JP2009281264A - 車両の騒音低減制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン自動始動時のスタータの作動騒音を効果的に低減する。
【解決手段】アイドルストップシステムにおいて、エンジン自動始動時のスタータの作動中に、車両の運転条件に応じたスタータの騒音波形情報をマップ等により算出し、吸気音の波形がスタータの騒音波形と逆位相の波形になるように吸気音の目標波形情報を算出する。そして、エアフローメータの出力に基づいて吸気音の実波形情報を検出し、吸気音の実波形情報が目標波形情報に一致するように吸気音調整機構をフィードバック制御することで、吸気音の波形がスタータの騒音波形と逆位相の波形になるように吸気音調整機構をフィードバック制御する。これにより、システムの個体差や経時変化等の影響を受けずに吸気音の波形がスタータの騒音波形と逆位相の波形になるように吸気音調整機構を精度良くフィードバック制御して、スタータの作動騒音を吸気音で打ち消すことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の騒音を低減する車両の騒音低減制御装置に関する発明である。

車両の騒音を低減する技術としては、例えば、特許文献１（特許第２６４５２８３号公報）に記載されているように、内燃機関の吸気音を変化させる吸気音可変手段を設け、加速時に内燃機関の回転速度の上昇に伴って吸気音が漸増するように吸気音可変手段を制御することで、車室内の乗員に不快感を感じさせないような音色に変化させるようにしたものがある。

また、特許文献２（特開２００７−１８７０８１号公報）に記載されているように、内燃機関の吸気通路とレゾネータ（共鳴器）との仕切り部に振動板を配置し、内燃機関の回転速度に応じて振動板の固有振動数を変更することで、吸気音を低減するようにしたものがある。
特許第２６４５２８３号公報（第１頁等） 特開２００７−１８７０８１号公報（第２頁等）

しかし、上記特許文献１の技術や上記特許文献２の技術は、単に内燃機関の回転速度に応じて吸気音可変手段や振動板をフィードフォワード的に制御（見込み制御）するだけであるため、システムの個体差（ばらつき）や経時変化等の影響を補償することができない。このため、システムの個体差や経時変化等の影響を受けて車両騒音を効果的に低減できなくなる可能性がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、システムの個体差や経時変化等の影響を受けずに、車両騒音（特に乗員に不快感を与える音）を効果的に低減することができる車両の騒音低減制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気脈動を検出可能な吸気脈動検出手段と、内燃機関の吸気音を調整可能な吸気音調整手段とを設け、騒音低減制御手段によって吸気脈動検出手段の出力に基づいて吸気音の波形が車両騒音の波形と逆位相の波形になるように吸気音調整手段をフィードバック制御することで車両騒音を低減するようにしたものである。

吸気脈動検出手段の出力は吸気音の波形を評価する情報となるため、吸気脈動検出手段の出力に基づいて、実際に発生している吸気音の波形が車両騒音の波形と逆位相の波形になるように吸気音調整手段をフィードバック制御することができる。このようにすれば、システムの個体差や経時変化等の影響によって吸気音や車両騒音の波形が変化しても、実際に発生している吸気音の波形が車両騒音の波形と逆位相の波形になるように吸気音調整手段を精度良くフィードバック制御して、車両騒音を吸気音で確実に打ち消すことができ、システムの個体差や経時変化等の影響を受けずに、車両騒音を効果的に低減することができる。

また、請求項２に係る発明は、内燃機関の吸気脈動を検出可能な吸気脈動検出手段と、内燃機関の吸気音を調整可能な吸気音調整手段とを設け、騒音低減制御手段によって吸気脈動検出手段の出力に基づいて吸気音の波形と車両騒音の波形との合成波の波形が所定の音色（乗員に不快感を感じさせない音色）の波形になるように吸気音調整手段をフィードバック制御するようにしたものである。

この構成では、吸気脈動検出手段の出力に基づいて吸気音の波形と車両騒音の波形との合成波の波形が、乗員に不快感を感じさせない音色の波形になるように吸気音調整手段をフィードバック制御することができるため、システムの個体差や経時変化等の影響によって吸気音や車両騒音の波形が変化しても、実際に発生している吸気音の波形と車両騒音の波形との合成波の波形が乗員に不快感を感じさせない音色の波形になるように吸気音調整手段を精度良くフィードバック制御して、車両騒音を乗員に不快感を感じさせない音色に変化させることができ、乗員に不快感を感じさせる車両騒音を効果的に低減することができる。

吸気音調整手段をフィードバック制御する際には、車両騒音の波形をセンサ（例えばマイク等）で検出するようにしても良いが、請求項３のように、車両の運転条件と車両騒音の波形情報との関係を騒音波形情報記憶手段に予め記憶しておき、吸気音調整手段をフィードバック制御する際に、騒音波形情報記憶手段の記憶データに基づいて車両の運転条件に応じた車両騒音の波形情報を求めるようにしても良い。このようにすれば、車両騒音の波形を検出するためのセンサを新たに搭載する必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

近年、内燃機関を搭載した車両においては、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、自動停止・始動制御（いわゆるアイドルストップ制御）を実行するようにしたものがある。この自動停止・始動制御では、所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動的に停止させ、その後、運転者が車両を発進させようとする操作を行って自動始動条件が成立したときに自動的にスタータで内燃機関をクランキングして内燃機関を自動的に再始動させるようにしている。この自動停止・始動制御によって内燃機関を自動始動させる際には、運転者の操作を伴わずに自動的にスタータが作動するため、スタータの作動騒音が運転者に不快感を与える可能性がある。

そこで、本発明は、請求項４のように、所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ、所定の自動始動条件が成立したときに内燃機関を自動始動させる自動停止・始動制御を実行する機能と、内燃機関を自動始動させる際に該内燃機関をクランキングするためのスタータとを搭載した車両において、スタータの作動中に吸気音調整手段をフィードバック制御することで車両騒音となるスタータの作動騒音を低減するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関を自動始動させる際にスタータの作動騒音を効果的に低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の上流部には、エアボックス３２が設けられ、このエアボックス３２に、エアクリーナ１３と吸気音調整機構３３（吸気音調整手段）が設けられている。

この吸気音調整機構３３は、空気室３４の膨張／収縮によって振動する一対の振動板３５が設けられている。空気室３４には圧力導入路３６が接続され、エアクリーナ１３の下流側から大気圧を導入する大気圧導入路３７と、スロットルバルブ１６の下流側から負圧を導入する負圧導入路３８が、それぞれ通路切換弁３９を介して圧力導入路３６に接続されている。この通路切換弁３９は、大気圧導入路３７を圧力導入路３６に連通させて空気室３４に大気圧を導入する大気圧導入位置と、負圧導入路３８を圧力導入路３６に連通させて空気室３４に負圧を導入する負圧導入位置との間を切換動作可能な電磁弁により構成されている。

吸気音調整機構３３は、通路切換弁３９の通電のオン／オフを切り換えて通路切換弁３９を大気圧導入位置と負圧導入位置との間で切り換えることで、空気室３４に導入する圧力を大気圧と負圧との間で切り換えて空気室３４を膨張／収縮させて一対の振動板３５を振動させ、これらの振動板３５の振動によって吸入空気の振動を制御して吸気音を調整するようになっている。

また、エアボックス３２の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４（吸気脈動検出手段）が設けられている。このエアフローメータ１４は、脈動する吸入空気量に対してセンサ出力が応答良く変化する高応答型のエアフローメータであり、吸気脈動の波形を検出することができる。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキング振動を検出するノックセンサ２９が取り付けられている。また、クランク軸２７の外周側には、クランク軸２７が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられ、このクランク角センサ２８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

更に、エンジン１１には、始動時にクランク軸２７を回転駆動（クランキング）するためのスタータ３０が取り付けられている。
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３１に入力される。このＥＣＵ３１は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ３１は、図示しない自動停止・始動制御ルーチンを実行することで、自動停止・始動制御（いわゆるアイドルストップ制御）を実行する。この自動停止・始動制御では、例えば、車両の走行中に運転者が減速操作（アクセル全閉、ブレーキ操作等）を行って減速要求が発生したときや車両を停車させたときに自動停止条件が成立して、エンジン１１を自動的に停止させる。その後、車両の走行中に減速要求が解除されたときや、車両の停止中に運転者が車両発進のための準備操作（ブレーキ解除、シフトレバー操作等）や発進操作（アクセル踏み込み等）を行ったときに自動始動条件が成立して、自動的にスタータ３０でエンジン１１をクランキングしてエンジン１１を自動的に再始動させる。

更に、ＥＣＵ３１は、後述する図３の騒音低減制御ルーチンを実行することで、エンジン１１を自動始動させる際のスタータ３０の作動中に、エアフローメータ１４の出力に基づいて吸気音の波形がスタータ３０の騒音波形（例えば、スタータ３０の作動音のうちの乗員に不快感を与える高周波成分の波形）と逆位相の波形になるように吸気音調整機構３３をフィードバック制御する。図２に示すように、吸気音の波形をスタータ３０の騒音波形と逆位相の波形にすれば、スタータ３０の作動騒音を吸気音で打ち消すことができるため、スタータ３０の作動騒音を確実に低減することができる。

以下、ＥＣＵ３１が実行する図３の騒音低減制御ルーチンの処理内容を説明する。
図３に示す騒音低減制御ルーチンは、ＥＣＵ３１の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう騒音低減制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、自動始動条件が成立したか否かを判定し、自動始動条件が成立したと判定されたときに、ステップ１０２に進み、スタータ３０が作動中であるか否かを判定する。

このステップ１０２で、スタータ３０が作動中であると判定されれば、ステップ１０３に進み、スタータ３０の騒音波形情報のマップを参照して、現在の車両の運転条件（例えば、エンジン１１の冷却水温、油温、バッテリ電圧等のうちの１つ又は２つ以上）に応じたスタータ３０の騒音波形情報（例えば、振動数、波長、振幅、位相等のうちの１つ又は２つ以上）を算出する。スタータ３０の騒音波形情報のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて車両の運転条件とスタータ３０の騒音波形情報との関係を規定したものであり、ＥＣＵ３１のＲＯＭ（不揮発性の記憶媒体）に記憶されている。この場合、ＥＣＵ３１のＲＯＭが騒音波形情報記憶手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０４に進み、吸気音の波形がスタータ３０の騒音波形と逆位相の波形になるように吸気音の目標波形情報（例えば、振動数、波長、振幅、位相等のうちの１つ又は２つ以上）を算出する。

この後、ステップ１０５に進み、エアフローメータ１４の出力（吸気脈動の波形）に基づいて吸気音の実波形情報（例えば、振動数、波長、振幅、位相等のうちの１つ又は２つ以上）を検出する。

この後、ステップ１０６に進み、吸気音の実波形情報が目標波形情報に一致するように吸気音調整機構３３をフィードバック制御することで、吸気音の波形がスタータ３０の騒音波形と逆位相の波形になるように吸気音調整機構３３をフィードバック制御する。

以上説明した本実施例１では、エンジン１１を自動始動させる際のスタータ３０の作動中に、エアフローメータ１４の出力に基づいて吸気音の波形がスタータ３０の騒音波形と逆位相の波形になるように吸気音調整機構３３をフィードバック制御するようにしたので、システムの個体差や経時変化等の影響によって吸気音やスタータ３０の騒音の波形が変化しても、実際に発生している吸気音の波形がスタータ３０の騒音波形と逆位相の波形になるように吸気音調整機構３３を精度良くフィードバック制御して、スタータ３０の作動騒音を吸気音で確実に打ち消すことができ、システムの個体差や経時変化等の影響を受けずに、スタータ３０の作動騒音を効果的に低減することができる。

また、本実施例１では、ＥＣＵ３１のＲＯＭに記憶したスタータ３０の騒音波形情報のマップを参照して、車両の運転条件に応じたスタータ３０の騒音波形情報を算出するようにしたので、スタータ３０の騒音波形を検出するためのセンサ（例えばマイク等）を新たに搭載する必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

次に、図４及び図５を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ＥＣＵ３１は、後述する図５の騒音低減制御ルーチンを実行することで、図４に示すように、エアフローメータ１４の出力に基づいて吸気音の波形とスタータ３０の騒音波形との合成波の波形が所定の音色（乗員に不快感を感じさせない音色）の波形になるように吸気音調整機構３３をフィードバック制御することで、スタータ３０の作動騒音を乗員に不快感を感じさせない音色に変化させることができ、乗員に不快感を感じさせるスタータ３０の作動騒音を効果的に低減することができる。

尚、図５のルーチンは、前記実施例１で説明した図３の騒音低減制御ルーチンのステップ１０４の処理をステップ１０４ａの処理に変更したものであり、これ以外の各ステップの処理は図３と同じである。

図５に示す騒音低減制御ルーチンでは、自動始動条件が成立して且つスタータ３０が作動中であると判定された場合に、スタータ３０の騒音波形情報のマップを参照して、現在の車両の運転条件（例えば、エンジン１１の冷却水温、油温、バッテリ電圧等のうちの１つ又は２つ以上）に応じたスタータ３０の騒音波形情報（例えば、振動数、波長、振幅、位相等のうちの１つ又は２つ以上）を算出する（ステップ１０１〜１０３）。

この後、ステップ１０４ａに進み、吸気音の波形とスタータ３０の騒音波形との合成波の波形が乗員に不快感を感じさせない音色の波形になるように吸気音の目標波形情報（例えば、振動数、波長、振幅、位相等のうちの１つ又は２つ以上）を算出する。

この後、エアフローメータ１４の出力に基づいて吸気音の実波形情報（例えば、振動数、波長、振幅、位相等のうちの１つ又は２つ以上）を検出し、吸気音の実波形情報が目標波形情報に一致するように吸気音調整機構３３をフィードバック制御することで、吸気音の波形とスタータ３０の騒音波形との合成波の波形が乗員に不快感を感じさせない音色の波形になるように吸気音調整機構３３をフィードバック制御する（ステップ１０５，１０６）。

以上説明した本実施例２では、エンジン１１を自動始動させる際のスタータ３０の作動中に、エアフローメータ１４の出力に基づいて吸気音の波形とスタータ３０の騒音波形との合成波の波形が乗員に不快感を感じさせない音色の波形になるように吸気音調整機構３３をフィードバック制御するようにしたので、システムの個体差や経時変化等の影響によって吸気音や車両騒音の波形が変化しても、実際に発生している吸気音の波形とスタータ３０の騒音波形との合成波の波形が乗員に不快感を感じさせない音色の波形になるように吸気音調整機構３３を精度良くフィードバック制御して、スタータ３０の作動騒音を乗員に不快感を感じさせない音色に変化させることができ、乗員に不快感を感じさせるスタータ３０の作動騒音を効果的に低減することができる。

尚、上記各実施例１，２では、スタータ３０の騒音波形情報のマップを参照して、車両の運転条件に応じたスタータ３０の騒音波形情報を算出するようにしたが、スタータ３０の騒音波形をセンサ（例えばマイク等）で検出するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、エンジン１１の自動始動時のスタータ作動中に騒音低減制御を実行するようにしたが、運転者の操作によってスタータ３０を作動させてエンジン１１を始動する通常始動時のスタータ作動中に騒音低減制御を実行するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、スタータ３０の作動騒音を低減するための騒音低減制御に本発明を適用したが、これに限定されず、車両に搭載された種々の騒音源（例えば、エンジン、燃料ポンプ、空調装置等）による騒音を低減するための騒音低減制御に本発明を適用しても良い。

その他、本発明は、吸気音調整機構３３の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 実施例１の騒音低減制御の原理を説明する図である。 実施例１の騒音低減制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例２の騒音低減制御の原理を説明する図である。 実施例２の騒音低減制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ（吸気脈動検出手段）、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、３０…スタータ、３１…ＥＣＵ（騒音低減制御手段，騒音波形情報記憶手段）、３３…吸気音調整機構（吸気音調整手段）、３４…空気室、３５…振動板、３６…圧力導入路、３７…大気圧導入路、３８…負圧導入路、３９…通路切換弁

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気脈動を検出可能な吸気脈動検出手段と、
   内燃機関の吸気音を調整可能な吸気音調整手段と、
   前記吸気脈動検出手段の出力に基づいて前記吸気音の波形が車両騒音の波形と逆位相の波形になるように前記吸気音調整手段をフィードバック制御する騒音低減制御手段と
   を備えていることを特徴とする車両の騒音低減制御装置。
2. 内燃機関の吸気脈動を検出可能な吸気脈動検出手段と、
   内燃機関の吸気音を調整可能な吸気音調整手段と、
   前記吸気脈動検出手段の出力に基づいて前記吸気音の波形と車両騒音の波形との合成波の波形が所定の音色の波形になるように前記吸気音調整手段をフィードバック制御する騒音低減制御手段と
   を備えていることを特徴とする車両の騒音低減制御装置。
3. 車両の運転条件と車両騒音の波形情報との関係を予め記憶した騒音波形情報記憶手段を備え、
   前記騒音低減制御手段は、前記吸気音調整手段をフィードバック制御する際に、前記騒音波形情報記憶手段の記憶データに基づいて車両の運転条件に応じた車両騒音の波形情報を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の騒音低減制御装置。
4. 所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ、所定の自動始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動始動させる自動停止・始動制御を実行する機能と、前記内燃機関を自動始動させる際に該内燃機関をクランキングするためのスタータとを搭載した車両において、
   前記騒音低減制御手段は、前記スタータの作動中に前記吸気音調整手段をフィードバック制御することで前記車両騒音となる前記スタータの作動騒音を低減することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の騒音低減制御装置。

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