JPH08246969A - 自動車用アクティブ騒音制御装置 - Google Patents

自動車用アクティブ騒音制御装置

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JPH08246969A
JPH08246969A JP7055718A JP5571895A JPH08246969A JP H08246969 A JPH08246969 A JP H08246969A JP 7055718 A JP7055718 A JP 7055718A JP 5571895 A JP5571895 A JP 5571895A JP H08246969 A JPH08246969 A JP H08246969A
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JP
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sound
intake
sound wave
noise
speaker
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JP7055718A
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Naomi Tomizawa
尚己 冨澤
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Hitachi Ltd
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Unisia Jecs Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】吸気騒音に干渉する音波をスピーカから発生さ
せて、前記吸気騒音の打ち消しを図る構成において、ス
ピーカの発生音が追加騒音となることを可及的に回避す
る。 【構成】エアフローメータの検出信号に基づいて吸気脈
動騒音の周波数,振幅を求め、同じ周波数及び振幅で位
相が逆位相である音波をエアクリーナ部に設けたスピー
カから発生させる。一方、エアクリーナ上流側に設けた
マイクロフォンによって打ち消し残音PS2を検出さ
せ、該打ち消し残音PS2が所定値以上である状態(S
21)が所定時間以上継続したときには(S23)、システ
ム故障によりスピーカの発生音が追加騒音となっている
ものと見做し、スピーカ駆動を停止させる(S24)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車における騒音
を、別に発生させた音波による干渉によって積極的に低
減させる自動車用アクティブ騒音制御装置に関し、特
に、エンジンの吸気系騒音を低減する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の静粛性を確保する技術と
して、アクティブ騒音制御と呼ばれている技術が提案さ
れている。前記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、自動車における騒音(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
を打ち消すものである。
【0003】前記アクティブ騒音制御によって、特にエ
ンジンの吸気脈動に伴って発生する吸気系騒音の低減を
図る場合には、騒音発生源である吸気系内にスピーカを
設置することで、吸気騒音の低減を効率的に行えること
になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の吸気
系騒音の低減を図るシステムにおいて、騒音低減システ
ムにおける構成部品の故障や、吸気ダクトのはずれ等の
吸気系の故障が発生すると、本来スピーカから騒音と干
渉する音を発生させるべきところが、干渉を生じない音
波を発生させることになって、吸気騒音を低減させるた
めのスピーカ駆動によって却って騒音を増大させてしま
う惧れがあった。
【0005】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、吸気系騒音低減のために設けたスピーカによって
騒音を増大させてしまう状態を可及的に回避できるよう
に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
にかかる自動車用アクティブ騒音制御装置は、図1に示
すように構成される。図1において、吸気音検出手段
は、エンジンの吸気系に介装されて吸気音に相関する検
出信号を出力する。
【0007】音波特性設定手段は、吸気音検出手段から
の検出信号に基づいて吸気音を打ち消すために別に発生
させる音波の周波数,振幅,位相のうちの少なくとも1
つを設定するそして、音波発生手段は、音波特性設定手
段で設定された周波数,振幅,位相に基づいて音波を発
生させる。
【0008】一方、打ち消し残音検出手段は、音波発生
手段による打ち消し残音を検出し、音波発生停止手段
は、打ち消し残音検出手段で検出される打ち消し残音の
音圧が所定値以上である状態が所定時間以上継続したと
きに、前記音波発生手段による音波の発生を強制的に停
止させる。請求項2の発明にかかる自動車用アクティブ
騒音制御装置では、前記吸気音検出手段が、エンジンの
吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段である構成と
した。
【0009】請求項3の発明にかかる自動車用アクティ
ブ騒音制御装置では、前記音波発生手段及び打ち消し残
音検出手段が共にエンジンの吸気系に設けられる構成と
した。請求項4の発明にかかる自動車用アクティブ騒音
制御装置では、前記打ち消し残音検出手段で検出される
打ち消し残音に基づいて前記音波特性設定手段により設
定される音波特性を補正設定する音波特性補正手段を設
ける構成とした。
【0010】
【作用】請求項1の発明にかかる自動車用アクティブ騒
音制御装置によると、吸気騒音の検出結果に基づいて、
かかる吸気騒音を打ち消すための音波を別途発生させ
る。ここで、前記吸気騒音の打ち消しによる残音が検出
され、該残音の音圧が所定値以上である状態が所定時間
以上継続すると、前記吸気騒音を打ち消すための音波発
生を中止させる。
【0011】即ち、音波を発生させた結果として吸気系
騒音の低減が図られず、却って騒音を増大させるような
状況がある程度継続すると、音波を発生させることを停
止し、騒音低減制御によって騒音を増大させてしまう状
況を可及的に回避する。請求項2の発明にかかる自動車
用アクティブ騒音制御装置によると、吸気系騒音の主た
るものが、吸気脈動に伴って発生することから、吸気脈
動によって変化する吸入空気量の検出値を、吸気音に相
関する検出信号として用い、吸気脈動騒音の低減を図
る。
【0012】請求項3の発明にかかる自動車用アクティ
ブ騒音制御装置によると、吸気系騒音を打ち消すための
音波を、騒音発生源である吸気系において発生させ、か
つ、打ち消し騒音を吸気系において検出させることで、
吸気騒音の打ち消し及び打ち消し残音の検出が、外乱影
響を大きく受けることなく行えるようにした。請求項4
の発明にかかる自動車用アクティブ騒音制御装置による
と、打ち消し残音の検出結果に基づいて、騒音打ち消し
のために発生させる音波の特性を補正することで、効果
的な吸気騒音の打ち消しを安定的に行えるようにした。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図2は、
実施例において自動車に搭載されるエンジンのシステム
構成を示すものであり、エンジン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。
【0014】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。
【0015】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を検出するエアフロ
ーメータ10が設けられている。ここで、該エアフローメ
ータ10は、例えば吸気ダクト内に配設される感熱抵抗の
抵抗値変化に基づいてエンジンの吸入空気流量Qaを質
量流量として検出するものであり、本実施例における吸
入空気量検出手段に相当する。
【0016】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12、エン
ジンの冷却水温度Twを検出する水温センサ13などが設
けられている。
【0017】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T
i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に所定噴射タイミング毎に出力する。
【0018】ここで、前記コントロールユニット9は、
本発明にかかる自動車用アクティブ騒音制御装置の制御
ユニットとしても機能するものであり、該自動車用アク
ティブ騒音制御装置の構成要素として、エアクリーナ2
部に吸気系内に音波を発生させるスピーカ21(音波発生
手段)を設けてあると共に、エアクリーナ2上流側に吸
気系内の音を電気信号に変換するマイクロフォン22(打
ち消し残音検出手段)を設けてある。
【0019】本実施例では、自動車騒音としてエンジン
の吸気系騒音、特に、吸気脈動に伴って発生する騒音の
低減を図るべく、前記エアフローメータ10からエンジン
の吸入空気量に応じて出力される吸入空気量検出信号Q
aから前記吸気脈動騒音の周波数,位相,振幅を検出
し、前記吸気脈動騒音に干渉して騒音を打ち消す音波
を、前記吸気系内に設けたスピーカ21から別途発生させ
る一方、かかる打ち消しの結果(打ち消し残音)を、前
記マイクロフォン22で検出する構成としてある。
【0020】ここで、上記コントロールユニット9によ
るスピーカ21を用いたアクティブ騒音制御の様子を、図
3のフローチャートに従って説明する。尚、本実施例に
おいて、吸気音検出手段は、前記吸入空気量検出手段と
してのエアフローメータ10が該当し、また、音波特性設
定手段,音波特性補正手段としての機能は、前記図3の
フローチャートに示すように、コントロールユニット9
がソフトウェア的に備えている。
【0021】図3のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ1(図中ではS1としてある。以下同様)では、
前記エアフローメータ10の検出出力をA/D変換して読
み込み、ステップ2ではサンプリングウインドウ内であ
るか否かを判別する。そして、サンプリングウインドウ
内であれば、所定周波数域のパワースペクトルPS1を
求めるために、ステップ3で前記エアフローメータ出力
をデータMQn(n=1,2,3,・・・)として順次
記憶し、サンプリングウインドウを越えたときには、ス
テップ4で前記記憶データMQnを全てリセットする。
【0022】一方、前記サンプリングウインドウ内で得
られたデータMQnに基づいて、ステップ5で所定の周
波数域の成分をフーリエ変換等によって抽出し、抽出結
果をパワースペクトルPS1とする。ここで、前記所定
の周波数域は、吸気脈動の周波数域に対応させてあり、
後述するマイクロフォン22の出力のパワースペクトルP
S2においても、同じ周波数域を抽出させる。
【0023】次のステップ6では、吸気音の打ち消しの
ために所定角度θの位相回転を与える位相制御を、前記
抽出された周波数成分PS1に対して施す。尚、前記所
定態度θの位相差は、吸気脈動騒音がスピーカ21に到達
する時点で、吸気脈動騒音とスピーカ21から発生させる
音波の位相とが180 °ずれた位相(逆位相)となるよう
に、設定される。
【0024】そして、ステップ7では、前記位相制御が
施された周波数成分PS1に対応する駆動信号を前記ス
ピーカ21に出力して、吸気騒音と同振幅,同周波数で逆
位相の音波を前記スピーカ21から発生させ、吸気騒音と
前記スピーカ21から発生する音波との干渉によって、吸
気騒音が打ち消されるようにする。ステップ8〜12で
は、前記エアフローメータ出力の処理(ステップ1〜
5)と同様にして、マイクロフォン22の出力を処理する
ことで、前記パワースペクトルPS1と同じ周波数成分
のパワースペクトルPS2をマイクロフォン22出力につ
いて求める。
【0025】ステップ13では、マイクロフォン22のパワ
ースペクトルPS2が最小であるか否か、換言すれば、
スピーカ21が発生する音波によって音圧の低減が図られ
た結果としての打ち消し残音が最小であるか否かを判別
するステップ13でパワースペクトルPSQ2が最小でな
いと判別されたときには、ステップ14へ進み、前記ステ
ップ6での位相制御に用いる所定角度θを所定値Δθだ
け補正設定して、スピーカ21から発生させる音波の位相
をずらす処理を行い、前記パワースペクトルPS2が最
小となる位相差が与えられるようにする。
【0026】即ち、マイクロフォン22で拾われる音は、
打ち消し残音であるから、この残音の音圧が最小となる
ように位相差を修正し、各種のばらつき影響があって
も、効果的に騒音打ち消しが行えるようにするものであ
る。従って、位相差に代えて若しくは位相差と共に、ス
ピーカ21から発生させる音波の振幅を調整する構成とし
ても良い。
【0027】一方、図4のフローチャートは、前記アク
ティブ騒音制御のフェイルセーフを示すものであり、音
波発生停止手段としてのコントロールユニット9の機能
が、前記図4のフローチャートに示される。ステップ21
では、前記パワースペクトルPS2で示される打ち消し
残音の音圧と所定値とを比較する。
【0028】ここで、所定値以下の音圧であると判別さ
れたときには、正常にアクティブ騒音制御が機能してい
るものと見做して、ステップ22でタイマーをクリアする
が、マイクロフォン22で検出される打ち消し結果として
の音圧(打ち消し残音)が所定値を越えていると判別さ
れた場合には、ステップ23へ進み、前記所定値を越えて
いる状態が所定時間以上継続したか否かを、前記タイマ
ーの計時結果に基づいて判別する。
【0029】そして、打ち消し残音が所定以上の音圧を
示す状態が所定時間以上継続したときには、ステップ24
へ進んでスピーカ21に対する駆動信号の出力を停止さ
せ、スピーカ21からの音波発生による騒音低減制御を中
止させる。前記出力停止状態は、電源がOFFされるま
で継続される。前記スピーカ21から発生させる音波は、
吸気騒音に対する干渉を目的としたものであるが、エア
フローメータ10の故障や吸気ダクトの抜けなどの故障が
あると、前記スピーカ21から発生させる音波が吸気騒音
と干渉しない音になってしまい、前記スピーカ21からの
音波が新たな騒音源となってしまうことがある。
【0030】そこで、スピーカ21の音が追加騒音となっ
ている状態を、マイクロフォン22による検出音圧(打ち
消し残音)が所定値以上の状態が所定時間以上継続して
いる状態として判別させ、スピーカ21の音が追加騒音に
なっているものと見做されるときには、スピーカ21から
の音波発生を停止させて、少なくともアクティブ騒音制
御が行われない場合の騒音レベルに抑制できるようにし
た。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
かかる自動車用アクティブ騒音制御装置によると、吸気
騒音に干渉する音波を別に発生させて、吸気騒音の打ち
消しを図る構成において、打ち消し残音が所定値以上で
ある状態が所定時間以上継続すると、前記音波の発生が
追加騒音となっているものと見做して前記音波発生を中
止させるので、システム故障により音波発生によって却
って騒音を増大させてしまう状態を可及的に回避できる
という効果がある。
【0032】請求項2の発明にかかる自動車用アクティ
ブ騒音制御装置によると、吸入空気量の検出値に基づい
て吸気脈動に伴って発生する吸気系騒音を検出し、前記
吸気脈動騒音の低減を図れるという効果がある。請求項
3の発明にかかる自動車用アクティブ騒音制御装置によ
ると、吸気系騒音を打ち消すための音波を騒音発生源で
ある吸気系において発生させ、かつ、打ち消し騒音を吸
気系において検出させることで、吸気騒音の打ち消し及
び打ち消し残音の検出が、外乱影響を大きく受けること
なく精度良く行えるという効果がある。
【0033】請求項4の発明にかかる自動車用アクティ
ブ騒音制御装置によると、打ち消し残音の検出結果に基
づいて、騒音打ち消しのために発生させる音波の特性を
補正することで、効果的な吸気騒音の打ち消しを安定的
に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明にかかる装置の基本構成ブロッ
ク図。
【図2】実施例におけるシステム構成を示す図。
【図3】実施例におけるアクティブ騒音制御を示すフロ
ーチャート。
【図4】実施例におけるアクティブ騒音制御のフェイル
セーフを示すフローチャート。
【符号の説明】
1 エンジン 2 エアクリーナ 3 吸気ダクト 4 スロットルチャンバー 5 吸気コレクタ 6 吸気マニホールド 7 スロットル弁 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 21 スピーカ 22 マイクロフォン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの吸気系に介装されて吸気音に相
    関する検出信号を出力する吸気音検出手段と、 該吸気音検出手段からの検出信号に基づいて吸気音を打
    ち消すために別に発生させる音波の周波数,振幅,位相
    のうちの少なくとも1つを設定する音波特性設定手段
    と、 該音波特性設定手段で設定された周波数,振幅,位相に
    基づいて音波を発生させる音波発生手段と、 前記音波発生手段による打ち消し残音を検出する打ち消
    し残音検出手段と、 該打ち消し残音検出手段で検出される打ち消し残音の音
    圧が所定値以上である状態が所定時間以上継続したとき
    に、前記音波発生手段による音波の発生を強制的に停止
    させる音波発生停止手段と、 を含んで構成された自動車用アクティブ騒音制御装置。
  2. 【請求項2】前記吸気音検出手段が、エンジンの吸入空
    気量を検出する吸入空気量検出手段であることを特徴と
    する請求項1記載の自動車用アクティブ騒音制御装置。
  3. 【請求項3】前記音波発生手段及び打ち消し残音検出手
    段が共にエンジンの吸気系に設けられることを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の自動車用アクティブ騒音制御
    装置。
  4. 【請求項4】前記打ち消し残音検出手段で検出される打
    ち消し残音に基づいて前記音波特性設定手段により設定
    される音波特性を補正設定する音波特性補正手段を設け
    たことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載
    の自動車用アクティブ騒音制御装置。
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