JP2001290489A - エンジン音質の制御装置 - Google Patents

エンジン音質の制御装置

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JP2001290489A JP2000105953A JP2000105953A JP2001290489A JP 2001290489 A JP2001290489 A JP 2001290489A JP 2000105953 A JP2000105953 A JP 2000105953A JP 2000105953 A JP2000105953 A JP 2000105953A JP 2001290489 A JP2001290489 A JP 2001290489A
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誉夫 山口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】聴覚的な快適性を得ることができる、新規なエ
ンジン音質の制御装置を提供することである。 【解決手段】車室内におけるエンジン音質を制御する制
御装置において、エンジンの回転に伴って発生するエン
ジン音において、音圧が最も大きな周波数成分を基本周
波数f0として特定する。この基本周波数f0に基づい
て、基本周波数f0とともに特定の和音を構成する複数
の和音周波数fnを算出する。そして、車室内に取り付
けられたスピーカから、複数の和音周波数fnを合成す
ることにより得られる合成音を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車室内におけるエ
ンジンの音質を制御する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】運転時における快適性の向上を図るため
に、車室内におけるエンジン音を活かしながら、その音
質を快適なものに変える技術が提案されている。例え
ば、特開平6−27970号公報には、搭乗者が所望す
る気筒数のエンジン音質を得る技術が開示されている。
例えば、4サイクルエンジンにおいて、搭乗者が4気筒
エンジンの音質を得たい場合には、エンジンの回転2次
成分以外の周波数成分を相殺するキャンセル音を、車室
内に設けられたスピーカから発生する。これにより、エ
ンジンの原音とスピーカからのキャンセル音との合成音
は、4気筒のエンジン音のように聞こえる。同様に、搭
乗者が6気筒エンジン(または8気筒エンジン)の音質
を得たい場合には、エンジンの回転3次成分(または回
転4次成分)以外の周波数成分を相殺するキャンセル音
をスピーカから発生する。したがって、搭乗者が所望す
る任意の気筒数のエンジン音質が得られるため、運転時
における聴覚的な快適性を実現することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、聴覚
的な快適性を得ることができる、新規なエンジン音質の
制御装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、第1の発明は、車室内におけるエンジン音質を制
御する制御装置において、エンジンの回転に伴って発生
するエンジン音において、音圧が最も大きな周波数成分
を基本周波数として特定する特定手段と、特定手段によ
り特定された基本周波数に基づいて、当該基本周波数と
ともに特定の和音を構成する複数の和音周波数を算出す
る算出手段と、車室内に取り付けられているとともに、
算出手段により算出された複数の和音周波数を合成する
ことにより得られる合成音を発生する音源とを有するエ
ンジン音質の制御装置を提供する。
【0005】第2の発明は、車室内におけるエンジン音
質を制御する制御装置において、(2×n)気筒を有す
る4サイクルエンジンの回転に伴って発生するエンジン
音における回転n次の周波数成分を基本周波数として特
定する特定手段と、特定手段により特定された基本周波
数に基づいて、当該基本周波数とともに特定の和音を構
成する複数の和音周波数を算出する算出手段と、車室内
に取り付けられているとともに、算出手段により算出さ
れた複数の和音周波数を合成することにより得られる合
成音を発生する音源とを有するエンジン音質の制御装置
を提供する。
【0006】ここで、第1または第2の発明において、
基本周波数に所定の周波数比を乗じることにより、和音
周波数を特定することが好ましい。この場合、この周波
数比は、基本周波数を基準とした特定の音名に相当する
周波数比である。
【0007】また、第1または第2の発明において、搭
乗者によって操作可能な入力手段をさらに有することが
好ましい。この場合、入力手段によって和音の種類を変
更可能である。
【0008】また、第1または第2の発明において、運
転者に警告を与える必要がある場合、和音の種類を変え
てもよい。
【0009】さらに、第1または第2の発明において、
エンジンの音圧を検出する検出手段をさらに設けてもよ
い。この場合、検出手段により検出された音圧に応じ
て、音源から発生する合成音の音圧を変えることが好ま
しい。
【発明の実施の形態】図1は、本実施形態におけるエン
ジン音質制御の概念図である。また、図2は、4サイク
ルの4気筒エンジンに関するエンジン音の周波数成分と
音圧との関係を示す特性図である。図2からわかるよう
に、エンジン回転数に拘わらず、音圧が最も大きな周波
数成分(以下、「基本周波数f0」という)は、エンジ
ンの回転2次の周波数成分である。4サイクル4気筒エ
ンジンでは、エンジン2回転(1サイクル)で4回の爆
発行程が存在することから、1回転では2回の爆発音が
発生する(回転2次)。したがって、音圧が最も大きな
回転2次の周波数成分は、爆発音を伴う爆発行程の周波
数に相当する。一般に、気筒の数を2n(nは1以上の
自然数)とすると、基本周波数f0は、回転n次の周波
数成分となる、ただし、エンジンの気筒数が増えるにつ
れて、基本周波数f0以外の周波数成分も考慮する必要
性が生じる。
【0010】図1に示したように、エンジン音が発生し
ている状態において、搭乗者に与える聴覚的影響が最も
大きな基本周波数f0とある相関を有する音が、車室内
に取り付けられたスピーカから発せられる。スピーカか
らの発生音は、エンジン原音と同時に響かせた際に和音
を構成するような音である。搭乗者には、車室内のエン
ジン音が調和のとれた心地よい和音として聞こえる。
【0011】スピーカからの発生音は、複数の和音周波
数fn(n=1,2,3・・・)の合成音であり、各和音周波数
fnは基本周波数f0に基づいて特定される。図3は、楽
音の周波数分布を示す表である。また、図4は、基本周
波数f0と和音周波数fnとの関係を示す図である。例え
ば「ドミソ」といったメジャー和音系にエンジン音質を
設定する場合は、基準周波数f0を「ド」に対応づけた
上で、これを基準として、「ミ」に相当する和音周波数
f1、「ソ」に相当する和音周波数f2、1オクターブ高
い「ド」に相当する和音周波数f3をそれぞれ求める。
具体的には、「ド」の周波数(261.63Hz)を基準とした
「ミ」の周波数(329.63Hz)の周波数比β1(1.2599)
を、基本周波数f0に乗じることにより、和音周波数f1
が算出される。また、和音周波数f2は、「ド」を基準
とした「ソ」の周波数比β2(1.4983)を、基本周波数
f0に乗じることにより算出される。さらに、1オクタ
ーブ高い「ド」に相当する和音周波数f3は、周波数比
β3(2.0000)を、基本周波数f0に乗じることにより算
出される。このようにして算出された各和音周波数fn
の合成音をスピーカから発生することによって、エンジ
ン原音と合成音とが車室内において響いて、明るくスト
レートな雰囲気のエンジン音質に設定することができ
る。
【0012】また、例えば、「ドレ#ソ」といったマイ
ナー和音系にエンジン音質を設定する場合は、「ド」に
対応づけた基準周波数f0を基準として、「レ#」に相
当する和音周波数f1、「ソ」に相当する和音周波数f
2、1オクターブ高い「ド」に相当する和音周波数f3を
それぞれ求める。具体的には、図3に示した周波数比か
ら、周波数比β1を1.1892、周波数β2を1.4983、周波数
比β3を2.000として、上述したような乗算(fn×βn)
によって、各和音周波数f1〜f3を算出する。このよう
にして算出された各和音周波数fnの合成音をスピーカ
から発生することによって、エンジン原音と合成音とが
車室内において同時に響いて、静かな雰囲気のエンジン
音質に設定することができる。
【0013】さらに、さわやかな雰囲気のエンジン音質
に設定したい場合は、メジャー和音に7th(セブンス)
コードを加える。一例として、「ドミソシ」の和音を設
定する場合は、周波数比β1を1.2599、周波数比β2を1.
4983、周波数比β3を2.000、周波数比β4を1.8877とし
て、各和音周波数f1〜f4を算出する。
【0014】図5は、エンジン音質の制御装置の概略的
なブロック図である。この制御装置は、エンジン回転数
センサ1、マイクロフォン2、コンピュータ3、ジェネ
レータ4、アンプ5、スピーカ6、入力装置7、および
車両状態監視部8で構成される。
【0015】エンジン回転数センサ1は、エンジン回転
数Neを検出するセンサであり、例えば、エンジンのク
ランク軸近傍に設けられたクランク角センサを用いるこ
とができる。また、マイクロフォン2は、エンジン音の
音圧pを検出するセンサである。コンピュータ3は、こ
れらのセンサ1,2からのセンサ情報に基づいて、エン
ジン回転数Neとエンジン音圧pとを特定する。エンジ
ン回転数Neは、基本周波数f0を算出するために用い
られ、音圧pは、スピーカ6の発生音の音圧を調整する
ために用いられる。
【0016】コンピュータ3は、エンジン回転数Neに
基づいて、上述した基本周波数f0を下式に基づいて算
出する。ここで、nはエンジンの気筒数である。
【数式1】f0(Hz) = n×Ne/(60×2)
【0017】コンピュータ3は、上式より算出された基
本周波数f0に基づいて、基本周波数f0とともに特定の
和音を構成する和音周波数fnを算出する。搭乗者は、
スイッチやナビゲーション装置といった入力装置7の操
作を通じて、メジャー和音、マイナー和音といった和音
の種類を選択できる。
【0018】また、コンピュータ3は、各和音周波数f
nの音圧比γn(n=1,2,3・・・)を決定する。音圧比γn
は、周波数フィルタに相当する係数であり、対応する和
音周波数fnをどの程度強調するかを決定するものであ
る。すべての音圧比γnは、基本値として1にセットさ
れているが、入力装置7の操作を通じて、搭乗者の好み
に応じた任意の値にセットすることができる。
【0019】なお、エンジン回転数Neが変化した場合
においても和音の関係が維持されるように、和音周波数
fnが制御される。すなわち、エンジン回転数Neの変
化後の値が変化前の値のα倍である場合、基本周波数f
0、和音周波数fnもそれぞれα倍だけ変化する。
【0020】また、コンピュータ3は、エンジンの音圧
pに基づいて、スピーカ6からの発生音の音圧を規定す
る増幅率Aを特定する。増幅率Aは、エンジンの音圧相
当の音がスピーカ6から発生するような値に設定され
る。
【0021】コンピュータ3は、各和音周波数fnおよ
び各音圧比γnをジェネレータ4に対して出力する。ジ
ェネレータ4は、和音周波数fnと音圧比γnとに基づ
き、合成波を生成する。この合成波は、和音周波数fn
毎に特定される正弦波形(純音)を、音圧比γnで増幅
した上で合成したものである。
【0022】アンプ5は、ジェネレータ4で生成された
合成波を、コンピュータ3から指示された増幅率Aで増
幅した上で、スピーカ6に出力する。そして、増幅され
た合成波に応じた合成音が、車室内に設けられたスピー
カ6から発せられる。
【0023】車両状態監視部8は、車速、燃料やオイル
の残量等の各種状態をモニタリングする。そして、ドラ
イバーへの警告(例えば、速度超過警告、フューエル警
告、オイル警告等)が必要な場合、その旨をコンピュー
タ3に指示する。この場合、コンピュータ3は、現在設
定されている和音(例えばメジャー和音)を別の種類の
和音(例えばマイナー和音)に変更する。したがって、
ドライバーは、このような警告をエンジン音質の変化に
よって認識することができる。
【0024】このように、本実施形態に係るエンジン音
質の制御装置においては、エンジンの原音と和音の関係
を有する音をスピーカ6から発生する。これにより、搭
乗者にはエンジン音が調和のとれた心地よい和音として
聞こえるため、搭乗者に違和感を与えることなく、聴覚
的な快適性を実現することができる。また、エンジン原
音を活かしながら、広範なレンジでエンジン音のチュー
ニングを行うことができる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、車室内のエンジン音を
和音化するような音をスピーカから発生することによ
り、エンジンの原音を活かしながら、搭乗者に聴覚的な
快適性を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態におけるエンジン音質制御の概念図
【図2】エンジン音の周波数成分と音圧との関係を示す
特性図
【図3】楽音の周波数分布を示す表
【図4】基本周波数f0と和音周波数fnとの関係を示す
【図5】エンジン音質の制御装置の概略ブロック
【符号の説明】
1 エンジン回転数センサ、 2 マイクロフォ
ン、3 コンピュータ、 4 ジェネレー
タ、5 アンプ、 6 スピーカ、
7 入力装置、 8 車両状態監視部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車室内におけるエンジン音質を制御する制
    御装置において、 エンジンの回転に伴い発生するエンジン音に関して、音
    圧が最も大きな周波数成分を基本周波数として特定する
    特定手段と、 前記特定手段により特定された基本周波数に基づいて、
    当該基本周波数とともに特定の和音を構成する複数の和
    音周波数を算出する算出手段と、 車室内に取り付けられているとともに、前記算出手段に
    より算出された複数の和音周波数を合成することにより
    得られる合成音を発生する音源とを有することを特徴と
    するエンジン音質の制御装置。
  2. 【請求項2】車室内におけるエンジン音質を制御する制
    御装置において、 (2×n)気筒を有する4サイクルエンジンにおける回
    転n次の周波数成分を基本周波数として特定する特定手
    段と、 前記特定手段により特定された基本周波数に基づいて、
    当該基本周波数とともに特定の和音を構成する複数の和
    音周波数を算出する算出手段と、 車室内に取り付けられているとともに、前記算出手段に
    より算出された複数の和音周波数を合成することにより
    得られる合成音を発生する音源とを有することを特徴と
    するエンジン音質の制御装置。
  3. 【請求項3】前記和音周波数は、前記基本周波数に所定
    の周波数比を乗じることにより特定され、 前記周波数比は、前記基本周波数を基準とした特定の音
    名に相当する周波数比であることを特徴とする請求項1
    または2に記載されたエンジン音質の制御装置。
  4. 【請求項4】搭乗者によって操作可能な入力手段をさら
    に有し、 前記入力手段によって和音の種類を変更可能であること
    を特徴とする請求項1または2に記載されたエンジン音
    質の制御装置。
  5. 【請求項5】運転者に警告を与える必要がある場合、和
    音の種類を変えることを特徴とする請求項1または2に
    記載されたエンジンの音質制御装置。
  6. 【請求項6】エンジンの音圧を検出する検出手段をさら
    に有し、 前記検出手段により検出された音圧に応じて、前記音源
    から発生する合成音の音圧を変えることを特徴とする請
    求項1または2に記載されたエンジン音質の制御装置。
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