JP2007126984A

JP2007126984A - エンジン音制御装置

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Publication number: JP2007126984A
Application number: JP2005318302A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nishimura; 靖彦西村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2025-11-01
Also published as: KR20080058452A; CN101366072A; JP4341608B2; WO2007052105A3; KR100968590B1; WO2007052105A2; EP1952387A2; US8259958B2; US20090136054A1; CN101366072B; EP1952387B1

Abstract

【課題】エンジンの基本次数周波数よりも低い周波数の音を演出することができるエンジン音制御装置を得る。
【解決手段】エンジン音制御装置１０は、エンジン音の周波数を検出するためのエンジン回転センサ１２と、制御信号に応じた周波数の音信号を発生し得る発信器１６及び発信機が発生した音信号を音として出力するスピーカ１８と、発信器１６に制御信号を出力する音演出ＥＣＵ１４とを備える。音演出ＥＣＵ１４は、エンジン回転センサ１２の検出信号に基づいて、エンジンの基本次数周波数ｆｂの音に該基本次数周波数との周波数差Ｐｄが所定範囲にある周波数ｆａの音が付加されるように、発信器１６制御信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等に搭載される内燃機関エンジンの動作によって生じる音を制御するエンジン音制御装置に関する。

エンジンの振動騒音を主要因として発生する車室内のこもり音を、相殺音と干渉させて音質を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、プライマリソースの特定周波数成分のみを相殺しないことで、該特定周波数成分の音を搭乗者に受聴させるようになっている。
特開平６−２７９７０号公報特開平１１−１４１３５０号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術では、現実にエンジンが発生する音を受聴させる構成であるため、基本次数周波数が高い多気筒エンジンを搭載した車両において、低周波音を搭乗者に受聴させることが困難であった。

本発明は、上記事実を考慮して、エンジンの基本次数周波数よりも低い周波数の音を演出することができるエンジン音制御装置を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係るエンジン音制御装置は、エンジンの基本次数周波数の音に、該基本次数周波数との周波数差が所定範囲にある周波数成分の音を付加するための音付加装置を備えている。

請求項１記載のエンジン音制御装置では、音付加装置が作動してエンジンの基本次数周波数の音（以下、基本次数音という）に、周波数差が所定範囲内の音（以下、付加音という）が付加されると、人間の聴感特性によって乗員には付加音と基本次数音との差分の周波数の音が聴こえるように感じられる。すなわち、現実に基本次数音よりも低周波の音を発生させることなく、基本次数音よりも低周波の音を演出することが可能となる。

このように、請求項１記載のエンジン音制御装置では、エンジンの基本次数周波数よりも低い周波数の音を演出することができる。なお、エンジンの基本次数とは、クランクシャフトの１回転毎のエンジン全体での爆発回数で決まり、例えば４サイクル８気筒エンジンでは、エンジン回転数の４次成分が基本次数となる。

上記目的を達成するために請求項２記載の発明に係るエンジン音制御装置は、エンジン音の周波数を検出するための周波数検出手段と、制御信号に応じた周波数の音を発生し得る音付加装置と、前記周波数検出手段の検出信号に基づいて、エンジンの基本次数周波数の音に該基本次数周波数との周波数差が所定範囲にある周波数成分の音が付加されるように、前記音付加装置に制御信号を出力する制御装置と、を備えている。

請求項２記載のエンジン音制御装置では、制御装置は、周波数検出手段の検出信号に基づいてエンジンの基本次数周波数を検知し、この基本次数周波数の音（以下、基本次数音という）に周波数差が所定範囲内の音（以下、付加音という）が付加されるように、音付加装置に制御信号を出力する。すると、音付加装置が作動して基本次数音に付加音が付加される。これにより、人間の聴感特性によって乗員には付加音と基本次数音との差分の周波数の音が聴こえるように感じられる。すなわち、現実に基本次数音よりも低周波の音を発生させることなく、基本次数音よりも低周波の音を演出することが可能となる。また、制御装置がエンジンの基本次数周波数の情報に基づいて音付加装置を制御するため、例えば運転状態に応じて演出する音の周波数を変化させる等、自由度の高い音演出が可能になる。

このように、請求項２記載のエンジン音制御装置では、エンジンの基本次数周波数よりも低い周波数の音を演出することができる。なお、エンジンの基本次数とは、クランクシャフトの１回転毎のエンジン全体での爆発回数で決まり、例えば４サイクル１０気筒エンジンでは、エンジン回転数の５次成分が基本次数となる。

請求項３記載の発明に係るエンジン音制御装置は、請求項２記載のエンジン音制御装置において、エンジンの基本次数周波数の音レベルを検出するためのレベル検出手段をさらに備え、前記制御装置は、エンジンの基本次数周波数の音に、該基本次数周波数との差が所定範囲にありかつ該基本次数周波数の音との音レベルの差が所定範囲にある音が付加されるように、前記音付加装置に制御信号を出力する構成とされている。

請求項３記載のエンジン音制御装置では、制御装置は、レベル検出手段の検出信号に基づいて基本次数音のレベル（大きさ）を検知し、この基本次数音と周波数差が所定範囲内でかつレベル差が所定範囲である特定周波数の音（背景音がない場合は付加音のみになる）が生成されるように、音付加装置に制御信号を出力する。これにより、乗員には、付加音と基本次数音との差分の周波数の音が確実に聴こえるようなる。

請求項４記載の発明に係るエンジン音制御装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のエンジン音制御装置において、前記音付加装置は、前記エンジンとは独立して音信号を発生する音信号発生部と、該音信号発生部が発生した音信号を音として出力する音出力部とを含む。

請求項４記載のエンジン音制御装置では、音付加装置は、音信号発生部においてエンジンとは独立して音信号を生成し、この音信号を出力部から出力させる。このため、付加音の周波数、大きさを自由に設定することができ、音演出の自由度が高い。

請求項５記載の発明に係るエンジン音制御装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のエンジン音制御装置において、前記音付加装置は、前記エンジンの動作に起因する音の周波数又はレベルを変化させ得る付加音調整部を含む。

請求項５記載のエンジン音制御装置では、音付加装置は、エンジン動作に起因する音（振動）を付加音調整部にて周波数及びレベルの少なくとも一方を調整して付加音とし、この付加音を基本次数音に付加させる。このため、付加音を発生するため追加部品が少なく又は必要ない構成で、基本次数周波数よりも低周波の音を演出することができる。

請求項６記載の発明に係るエンジン音制御装置は、請求項５記載のエンジン音制御装置において、前記付加音調整部は、前記エンジンの吸気系又は排気系の周波数特性を変化させることで、前記エンジンの基本次数周波数の音に付加する音の周波数又はレベルを調整する。

請求項６記載のエンジン音制御装置では、周波数変換部は、例えばレゾネータやマフラ等の吸気系又は排気系の既存部品の周波数特性を変化させて付加音を生成することができる。

請求項７記載の発明に係るエンジン音制御装置は、請求項１乃至請求項６の何れか１項記載のエンジン音制御装置において、前記音付加装置によって付加される音は、前記エンジンの基本次数周波数の音よりも高周波の音である。

請求項７記載のエンジン音制御装置では、基本次数周波数よりも高周波の音を基本次数音に付加することで、該基本次数周波数よりも低周波の音を演出する。付加音が基本次数音よりも高周波であるため、付加音がこもり音を発生させる恐れがない。また、高周波音を発生する音付加装置（特に請求項４記載の音出力部等）は、低周波音を発生するものと比較して小型化が可能である。

上記目的を達成するために請求項８記載の発明に係るエンジン音制御装置は、エンジン音のうち基本次数周波数の音と、該基本次数周波数とは異なる次数の周波数成分の音との音レベルの差が、車室内で所定レベル差になるようにエンジン音の発生又は伝達部部位の周波数特性をエンジン回転数に応じて変化させる。

請求項８記載のエンジン音制御装置では、エンジン自体、吸気系、排気系、車体支持系等のエンジン音発生部位の周波数特性をエンジン回転数に応じて変化させることで、エンジン音のうち基本次数周波数の音（以下、基本次数音という）のレベルが下がり、又は基本次数とは音なる次数の周波数成分の音（以下、付加音という）のレベルが上がり、基本次数音と付加音との音レベル差が所定範囲内になる。これにより、人間の聴感特性によって、乗員には付加音と基本次数音との差分の周波数の音が聴こえるように感じられる。すなわち、現実に基本次数音よりも低周波の音を発生させることなく、基本次数音よりも低周波の音を演出することが可能となる。

このように、請求項８記載のエンジン音制御装置では、エンジンの基本次数周波数よりも低い周波数の音を演出することができる。なお、エンジンの基本次数とは、クランクシャフトの１回転毎のエンジン全体での爆発回数で決まり、例えば４サイクル１２気筒エンジンでは、エンジン回転数の６次成分が基本次数となる。

以上説明したように本発明に係るエンジン音制御装置は、エンジンの基本次数周波数よりも低い周波数の音を演出することができるという優れた効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係るエンジン音制御装置１０について、図１及び図２に基づいて説明する。

図１（Ａ）には、エンジン音制御装置１０の概略全体構成がブロック図にて示されている。この図に示される如く、エンジン音制御装置１０は、周波数検出手段としてのエンジン回転センサ１２と、制御装置としての音演出ＥＣＵ１４と、音付加装置としての発信器１６及びスピーカ１８とを主要構成要素として構成されている。エンジン音制御装置１０は、エンジン回転センサ１２の検出信号に基づいて音演出ＥＣＵ１４が発信器１６に音信号を生成させ、この音信号に応じた音をスピーカ１８から出力させることで、適用された自動車室内の乗員に好感度の音を聴かせるように構成されている。以下、具体的に説明する。

エンジン回転センサ１２は、エンジン音制御装置１０が適用された自動車を構成する内燃機関エンジン（図示省略）の回転数に応じた信号を出力するようになっている。この実施形態では、内燃機関エンジンは、４サイクル８気筒エンジンとされており、クランクシャフトの１回転毎に４回の爆発工程を行う構成とされている。

音演出ＥＣＵ１４は、エンジン回転センサ１２の出力信号に基づいてエンジンの回転速度を得る回転数演算部１４Ａと、回転数演算部１４Ａの演算結果に基づいて発信器１６に生成させる音信号の周波数を演算する付加音周波数演算部１４Ｂとを有する。回転数演算部１４Ａ、付加音周波数演算部１４Ｂは、回路として構成されても良く、ソフトウェアとして構成されても良く、エンジン回転センサ１２の信号から付加音周波数演算部１４Ｂで出力する周波数を直接的に演算するように構成されても良い。

この音演出ＥＣＵ１４の付加音周波数演算部１４Ｂは、上記エンジンの基本次数周波数の１．５倍の周波数を生じるように構成されている。ここで、エンジンの基本次数周波数ｆｂとは、１秒当たりの爆発回数と等しく、上記の通り１回転毎に４回の爆発工程を行うエンジンにおいては、エンジン回転数をＮ（ｒｐｍ）とすると、ｆｂ＝Ｎ×（４／６０）として与えられる。すなわち、４サイクル８気筒の内燃機関エンジンでは、エンジン回転数の４倍の周波数となる４次が基本次数であり、図２に示される如く、基本次数よりも低次の音（例えば、破線にて示す２次の音）は生じないか、仮に発生しても低レベルになる構成とされている。

発信器１６は、付加音周波数演算部１４Ｂが出力した周波数信号に基づいて、エンジンの基本次数周波数ｆｂの１．５倍（６次）の周波数の音信号を生成してスピーカ１８に出力するようになっている。スピーカ１８は、車室内の乗員に向けて音を出力するように構成されており、発信器１６から音信号が入力されると、周波数が基本次数周波数ｆｂの１．５倍である付加音を出力するようになっている。

次に、第１の実施形態の作用を説明する。

上記構成のエンジン音制御装置１０が適用された自動車では、エンジンが動作してエンジン音（エンジン自体が発生する音の他、エンジンの動作に伴って生じる吸気音・排気音、車体などに伝達するエンジン振動に起因する音を含む）が発生している状態で、エンジン音制御装置１０が作動してスピーカ１８から付加音が出力される。

すると、この自動車の車室内では、図１（Ｂ）に示される如く、エンジンの基本次数周波数の成分を主成分とする（他の周波数成分の図示は省略）エンジン音と、スピーカ１８が出力した付加音とが存在している。この状態では、自動車乗員には、人間の聴感特性によって、付加音の周波数ｆａと基本次数音の周波数ｆｂとの差分Δｆの周波数の音（実在しない周波数の音）があたかも聴こえるように感じられる。

例えば、エンジン回転数が３０００（ｒｐｍ）である場合には、基本次数周波数ｆｂは２００Ｈｚであり、付加音の周波数ｆａは３００Ｈｚであるから、乗員には１００Ｈｚの音が聴こえるように感じられる。

このように、第１の実施形態に係るエンジン音制御装置１０では、エンジンの基本次数周波数ｆｂよりも低い周波数の音を演出することができる。

これにより、車室音としてユーザに好まれる低周波域を強調した重厚感のあるエンジン音を演出することができる。特に、エンジン音の重厚感が好まれる高グレード車には多気筒エンジンの搭載車が多く、エンジンの基本次数周波数ｆｂが高いために重厚感のあるエンジン音を演出することが困難であったが、本エンジン音制御装置１０によって、多気筒エンジンの搭載車において低周波域を強調した重厚感のある音を演出することが実現された。

また、エンジン音制御装置１０では、重厚感を演出するため低周波音をスピーカ１８から出力することなく、人間の聴感特性を利用して実在しない音を聴取したように感じさせるため、スピーカ１８から低周波音を出力した場合に問題となるこもり音の発生が防止される。特に、この実施形態では、エンジン音制御装置１０は、基本次数周波数ｆｂよりも高次の付加音を付加するため、こもり音が問題となることがない。しかも、基本次数周波数ｆｂよりも高次の付加音を付加するため、より低周波音を付加する構成と比較してスピーカ１８やアンプ等をコンパクトに構成することができる。すなわち、低周波音を付加する構成と比較して、省スペース化、軽量化、低コスト化が図られる。

なお、第１の実施形態では、エンジン回転数の４次成分の基本次数音に対し６次成分の付加音を付加する例を示したが本発明はこれに限定されず、例えば、付加音として他の次数成分の音を付加しても良く、基本次数周波数ｆｂとの差分がエンジン回転に依らず一定となる周波数（ｆｂ＋α）となる周波数成分の付加音を付加するようにしても良い。また、エンジン回転数に応じて付加音の次数（周波数差）を切り替えることも可能である。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、上記第１の実施形態又は前出の構成と基本的に同一の部品・部分については、第１の実施形態又は前出の構成と同一の符号を付して説明を省略する。

（第２の実施形態）図３には、本発明の第２の実施形態に係るエンジン音制御装置２０がブロック図にて示されている。この図に示される如く、エンジン音制御装置２０は、音演出ＥＣＵ１４に代えて音演出ＥＣＵ２２を備えると共にレベル検出手段を構成する集音マイク２４を備える点で、第１の実施形態とは異なる。

音演出ＥＣＵ２２は、回転数演算部１４Ａ及び付加音周波数演算部１４Ｂに加えて、レベル検出手段としての音レベル分析部２２Ａと、音レベル分析部２２Ａでの分析結果に基づいて付加音のレベルを決定する付加音レベル決定部２２Ｂを有する。音レベル分析部２２Ａ、付加音レベル決定部２２Ｂは、専用回路として構成されても良く、ソフトウェアとして構成されても良く、エンジン回転センサ１２の信号から付加音レベル決定部２２Ｂで出力する周波数を直接的に演算するように構成されても良い。

音レベル分析部２２Ａは、車室内における乗員耳位置付近の音を集音する集音マイク２４の出力信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、基本次数周波数ｆｂの音レベルＰ１と、付加音と同じ周波数成分（６次成分）の音レベルＰ２とを検知するようになっている。

付加音レベル決定部２２Ｂは、上記基本次数音の音レベルＰ１と６次成分の音レベルＰ２との差分Ｐｄを、スピーカ１８から出力すべき周波数ｆａの付加音の音レベルとして発信器１６に出力するようになっている。発信器１６は、付加音周波数演算部１４Ｂからの周波数信号と、付加音レベル決定部２２Ｂからのレベル信号とに基づいて音信号を生成してスピーカ１８に出力するようになっている。これにより、スピーカ１８からは、周波数ｆａが基本次数周波数ｆｂの１．５倍でかつ音レベルがＰｄである付加音が出力される構成である。

さらに、音演出ＥＣＵ２２は、スピーカ１８から付加音が出力されている状態において、基本次数音の音レベルＰ１と、６次成分の音レベルＰ２との差が３ｄＢ以内（±３ｄＢ）になるように、フィードバック制御を行う構成とされている。

上記構成のエンジン音制御装置２０が適用された自動車では、エンジンが動作してエンジン音が発生している状態で、エンジン音制御装置２０が作動してスピーカ１８から付加音が出力される。すると、この自動車の車室内では、エンジンの基本次数周波数ｆｂの成分を主成分とするエンジン音と、スピーカ１８が出力した付加音が付加された６次成分の音とが存在している。この状態では、自動車乗員には、人間の聴感特性によって、６次成分の周波数ｆａと基本次数音の周波数ｆｂとの差分Δｆの周波数の音（実在しない周波数の音）があたかも聴こえるように感じられる。

このように、第２の実施形態に係るエンジン音制御装置２０によっても、第１の実施形態に係るエンジン音制御装置１０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。

またここで、エンジン音制御装置２０では、音演出ＥＣＵ２２が集音マイク２４の出力信号に基づいて基本次数周波数ｆｂの音レベルＰ１と６次成分の音レベルＰ２との差分の音レベルの付加音が生じるように、発信器１６を制御するため、基本次数音と付加音を含む６次成分の音とレベル差が±３ｄＢとされる。

このため、所望の周波数域で確実に基本次数周波数ｆｂと付加音周波数ｆａとの差分の低周波音を演出することができる。すなわち、エンジンの回転に伴う６次成分の音レベルは、エンジン回転数に比例しない周波数（回転数）領域が存在するが、このような周波数領域においてもスピーカ１８からの付加音のレベルが調整されるので、６次成分の音の全体としてのレベルを基本次数音のレベルに略一致させて、所望の周波数域で実在しない低周波音を演出することができる。したがって例えば、自動車が加速する全領域で低周波域を強調した重厚感のある加速音を演出することができる。

（第３の実施形態）図４には、本発明の第３の実施形態に係るエンジン音制御装置３０がブロック図にて示されている。この図に示される如く、エンジン音制御装置３０は、音演出ＥＣＵ２２に代えて音演出ＥＣＵ３２を備える点で、第２の実施形態とは異なる。

音演出ＥＣＵ３２は、回転数演算部１４Ａ及び付加音周波数演算部１４Ｂに加えて、付加音レベル決定部３２Ａと、付加音レベル決定部３２Ａが付加音のレベルを決定するために参照するマップデータを格納した音レベル差マップデータ格納部３２Ｂとを有する。音レベル差マップデータ格納部３２Ｂには、エンジン音Ｐにおける基本次数成分の音レベルＰ１と６次成分の音レベルＰ２との差分Ｐｄが、エンジン回転数及びエンジントルクの２軸マップデータとして格納されている。

付加音レベル決定部３２Ａは、回転数演算部１４Ａからエンジン回転数に相当する演算結果が入力されると共に、アクセル開度センサ３４からアクセル開度信号すなわちトルク信号が入力されるように構成されている。これにより、付加音レベル決定部３２Ａは、入力したエンジン回転数及びアクセル開度（エンジントルク）に応じた差分Ｐｄのデータを音レベル差マップデータ格納部３２Ｂから抽出し、スピーカ１８から出力すべき周波数ｆａの付加音の音レベルとして発信器１６に出力するようになっている。

発信器１６は、付加音周波数演算部１４Ｂからの周波数信号と、付加音レベル決定部２２Ｂからのレベル信号とに基づいて音信号を生成してスピーカ１８に出力するようになっている。これにより、スピーカ１８からは、周波数ｆａが基本次数周波数ｆｂの１．５倍でかつ音レベルがＰｄの付加音が出力される構成である。

上記構成のエンジン音制御装置３０が適用された自動車では、エンジンが動作してエンジン音が発生している状態で、エンジン音制御装置３０が作動してスピーカ１８から付加音が出力される。すると、この自動車の車室内では、エンジンの基本次数周波数ｆｂの成分を主成分とするエンジン音と、スピーカ１８が出力した付加音が付加された６次成分の音とが存在している。この状態では、自動車乗員には、人間の聴感特性によって、６次成分の周波数ｆａと基本次数音の周波数ｆｂとの差分Δｆの周波数の音（実在しない周波数の音）があたかも聴こえるように感じられる。

このように、第３の実施形態に係るエンジン音制御装置３０によっても、第１の実施形態に係るエンジン音制御装置１０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。

またここで、エンジン音制御装置３０では、音演出ＥＣＵ３２がエンジン回転数及びトルク情報に基づいて基本次数周波数ｆｂの音レベルＰ１と６次成分の音レベルＰ２との差分の音レベルの付加音が生じるように、発信器１６を制御するため、基本次数音と付加音を含む６次成分の音とレベル差が略一定に保たれる。

（第４の実施形態）図５には、本発明の第４の実施形態に係るエンジン音演出ＥＣＵ４０がブロック図にて示されている。この図に示される如く、エンジン音演出ＥＣＵ４０は、発信器１６で生成した音信号をスピーカから出力する構成に代えて、エンジン作動に伴って生じる音をチューニングして付加音を生成する点で、上記各実施形態とは異なる。具体的には、この実施形態では、レゾネータ４２の共鳴特性を変化させることで、音レベルＰ２が基本次数成分の音レベルＰ１に略一致する６次成分の音を生成する構成とされている。

レゾネータ４２は、細径のネック部４２Ａが突出した共鳴箱４２Ｂを有し、ネック部４２Ａがエンジンとエアクリーナ（図示省略）との間を連通するエアクリーナホース４４に接続されている。このレゾネータ４２は、ネック部４２Ａ内の空気を質量要素、共鳴箱４２Ｂ内の空気をばね要素としてエアクリーナホース４４に対する副振動系を構成したヘルムホルツ（共鳴）型のレゾネータである。

ここで、共鳴箱４２Ｂは、一端が開放された有底筒型とされており、可動壁４２Ｃが嵌合することで共鳴室を構成している。したがって、レゾネータ４２は、可動壁４２Ｃが共鳴箱４２Ｂの底部４２Ｄに対し接離することで共鳴室の体積が変化する構成であり、共鳴室の体積すなわち共鳴箱４２Ｂに対する可動壁４２Ｃの位置に応じてエンジン吸気系の共鳴特性を変化させるようになっている。

このレゾネータ４２の可動壁４２Ｃは、駆動装置４６に駆動されることで共鳴箱４２Ｂの底部４２Ｄに対し接離するようになっている。駆動装置４６は、可動壁４２Ｃに固定されると共に共鳴箱４２Ｂの底部４２Ｄに対する接離方向に長手とされたラック４６Ａと、ラック４６Ａに噛み合うピニオン４６Ｂと、ピニオン４６Ｂを正逆転駆動可能な駆動モータ４６Ｃとを含んで構成されている。駆動モータ４６Ｃは、ステッピングモータとされており、モータドライバ（アンプ）４６Ｄによって駆動されるようになっている。

このモータドライバ４６Ｄは、音演出ＥＣＵ４８によって制御される構成とされている。音演出ＥＣＵ４８は、エンジン回転センサ１２の出力信号に基づいてエンジンの回転速度を得る回転数演算部４８Ａと、回転数演算部４８Ａの演算結果に基づいて駆動モータ４６Ｃの回転方向及び回転量θ（共鳴箱４２Ｂに対する可動壁４２Ｃの位置）を演算するモータ駆動量演算部４８Ｂとを有する。回転数演算部４８Ａ、モータ駆動量演算部４８Ｂは、回路として構成されても良く、ソフトウェアとして構成されても良く、エンジン回転センサ１２の信号からモータ駆動量演算部４８Ｂで出力する駆動モータ４６Ｃの回転方向及び回転量θを直接的に演算するように構成されても良い。

レゾネータ４２は、上記エンジン音における６次成分の音レベルが基本次数（４次）成分の音圧に略一致した（±３ｄＢの範囲内の）音レベルになるように、換言すれば６次成分の付加音を生成（増幅）するように、共鳴箱４２Ｂに対する可動壁４２Ｃの初期位置が設定されている。なお、この付加音の設定は、６次成分の音レベルを増幅する設定に代えて又はこれと組み合わせて、基本次数成分の音レベルを減衰する設定を用いることができる。

そして、音演出ＥＣＵ４８は、エンジン回転数に応じて、上記エンジン音における６次成分の音圧が基本次数成分の音圧に略一致した状態が維持されるように、エンジン回転数に比例した量だけ駆動モータ４６Ｃを作動するようになっている。この実施形態では、低回転数時に高回転時よりも共鳴室が広くなる設定とされている。

上記構成のエンジン音演出ＥＣＵ４０が適用された自動車では、エンジンが動作している状態では、レゾネータ４２の共鳴室の体積がエンジン回転数に応じて変化することで、エンジン音の基本次数成分と６次成分の音レベルが略一致する。このため、この自動車の乗員には、図１（Ｂ）に示される如く、人間の聴感特性によって、付加音の周波数ｆａと基本次数音の周波数ｆｂとの差分Δｆの周波数の音（実在しない周波数の音）があたかも聴こえるように感じられる。

このように、第４の実施形態に係るエンジン音演出ＥＣＵ４０では、エンジンの基本次数周波数ｆｂよりも低い周波数の音を演出することができる。

これにより、車室音としてユーザに好まれる低周波域を強調した重厚感のあるエンジン音を演出することができる。特に、エンジン音の重厚感が好まれる高グレード車には多気筒エンジンの搭載車が多く、エンジンの基本次数周波数ｆｂが高いために重厚感のあるエンジン音を演出することが困難であったが、本エンジン音演出ＥＣＵ４０によって、多気筒エンジンの搭載車において低周波域を強調した重厚感のある音を演出することが実現された。

また、エンジン音演出ＥＣＵ４０では、重厚感を演出するため低周波音を用いることなく、人間の聴感特性を利用して実在しない音を聴取したように感じさせるため、低周波音を付加した場合に問題となるこもり音が発生することがない。しかも、レゾネータ４２によってエンジン音の特定（６次）成分をチューニングして付加音を生成するため、スピーカ１８や発信器１６を設けることなく低周波域を強調した重厚感のある音を演出することができる。また、スピーカで低周波音を付加する構成と比較して、省スペース化、軽量化、低コスト化が図られる。

なお、第４の実施形態では、エンジン回転数に比例して駆動モータ４６Ｃの駆動量を変化させる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エンジン回転数の１軸マップ、エンジン回転数及びエンジントルクの２軸マップのデータに基づいて共鳴箱４２Ｂに対する可動壁４２Ｃの位置を決めるように構成しても良い。

また、第４の実施形態では、レゾネータ４２の共鳴室の体積を可変とした例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ネック部４２Ａの長さや径を可変としてエンジン音の特定成分をチューニングするようにしても良い。

さらに、第４の実施形態では、エンジン吸気系の音をチューニングして付加音を生成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、レゾネータに代えて共鳴型のマフラの共鳴室の体積を可変とする等の排気系の周波数特性の変化にて付加音を生成（増幅）することができる。

（第５の実施形態）図６には、本発明の第５の実施形態に係るエンジン音演出ＥＣＵ５０がブロック図にて示されている。この図に示される如く、エンジン音演出ＥＣＵ５０は、レゾネータ４２に代えて、吸気ダクト５２の共鳴特性を変化させることで、基本次数音に対する付加音を生成する（６次成分の音レベルＰ２を基本次数成分の音レベルＰ１に近づける）構成とされている点で、第４の実施形態とは異なる。

吸気ダクト５２は、図示しないエアクリーナの上流側に配設され該エアクリーナに外気を導く構成とされている。この吸気ダクト５２は、下流端がエアクリーナに取り付けられたダクト本体５２Ａと、ダクト本体５２Ａの上流端に軸線方向に沿ったスライド可能に嵌合された可動ダクト５２Ｂとを含む。この可動ダクト５２Ｂがダクト本体５２Ａに対すスライドすることで、吸気ダクト５２の全長が伸縮して共鳴特性が変化する構成とされている。

この吸気ダクト５２の可動ダクト５２Ｂは、駆動装置５４に駆動されることでダクト本体５２Ａに対しスライドするようになっている。駆動装置５４は、可動ダクト５２Ｂの外周面に軸線方向に沿って形成されたラック５４Ａと、ラック５４Ａに噛み合うピニオン５４Ｂと、ピニオン５４Ｂを正逆転駆動可能な駆動モータ５４Ｃとを含んで構成されている。駆動モータ５４Ｃは、ステッピングモータとされており、モータドライバ（アンプ）５４Ｄによって駆動されるようになっている。

このモータドライバ５４Ｄは、音演出ＥＣＵ５６によって制御される構成とされている。音演出ＥＣＵ５６は、エンジン回転センサ１２の出力信号に基づいてエンジンの回転速度を得る回転数演算部５６Ａと、回転数演算部５６Ａの演算結果に基づいてダクト本体５２Ａに対する可動ダクト５２Ｂのスライド量Ｌ（駆動モータ５４Ｃの回転方向及び回転量）を演算するダクト伸縮量演算部５６Ｂとを有する。回転数演算部５６Ａ、ダクト伸縮量演算部５６Ｂは、回路として構成されても良く、ソフトウェアとして構成されても良く、エンジン回転センサ１２の信号からダクト伸縮量演算部５６Ｂで出力する可動ダクト５２Ｂスライド量Ｌを直接的に演算するように構成されても良い。

吸気ダクト５２は、上記エンジン音における６次成分の音レベルが基本次数（４次）成分の音圧に略一致した音レベルになるように、換言すれば６次成分の付加音を生成するように、ダクト本体５２Ａに対する可動ダクト５２Ｂの初期位置（全長）が設定されている。この設定は、基本次数成分の音レベルを減衰する設定でも良く、６次成分の音レベルを増幅する設定でも良く、これらの組み合わせであっても良い。そして、音演出ＥＣＵ５６は、エンジン回転数に応じて、上記エンジン音における６次成分の音圧が基本次数成分の音圧に略一致した状態が維持されるように、エンジン回転数に比例した量だけ駆動モータ５４Ｃを作動するようになっている。この実施形態では、低回転数時に高回転時よりもダクト全長が長くなる設定とされている。

上記構成のエンジン音演出ＥＣＵ５０が適用された自動車では、エンジンが動作している状態では、吸気ダクト５２の全長がエンジン回転数に応じて変化することで、エンジン音の基本次数成分と６次成分の音レベルが略一致する。このため、この自動車の乗員には、図１（Ｂ）に示される如く、人間の聴感特性によって、付加音の周波数ｆａと基本次数音の周波数ｆｂとの差分Δｆの周波数の音（実在しない周波数の音）があたかも聴こえるように感じられる。

このように、第５の実施形態に係るエンジン音演出ＥＣＵ５０によっても、第４の実施形態に係るエンジン音演出ＥＣＵ４０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。

（第６の実施形態）図７には、本発明の第６の実施形態に係るエンジン音制御装置６０がブロック図にて示されている。この図に示される如く、エンジン音制御装置６０は、レゾネータ４２に代えて、吸気ダクト６２の振動特性を変化させることで、基本次数音に対する付加音を生成する（６次成分の音レベルＰ２を基本次数成分の音レベルＰ１に近づける）構成とされている点で、第４及び第５の実施形態とは異なる。

吸気ダクト６２は、図示しないエアクリーナの上流側に配設され該エアクリーナに外気を導く構成とされている。この吸気ダクト６２における軸線方向の一部は、内壁６２Ａと外壁６２Ｂとの間に空間Ｒが形成された２重膜構造６２Ｃとされており、空間Ｒ内の圧力に応じて膜剛性（共振周波数）を変化させることで、２重膜構造６２Ｃから膜剛性に応じた周波数の放射音を発生させる構成とされている。

吸気ダクト６２の２重膜構造６２Ｃには、一端が負圧源としてのサージタンク６４に連通したバキュームパイプ６６の他端が接続されて空間Ｒに連通している。バキュームパイプ６６には、コントロールバルブ６８が配設されており、コントロールバルブ６８の開度に応じて空間Ｒの内圧（負圧）を調整可能とされている。コントロールバルブ６８は、その弁体を駆動する駆動モータ（何れも図示省略）がモータドライバ６８Ａによって駆動されて開度を変化させるようになっている。

このモータドライバ６８Ａは、音演出ＥＣＵ７０によって制御される構成とされている。音演出ＥＣＵ７０は、エンジン回転センサ１２の出力信号に基づいてエンジンの回転速度を得る回転数演算部７０Ａと、回転数演算部７０Ａの演算結果に基づいて２重膜構造６２Ｃにお空間Ｒの内圧の変化量ΔＰ（コントロールバルブ６８の開度）を演算する圧力変化量演算部７０Ｂとを有する。回転数演算部７０Ａ、圧力変化量演算部７０Ｂは、回路として構成されても良く、ソフトウェアとして構成されても良く、エンジン回転センサ１２の信号から圧力変化量演算部７０Ｂで出力する空間Ｒの内圧の変化量ΔＰを直接的に演算するように構成されても良い。

吸気ダクト６２は、上記エンジン音における６次成分の音レベルが基本次数（４次）成分の音圧に略一致した音レベルになるように、換言すれば６次成分の放射音を付加音として生成するように、２重膜構造６２Ｃの初期剛性（空間Ｒの内圧）が設定されている。そして、音演出ＥＣＵ７０は、エンジン回転数に応じて、上記エンジン音における６次成分の音圧が基本次数成分の音圧に略一致した状態が維持されるように、エンジン回転数に比例した量だけコントロールバルブ６８の開度を変化するようになっている。この実施形態では、低回転時に高回転時よりも空間Ｒの内圧が低くなる設定とされている。

上記構成のエンジン音制御装置６０が適用された自動車では、エンジンが動作している状態では、吸気ダクト６２における２重膜構造６２Ｃの膜剛性がエンジン回転数に応じて変化することで、エンジン音の基本次数成分と６次成分の音レベルが略一致する。このため、この自動車の乗員には、図１（Ｂ）に示される如く、人間の聴感特性によって、付加音の周波数ｆａと基本次数音の周波数ｆｂとの差分Δｆの周波数の音（実在しない周波数の音）があたかも聴こえるように感じられる。

このように、第６の実施形態に係るエンジン音制御装置６０によっても、第４の実施形態に係るエンジン音演出ＥＣＵ４０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。

（第７の実施形態）図８には、本発明の第７の実施形態に係るエンジン音演出ＥＣＵ７５がブロック図にて示されている。この図に示される如く、エンジン音演出ＥＣＵ７５は、吸気ダクト６２に代えて、排気系部品である図示しないマフラを車体に支持するためのサポートゴム７６の振動特性を変化させることで、基本次数音に対する付加音を生成する（６次成分の音レベルＰ２を基本次数成分の音レベルＰ１に近づける）構成とされている点で、第６の実施形態とは異なる。

サポートゴム７６は、車体に支持される車体側支持部７６Ａと、マフラに連結されるマフラ連結部７６Ｂとの間に中空部７６Ｃが形成されており、中空部７６Ｃ内の空間Ｒにバキュームパイプ６６の他端が連通している。したがって、サポートゴム７６は、空間Ｒの負圧に応じて剛性が変化する構成であり、このサポートゴム７６による支持剛性に応じた排気音（放射音）をマフラから生じさせるようになっている。エンジン音演出ＥＣＵ７５の他の構成は、エンジン音制御装置６０の対応する構成と同じである。

上記構成のエンジン音演出ＥＣＵ７５が適用された自動車では、エンジンが動作している状態では、サポートゴム７６によるマフラ支持剛性がエンジン回転数に応じて変化することで、エンジン音の基本次数成分と６次成分の音レベルが略一致する。このため、この自動車の乗員には、図１（Ｂ）に示される如く、人間の聴感特性によって、付加音の周波数ｆａと基本次数音の周波数ｆｂとの差分Δｆの周波数の音（実在しない周波数の音）があたかも聴こえるように感じられる。

このように、第７の実施形態に係るエンジン音演出ＥＣＵ７５によっても、第４の実施形態に係るエンジン音演出ＥＣＵ４０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。

なお、第７の実施形態では、排気系部品であるマフラ支持用のサポートゴム７６の剛性変化によって付加音を生じる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エンジンを車体に支持するためのエンジンマウント等の駆動系支持用のマウンティングラバーの剛性を変化させることで基本次数音との差が所定周波数範囲にある付加音を生成（増幅）するようにしても良い。また、サポートゴム７６やマウンティングラバーの剛性変化は、内部の圧力変化による構成には限られず、例えば、液封マウンティングにおいてオリフィス径を可変としたり、内封した電気粘性流体の動粘度を電圧印加によって変化させたりすることで構成しても良い。

（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係るエンジン音制御装置を示すブロック図、（Ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るエンジン音制御装置による音演出原理を示す線図である。本発明の第１の実施形態に係るエンジン音制御装置が適用される自動車を構成するエンジン音の周波数特性を示す線図である。本発明の第２の実施形態に係るエンジン音制御装置を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係るエンジン音制御装置を示すブロック図である。本発明の第４の実施形態に係るエンジン音制御装置を示すブロック図である。本発明の第５の実施形態に係るエンジン音制御装置を示すブロック図である。本発明の第６の実施形態に係るエンジン音制御装置を示すブロック図である。本発明の第７の実施形態に係るエンジン音制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

１０エンジン音制御装置
１２エンジン回転センサ（周波数検出手段）
１４音演出ＥＣＵ（制御装置）
１６発信器（音信号発生部、音付加装置）
１８スピーカ（音出力部、音付加装置）
２０・３０・４０・５０・６０・７５エンジン音制御装置
２２・３２・４８・５６・７０音演出ＥＣＵ（制御装置）
２２Ａ音レベル分析部（レベル検出手段）
２４集音マイク（レベル検出手段）
４２レゾネータ（吸気系）
５２・６２吸気ダクト（吸気系）

Claims

エンジンの基本次数周波数の音に、該基本次数周波数との周波数差が所定範囲にある周波数成分の音を付加するための音付加装置を備えたエンジン音制御装置。
エンジン音の周波数を検出するための周波数検出手段と、
制御信号に応じた周波数の音を発生し得る音付加装置と、
前記周波数検出手段の検出信号に基づいて、エンジンの基本次数周波数の音に該基本次数周波数との周波数差が所定範囲にある周波数成分の音が付加されるように、前記音付加装置に制御信号を出力する制御装置と、
を備えたエンジン音制御装置。
エンジンの基本次数周波数の音レベルを検出するためのレベル検出手段をさらに備え、
前記制御装置は、エンジンの基本次数周波数の音に、該基本次数周波数との差が所定範囲にありかつ該基本次数周波数の音との音レベルの差が所定範囲にある音が付加されるように、前記音付加装置に制御信号を出力する構成とされている請求項２記載のエンジン音制御装置。
前記音付加装置は、前記エンジンとは独立して音信号を発生する音信号発生部と、該音信号発生部が発生した音信号を音として出力する音出力部とを含む請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のエンジン音制御装置。
前記音付加装置は、前記エンジンの動作に起因する音の周波数又はレベルを変化させ得る付加音調整部を含む請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のエンジン音制御装置。
前記付加音調整部は、前記エンジンの吸気系又は排気系の周波数特性を変化させることで、前記エンジンの基本次数周波数の音に付加する音の周波数又はレベルを調整する請求項５記載のエンジン音制御装置。
前記音付加装置によって付加される音は、前記エンジンの基本次数周波数の音よりも高周波の音である請求項１乃至請求項６の何れか１項記載のエンジン音制御装置。
エンジン音のうち基本次数周波数の音と、該基本次数周波数とは異なる次数の周波数成分の音との音レベルの差が、車室内で所定レベル差になるようにエンジン音の発生又は伝達部位の周波数特性をエンジン回転数に応じて変化させるエンジン音制御装置。