱され制御が収束に向かわなく
なってしまので、かかる係数列の更新を禁止するため、
ステップサイズμを０にしてフィードバックをかけない
オープン制御を行う。
この場合にステップサイズμを通常の値に戻すの方法と
しては、 車体振動＜閾値になった時点（第４図のt4）から直
ちに戻す、 車体振動＜閾値になった時点（第４図のt4）から一
定時間後に通常の値に戻す、 車体振動＜閾値になった時点（第４図のt4）からμ
を時間の関数（例えば時間の１次関数）で戻す、 等の方法がある。
しては、 車体振動＜閾値になった時点（第４図のt4）から直
ちに戻す、 車体振動＜閾値になった時点（第４図のt4）から一
定時間後に通常の値に戻す、 車体振動＜閾値になった時点（第４図のt4）からμ
を時間の関数（例えば時間の１次関数）で戻す、 等の方法がある。
また、上記のようにドア・スイッチ８が作動したときに
は、LMS部50は出力制御部51を制御してスピーカ出力ｙ
（ｎ）を発生させないようにしてもよい。
は、LMS部50は出力制御部51を制御してスピーカ出力ｙ
（ｎ）を発生させないようにしてもよい。
このようにすれば、エンジン騒音はそのままであり、少
なくとも悪化することはなくなる。
なくとも悪化することはなくなる。
この場合、スピーカ出力を停止させる期間は、第４図に
示す如く、車体振動＞閾値の時点t1の次のゼロ・クロス
点t2から始めて、車体振動＜閾値になった時点t3の次の
ゼロ・クロス点t4になった時点までに出力制御部51が制
御することが好ましい。これは、スピーカ６からその入
出力に伴う衝撃音の発生を防ぐためであるが、少なくと
も時点t1から一定時間設定すれば車体振動が閾値を頻繁
に上下するときのジッタを防ぐことができ、所期の目的
も達成することができる。
示す如く、車体振動＞閾値の時点t1の次のゼロ・クロス
点t2から始めて、車体振動＜閾値になった時点t3の次の
ゼロ・クロス点t4になった時点までに出力制御部51が制
御することが好ましい。これは、スピーカ６からその入
出力に伴う衝撃音の発生を防ぐためであるが、少なくと
も時点t1から一定時間設定すれば車体振動が閾値を頻繁
に上下するときのジッタを防ぐことができ、所期の目的
も達成することができる。
尚、エンジン振動信号Ｘ（ｎ）がいつも平均値や自乗平
均値が時間的に変化しない定常信号であるとは限らない
が、適切なサンプリング数とタップ数であれば過渡的な
状態でも制御を収束させることができる。
均値が時間的に変化しない定常信号であるとは限らない
が、適切なサンプリング数とタップ数であれば過渡的な
状態でも制御を収束させることができる。
上記の実施例では、スピーカの取り付け位置がドアの場
合が最も効果があるが、通常の車室内位置でも効果を奏
することができる。
合が最も効果があるが、通常の車室内位置でも効果を奏
することができる。
また、車室内状態の変化を検出する手段としてドア・ス
イッチを用いたが、その他、ウインドウの開閉センサ等
を用いても同様に車室内状態の変化を検出することがで
きることは言うまでもない。
イッチを用いたが、その他、ウインドウの開閉センサ等
を用いても同様に車室内状態の変化を検出することがで
きることは言うまでもない。
以上のように、本発明に係る車室内騒音の低減装置で
は、エンジン振動検出手段を用いて適応コントローラが
マイクロホンの入力が最小になるようにスピーカを制御
する際に、車室内の状態変化時には適応ステップサイズ
を一定時間、零にするように構成したので、その期間内
での効果は落ちるものの、オープン制御でエンジン騒音
を消去することにより、通常ステップサイズの制御に戻
ったときに適応制御係数列の乱れが少なく、従ってその
後の消音効果の復帰が早くなる。
は、エンジン振動検出手段を用いて適応コントローラが
マイクロホンの入力が最小になるようにスピーカを制御
する際に、車室内の状態変化時には適応ステップサイズ
を一定時間、零にするように構成したので、その期間内
での効果は落ちるものの、オープン制御でエンジン騒音
を消去することにより、通常ステップサイズの制御に戻
ったときに適応制御係数列の乱れが少なく、従ってその
後の消音効果の復帰が早くなる。
また、車室内の状態変化時には適応ステップサイズを零
にする代わりに、スピーカの出力を零にしてもよく、こ
の場合には、スピーカ出力音を停止させて少なくとも騒
音を増加させることを防止することができる。
にする代わりに、スピーカの出力を零にしてもよく、こ
の場合には、スピーカ出力音を停止させて少なくとも騒
音を増加させることを防止することができる。
第１図は、本発明に係る車室内騒音の低減装置を原理的
に示したブロック図、 第２図は、本発明に係る車室内騒音の低減装置の一実施
例を示す概略構成図、 第３図は、本発明に用いられるコントローラの一実施例
を示した図、 第４図は、本発明によるスピーカの出力音の制御状態を
示す波形図、である。 図において、１は車室、２はエンジン、３はエンジン振
動センサ、４はマイクロホン、５はコントローラ、６は
スピーカ、８はドア・スイッチ、をそれぞれ示す。 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
に示したブロック図、 第２図は、本発明に係る車室内騒音の低減装置の一実施
例を示す概略構成図、 第３図は、本発明に用いられるコントローラの一実施例
を示した図、 第４図は、本発明によるスピーカの出力音の制御状態を
示す波形図、である。 図において、１は車室、２はエンジン、３はエンジン振
動センサ、４はマイクロホン、５はコントローラ、６は
スピーカ、８はドア・スイッチ、をそれぞれ示す。 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】エンジンの振動検出手段と、該検出手段の
検出信号から車体の振動系の耳元までの伝達関数の逆伝
達関数を同定する適応型コントローラと、該コントロー
ラの出力信号を車室内に出力するスピーカと、全車室内
騒音を検出するマイクロホンと、車室内状態の変化を検
出する手段とを備え、該コントローラが該マイクロホン
の入力が最小になるように該スピーカを制御すると共に
車室内の状態変化時には適応ステップサイズを一定時
間、零にすることを特徴とした車室内騒音の低減装置。 - 【請求項２】車室内の状態変化時には適応ステップサイ
ズを零にする代わりに、該スピーカの出力を一定時間、
零にすることを特徴とした請求項１に記載の車室内騒音
の低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2113938A JPH0719156B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 車室内騒音の低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2113938A JPH0719156B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 車室内騒音の低減装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0411292A JPH0411292A (ja) | 1992-01-16 |
| JPH0719156B2 true JPH0719156B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14624967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2113938A Expired - Fee Related JPH0719156B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 車室内騒音の低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719156B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020190642A (ja) | 2019-05-22 | 2020-11-26 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | Ａｎｃシステム |
| CN113484031B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-08-09 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种悬置接附点噪声传递函数目标的设定方法 |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP2113938A patent/JPH0719156B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0411292A (ja) | 1992-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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