JPH08319912A - 自動車用アクティブ騒音制御装置 - Google Patents

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、騒
音検出用のマイクロフォンにおける特性変化の有無を診
断する。 【構成】スピーカの駆動を停止させている状態において
（Ｓ31）、エンジン回転速度Ｎｅ及びスロットル弁開度
ＴＶＯに基づいて、吸気ダクトに設けられたマイクロフ
ォンからの検出出力を予測する（Ｓ32，Ｓ33）。そし
て、実際のマイクロフォンの検出信号（Ｓ34）が、前記
エンジン運転条件に基づく予測に合致しているか否かに
基づいて、マイクロフォンにおける検出特性の変化を診
断する（Ｓ35）。ここで、特性変化が診断されたときに
は、出力低下分を補償する補正を検出信号に施して、該
補正後の検出信号に基づいてスピーカを駆動させるよう
にする（Ｓ36）。

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
設置すると共に、吸気系騒音（脈動騒音）をマイクロフ
ォンで検出し、検出された騒音を打ち消す音波を前記ス
ピーカから発生させることで、吸気騒音の積極的な低減
を図れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸気系騒音
を効果的に打ち消すには、吸気系騒音を精度良く検出し
て、スピーカから発生させる音波の特性（周波数，振
幅，位相）を設定させる必要があり、吸気系騒音の検出
特性が変化して吸気系騒音を正しく検出できなくなる
と、適正な二次音信号の作成ができなくなり、これによ
り、スピーカから発生させる音波によって効果的に吸気
系騒音を打ち消すことができなくなったり、更には、ス
ピーカから発生させる音波によってかえって騒音を増大
させてしてしまう可能性もあった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、吸気系騒音の検出特性変化（検出手段の故障）を
自己診断できるようにすることを目的とする。更に、前
記特性変化があっても、吸気系騒音を効果的に打ち消し
得る音波を発生させることが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対応する検
出信号を出力する。

【０００７】また、音波発生手段は、エンジンの吸気系
内で音波を発生する。そして、吸気騒音打ち消し手段
は、前記吸気音検出手段からの検出信号に基づいて吸気
音を打ち消す音波を発生させるべく前記音波発生手段を
駆動する。ここで、故障診断手段は、吸気騒音打ち消し
手段の作動を停止させた状態で、前記吸気音検出手段か
ら出力された検出信号を基準モデルと比較して、前記吸
気音検出手段の故障を診断する。

【０００８】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、前記故障診断手段が、前記吸気騒
音打ち消し手段の作動を停止させた状態で、前記音波発
生手段から予め設定された所定の音波を発生させ、前記
所定の音波に対応する検出信号を基準モデルとして故障
診断を行う構成とした。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、前記故障診断手段が、
エンジンの運転条件に基づいて前記基準モデルを設定す
る構成とした。

【０００９】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、図１中点線示のように、前記吸気
音検出手段から出力された検出信号と基準モデルとの相
違に基づいて前記吸気音検出手段からの検出信号を補正
し、該補正された検出信号に基づいて前記吸気騒音打ち
消し手段による音波発生手段の駆動制御を行わせる検出
信号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吸気系内で
発生させ、吸気騒音の打ち消しを図る。ここで、前記吸
気騒音を打ち消すための音波の発生を停止させた状態
で、前記吸気音検出手段から出力された検出信号を基準
モデルと比較して、予測される検出信号が吸気音検出手
段から出力されているか否かによって、吸気音検出手段
における故障（特性変化を含む）の有無を診断する。

【００１１】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、診断用として予め設定された
所定の音波を音波発生手段から発生させ、かかる音波に
対応する検出信号（基準モデル）が、吸気音検出手段か
ら実際に出力されるか否かに基づいて故障診断が行われ
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、エンジンの運転条件に基づいて基準モ
デルを設定し、運転条件に応じたエンジンの吸気系騒音
が、前記吸気音検出手段で正しく検出されるか否かによ
って故障診断を行う。

【００１２】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、実際の検出信号と基準モデル
との相違によって、検出信号の出力低下などの特性変化
を知って、かかる特性変化を補償する補正を施し、該補
正後の検出信号を用いて吸気騒音を打ち消すための音波
を発生させ、所期の打ち消し効果を維持させる。

【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、スロットルチャンバー４と
エアフローメータ10との間の吸気ダクト３に吸気系内の
音（吸気系騒音）を電気信号に変換するマイクロフォン
22（吸気音検出手段）を設けてある。

【００１９】そして、自動車騒音としてエンジンの吸気
系騒音の低減を図るべく、前記マイクロフォン22からの
検出信号に基づいて吸気系騒音（主に吸気脈動騒音）の
周波数，位相，振幅を検出し、前記吸気系騒音に干渉し
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。図３のフローチャートは、前
記騒音低減制御の様子を示すものである。但し、スピー
カ21の駆動制御を前記図３のフローチャートに示す制御
に限定するものではない。尚、本実施例において、吸気
騒音打ち消し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。

【００２０】ステップ21（図中ではＳ21と記してある。
以下同様）では、マイクロフォン22からの電気信号をサ
ンプリングする所定のサンプリングウインドウ内である
か否かを判別し、サンプリングウインドウ内であれば、
ステップ22へ進み、図４に示すように、マイクロフォン
22からの電気信号をＡ／Ｄ変換した値ＭＲｎ（ｎ＝１，
２，３・・・）を順次記憶する。一方、サンプリングウ
インドウ内でない場合、即ち、サンプリングウインドウ
を越えた場合には、ステップ28へ進み、前回のサンプリ
ングウインドウ内で読み込んだ値ＭＲｎを全てクリアし
て次のサンプリングウインドウで新たにデータが記憶さ
れるようにする。

【００２１】サンプリングウインドウ内であって順次マ
イクロフォン22からの電気信号をＡ／Ｄ変換して記憶す
ると、ステップ23では、サンプリングウインドウ内で集
められたｎ個のデータを用いたフーリエ変換等によって
所定の周波数成分（例えば80〜150Hz ）を抽出する（パ
ワースペクトルＰＳ１）。次のステップ24では、吸気音
の打ち消しのために所定角度θ１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に対して施す。

【００２２】また、ステップ25では、前記ステップ23で
分析した周波数成分とは異なる周波数域の周波数成分
（例えば150 〜300Hz)を抽出し（パワースペクトルＰＳ
２）、次のステップ26では、前記ステップ25で抽出され
た周波数成分に対して所定角度θ２の位相回転を与え
る。そして、ステップ27では、前記位相制御が施された
各周波数成分を合成した後、Ｄ／Ａ変換してスピーカ21
を駆動する。

【００２３】ところで、前記マイクロフォン22の検出特
性が劣化等によって変化すると、吸気騒音を正しく検出
することができなくなり、以て、吸気系騒音を打ち消す
のに適正な二次音をスピーカ21から発生させることがで
きなくなる。そこで、本実施例では、図５のフローチャ
ートに示すようにして、前記マイクロフォン22の検出特
性変化の発生を診断するようにしてある。

【００２４】尚、本実施例において、故障診断手段とし
ての機能は、前記図５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。図５のフローチャートにおいて、ステップ31では、
前記マイクロフォン22の診断のために、スピーカ21の駆
動、即ち、騒音低減制御を停止させる。次のステップ32
では、エンジン回転速度Ｎｅとスロットル弁７の開度Ｔ
ＶＯとを読み込む。

【００２５】ステップ33では、前記読み込んだエンジン
回転速度Ｎｅとスロットル弁開度ＴＶＯとに基づいて、
当該運転条件で前記マイクロフォン22で検出されるもの
と予測される騒音に対応する基準モデルを設定する。前
記基準モデルは、マイクロフォン22で検出される騒音
（音圧）の最大Ｎｍａｘ，最小値Ｎｍｉｎとして与えら
れる。

【００２６】吸気騒音の主なものが吸気脈動騒音であっ
て吸気脈動の周波数，振幅に騒音が対応し、然も、吸気
脈動の周波数，振幅はエンジン負荷，回転速度に応じて
変化するため、エンジン回転速度Ｎｅとスロットル弁開
度ＴＶＯとの組み合わせで特定される運転条件毎に初期
状態のマイクロフォン22から出力される検出信号を実験
的に予め求め、かかる検出信号を基準に前記運転条件毎
に、マイクロフォン22で検出される騒音の最大，最小値
を基準モデルとして記憶させてあるものである。

【００２７】尚、エアフローメータ10から吸入空気量Ｑ
ａに応じて出力される検出信号も、吸気脈動の発生によ
って振動するので、前記エンジン回転速度Ｎｅとスロッ
トル弁開度ＴＶＯの代わりに、エアフローメータ10から
の検出信号から吸気脈動の大きさを検知して、基準モデ
ルを設定する構成としても良い。ステップ34では、マイ
クロフォン22の実際の検出信号を読み込む。

【００２８】そして、ステップ35では、前記ステップ33
で求めた基準モデル、即ち、マイクロフォン22の初期状
態に対応する最大，最小値と、ステップ34で読み込んだ
実際の検出信号に基づく検出騒音とを比較して、マイク
ロフォン22で検出される騒音が、前記最大，最小値で挟
まれる範囲内であるか否かを判別する。マイクロフォン
22で検出された騒音が、前記最大，最小値で挟まれる範
囲内である場合には、運転条件から予測される出力が実
際に得られており、マイクロフォン22が初期の出力特性
を維持しているものと判断し、マイクロフォン22の検出
信号を用いた騒音制御を継続させる。

【００２９】一方、マイクロフォン22で検出された騒音
が、前記最大，最小値で挟まれる範囲外である場合に
は、初期の検出特性から変化しているため、運転条件か
ら予測される出力が得られていないものと判断し、ステ
ップ36へ進んで、所定のフェイルセーフ制御を実行す
る。前記フェイルセーフ制御としては、マイクロフォン
22を用いた騒音低減制御の停止や、マイクロフォン22の
検出信号を特性変化に対応して補正した上での騒音低減
制御の実行などを行う。

【００３０】マイクロフォン22の検出特性が変化し、実
際の騒音と検出信号との相関が変化すると、マイクロフ
ォン22の検出信号に基づいてスピーカ21から発生させた
音によって効果的に騒音を打ち消すことができなくなっ
たり、かえって騒音を増大させてしまう可能性もある。
従って、マイクロフォン22を用いた騒音低減制御を停止
すれば、少なくともスピーカ21から発生させた音によっ
てかえって騒音を増大させてしまうことが回避される。

【００３１】また、マイクロフォン22の検出特性の変化
としては、出力低下が一般的であるから、出力低下分を
補う補正を施すことで、検出特性の変化があっても、ス
ピーカ21出力による騒音低減を果たすことが可能であ
る。ここで、前記出力補正の様子を、図６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、検出信
号補正手段としての機能は、前記図６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。

【００３２】図６のフローチャートにおいて、ステップ
41では、前記図５のフローチャートに従ってマイクロフ
ォン22の検出特性変化（劣化故障）が診断されたか否か
を判別し、特性変化時には、ステップ42へ進む。ステッ
プ42では、例えば前記ステップ33で求めたマイクロフォ
ン22の初期状態に対応する最大Ｎｍａｘ，最小値Ｎｍｉ
ｎの平均値として、基準騒音Ｎｍを設定する。

【００３３】ステップ43では、前記基準騒音Ｎｍと、マ
イクロフォン22で検出された騒音Ｎとの比を求め、かか
る比をマイクロフォン22の検出出力を補正するための補
正係数Ｋｎとして設定する。そして、ステップ44では、
前記補正係数Ｋｎを用いてマイクロフォン22の検出出力
Ｖを補正設定し、該補正設定された出力Ｖに基づいてス
ピーカ21を駆動させるようにする。

【００３４】尚、上記実施例では、前記基準騒音Ｎｍと
マイクロフォン22で検出された騒音Ｎとの比に基づいて
マイクロフォン22の検出出力Ｖを補正する構成とした
が、差に応じて検出出力Ｖをシフトさせる構成としても
良い。また、上記実施例で、マイクロフォン22の検出特
性の変化を、吸気系騒音に対する検出信号の変化として
診断する構成としたが、スピーカ21から診断用として所
定の音を発生させ、かかる音を受けたマイクロフォン22
の出力と基準値と比較することで、マイクロフォン22の
検出特性の変化を診断することができる。

【００３５】図７のフローチャートは、前記診断制御を
示すものであり、まず、ステップ51で、マイクロフォン
22の出力を用いたスピーカ21の駆動制御、即ち、騒音低
減制御を停止させ、次のステップ52では、スピーカ21か
ら予め設定された診断用の音を発生させる。ステップ53
では、前述のようにスピーカ21から予め設定された診断
用の音を発生させた状態で、マイクロフォン22で検出さ
れた騒音を読み込み、ステップ54では、前記マイクロフ
ォン22の検出騒音が、前記診断用の音に対応しているか
否かを、検出騒音が所定範囲内であるか否かに基づいて
判別する。

【００３６】そして、スピーカ21から発生させた音に見
合った検出信号がマイクロフォン22から出力されていな
いときには、検出特性の変化が発生しているものと判断
し、ステップ54へ進んで、前述のようなフェイルセーフ
制御（制御禁止又は検出信号の補正）を実行させる。
尚、スピーカ21から診断用の音を発生させて行う診断で
は、エンジンの停止中に行っても良いし、吸気系騒音と
は異なる周波数域の音を発生させることでエンジン運転
中に診断させる構成であっても良い。

【００３７】また、本実施例では、吸気音検出手段とし
てマイクロフォン22を用いる構成としたが、吸気脈動が
エアフローメータ10で検出されることから、エアフロー
メータ10を吸気音検出手段として用いる構成としても良
い。

【００３８】

【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、かか
る吸気騒音を打ち消すための音波を別途吸気系内で発生
させ、吸気騒音の打ち消しを図る構成において、吸気音
を検出するための手段から予測される検出信号が実際に
出力されている否かによって、前記吸気音検出手段の故
障（特性変化を含む）の有無を診断できるという効果が
ある。

【００３９】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、予め設定された所定の音を発
生させて、かかる音に対応する検出信号が吸気音検出手
段から出力されるか否かによって、吸気音検出手段の故
障の有無を診断でき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、
エンジンの運転条件に基づいて設定した基準モデルに対
応する検出信号が吸気音検出手段から出力されているか
否かによって、吸気音検出手段の故障の有無を診断でき
るという効果がある。

【００４０】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、実際の検出信号と基準モデル
との相違に基づいて、吸気音検出手段の特性変化を補償
する補正を施し、該補正後の検出信号を用いて吸気騒音
を打ち消すための音波を発生させることで、特性変化が
あっても所期の打ち消し効果を維持させることができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる自動車用アクティブ騒音制御装
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】実施例におけるマイクロフォン出力のサンプリ
ングの様子を示す線図。

【図５】実施例におけるマイクロフォンの特性変化診断
を示すフローチャート。

【図６】実施例における検出信号の補正制御を示すフロ
ーチャート。

【図７】マイクロフォンの特性変化診断の別の実施例を
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対
   応する検出信号を出力する吸気音検出手段と、 エンジンの吸気系内で音波を発生する音波発生手段と、 前記吸気音検出手段からの検出信号に基づいて吸気音を
   打ち消す音波を発生させるべく前記音波発生手段を駆動
   する吸気騒音打ち消し手段と、 該吸気騒音打ち消し手段の作動を停止させた状態で、前
   記吸気音検出手段から出力された検出信号を基準モデル
   と比較して、前記吸気音検出手段の故障を診断する故障
   診断手段と、 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】前記故障診断手段が、前記吸気騒音打ち消
   し手段の作動を停止させた状態で、前記音波発生手段か
   ら予め設定された所定の音波を発生させ、前記所定の音
   波に対応する検出信号を基準モデルとして故障診断を行
   う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】前記故障診断手段が、エンジンの運転条件
   に基づいて前記基準モデルを設定す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。
4. 【請求項４】前記吸気音検出手段から出力された検出信
   号と基準モデルとの相違に基づいて前記吸気音検出手段
   からの検出信号を補正し、該補正された検出信号に基づ
   いて前記吸気騒音打ち消し手段による音波発生手段の駆
   動制御を行わせる検出信号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。