JPH09158799A - 自動車用アクティブ騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸気系内の温度変化によるスピーカの特性変化
によって、吸気騒音の低減効果が低下することを防止す
る。 【解決手段】吸気系内の温度Ｔａを検出する（Ｓ１）。
ここで、吸気系内温度Ｔａが増大するとスピーカから発
生する音波の強度が低下する一方、吸気系内温度Ｔａが
低下するとスピーカの応答遅れが増大する。そこで、前
記温度Ｔａの増大による強度低下を補うべくゲイン補正
値Ｃ_G により駆動信号の増大補正を図る（Ｓ３）。ま
た、前記温度Ｔａの低下による応答遅れの拡大を補うべ
く位相補正値Ｃ_p により位相を早めるようにする（Ｓ
４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、吸気騒音（吸気脈動騒音）をマイクロフ
ォン等で検出し、検出された吸気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、前記アクテ
ィブ騒音制御においては、吸気系内の温度変化に影響さ
れて、二次音を発生するためのスピーカの発生強度特性
や応答特性が変化し、所期の消音効果が得られなくなっ
てしまう惧れがあった。即ち、所定の駆動信号に対して
得られる音波の強度が、温度変化によって変化し、吸気
騒音を打ち消すのに必要なエネルギーが確保できなかっ
たり、逆に、過剰なエネルギーを発生してしまう可能性
があり、また、温度によって応答特性が変化すること
で、吸気騒音に対して正しく逆位相の音波を発生させる
ことができなくなり、以て、充分な打ち消し効果を発揮
させることができなくなる可能性があったものである。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、スピーカ等の音波発生手段における発生音の強度
特性や応答特性が、吸気系内の温度に影響されて変化し
ても、所期の消音効果を発揮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、エンジン
の吸気騒音と同振幅で逆位相の音波を発生させて前記吸
気騒音を打ち消す自動車用アクティブ騒音制御装置であ
って、図１に示すように構成される。図１において、音
波発生手段は、エンジンの吸気系内で音波を発生する手
段であり、また、吸気騒音検出手段は、エンジンの吸気
騒音を検出する手段である。そして、音波発生制御手段
は、吸気騒音検出手段で検出された吸気騒音に基づい
て、該吸気騒音を打ち消すための音波を発生させるべく
音波発生手段を駆動制御する。

【０００７】一方、吸気系内温度検出手段は、吸気系内
の温度を検出し、制御特性修正手段は、吸気系内温度検
出手段で検出された吸気系内の温度に基づいて前記音波
発生制御手段におけるゲイン特性と位相制御特性との少
なくとも一方を修正する。かかる構成によると、音波発
生手段は、吸気系内の温度に影響されてその発生強度特
性や応答特性が変化するので、吸気系内の温度を検出す
ることで、前記特性変化を推定する一方、かかる特性変
化に対応して所期の音波を発生させるべく、音波発生手
段を駆動制御するときのゲイン特性と位相制御特性との
少なくとも一方を修正し、所期の消音効果が維持できる
ようにする。

【０００８】請求項２記載の発明では、エンジンの吸気
騒音と同振幅で逆位相の音波を発生させて前記吸気騒音
を打ち消す自動車用アクティブ騒音制御装置であって、
図２に示すように構成される。図２において、音波発生
手段は、エンジンの吸気系内で音波を発生する手段であ
り、また、吸気騒音検出手段は、エンジンの吸気騒音を
検出する手段である。そして、音波発生制御手段は、吸
気騒音検出手段で検出された吸気騒音に基づいて、該吸
気騒音を打ち消すための音波を発生させるべく音波発生
手段を駆動制御する。

【０００９】一方、特定周波数強度検出手段は、前記音
波発生手段で発生させた特定周波数の音波の強度を検出
し、ゲイン特性修正手段は、特定周波数強度検出手段で
検出された強度と基準強度との比較に基づいて前記音波
発生制御手段におけるゲイン特性を修正する。かかる構
成によると、音波発生手段から発生した特定周波数の音
波の強度を検出することで、例えば吸気系内の温度変化
等によって生じる、駆動信号に対して実際に得られる音
波の強度変化を検知でき、これに基づいてゲインを修正
すれば、吸気騒音の打ち消しに必要なエネルギーを精度
良く発生させることができる。

【００１０】請求項３記載の発明では、前記特定周波数
が、吸気騒音に対して非干渉の周波数である構成とし
た。かかる構成によれば、吸気騒音が存在しても、音波
発生手段から発生させた音波の強度を精度良く検出でき
ることになる。請求項４記載の発明では、前記吸気騒音
の打ち消し残音を検出する打ち消し残音検出手段を備
え、前記特定周波数強度検出手段が、前記打ち消し残音
検出手段の検出結果の周波数分析によって前記特定周波
数の強度を検出する構成とした。

【００１１】かかる構成によると、打ち消し残音手段に
よって打ち消し残音を検出しつつ、音波発生手段の特性
を検出できることになる。請求項５記載の発明は、エン
ジンの吸気騒音と同振幅で逆位相の音波を発生させて前
記吸気騒音を打ち消す自動車用アクティブ騒音制御装置
であって、図３に示すように構成される。

【００１２】図３において、音波発生手段は、エンジン
の吸気系内で音波を発生する手段であり、また、吸気騒
音検出手段は、エンジンの吸気騒音を検出する手段であ
る。そして、音波発生制御手段は、吸気騒音検出手段で
検出された吸気騒音に基づいて、該吸気騒音を打ち消す
ための音波を発生させるべく音波発生手段を駆動制御す
る。

【００１３】一方、応答遅れ時間検出手段は、前記音波
発生手段の応答遅れ時間を検出し、位相制御特性修正手
段は、応答遅れ時間検出手段で検出された応答遅れ時間
と基準遅れ時間との比較に基づいて前記音波発生制御手
段における位相制御特性を修正する。かかる構成による
と、音波発生手段の応答遅れ時間を検出することで、例
えば吸気系内の温度変化等によって生じる、前記応答遅
れ時間の変化を検知でき、これに基づいて位相制御特性
を修正すれば、吸気騒音に対して逆位相となる音波を精
度良く発生させることが可能となる。

【００１４】請求項６記載の発明では、前記吸気騒音の
打ち消し残音を検出する打ち消し残音検出手段を備え、
前記応答遅れ時間検出手段が、前記音波発生手段で発生
させた音波が前記打ち消し残音検出手段で検出されるま
での時間として応答遅れ時間を検出する構成とした。か
かる構成によれば、音波発生手段における応答遅れ時間
を、音波発生手段の駆動制御から実際に音波が検出され
るまでの時間計測によって簡便に検出することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図４は、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。

【００１６】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の各ブランチ部には、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。

【００１７】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の吸入空気流量Ｑａを検出するエアフ
ローメータ10が設けられている。前記エアフローメータ
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。

【００１８】尚、本実施例では、後述するアクティブ騒
音制御において、前記エアフローメータ10の検出信号を
吸気脈動騒音に相関する信号として用いるので、前記エ
アフローメータ10は、吸気騒音検出手段を兼ねるもので
ある。但し、吸気騒音検出手段として、マイクロフォン
を別途設ける構成であっても良い。また、クランク軸又
はカム軸から、基準クランク角毎の基準角度信号と、単
位クランク角毎の単位角度信号とをそれぞれ取り出すク
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からの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。

【００１９】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Ｔ
ｗを検出する水温センサ13などが設けられている。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
される吸入空気流量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Ｔｉ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。

【００２０】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（音波発生制御手段）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
音波発生手段としてのスピーカ21を設けてあると共に、
エアクリーナ２上流側にアクティブ騒音制御の結果とし
て放出される騒音（打ち消し残音）を検出する打ち消し
残音検出手段としてのマイクロフォン（以下、エラーマ
イクともいう）22を設けてある。

【００２１】前記コントロールユニット９は、自動車騒
音としてエンジンの吸気騒音、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からの吸入空気流量検出信号Ｑａを処理（ゲイン調整
及び位相調整）して前記吸気脈動騒音を打ち消す音波を
発生させるための駆動信号を生成し、該駆動信号を前記
スピーカ21に出力して吸気脈動騒音を打ち消すための音
波を発生させる。

【００２２】また、かかる吸気騒音の打ち消しの結果
（打ち消し残音）を前記エラーマイク22で検出し、吸入
空気流量検出信号Ｑａから前記駆動信号を生成する信号
処理における位相制御等を修正する構成となっている。
上記アクティブ騒音制御の第１の実施形態を、図５のフ
ローチャートに従って説明する。

【００２３】第１の実施形態においては、図４に示すよ
うに、吸気系内の温度を検出する吸気系内温度検出手段
としての吸気系内温度センサ23を備えるものとする。ま
た、第１の実施形態において、音波発生制御手段，制御
特性修正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。

【００２４】図５のフローチャートにおいて、ステップ
１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、前記吸
気系内温度センサ23で検出された吸気系内の温度Ｔａを
読み込む。ステップ２では、前記吸気系内温度Ｔａを、
吸気系内における音波の伝達速度（音速）ｖに変換す
る。

【００２５】ステップ３では、前記エアフローメータ10
からの吸入空気流量検出信号Ｑａを処理してスピーカ21
の駆動信号を生成するに当たってのゲイン調整を補正す
るための補正値Ｃ_G を、前記伝達速度ｖに基づいて設定
する。一般的には、吸気系内の温度が上昇してスピーカ
21の温度が上昇すると、駆動信号に対してスピーカ21か
ら発せられる音の強度が低下するので、吸気系内温の増
大変化に対して駆動信号を増大補正して、吸気騒音を打
ち消すのに必要なエネルギーが確保されるようにするも
のである。

【００２６】次のステップ４では、前記エアフローメー
タ10からの吸入空気流量検出信号Ｑａを処理してスピー
カ21の駆動信号を生成するに当たっての位相調整を補正
するための補正値Ｃ_P を、前記伝達速度ｖに基づいて設
定する。一般的には、吸気系内の温度が低下してスピー
カ21の温度が低下すると、駆動信号に対してスピーカ21
から発せられる音の応答が悪化するので、吸気系内温度
の低下変化に対して駆動信号の位相を早めて、吸気騒音
に対して逆位相の音波を精度良く発生させることができ
るようにするものである。

【００２７】ここで、ゲイン，位相調整は、前記エラー
マイク22の検出結果を用いても行うことができるが、こ
の場合には、ゲイン，位相を徐々に変化させて、最も効
果的な消音が行えるゲイン，位相を探すことになるが、
上記第１実施形態では、最適値に近いゲイン，位相を吸
気系内温度Ｔａに基づいて特定でき、吸気系内の温度変
化に対して制御を応答良く適正化できることになる。

【００２８】尚、図５のフローチャートでは、吸気系内
温度Ｔａを一旦音速ｖに変換させたが、吸気系内温度Ｔ
ａから直接的に補正値Ｃ_G ，Ｃ_P を設定させる構成とし
ても良い。次に、図６のフローチャートに従って、第２
の実施形態を説明する。尚、第２実施形態においては、
前記吸気系内温度センサ23を備えないものとする。ま
た、第２の実施形態において、音波発生制御手段，特定
周波数強度検出手段，ゲイン特性修正手段としての機能
を、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が備えるものとする。

【００２９】図６のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ11では、スピーカ21から吸気騒音に干渉しない強
度検出のための特定周波数の音波を発生させる。そし
て、ステップ12では、前記エラーマイク22の検出信号の
周波数分析によって、前記特定周波数の強度Ｓ１を求め
る。ステップ13では、ステップ12で求めた強度Ｓ１を所
定数倍して、Ｓ／Ｎ比を向上させる。

【００３０】ステップ14では、前記所定数倍された実際
の検出強度Ｓ１と、前記特定周波数を発生させるのに用
いた駆動信号から予測される強度の基準値Ｓ２との比
を、ゲイン調整を補正するための補正値Ｃ_G （Ｃ_G ＝Ｓ
１／Ｓ２）として設定する。即ち、吸気系内の温度等の
環境条件に影響されて、スピーカ21において駆動信号に
対して得られる音波の強度が変化していることを、予め
設定された駆動信号により発生させた特定周波数の強度
を実際に検出して検知し、強度の変化分だけ駆動信号を
補正して、吸気騒音を打ち消すのに必要なエネルギーを
スピーカ21から発生させることができるようにするもの
である。

【００３１】次に、図７のフローチャートに従って、第
３の実施形態を説明する。尚、第３実施形態において
も、第２実施形態同様に、前記吸気系内温度センサ23を
備えないものとする。また、第３の実施形態において、
音波発生制御手段，応答遅れ時間検出手段，位相制御特
性修正手段としての機能を、前記図７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が備えるものとす
る。

【００３２】図７のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ21では、吸気騒音に干渉しない特定周波数の音波
をスピーカ21から発生させるべくスピーカ21に駆動信号
を出力する。ステップ22では、前記駆動信号の出力から
エラーマイクによって前記特定周波数の音波が検出され
るまでの時間Ｔ２を計測する（図８参照）。

【００３３】ステップ23では、前記時間の基準値Ｔ１と
前記計測した時間Ｔ２との偏差を、位相調整を補正する
ための補正値Ｃ_P （Ｃ_P ＝Ｔ２−Ｔ１）として設定す
る。前記基準値Ｔ１は、基準条件でエラーマイクによっ
て前記特定周波数の音波が検出されるまでの時間として
予め設定されており、吸気系内の温度等の環境条件に影
響されてスピーカ21の応答特性が変化していることを、
前記時間Ｔ１，Ｔ２の偏差として検出し、応答特性の変
化分だけ位相を調整して、吸気騒音に対して逆位相の音
波を精度良く発生させることができるようにするもので
ある。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によると、吸気系内の温度に影響されて音波の発生強
度や応答特性が変化しても、かかる特性変化に対応して
ゲイン特性と位相制御特性との少なくとも一方を修正で
きるので、所期の消音効果を維持することができるとい
う効果がある。

【００３５】請求項２記載の発明によると、吸気系内の
温度変化等によって、駆動信号に対して実際に得られる
音波の強度変化が変化しても、かかる特性変化に対応し
てゲインを正しく設定して、吸気騒音の打ち消しに必要
なエネルギーを精度良く確保できるという効果がある。
請求項３記載の発明によると、吸気騒音が存在しても、
駆動信号と発生音波強度との相関を精度良く検出でき、
以て、ゲインを高精度に設定できるという効果がある。

【００３６】請求項４記載の発明によると、吸気騒音の
打ち消し残音を検出しつつ、吸気系内の温度影響による
音波発生の強度変化を検知できるという効果がある。請
求項５記載の発明によると、吸気系内の温度変化等によ
る音波発生の応答遅れ変化に応じて位相を修正すること
ができ、以て、吸気騒音に対して逆位相となる音波を精
度良く発生させることができるという効果がある。

【００３７】請求項６記載の発明によると、前記応答遅
れの変化を、駆動信号の発生から音波検出までの時間と
して簡便に検出す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】請求項１記載の発明の構成を示すブロック図。

【図２】請求項２記載の発明の構成を示すブロック図。

【図３】請求項５記載の発明の構成を示すブロック図。

【図４】実施形態のシステム構成を示す図。

【図５】第１の実施形態の騒音制御の様子を示すフロー
チャート。

【図６】第２の実施形態の騒音制御の様子を示すフロー
チャート。

【図７】第３の実施形態の騒音制御の様子を示すフロー
チャート。

【図８】第３の実施形態における応答検出の様子を示す
タイムチャート。

【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 23 吸気系内温度センサ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気騒音と同振幅で逆位相の音
   波を発生させて前記吸気騒音を打ち消す自動車用アクテ
   ィブ騒音制御装置であって、 エンジンの吸気系内で音波を発生する音波発生手段と、 エンジンの吸気騒音を検出する吸気騒音検出手段と、 該吸気騒音検出手段で検出された吸気騒音に基づいて、
   該吸気騒音を打ち消すための音波を発生させるべく前記
   音波発生手段を駆動制御する音波発生制御手段と、 前記吸気系内の温度を検出する吸気系内温度検出手段
   と、 該吸気系内温度検出手段で検出された吸気系内の温度に
   基づいて前記音波発生制御手段におけるゲイン特性と位
   相制御特性との少なくとも一方を修正する制御特性修正
   手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする自動車用アクティ
   ブ騒音制御装置。
2. 【請求項２】エンジンの吸気騒音と同振幅で逆位相の音
   波を発生させて前記吸気騒音を打ち消す自動車用アクテ
   ィブ騒音制御装置であって、 エンジンの吸気系内で音波を発生する音波発生手段と、 エンジンの吸気騒音を検出する吸気騒音検出手段と、 該吸気騒音検出手段で検出された吸気騒音に基づいて、
   該吸気騒音を打ち消すための音波を発生させるべく前記
   音波発生手段を駆動制御する音波発生制御手段と、 前記音波発生手段で発生させた特定周波数の音波の強度
   を検出する特定周波数強度検出手段と、 該特定周波数強度検出手段で検出された強度と基準強度
   との比較に基づいて前記音波発生制御手段におけるゲイ
   ン特性を修正するゲイン特性修正手段と、 を含んで構成された自動車用アクティブ騒音制御装置。
3. 【請求項３】前記特定周波数が、吸気騒音に対して非干
   渉の周波数であることを特徴とする請求項２記載の自動
   車用アクティブ騒音制御装置。
4. 【請求項４】前記吸気騒音の打ち消し残音を検出する打
   ち消し残音検出手段を備え、前記特定周波数強度検出手
   段が、前記打ち消し残音検出手段の検出結果の周波数分
   析によって前記特定周波数の強度を検出することを特徴
   とする請求項２又は３記載の自動車用アクティブ騒音制
   御装置。
5. 【請求項５】エンジンの吸気騒音と同振幅で逆位相の音
   波を発生させて前記吸気騒音を打ち消す自動車用アクテ
   ィブ騒音制御装置であって、 エンジンの吸気系内で音波を発生する音波発生手段と、 エンジンの吸気騒音を検出する吸気騒音検出手段と、 該吸気騒音検出手段で検出された吸気騒音に基づいて、
   該吸気騒音を打ち消すための音波を発生させるべく前記
   音波発生手段を駆動制御する音波発生制御手段と、 前記音波発生手段の応答遅れ時間を検出する応答遅れ時
   間検出手段と、 該応答遅れ時間検出手段で検出された応答遅れ時間と基
   準遅れ時間との比較に基づいて前記音波発生制御手段に
   おける位相制御特性を修正する位相制御特性修正手段
   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。
6. 【請求項６】前記吸気騒音の打ち消し残音を検出する打
   ち消し残音検出手段を備え、前記応答遅れ時間検出手段
   が、前記音波発生手段で発生させた音波が前記打ち消し
   残音検出手段で検出されるまでの時間として応答遅れ時
   間を検出することを特徴とする請求項５記載の自動車用
   アクティブ騒音制御装置。