JP2567536Y2 - 車室内騒音の低減装置 - Google Patents

車室内騒音の低減装置

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JP2567536Y2
JP2567536Y2 JP922791U JP922791U JP2567536Y2 JP 2567536 Y2 JP2567536 Y2 JP 2567536Y2 JP 922791 U JP922791 U JP 922791U JP 922791 U JP922791 U JP 922791U JP 2567536 Y2 JP2567536 Y2 JP 2567536Y2
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noise
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一実 山口
雄一 小山
秀之 井戸沼
政弘 中村
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Isuzu Motors Ltd
Transtron Inc
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Isuzu Motors Ltd
Transtron Inc
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は車室内騒音の低減装置に
関し、特に自動車等の車室閉空間内の低周波の騒音をア
クティブに低減する装置に用いる車室内騒音の低減装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車等の車室内の騒音は、閉空間を形
成する車室が一定の条件下で共振現象を起こすことに因
るものであり、その原因たる起振力はエンジンの回転振
動成分等によるものと考えられている。
【0003】このような車室内騒音を適応的に低減しよ
うとする試みが最近なされており、その一例が図3に示
されている。
【0004】図において、1は自動車等の車両、10は
車両1内の車室、11はエンジン、12はエンジン11
の回転に同期した基準信号を検出する手段としてのエン
ジン振動センサ(ノックセンサでも良い)又はエンジン
回転数センサ、13は車室10内の騒音レベルを検出す
るマイク、14は騒音を減少させる音を発生するスピー
カ、そして、15は車室10内のシートである。
【0005】また、2は、センサ12及びマイク13の
出力によりエンジンの振動で励起される車体の振動系の
伝達特性の逆伝達特性を同定するコントローラで、セン
サ12のアナログ出力をディジタル出力に変換するA/
D変換器21と、A/D変換器21のディジタル出力を
入力する適応フィルタ22と、適応フィルタ22のディ
ジタル出力をアナログ信号に変換するD/A変換器23
と、このアナログ信号を増幅してスピーカ14に与える
電力増幅器24と、マイク13のアナログ出力をディジ
タル信号に変換して適応フィルタ22に与えるA/D変
換器25とで構成されている。
【0006】図4は図3に示した適応フィルタ22の周
知例を示したもので、この場合の適応アルゴリズムとし
ては周知の最急降下法や、学習同定法や、LMS法等が
挙げられるが、ここではLMS法を用いている。
【0007】図中、Z-1はエンジン振動X(n) を各サン
プル毎に遅延させるための遅延素子を示し、h(0) 〜h
(n-1) は各遅延素子Z-1の出力信号に対して乗算するた
めのフィルタ(タップ)係数であり、各フィルタ係数は
LMSアルゴリズム、即ち、 h(i+1)=h(i) +2μe(n) X(n-i) に従ってサンプル毎に更新される。但し、i=0…n,
μは上述したステップサイズであり、この場合のステッ
プサイズμを選択することにより、フィルタ係数を各サ
ンプルのエンジン振動X(n) に掛け且つ加算するという
畳み込み演算を行うことによりスピーカ14への出力信
号y(n) が求められる。
【0008】そして、このスピーカ出力y(n) を、実際
にドライバーの耳元で観測される音圧Y(n) から差し引
くことにより、マイク13から出力e(n) =Y(n) −y
(n)が発生され、これに基づいて再びLMSアルゴリズ
ムによりフィルタ係数を更新すれば、徐々にエンジン1
1からマイク13までの車体の振動系の伝達特性Gの逆
伝達特性G-1を同定して行くことができ、マイク出力e
(n) 、即ち運転者の耳元騒音を最小値に収束させること
ができる。
【0009】しかしながら、このような車室内騒音の低
減装置では、高音状態やスピーカ−マイク間の距離が離
れているときには、スピーカ−マイク間の伝達遅れを考
慮していないため、動作が不安定となり収束時間が遅れ
残留騒音の低減効果が悪くなってしまうので、スピーカ
−マイク間の空間伝達特性(音響特性)GDを考慮した
図5のようなシステムが既に考えられている。
【0010】即ち、予め測定したスピーカ−マイク間の
空間伝達特性GDのフィルタ26を適応フィルタ22の
前に挿入することにより、スピーカ−マイク間の伝達遅
れを考慮した形で最初から適応制御を施すことができ、
この場合には図6に示すように、空間伝達特性GDを用
意しない場合に比べて収束度が向上し、残留騒音の低減
効果も向上する。
【0011】この場合のフィルタ26は、図7に示すよ
うに測定によって得たタップ係数h1 〜hn を有する点
だけが図4のフィルタと異なっている。
【0012】このようなスピーカ−マイク間の空間伝達
特性GDの測定装置が図8に示されており、この装置
は、図5の制御系を切り替えることにより構成されるも
ので、エンジン11からの振動成分を用いず、その代わ
りにコントローラ2中に設けたホワイトノイズ(乱数
列)源27から発生されるディジタル信号のホワイトノ
イズを上記の適応フィルタ22を通さずにD/A変換器
23と増幅器24とによりアナログ信号に変換してスピ
ーカ14から出力し、このホワイトノイズ信号を車室1
0を経由してマイク13で拾い、A/D変換器25でデ
ィジタル信号に変換してホワイトノイズを受けている適
応フィルタ28(適応フィルタ22を使用してもよい)
を制御するものである。
【0013】但し、この場合には、フィルタ28の出力
自体は空間に出力しないので図4の適応フィルタとは若
干異なり、耳元騒音Y(n) のわりにマイク13の出力
とし、このマイク出力とフィルタ自体の出力(図4のy
(n) に相当) との誤差e(n)が最小となるようにLMS
アルゴリズムにより適応制御が行われる。
【0014】このようにして実際に測定して得た伝達特
性GD’は図5のフィルタ26の空間伝達特性GD(こ
れは真の空間伝達特性を示す)にコピーされる。従っ
て、図9の等価回路に示すように、スピーカ14からマ
イク13までの真の空間伝達特性GDとエンジンマウン
トからスピーカ14までの伝達特性GCとから成るエン
ジンマウントからマイク13までの空間伝達特性GP
は、この内の伝達特性GDは上記のようにしてGD’と
して測定したので、残りの伝達特性GCのみを図5の適
応フィルタ22で同定することになる。
【0015】尚、この車室内空間伝達特性GDの測定は
例えば最初にキーオンしてシステムが起動されたときに
一定時間だけホワイトノイズをスピーカから発生させる
ことによって行うが、このように一定値には固定させず
測定によって求める理由は、スピーカ−マイク間の空間
伝達特性に関してスピーカ出力を発生する増幅器が、経
時変化や、各車両環境の気圧、気温、及び湿度等の変化
により、組み込まれた電子回路の特性が変化して先に測
定した伝達特性とは違った値になってしまうからであ
る。
【0016】
【考案が解決しようとする課題】このような従来の車室
内騒音の低減装置では、ホワイトノイズをスピーカから
発生させることによって空間伝達特性の測定を行ってい
るので、車の性格に関わらず全ての周波数の車室内騒音
を消去してしまうため、乗員の好みや気分に応じての車
のエンジン・サウンドを楽しむことができなくなるとい
う問題点があった。
【0017】従って、本考案は、乗員の好みや気分に応
じて車内音を種々味付けができる車室内騒音の低減装置
を実現することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本考案に係る車室内騒音の低減装置では、エンジン
の回転に同期した基準信号を検出する手段と、車室内に
設けたスピーカと、車室内騒音を検出するマイクと、セ
レクトスイッチと、周波数帯が異なる複数個のノイズ源
を有し該セレクトスイッチにより選択されたノイズ源の
出力信号によりスピーカ−マイク間の空間伝達特性を測
定し該空間伝達特性を用いて該基準信号により車体の振
動系の耳元までの伝達特性の逆伝達特性を同定し該マイ
クの入力が最小になるように該スピーカを制御する適応
型コントローラと、を備えている。
【0019】
【作用】ホワイトノイズは全ての周波数成分を均等にし
かも一定のレベルで含んでいるので、車室内騒音の低減
効果を得たい周波数帯だけを取り出して空間伝達特性の
測定を行えば種々の味付け効果の車内音が得られること
となる。
【0020】そこで、本発明に係る車室内騒音の低減装
置におけるコントローラでは、図1に概念的に示すよう
に複数個の周波数帯別ノイズ源301 〜30nを含むと
共に、これらのノイズ源301 〜30n からの出力ノイ
ズをセレクトスイッチ16により運転者が一つ以上選択
することにより、この選択したノイズの周波数のみに基
づいて消去されることによる好みの車内音を与えるスピ
ーカ−マイク間の空間伝達特性GD’を測定することが
できる。
【0021】そして、この空間伝達特性GD’を用いて
図5のシステムにより選択したノイズ周波数に対応した
車室内騒音の消去動作を行うことにより、スピーカ−マ
イク間の空間伝達経路とエンジンによる車体振動系全体
の適応制御経路とが伝達特性に関して等価になり、全て
車室内騒音の内の所望のノイズ周波数の車室内騒音
減音効果が向上することとなる。
【0022】
【実施例】図2は、本考案に係る車室内騒音の低減装置
の実施例を示した図であり、この実施例は、概略的に言
えば、図5に示した低減装置と図8に示した測定装置と
を組み合わせ且つ好みのノイズ源によるスピーカからマ
イクまで空間伝達特性を測定できるように構成したもの
である。
【0023】即ち、図2では、図5のシステムにおい
て、まずD/A変換器23と電力増幅器24との間にオ
ン/オフ・スイッチ31を挿入し、図8のシステムにお
いて周波数帯別ノイズ源として例えば図示のようにホワ
イトノイズ源301 と低周波ノイズ源302 と高周波ノ
イズ源303 とをメモリに記憶しておき、これらノイズ
源の内のいずれかのノイズ源がセレクタ32で選択され
るようになっている。
【0024】そして、セレクタ32から出力されるノイ
ズ信号は実線位置に制御されたオン/オフ・スイッチ3
3を介して電力増幅器24に送られるようになっている
と共に図8にも示した適応フィルタ28に与えられるよ
うになっており、選択されたノイズ信号とA/D変換器
25からのマイク出力信号とにより空間伝達特性GDを
測定する。
【0025】上記のオン/オフ・スイッチ31,33は
例えば上述したようにキースイッチ17によりタイマ3
5を介して、図2に示す如く、同時にオン/オフが逆に
なるように制御されるものであり、また、セレクタ32
は運転席に設けられたセレクトスイッチ16により制御
されるものである。
【0026】次にこの実施例の動作を説明すると、ま
ず、エンジン11を始動するためにキースイッチ17を
投入すると、コントローラ2ではそのスイッチ投入時か
らタイマ35による一定時間だけ空間伝達特性GDの測
定期間とするために、図示のようにオン/オフ・スイッ
チ31をオフにすると共にオン/オフ・スイッチ33を
オンに制御する。
【0027】そこで、運転者又はその他の乗員はセレク
トスイッチ16を操作することによりノイズ源301
302 ,及び303 の内のいずれか(但し、更にノイズ
源が存在するときには複数個)を選択する。例えばスポ
ーティ・カーの場合、全ての周波数のエンジン・ノイズ
を消さずに低い周波数だけを消して高い周波数のエンジ
ン・ノイズは残しておくことにより軽快さを味付けした
りすることができる。このときの選択信号はセレクタ3
2に送られ、セレクタ32がその選択信号に対応するノ
イズ源の出力ノイズをセレクトし、電力増幅器24を介
してスピーカ14から出力されると共に適応フィルタ2
8に送られることにより、A/D変換器25の出力デー
タ、即ちノイズ信号を車室空間10を介して受けたマイ
ク13からの出力信号に基づいて適応フィルタ28のタ
ップ係数を変化させ空間伝達特性GDに対応するタップ
係数が得られる。尚、この測定動作中は絶えず適応フィ
ルタ28のタップ係数をフィルタ26にコピーしてお
く。
【0028】この後、タイマ35の設定時間が経過した
ときには、タイマ35の出力信号によりオン/オフ・ス
イッチ31をオンにし、オン/オフ・スイッチ33をオ
フにすることにより適応フィルタ28による空間伝達特
性GDの測定系統は働かなくなる。
【0029】従って、このとき、フィルタ26には適応
フィルタ28のタップ係数の最新の値(空間伝達特性G
D)がコピーされているので、この空間伝達特性GDを
用いることにより図5に示した従来例と同様な減音動作
を行うことができる。尚、フィルタ26の初期値は予め
保持されているものを使用してもよい。
【0030】
【考案の効果】以上のように、本案に係る車室内騒音の
低減装置では、ホワイトノイズ源及び複数個の周波数帯
別ノイズ源の中から選択された消音したい周波数帯のノ
イズ信号によりスピーカ−マイク間の空間伝達特性を測
定し、実際にこの空間伝達特性を用いて車体の振動系の
耳元までの伝達特性の逆伝達特性を同定しマイクの入力
が最小になるようにスピーカを制御するように構成した
ので、当該周波数帯を除いたこもり音となり、車両の性
格や乗員の好み又は気分に合わせたエンジン・サウンド
を選ぶことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る車室内騒音の低減装置を概念的に
示したブロック図である。
【図2】本考案に係る車室内騒音の低減装置の一実施例
を示したブロック図である。
【図3】従来の車室内騒音の低減装置の一例を示したブ
ロック図である。
【図4】適応フィルタの一般的な構成を示したブロック
図である。
【図5】図3の従来例を改良した従来の車室内騒音の低
減装置の一例を示したブロック図である。
【図6】図3と図5の各従来例を収束度において比較す
るためのグラフ図である。
【図7】測定して得た空間伝達特性を有するフィルタを
示したブロック図である。
【図8】空間伝達特性を測定するための装置を示すブロ
ック図である。
【図9】図5の車室内騒音の低減装置を等価回路で示し
たブロック図である。
【符号の説明】
1 車両 2 コントローラ 10 車室 11 エンジン 12 エンジン振動センサ(エンジン回転数センサ) 13 マイク 14 スピーカ 16 セレクトスイッチ 22,28 適応フィルタ 301 〜30n 周波数帯別ノイズ源 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 井戸沼 秀之 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社 いすゞ中央研究所内 (72)考案者 中村 政弘 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社 いすゞ中央研究所内

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの回転に同期した基準信号を検
    出する手段と、車室内に設けたスピーカと、車室内騒音
    を検出するマイクと、セレクトスイッチと、周波数帯が
    異なる複数個のノイズ源を有し該セレクトスイッチによ
    り選択されたノイズ源の出力信号によりスピーカ−マイ
    ク間の空間伝達特性を測定し該空間伝達特性を用いて該
    基準信号により車体の振動系の耳元までの伝達特性の逆
    伝達特性を同定し該マイクの入力が最小になるように該
    スピーカを制御する適応型コントローラと、を備えたこ
    とを特徴とする車室内騒音の低減装置。
JP922791U 1991-01-30 1991-01-30 車室内騒音の低減装置 Expired - Lifetime JP2567536Y2 (ja)

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