JP2014118815A - ハイブリッド車両の走行音制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一且つ比較的簡単な構造をもって複数用途の音の消音または発音効果が得られるようにした走行音制御装置を提供する。
【解決手段】走行駆動源として搭載されたエンジン４および電動モーター５とエンジン吸気系の主要素をなすたエアクリーナ７と、エアクリーナ７のエアクリーナケース８に形成された外気取り入れ口１０ａと、エアクリーナケース８内に配置されたスピーカー１３と、一端がエアクリーナケース８に接続されるとともに、他端が室内側に向けて開口している音響ダクト１４と、この音響ダクト１４の管路を開閉する開閉バルブ１６と、車両走行状態に応じてスピーカー１３の駆動制御および開閉バルブ１６の開閉制御を司る音響制御装置１９と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行駆動源としてエンジンとともに電動モーターが搭載されたいわゆるハイブリッド車両における走行音制御装置に関するものである。

従来のこの種の技術として例えば特許文献１〜４に記載されたものがある。

特許文献１に記載された技術は、内燃機関の吸気系におけるエアクリーナにスピーカーを取り付けるとともに、エアクリーナよりも下流側の吸気ダクトに騒音検出センサを設け、この騒音検出センサの検出出力に基づいて上記吸気系の騒音周波数に応じた干渉音をスピーカーから放射して消音効果を得るようにしたものである。

その一方、特許文献２に記載された技術は、加速感に応じた吸気音が積極的に得られるようにすることを目的として、エアクリーナよりも下流側の吸気ダクトに複数の共鳴器を設け、吸気脈動によって各共鳴器から放出される効果音を吸気音に付加して、実質的に吸気音を強調するようにしたものである。

また、特許文献３に記載された技術は、ハイブリッド車や電気自動車等のような騒音の小さな自動車において、歩行者が自動車の接近を察知できるようにするべく、車速に応じた音をスピーカーから発する音響装置を自動車に搭載したものである。

さらに、特許文献４に記載された技術は、ドライバーにより選択された任意のエンジン疑似音をスピーカーから放出するための疑似音発生装置を車両に搭載にしたものである。

特開平８−２７０５１８号公報 特許第４３２８１８１号公報 特開２００４−１３６８３１号公報 特開２００６−３４９８４４号公報

しかしながら、特許文献１〜４に記載されたいずれの技術においても、特定用途の音の消音または発音のみを目的としたものであるため、複数用途の音の消音または発音効果を得たい場合には、必然的に複数種類の音響装置を搭載する必要があり、コストアップとともに大きな搭載スペースが必要となって好ましくない。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ単一且つ比較的簡単な構造をもって複数用途の音の消音または発音効果が得られるようにした走行音制御装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、ハイブリッド車両の走行音制御装置として、それぞれに走行駆動源として搭載されたエンジンおよび電動モーターと、吸気ダクトを介して上記エンジンに接続されてエンジン吸気系の主要素をなすたエアクリーナと、上記エアクリーナのエアクリーナケースに形成された外気取り入れ口と、上記エアクリーナケース内に配置され、少なくともアクチュエータの駆動によって振動する振動体と、一端が上記エアクリーナケースに接続されるとともに、他端が室内側に向けて開口している音響ダクトと、この音響ダクトの管路を開閉する開閉バルブと、車両走行状態に応じて上記アクチュエータの駆動制御および上記開閉バルブの開閉制御を司る制御手段と、を備えていることを特徴とする。

より具体的には、請求項２に記載のように、上記吸気ダクトに設けられた騒音センサをさらに備えていて、上記制御手段は、上記電動モーターの稼働・不稼働にかかわらず上記エンジンの稼働による走行時には、吸気音消音モードとして、上記騒音センサの検出出力に基づきアクチュエータを駆動させて振動体を振動させることにより、エンジン吸気系の吸気脈動と干渉する干渉波を発生させることで消音効果を発揮させるものとする。

また、請求項３に記載のように、上記制御手段は、上記電動モーターのみの稼働による走行時には、疑似音発音モードとして、上記アクチュエータを駆動させて振動体を振動させることによりエンジン稼働音を模した疑似音を発生させて、上記エアクリーナの外気取り入れ口から積極的に車外に放出させるものとする。

さらに、請求項４に記載のように、上記制御手段は、車両走行状態に応じて上記開閉バルブを開くことにより、上記エアクリーナ内の音を上記音響ダクトを通して積極的に室内側に放出させるものとする。

この場合において、請求項５に記載のように、上記制御手段は、上記電動モーターの稼働・不稼働にかかわらず上記エンジンの稼働による走行時において、車両走行状態によっては、上記吸気音消音モードとして、上記アクチュエータを稼働させることなくエンジン吸気系の吸気脈動による振動体の振動をもって吸気音の消音効果を発揮させるものとしても良い。

したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、アクチュエータを駆動させて振動体を振動させることにより、エンジン稼働時のエンジン吸気系の吸気脈動に基づく吸気音を上記振動体の振動をもって打ち消して、消音効果を得ることができる。

また、電動モーター稼働による比較的静かな車両走行時において、アクチュエータを駆動させて振動体を振動させることによりエンジン稼働音を模した疑似音を発生させて、当該疑似音を車外に放出するようにすれば、電動のみで走行するハイブリッド車両の近くにいる歩行者に対して当該ハイブリッド車両の接近を積極的に知らせることができる。

さらに、室内側を指向させてある音響ダクトに付帯している開閉バルブを開くことにより、エアクリーナ内の音を積極的に室内側に放出して伝播させることができるほか、必要に応じてその開閉バルブの開度を調整することにより室内側に伝わる音の音質も変化させることができる。

これは、例えば電動走行時において、車外の歩行者向けに発した疑似音を車内側にて確認したい場合、または音質付加あるいは音質調整によってエンジン脈動に基づく吸気音を強調して積極的に車内側に取り込み、スポーツ感のある吸気サウンドを体感したい場合に有効である。

請求項１に記載の発明によれば、エンジン吸気系のエアクリーナケース内に音響関係の必要な要素が全て内蔵されているので、汎用性が高いものとなり、例えば電動走行時におけるエンジン稼働音を模した疑似音の発音のほか、エンジン稼働時における吸気音の消音、さらには音質付加あるいは音質調整によってエンジン脈動に基づく吸気音を強調して積極的に車内側に取り込むような場合等のいずれにも柔軟に対応することが可能である。そのため、音響関係機器のコストダウンを図ることができるとともに、設置スペースも少なくて済み、エンジンルーム内でのレイアウトの自由度を大きく確保できる効果がある。

請求項２に記載の発明によれば、エンジン吸気系の吸気脈動と干渉する干渉波を発生させることで消音効果を発揮させるものであるため、より大きな消音効果が得られる。

請求項３に記載の発明によれば、電動走行時に、疑似音発音モードとして、アクチュエータ駆動の振動体を振動させることによりエンジン稼働音を模した疑似音を発生させて、外気取り入れ口から積極的に車外に放出させるものであるため、必要十分な疑似音が得られ、車両の接近を歩行者に知らしめる効果が大きいものとなる。

請求項４に記載の発明によれば、車両走行状態に応じて開閉バルブを開くことにより、エアクリーナ内の音を上記音響ダクトを通して積極的に室内側に放出させるものであるため、例えば先に述べたように車外の歩行者向けに発したエンジン疑似音を車内でも確認することができるほか、エンジン脈動に基づく吸気音を強調して積極的に車内側に取り込んで、スポーツ感のある吸気サウンドを体感することもできる。

請求項５に記載の発明によれば、エンジンの稼働による走行時において、車両走行状態によっては、上記吸気音消音モードとして、上記アクチュエータを稼働させることなくエンジン吸気系の吸気脈動による振動体の振動をもって吸気音の消音効果を発揮させるものであるため、上記アクチュエータ駆動の振動体の振動と併用することにより、より広い音域での消音効果が期待できる。

本発明に係る走行音制御装置を実施するための具体的な第１の形態を示す図で、ハイブリッド車両におけるエンジンルームの模式的な平面説明図。 図１の走行音制御装置における制御系のブロック回路図。 図２の制御系における機能説明図。

図１，２は本発明に係るハイブリッド車両の走行音制御装置を実施するためのより具体的な第１の形態を示す図で、特に図１は走行音制御装置を含むエンジンルームの概略平面図を、図２は上記走行音制御装置の制御ブロック図をそれぞれ示している。

図１に示すように、ダッシュパネル２や左右のフロントサイドパネル３等にて隔離形成されたエンジンルーム１内には走行駆動源としてのエンジン４が配置されているとともに、同じく走行駆動源として単独で稼働可能で且つ上記エンジン４と同時稼働も可能な電動モーター５が配置されている。エンジン４には当該エンジン４に外気を導入するための吸気系として吸気装置６が接続されている。

吸気装置６は、周知のようにエアクリーナケース８内にフィルタエレメント９が収容されたエアクリーナ７を主要素として、このエアクリーナケース８の上流側（ダストサイド側）に接続された外気導入ダクト１０と、エアクリーナケース８の下流側（クリーンサイド側）とエンジン４の吸気ポート側とを接続している吸気ダクトとしてのクリーンサイドダクト１１とから構成されている。外気導入ダクト１０の外気取り入れ口１０ａは車両前面側に向けて開口しているとともに、クリーンサイドダクト１１のうちエンジン４の近傍にはスロットルバルブ１２が配置されている。

そして、外気導入ダクト１０の外気取り入れ口１０ａから取り入れられた空気は、エアクリーナ７やスロットルバルブ１２、さらには図示しない吸気コレクタやブランチ管等を経てエンジン４の各気筒の燃焼室に導入されることになる。

なお、上記外気取り入れ口１０ａを有する外気導入ダクト１０は、外気をエアクリーナ７側に積極的に導入する機能のほかに、後述するようにエアクリーナ７内に配置したスピーカー１３が発する疑似音を外部に積極的に放出する機能を有している。

上記エアクリーナケース８のダストサイド側にはスピーカー１３が配置されているほか、当該エアクリーナケース８から車室内側であるダッシュパネル２側に向けて音響ダクト１４が延長形成されている。さらに、クリーンサイドダクト１１には騒音センサ１５が配置されている。

上記音響ダクト１４のダッシュパネル２側の自由端は開放されている一方、エアクリーナケース８に対する音響ダクト１４の接続基部近傍には図示しない電動モーターその他のアクチュエータによって開閉駆動される開閉バルブ１６が設けられている。この開閉バルブ１６があることによって音響ダクト１４の管路が開閉可能となっている。また、上記スピーカー１３はエアクリーナケース８内の吸気脈動を受けた時にも振動板であるコーンがいわゆる自励振動を起こすことができるように装着されているとともに、スピーカー１３自体がいわゆるダイナミックスピーカータイプのものであることから、そのコーン（振動板）１３ａが振動体として、コーン１３ａを振動させるボイスコイル１３ｂがアクチュエータとしてそれぞれ機能することになる。なお、図１の符号１７はステアリングホイールを示している。

ここで、走行駆動源であるエンジン４および電動モーター５は動力制御装置（図１では「ＰＣＵ」と表示している。）１８によって制御され、また開閉バルブ１６およびスピーカー１３は制御手段としての音響制御装置（図１では「ＳＣＵ」と表示している。）１９によって制御される。

図２は上記動力制御装置１８および音響制御装置１９を含む制御系のブロック図を示している。同図に示すように、動力制御装置１８にはエンジン４や電動モーター５からの回転数信号のほか図１に示した車速センサ２０からの信号等が入力されるようになっていて、これにより車両の走行状態に応じてエンジン４および電動モーター５の駆動制御が実行される。また、音響制御装置１９は上記動力制御装置１８との間で双方向通信が可能となっているとともに、図１に示した騒音センサ１５からの信号が入力されるようになっていて、これにより上記と同様に車両の走行状態に応じて開閉バルブ１６の開閉制御やスピーカー１３の駆動制御が実行される。

図３は図２の制御系における機能説明図である。同図に示すように、音響制御装置１９には、エンジン４や電動モーター５の稼働・非稼働状況に応じた「疑似音発音モード」および「吸気音消音モード」の二つのモードが予め記憶・設定されている。そして、音響制御装置１９は車両の走行状態、特に車速信号やエンジン回転数信号等に応じて、予め記憶・設定されている上記二つのモードのうちからいずれか一方のモードを選択して、その選択したモードに基づいて開閉バルブ１６の開閉制御やスピーカー１３の駆動制御を実行することになる。

例えば、図３に示すように、エンジン４が非稼働で且つ電動モーター５の稼働のみによる車両の電動走行時には「疑似音発音モード」が選択される。この「疑似音発音モード」では、音響制御装置１９からの指令に基づいてスピーカー１３のボイスコイル１３ｂへ通電されることにより、当該スピーカー１３は車速に応じたエンジン稼働音を模した所定周波数の疑似音（疑似車両走行音）を発生する。そして、スピーカー１３が発した疑似音は図１の外気導入ダクト１０を通して車外に積極的に放射または放出される。これにより、比較的静かな電動走行の車両の近くにいる歩行者は、上記外気導入ダクト１０から放射または放出される疑似音をもって車両の接近を察知することができる。このため、図３では、スピーカー１３による「疑似音発音モード」での「音響効果」の項目にて、開閉バルブ１６の開閉にかかわらず、「車外 有」と表示している。

この場合において、例えば車速信号またはモーター回転数信号のレベルに応じて、音響ダクト１４に付帯している開閉バルブ１６用のアクチュエータに対し音響制御装置１９から指令を与えて開閉バルブ１６を任意の角度で開くことにより、スピーカー１３が発する疑似音が同時に音響ダクト１４から車室内側に向けて放射または放出される。

この音響ダクト１４から放射または放出された疑似音は、エンジンルーム１と車室とを隔離しているダッシュパネル２に伝播することにより、車内前席にいるドライバーはドアガラスを開けることなしに車外と同等のレベルで違和感なく上記疑似音を聞き取ることができる。これにより、車外の歩行者に向けて発した疑似音がどのようなものであるかを運転者自らも確認することができる。このため、図３では、スピーカー１３による「疑似音発音モード」での「音響効果」の項目にて、開閉バルブ１６を任意角度で開いた場合には、「車内 無し〜有」と表示していて、開閉バルブ１６を閉じた場合には、「車内 無し」と表示している。

また、電動モーター５の稼働・非稼働にかかわらずエンジン４の稼働による車両の走行時には、図３に示すように、原則として「干渉音発生」による「吸気音消音モード」が選択される。この「吸気音消音モード」では、開閉バルブ１６が全閉または微小開度だけ開いた状態とされる一方で、図１のクリーンサイドダクト１１内に配置された騒音センサ１５の検出信号レベルに応じて、音響制御装置１９からスピーカー１３のボイスコイル１３ｂへ通電して、スピーカー１３の振動板であるコーン１３ａを振動させることにより、エンジン４の吸気脈動と干渉する干渉波（干渉音）を発生させる。そして、この干渉波（干渉音）をもって上記吸気音を消音する。このため、図３では、「干渉音発生」による「吸気音消音モード」での「音響効果」の項目にて、開閉バルブ１６の開閉にかかわらず、「車外 有」と表示しているとともに、「車内 無し」と表示している。

その一方で、電動モーター５の稼働・非稼働にかかわらずエンジン４の稼働による車両の走行時において、狙いとする吸気音の周波数または必要とする消音効果の度合いによっては、スピーカー１３から干渉波（干渉音）を発生させることなしに、消音効果を得ることも可能である。この場合には、図３に示すように、「吸気音消音モード」でも「脈動により振動」とのモードが選択され、例えば騒音センサ１５の検出出力に基づいて吸気音の周波数を音響制御装置１９が特定し、当該音響制御装置１９がスピーカー１３を稼働させる必要がないと判断したならば、エンジン４の稼働に基づくエアクリーナ７内での吸気脈動に応じてスピーカー１３がいわゆる自励振動で振動し、そのスピーカー１３の振動をもって相互干渉により吸気脈動を減少させて吸気音を消音することになる。このため、図３では、「脈動により振動」との「吸気音消音モード」での「音響効果」の項目にて、開閉バルブ１６を全閉とした場合には「車外 有」、「車内 無し」と表示している。

この場合において、車内にて耳障りな騒音とされるエンジンの吸気脈動に基づく吸気音ではあっても、スポーティー性を好むドライバーには逆にモータースポーツ感のある吸気音サウンドを体感したいのと要請がある。

そこで、車両運転状態、例えば車速信号やエンジン回転数信号に応じて、音響制御装置１９は音響ダクト１４に付帯している開閉バルブ１６のアクチュエータを駆動させて、任意角度で開閉バルブ１６を開動作させる。これにより、「脈動により振動」とのもとでの車外側での消音効果を得る一方で、上記のように音響ダクト１４の管路が開くことで、エアクリーナ７内での吸気脈動に基づく吸気音が音響ダクト１４から車室内側に向けて放射または放出される。

この音響ダクト１４から放射または放出された吸気音は、音響ダクト１４での共鳴効果や開閉バルブ１６の開度に応じて所定の音質付加または音質調整されることで、結果として吸気音が増幅または強調されるとともに、エンジンルーム１と車室とを隔離しているダッシュパネル２に伝播することにより最終的に車内側に伝わり、スポーティー性を好むドライバーには逆にいわゆるモータースポーツ感のある吸気音サウンドを体感できることになる。このため、図３では、「脈動により振動」との「吸気音消音モード」での「音響効果」の項目にて、開閉バルブ１６を開いた場合には「車外 有」、「車内 無し〜有」と表示している。

このように本実施の形態によれば、エンジン４の吸気装置６のエアクリーナケース８内に音響関係の必要な要素が全て内蔵されているので、汎用性が高いものとなって、多目的に使用することが可能である。

例えば電動モーター５のみの稼働による電動走行時には、エンジン稼働音を模した疑似音を発生させることができるほか、スピーカー１３の振動によってエンジン稼働時における吸気音の消音効果を得ることができる。さらには、音質付加あるいは音質調整によってエンジン４の吸気脈動に基づく吸気音を強調して積極的に車内側に取り込んでスポーツ感のある吸気音サウンドを提供することもできる。これにより、音響関係機器のコストダウンを図ることができるとともに、設置スペースも少なくて済み、エンジンルーム１内でのレイアウトの自由度を大きく確保できるようになる。

ここで、上記実施の形態では、スピーカー１３自体がいわゆるダイナミックスピーカータイプのものであることから、そのコーン（振動板）１３ａが振動体として、コーン１３ａを振動させるボイスコイル１３ｂがアクチュエータとしてそれぞれ機能することになることは先に述べた通りである。したがって、上記振動体として、コーン（振動板）１３ａに代わって例えばエラストマー材製の振動板やダイアフラムを用いる一方で、ボイスコイル１３ｂに代わって電磁アクチュエータや超音波素子等をアクチュエータとして用いることも可能である。

加えて、上記実施の形態において、さらに機能を付加し、例えば電動走行からエンジン稼働による走行への移行時、逆にエンジン稼働による走行からエンジン非稼働による電動走行への移行時、さらには電動走行時にエンジンが同時に稼働する際には、歩行者あるいは車内側への音質変化に違和感がないように、スピーカー１３と開閉弁１６を適宜駆動制御して、消音と音質制御を同時に行うことが望ましい。

４…エンジン
５…電動モーター
６…吸気装置
７…エアクリーナ
８…エアクリーナケース
１０…外気導入ダクト
１０ａ…外気取り入れ口
１１…クリーンサイドダクト（吸気ダクト）
１３…スピーカー
１３ａ…コーン（振動体）
１３ｂ…ボイスコイル（アクチュエータ）
１４…音響ダクト
１５…騒音センサ
１６…開閉バルブ
１９…音響制御装置（制御手段）

Claims (5)

1. それぞれに走行駆動源として搭載されたエンジンおよび電動モーターと、
   吸気ダクトを介して上記エンジンに接続されてエンジン吸気系の主要素をなすたエアクリーナと、
   上記エアクリーナのエアクリーナケースに形成された外気取り入れ口と、
   上記エアクリーナケース内に配置され、少なくともアクチュエータの駆動によって振動する振動体と、
   一端が上記エアクリーナケースに接続されるとともに、他端が室内側に向けて開口している音響ダクトと、
   この音響ダクトの管路を開閉する開閉バルブと、
   車両走行状態に応じて上記アクチュエータの駆動制御および上記開閉バルブの開閉制御を司る制御手段と、
   を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の走行音制御装置。
2. 上記吸気ダクトに設けられた騒音センサをさらに備えていて、
   上記制御手段は、
   上記電動モーターの稼働・不稼働にかかわらず上記エンジンの稼働による走行時には、吸気音消音モードとして、上記騒音センサの検出出力に基づきアクチュエータを駆動させて振動体を振動させることにより、エンジン吸気系の吸気脈動と干渉する干渉波を発生させることで消音効果を発揮させるものであることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の走行音制御装置。
3. 上記制御手段は、
   上記電動モーターのみの稼働による走行時には、疑似音発音モードとして、上記アクチュエータを駆動させて振動体を振動させることによりエンジン稼働音を模した疑似音を発生させて、上記エアクリーナの外気取り入れ口から積極的に車外に放出させるものであることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の走行音制御装置。
4. 上記制御手段は、
   車両走行状態に応じて上記開閉バルブを開くことにより、上記エアクリーナ内の音を上記音響ダクトを通して積極的に室内側に放出させるものであることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の走行音制御装置。
5. 上記制御手段は、
   上記電動モーターの稼働・不稼働にかかわらず上記エンジンの稼働による走行時において、車両走行状態によっては、上記吸気音消音モードとして、上記アクチュエータを稼働させることなくエンジン吸気系の吸気脈動による振動体の振動をもって吸気音の消音効果を発揮させるものであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の走行音制御装置。

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