JP2980007B2

JP2980007B2 - 排気音質改良装置

Info

Publication number: JP2980007B2
Application number: JP7215634A
Authority: JP
Inventors: 雄司倉田; 裕行小野; 弘隆塩崎; 直久小池
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2015-08-24
Also published as: JPH0960515A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の排気装置か
ら発生する排気音を消音したり、あるいは、造音したり
してその音質を改良する排気音質改良装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用エンジンは、一般的に、ガソリン
と空気との混合気に着火して燃焼・膨張を繰り返すこと
で出力を得ている。このとき、エンジンからは排気ガス
が吐き出されるが、この排気ガスは大きな騒音を伴うた
め、大気放出前に消音器（マフラー）を通過させ、音響
エネルギーをできるだけ低い抵抗で消耗させている。と
ころが、この消音器は内部に入ってきた音波を膨張室の
壁から壁へ反射させて干渉し合っている間にその勢力を
失わせるものであり、内部構造を複雑にすれば、消音効
果が上がる一方、排気抵抗となり、エンジン出力が低下
してしまう。

【０００３】そこで、エンジンの排気音に対して所定周
波数の音声信号を出力してこの排気音を消音しようとす
るアクティブキャンセルマフラが例えば、特開平４−５
６６４２号公報、あるいは特開平４−２０３４０６号公
報などにおいて提案されている。

【０００４】この特開平４−５６６４２号公報に開示さ
れたものは、エンジンから排出された直後の排気音を集
録する第１マイクロフォンからの騒音信号のうちエンジ
ンの回転数により定まる特定次数の周波数成分以外の騒
音信号の通過を阻止し、騒音信号を次数成分毎に分解す
る第１回転同期フィルタを設け、このフィルタからの騒
音信号の音圧レベルを定音圧装置により周波数毎に一定
レベルに変換した後、アンプを介してスピーカより発音
させ、このスピーカからの音と排気音とが合成された合
成音を集録する第２マイクロフォンからの騒音信号を同
じく第２回転同期フィルタにより次数成分毎に分解し、
このフィルタからの騒音信号の次数ピークにおける音圧
レベルと次数ピークにおける目標排気吐出音音圧レベル
とを制御装置で比較して、アンプのゲインを制御するこ
とにより、マイクロフォンからの騒音信号の次数ピーク
における音圧レベルが目標排気吐出音音圧レベルに近づ
くように、スピーカ前後のアンプのゲインを制御し、最
適な排気音色を応答性よく発生可能としたものである。

【０００５】また、特開平４−２０３４０６号公報に開
示されたものは、適応デジタルフィルタがエッジ検出手
段の出力インパルスに応答し、圧力波検出手段の出力信
号に基づき、その伝達関数を排気音経路の伝達関数と等
しくなるように設定し、これに応じて圧力波出力手段に
対し、駆動信号を出力し、この駆動信号に応じて圧力波
出力手段から排気音経路の出力口に粗密圧力波が出力さ
れ、排気音経路から出力される排気音の圧力波が打ち消
され、排気音が消失することとなり、この場合、適応デ
ィジタルフィルタのタップ数は内燃機関の回転に応じて
設定され、これにより低回転時から高回転時の全ての内
燃機関の運転状態において最適な状態で消音することが
できるものであり、内燃機関の回転に同期したインパル
ス応答で適応ディジタルフィルタの伝達関数を排気音経
路の伝達関数と同定されるよう制御することにより、内
燃機関の低回転時から高回転時まで最適状態で消音でき
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した各
公報に開示された各装置にあっては、エンジンの排気音
質を十分に改良することができないという問題がある。
即ち、特開平４−５６６４２号公報に開示されたものに
あっては、騒音信号を次数成分ごとに分解する回転同期
フィルタが固定式であるため、初期設定後に、出力する
排気音の騒音信号が変化した場合にはこれに対応するこ
とができない。車両の消音器（マフラー）は、内蔵され
た消音材の温度変化や経年変化によって消音効果が変化
するものであり、これによって消音器を通過後の排気音
にも変化がある。上述した公報に開示された技術では、
この排気音の変化に対応することができず、消音効果を
十分に発揮することができない。

【０００７】また、特開平４−２０３４０６号公報に開
示されたものは、適応デジタルフィルタを使用している
ため、排気音の変化には対応することはできるものの、
排気音を改良する、という点では不十分である。即ち、
運転者は排気音を低減して車室内での静粛性を求める一
方、排気音を聞くことでエンジンの駆動状態を把握し、
且つ、走行性能に合ったエンジン音のフィーリングに満
足するものである。そのため、上述した公報に開示した
技術のように、排気音を消すだけだと、運転者は違和感
を感じ、十分な走行の快適性を得ることができない。

【０００８】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、エンジンの排気音に対して消音あるいは造音す
ることで音質改良を行って走行フィーリングの向上を図
った排気音質改良装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の排気音質改良装置は、車両に搭載されたエ
ンジンの回転数と相関する信号から信号周波数情報を演
算する信号周波数情報演算手段と、該信号周波数情報演
算手段によって演算された信号周波数情報に基づいて前
記エンジンの回転数と相関の高い信号を有する周波数に
対して非整数倍の周波数を含む複数の周波数を有する消
音用参照信号を生成する消音用参照信号生成手段と、前
記信号周波数情報演算手段によって演算された信号周波
数情報に基づいて前記エンジンの回転数と相関の高い信
号を有する周波数に対して整数倍の周波数を含む複数の
周波数を有する造音信号を生成する造音用信号生成手段
と、前記エンジンの排気音を制御点での信号として検出
する制御点信号検出手段と、前記エンジンの排気音発生
部に向けて音波信号を出力する２次音源と、前記消音用
参照信号発生手段からの消音用参照信号と前記制御点信
号検出手段からの制御点信号を受けて該制御点信号が最
小となるように適応フィルタを用いて前記２次音源を制
御するための消音信号を生成する消音制御手段と、該消
音制御部からの消音信号に前記造音用信号生成手段から
の造音信号を加算して所望の排気音に制御する排気音制
御信号を生成して前記２次音源に出力する排気音制御手
段とを具えたことを特徴とするものである。

【００１０】従って、信号周波数情報演算手段はエンジ
ン回転数からこれと相関する信号周波数情報を演算し、
消音用参照信号生成手段がこの信号周波数情報に基づい
て消音用参照信号を生成すると共に、制御点信号検出手
段がエンジン排気音を信号として検出し、消音制御手段
はこの消音用参照信号と制御点信号とを受けてこの制御
点信号が最小となるように適応フィルタを用いて消音信
号を生成する一方、造音用信号生成手段は信号周波数情
報に基づいて造音信号を生成し、排気音制御手段はこの
消音信号に造音信号を加算して排気音制御信号を生成し
て２次音源に出力すると、この２次音源はこの排気音制
御信号に基づいてエンジンの排気音発生部に向けて音波
信号を出力することで、排気音が所望の音質に改良され
る。

【００１１】また、本発明の排気音質改良装置は、運転
者の操作に応じて前記消音信号あるいは造音信号のみを
前記排気音制御手段に出力する消音造音切換手段を設け
たことを特徴とするものである。

【００１２】従って、この消音造音切換手段を運転者が
操作することで排気音が消音されたり、あるいは、造音
されて音質が良くなる。

【００１３】また、本発明の排気音質改良装置は、前記
消音用参照信号生成手段は、前記エンジンの定常駆動状
態における消音用参照信号を生成する定常状態信号生成
部と、前記エンジンの非定常状態における消音用参照信
号を生成する非定常状態信号生成部と、前記エンジンの
駆動状態に応じて前記消音用定常参照信号と前記消音用
非定常参照信号とを選択的に出力する信号切替部とを有
することを特徴とするものである。

【００１４】従って、信号切替部によって、車両の定速
運転などのエンジンの定常駆動時には消音用定常参照信
号が出力され、車両の加速運転などの非定常駆動時には
消音用非定常参照信号が出力されることとなり、エンジ
ン排気音はその音質に応じた消音用参照信号によって確
実に低減される。

【００１５】また、本発明の排気音質改良装置は、前記
造音用信号生成手段は複数種類の造音信号を生成可能で
あり、運転者の操作に応じて所望の造音信号を選択的に
出力可能であることを特徴とするものである。

【００１６】従って、運転者に操作に応じて造音用信号
生成手段から特定の造音信号が出力されることとなり、
運転者は排気音を所望の音質に変えることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき、実施例を挙げて詳細に説明する。

【００１８】図１に本発明の一実施例に係る排気音質改
良装置の全体構成を表すブロック、図２に本実施例の排
気音質改良装置における制御ブロック、図３はシステム
コントロールユニットの制御ブロック、図４にシステム
コントロールユニットにおける制御アルゴリズムを説明
するブロック、図５及び図６に本実施例の排気音質改良
装置の制御を表すフローチャート、図７に基準周波数及
び初期角速度を算出方法を説明するためのタイムチャー
ト、図８に本実施例の排気音質改良装置による騒音レベ
ルの低減効果を表すグラフ、図９及び図１０に本実施例
の排気音質改良装置による次数成分別の騒音レベルの低
減効果を表すグラフを示す。

【００１９】本実施例の排気音質改良装置において、図
１に示すように、車両１１の前部にはエンジン１２が搭
載されており、このエンジン１２からはサイレンサ（消
音器）１３及び共鳴器（レゾネータ）１４が介装された
排気管１５が後方に延設されており、端部にマフラー
（消音器）１６が装着されている。そして、このマフラ
ー１６の近傍には、排気音を制御点で検出する制御点信
号検出手段としてのマイク１７が取付けられている。ま
た、このマフラー１６の近傍には、音波信号を出力する
２次音源としてのスピーカ１８が取付けられている。

【００２０】また、本実施例の排気音質改良装置は、エ
ンジン１２の回転数と相関する信号から信号周波数情報
を演算する信号周波数情報演算部２１と、この信号周波
数情報に基づいて、エンジン１２の回転数と相関の高い
信号、例えば、エンジンパルスの有する周波数に対して
非整数倍の周波数を含む複数の周波数を有する消音用参
照信号を生成する消音用参照信号生成部２２と、信号周
波数情報に基づいて、エンジンパルスの周波数に対して
整数倍の周波数を含む複数の周波数を有する造音信号を
生成する造音用信号生成部２３と、消音用参照信号とマ
イク１７が排気音を制御点での信号として検出した制御
点信号とを受けてこの制御点信号が最小（望ましくは
０）になるようにスピーカ１８を制御する消音信号を生
成する消音制御部２４と、増音信号とマイク１７が排気
音を制御点での信号として検出した制御点信号とを受け
て最適な排気音となるようにスピーカ１８を制御する増
音信号を生成する増音制御部２５と、この消音信号に造
音信号を加算して排気音質を改良する排気音制御信号を
生成してスピーカ１８を制御する加算器を含む排気音制
御部２６とで構成されている。

【００２１】なお、エンジン１２のエンジンパルスはエ
ンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２７から信号周
波数情報演算部２１に入れされるようになっている。ま
た、マイク１７はマイクアンプ１９によって検出信号が
制御され、スピーカ１８はスピーカアンプ２０からの制
御信号によって制御されるようになっている。

【００２２】ここで、上述した本実施例の排気音質改良
装置の構成部について詳細に説明する。

【００２３】図２に示すように、信号周波数情報演算部
２１は、ＥＣＵ２７からのエンジンの回転数と相関する
信号としてのエンジンパルス（点火パルス）から信号周
波数情報を演算するもので、図示しないが、この信号周
波数情報演算部２１は、エンジンパルスの数を計数する
計数器と、この計数器で計数されたエンジンパルス数か
らエンジンパルス周波数を求める周波数演算機との機能
をそなえている。

【００２４】なお、ＥＣＵ２７は、エンジン回転数セン
サやエンジン負荷センサ等の検出信号を受けて、エンジ
ン１２の点火時期制御のための信号や燃料供給制御（空
燃比制御）のための信号を出力するもので、マイクロプ
ロセッサやメモリ等からなる公知のものであり、通常、
ＥＣＵ２７からはエンジンパルス（点火パルス）を容易
に取り出すことができるようになっている。

【００２５】また、この計数器及び周波数演算機は入力
するエンジンパルスとマイクの検出信号との間の因果関
係を保持するために、ソフトウエアにて実現されるよう
になっている。すなわち、ソフトウエアではなくハード
ウエアで上記の手段を実現すると、タイミング差や時間
遅れ等の非線形化により入力するエンジンパルスとマイ
クロフォン信号との間の因果関係が無くなってしまうの
である。

【００２６】次に、信号周波数情報演算部２１による演
算手法について説明する。まず、エンジン点火パルス
（エンジンパルス）の周期から初期角速度ωと基準周波
数Ｆは、 sin θ＝sin(Ｗ・Ｔ_SAMPLE）＝sin(２πＦ_SIGNAL・Ｔ_SAMPLE）・・・（１）と表すことができる。

【００２７】ここで、Ｆ_SIGNAL＝１／Ｔ_SIGNALであるか
ら、Ｔ_SIGNAL中にカウントされるパルス数をｎ個とすれ
ば、 sin θ＝sin(２π・（Ｔ_SAMPLE／ｎ／Ｆ_CLOCK）））＝sin(２π・（Ｔ_SAMPLE・Ｆ_CLOCK／ｎ））＝sin(２π・（Ｆ_CLOCK／Ｆ_SAMPLE・ｎ））・・・（２）となる。

【００２８】これにより、Ｔ_SIGNAL中にカウントされる
パルス数ｎ（ｎは自然数）を計測すれば、既知の情報Ｆ
_CLOCK，Ｆ_SAMPLEから周波数情報sin θを求めることが
でき、この演算を信号周波数情報演算手段２１で行うの
である。

【００２９】なお、パルスカウンタクロックＦ
_CLOCK（周期Ｔ_CLOCK），Ａ／Ｄサンプリングクロック
Ｆ_SAMPLE（周期Ｔ_SAMPLE），エンジン点火パルスＦ
_SIGNAL（周期Ｔ_SI _GNAL）及びタイミングジェネレータタ
イミング，ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）タ
イミングを示すと、図７のようになる。

【００３０】消音用参照信号生成部２２は、信号周波数
情報演算部２１で演算された信号周波数情報に基づい
て、エンジンパルス（エンジンの回転数と相関する信
号）の有する周波数に対し、非整数倍の周波数を含む複
数の周波数を有する参照信号を生成するものであるが、
本実施例では、この消音用参照信号生成部２２は、モー
ド０マップ２２ａとモード１マップ２２ｂとをそなえて
いる。

【００３１】モード０マップ２２ａは、車両の定速走行
などのエンジン定常運転時における参照信号を生成する
もので、基本次数成分を含む参照信号（ΣＸ_isin
θ_i）を出力するものである。一方モード１マップ２２
ｂは、車両の加減速走行などのエンジン非定常運転時の
参照信号を生成するもので、近接次数成分（例えば、ク
ランク回転０．５次周波数成分やクランク回転０．２５
次周波数成分等の基本次数成分に対し非整数倍の周波数
成分）を含む参照信号（ΣＹ_isin θ_i）を出力するも
のである。そして、いずれのマップ２２ａ，２２ｂも等
価的には複数のオシレータと各オシレータ出力を加算す
る加算器とで構成されることになる。

【００３２】なお、消音用参照信号生成部２２は、モー
ド０マップ２２ａの出力またはモード１マップ２２ｂの
出力を選択する切換スイッチ２２ｃの機能も有してい
る。この切換スイッチ２２ｃは切換制御信号を受けて、
定常運転時にはモード０マップ２２ａの出力を参照信号
として選択し、非定常運転時にはモード１マップ２２ｂ
の出力を参照信号として選択するようになっている。

【００３３】造音用信号生成部２３は、信号周波数情報
演算部２１で演算された信号周波数情報に基づいて、エ
ンジンパルスの有する周波数に対し、整数倍の周波数を
含む複数の周波数を有する造音信号（ΣＺ_isin θ_i）
を生成して出力するものである。

【００３４】造音制御部２５には、信号周波数情報演算
部２１で演算された信号周波数情報から求めた単位時間
当たりの角度変化勾配Ｄ（Δsin θ）が入力されるよう
になっており、この造音制御部２５では、この角度変化
勾配Ｄに応じてゲインＧを求め、アッテネータ（ＡＴ
Ｔ）にてこのゲインＧを乗算する。このとき、ゲインＧ
を求めるための角度変化勾配Ｄのしきい値ａ，ｂ，ｃは
予め設定されたものである。そして、この角度変化勾配
Ｄ＝Δsin θは次式から求めることができる。なお、θ
_OLDは１回前に求められた信号周波数情報である。 Δsin θ＝sin(θ_OLD＋（２π・(Ｆ_CLOCK／Ｆ_SAMPLE・ｎ）））・・（３）

【００３５】更に、造音制御部２５はマイク１７からの
制御点信号（誤差信号）を受けて造音信号の出力レベル
を設定している。スムージング回路を用い、誤差信号の
疑似平均パワーＰを次式より算出する。このとき、Ｅは
誤差信号の絶対値、ａは係数で０．９９９である。Ｐ_n＝ａＰ_n-1＋（１−ａ）Ｅ・・・（４）

【００３６】このようにして求めた平均パワーＰを関数
式Ｙ＝ａＰ＋ｂより設定レベルＹを求め、レベル調節部
（ＬＶＬ）にてＹを乗算する。この造音排気レベルの設
定にあたり、本実施例では、２種類のモードレベルを設
定している。このモードレベルはモード切換スイッチ３
１によって運転者が選択するものであり、例えば、モー
ドレベル１として、運転者が軽快感を感じるような造音
信号を生成可能とし、モードレベル２として、運転者が
迫力感を感じるような造音信号を生成可能とし、このよ
うなモードレベル１，２のパラメータを予め記憶してお
く。

【００３７】なお、前述したように、信号周波数情報か
ら算出した単位時間当たりの角度変化勾配Ｄを造音制御
部２５に出力したが、この角度変化勾配Ｄは消音用参照
信号生成部２２の切換スイッチ２２ｃに出力され、エン
ジン１２の運転状態を検出するためのしきい値としてい
る。即ち、角度変化勾配（Δsin θ）が所望のしきい値
ＴＨ１を越えると、加減速運転であると判定してモード
１マップ選択信号を出力するとともに、角度変化勾配
（Δsin θ）が所望のしきい値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ
１）以下になると、定常運転であると判定してモード０
マップ選択信号を出力するようになっている。

【００３８】ところで、消音制御部２４及び排気音制御
部２６のシステムコントロールユニット４１が、トラン
クルーム内に配設されている。そして、このシステムコ
ントロールユニット４１は消音制御スイッチ３２を有
し、図３に示すように、消音用参照信号生成部２２から
の参照信号及びマイク１７からの検出信号が入力される
とともに、スピーカ１８へ制御信号が出力されるように
なっている。

【００３９】このシステムコントロールユニット４１
は、ディジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰとい
う）４２，ＲＡＭ４３，４４，４５，ＥＰ−ＲＯＭ４
６，ステータスコントロールレジスタ（以下、ＳＣＲと
いう）４７，クロック発生器４８、シリアルポート４
９，ローパスフィルタ５０，５１，５２，Ａ／Ｄ変換器
５３，５４，Ｄ／Ａ変換器５５，タイミングジェネレー
タ５６をそなえており、更にＤＳＰ４２，ＲＡＭ４３，
４４，４５，ＥＰ−ＲＯＭ４６，ＳＣＲ４７，Ａ／Ｄ変
換器５３，５４，Ｄ／Ａ変換器５５は、光電変換器（Ｏ
／Ｅ）および電光変換器（Ｅ／Ｏ）付きの光ファイバ５
７を介して接続されている。

【００４０】そして、これらのＤＳＰ４２，ＲＡＭ４
３，４４，４５，ＥＰ−ＲＯＭ４６，ＳＣＲ４７，クロ
ック発生器４８で、消音制御部２４を構成している。こ
こで、ＤＳＰ４２は消音制御（アクティブノイズキャン
セル）のための演算に使用されるもので、このＤＳＰ４
２のバス上にＲＡＭ４３，４４，４５，ＥＰ−ＲＯＭ４
６，ＳＣＲ４７が配置された形態をとっている。

【００４１】ＲＡＭ４３，４４，４５は、制御プログラ
ムを記憶するもので、ＳＣＲ４７はＤＳＰ４２との間の
アドレス割り振りを制御するものである。ＥＰ−ＲＯＭ
４６は、消音伝達系の特性情報〔スピーカ１８から排気
音の制御点までの伝達系やマイク１７，スピーカ１８，
各アンプ１９，２０の周波数特性（時間遅れ）を含む〕
等を記憶するものである。

【００４２】クロック発生器４８はＤＳＰ４２のための
動作クロックを発生するものである。ローパスフィルタ
５０，５１，５２，Ａ／Ｄ変換器５３，５４，Ｄ／Ａ変
換器５５は、マイク１７，スピーカ１８と消音制御部２
４との間のインタフェースで、マイク１７で検出された
アナログ信号は、ローパスフィルタ５１でろ波されたあ
と、Ａ／Ｄ変換器５４でディジタル信号に変換されて、
消音制御部２４へ入力される一方、消音制御部２４から
の２次ソース信号は、Ｄ／Ａ変換器５５でアナログ信号
に変換されたあと、ローパスフィルタ５２でろ波され
て、スピーカ１８へ出力されるようになっている。

【００４３】なお、ローパスフィルタ５０，５１，５２
はスピーカ１８からエイリアスを防止するために最大制
御周波数以上の帯域出力をカットするようなものが使用
される。タイミングジェネレータ５６は、Ａ／Ｄ変換器
５３，５４，Ｄ／Ａ変換器５５の入出力タイミングを決
めるタイミングパルスを発生するもので、ＤＳＰ４２が
コントロールレジスタにコマンドを書き込むことにより
スタート／ストップするようになっている。シリアルポ
ート４９は外部のコンピュータとの接続用外部端子であ
る。なお、このシステムは電源オンにてオンボードＲＯ
Ｍにより制御プログラムがブートされ、スタンドアロン
作動するようになっている。

【００４４】ところで、本実施例では、システムコント
ロールユニット４１の消音制御部２４は、ＥＣＵ２７か
らのエンジンパルス信号（このエンジンパルス信号に基
づいて参照信号が生成される）とマイク１７で検出され
た制御点信号とを受けて、この制御点信号が最小（望ま
しくは０）となるように、スピーカ１８から出される音
波信号を制御すべく、適応フィルタを用いた制御手段と
して構成されている。更に、本実施例では、消音制御部
２４が、最小自乗誤差推定法（ＬＭＳ法）によるアルゴ
リズムを用いた適応フィルタを用いて消音制御を行うよ
うになっている。

【００４５】また、本実施例では、消音制御を行なう前
に、予めスピーカ１８から排気音の制御点（マイク１７
配設位置）までの伝達系を含む消音伝達系の特性（伝達
関数）Ｃを計測しておく。この計測は次のようにして行
う。即ち、スピーカ１８からＭ系列ランダム音（ホワイ
トノイズ）を出力して、これをマイク１７で検出するこ
とにより、消音伝達系の特性Ｃを計測するのである。

【００４６】その後は、この計測された消音伝達系の特
性情報を参照信号の補正情報として使用して、消音制御
部２４による消音制御を行う。即ち、参照信号を計測さ
れた消音伝達系の特性情報Ｃ′をもつフィルタでフィル
タリングして、これとマイク１７で検出された制御点信
号とから、ＬＭＳ法によるアルゴリズムを用いて、フィ
ルタ係数を更新していくのである。

【００４７】つぎに、本システムの基本アルゴリズムを
詳述する。まず、このシステムの消音制御（アクティブ
ノイズコントロール）はＦｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳ
アルゴリズムを用いた適応ＦＩＲフィルタにより行う。
図４に示すように、Ｔは車体伝達系の特性〔騒音源から
制御点（マイク１７の設置位置）までの音響伝達特性を
含む〕、Ｗは適応ＦＩＲフィルタ、Ｃは消音伝達系の特
性〔スピーカ１７から制御点（マイク１７の設置位置）
までの音響伝達特性を含む〕、Ｃ′はＣのモデル、ＬＭ
ＳはＬＭＳアルゴリズムである。

【００４８】本システムは、騒音源より参照信号Ｘ
（ｔ）（この参照信号は定常運転時と加減速時とで異な
るものが使用される）を入力しＦＩＲにより畳み込んで
出力Ｙ（ｔ）を求める。Ｙ（ｔ）＝ΣＷ（ｉ）Ｘ（ｔ−ｉ）・・・（５）なお、（５）式については、ｉ＝０〜Ｎ−１についての
総和をとるようになっている。

【００４９】また、本システムが−Ｙ（ｔ）を出力する
と、音場の伝達特性により制御点における誤差信号Ｅが
得られる。Ｅ（ｔ）＝Ｔ（ｚ）Ｘ（ｚ）−Ｃ（ｚ）Ｙ（ｚ）・・・（６）さらに、参照信号Ｘ（ｔ）と誤差信号Ｅ（ｔ）との因果
関係を保つためにＸ（ｔ）をフィルタリングしてｄ
（ｔ）を求める。ｄ（ｔ）＝ΣＣ′（ｉ）Ｘ（ｔ−ｉ）・・・（７）なお、（７）式についても、ｉ＝０〜Ｎ−１についての
総和をとるようになっている。

【００５０】そして、上記の誤差信号Ｅ（ｔ）とｄ
（ｔ）よりＬＭＳアルゴリズムを用いてフィルタ係数Ｗ
（ｉ）を更新する。つまり、Ｗｎ（ｉ）＝Ｗｏ（ｉ）＋ｋＥ（ｔ）ｄ（ｔ−ｉ）（ｉ＝０〜Ｎ−１）・・・（８）ここで、Ｗｎ（ｉ）は更新後のフィルタ係数、Ｗｏ
（ｉ）は更新前のフィルタ係数、ｋは更新係数である。

【００５１】これにより、フィルタは誤差信号を最小と
する最適フィルタに収束する。また、エラーＥは参照信
号Ｘ，フィルタ係数Ｗ，消音伝達系特性Ｃによって決ま
る。つまり、入力データとエラーとの因果関係を保つた
め使用するＬＭＳアルゴリズムの前段に上記Ｃを考慮す
る必要がある。このために、このシステムでは、その適
応アルゴリズムをＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ−ＬＭＳアルゴ
リズムとしたのであり、適応制御の開始前に、このＣの
同定を行うようにしたのである。

【００５２】このようにすれば、制御開始後、十分な時
間がたてばＷはウィナーフィルタに収束し、それが理想
的であるとすれば、Ｗ＝−（Ｔ／Ｃ）となる。つまり、
ＷはＴのフォーワードモデリングおよびＣのインバース
モデリングを同時に行うことになる。このとき、入力ノ
イズ信号をＸとすると、Ｔの出力はＴＸとなり、Ｗの出
力は（−ＴＸ／Ｃ）で示され、Ｃの出力は（−ＴＸ／
Ｃ）・Ｃ＝−ＴＸとなる。

【００５３】つまり、評価点（制御点）となる加算点
（Ｐ参照）では、誤差信号Ｅは０になる。ここで、Ｔお
よびＣを極座標表現すると、Ｗ＝（Ｔ／Ｃ）ｅｘｐ〔−ｊ（θｔ−θｄ）〕・・・（９）で示される。なお、実機モデルを考えると、車室内で計
測されるエンジン吸気音はエンジン回転（振動）に起因
しているため、常にＴの遅延より大きく（θｔ−θｄ）
は正の値を示す。つまり、Ｗは遅れ要素となるため制御
可能と考えられる。

【００５４】ここで、本実施例の排気音質改良装置の制
御の流れについて説明する。図５に示すように、まず、
適応制御の開始前に行うＣの同定要領において、ステッ
プＡ１で、Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ変換，制御レジスタ，カウン
タ等について初期設定を施し、更にＡ／Ｄ変換をスター
トさせて、ステップＡ２で、Ｍ系列信号を生成する。そ
の後は、ステップＡ３で、適応フィルタ計算を行い、更
にＤ／Ａ変換をスタートさせて、ステップＡ４で、適応
フィルタ係数を更新するという動作を繰り返すことによ
り、消音伝達系の特性の同定を行うのである。

【００５５】そして、その後は、図６に示すように、ま
ず、ステップＢ１にてＡ／Ｄ，Ｄ／Ａ変換，制御レジス
タ，カウンタ等について初期設定を施し、更に予め計測
しておいた消音伝達系の特性情報（初期インパルス応
答）を読み込んでから、参照信号を生成する。すなわ
ち、ステップＢ２で、エンジンパルスをカウントし、ス
テップＢ３で、基準周波数（Ｆ）の計算をし、ステップ
Ｂ４で、初期角速度ωを計算し、ステップＢ５で、変化
勾配Ｄ（Δsin θ）の計算をする。そして、ステップＢ
６〜Ｂ１２では消音信号生成のための処理を行う。即
ち、ステップＢ６で、ゲインモードを選択し、もし、定
常運転時なら、モード０マップを選択して、これに応じ
た参照信号を生成する一方（ステップＢ７，Ｂ９）、加
減速運転時なら、ステップＢ６で、モード１マップを選
択して、これに応じた参照信号を生成する（ステップＢ
８，Ｂ９）。その後は、Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ変換をスタート
させて、適応フィルタ計算を行い、適応フィルタ係数を
更新する（ステップＢ１０〜Ｂ１２）。

【００５６】一方、消音信号の生成の処理に対応して、
ステップＢ１３〜Ｂ１５では造音信号生成のための処理
を行う。即ち、ステップＢ１３で、造音信号を生成しＡ
／Ｄ変換をスタートさせて適応フィルタの計算を行い、
造音レベルの調整を行う（ステップＢ１４，Ｂ１５）。

【００５７】そして、ステップＢ１６ではこのように出
力された消音信号と造音信号とに基づいて排気音制御信
号を生成する。即ち、排気音の各周波数成分に対して消
音したり、造音させることで、運転者にとって所望の排
気音になるような排気音制御信号を生成する。

【００５８】このことを具体的に説明すると、運転者は
自分の好みに応じて排気音質を選択する。即ち、運転者
が排気音を単に消音したい場合には、消音制御スイッチ
３２をＯＮとし、モード切換スイッチ３１をＯＦＦとす
る。すると、エンジンＤから発生する排気音の各周波数
に対して、逆数の周波数信号をそれぞれスピーカ１８か
ら出力することで、各周波数ごとに消音される。また、
運転者が軽快感や迫力感のある排気音にしたい場合に
は、消音制御スイッチ３２をＯＮとすると共に、モード
スイッチ３１をモードレベル１、あるいはモードレベル
２とする。すると、エンジン１２から発生する排気音の
各周波数に対して、逆数の周波数信号及び正数の周波数
信号をそれぞれスピーカ１８から出力することで、ある
周波数成分を消音し、ある周波数成分を造音し、所望の
排気音質となる。

【００５９】ここで、本実施例の排気音質改良装置にお
いて、その消音効果について説明する。図８に示すよう
に、排気音の騒音レベルをＣ３次成分、Ｃ６次成分、オ
ーバオール成分と周波数ごとに分け、且つ、６０km／
ｈ、１００km／ｈの２種類の車速での排気音を測定し
た。各グラフからわかるように、いずれも従来にくらべ
て確実に騒音レベルが低減されている。

【００６０】また、図９に全開定速走行時の消音効果
を、図１０乃至図１３に全開非定速走行時の消音効果を
表したが、このグラフからもわかるように、各次数成分
で消音効果が顕著に表われているのがわかる。

【００６１】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに、本発明の排気音質改良装置によれば、信号周波数
情報演算手段がエンジン回転数からこれと相関する信号
周波数情報を演算し、消音用参照信号生成手段がこの信
号周波数情報に基づいて消音用参照信号を生成すると共
に、制御点信号検出手段がエンジン排気音を信号として
検出し、消音制御手段はこの消音用参照信号と制御点信
号とを受けてこの制御点信号が最小となるように適応フ
ィルタを用いて消音信号を生成する一方、造音用信号生
成手段は信号周波数情報に基づいて造音信号を生成し、
排気音制御手段はこの消音信号に造音信号を加算して排
気音制御信号を生成して２次音源に出力し、この２次音
源が排気音制御信号に基づいてエンジンの排気音発生部
に向けて音波信号を出力するようにしたので、エンジン
の回転数と相関する信号と同期した任意の次数成分を任
意の振幅レベルで、エンジン運転状態に応じて適応フィ
ルタに参照信号として入力することができ、いずれの周
波数帯域でも排気音を確実に消音することができる一
方、消音信号に造音信号を合成することで排気音を調整
することができ、その結果、排気音質を良くして走行フ
ィーリングの向上を図ることができる。

【００６２】また、本発明の排気音質改良装置によれ
ば、運転者の操作に応じて消音信号あるいは造音信号の
みを排気音制御手段に出力する消音造音切換手段を設け
たので、この消音造音切換手段を運転者が操作すること
で排気音が消音されたり、あるいは、造音されて音質が
良くなり、排気音質の向上を図ることができる。

【００６３】また、本発明の排気音質改良装置によれ
ば、消音用参照信号生成手段は、エンジンの定常駆動状
態における消音用参照信号を生成する定常状態信号生成
部と、エンジンの非定常状態における消音用参照信号を
生成する非定常状態信号生成部と、エンジンの駆動状態
に応じて消音用定常参照信号及び消音用非定常参照信号
から選択的に出力する信号切替部とを有するので、信号
切替部によって、車両の定速運転などのエンジンの定常
駆動時には消音用定常参照信号が出力され、車両の加速
運転などの非定常駆動時には消音用非定常参照信号が出
力されることとなり、音質に応じた消音用参照信号によ
って排気音を確実に低減することができる。

【００６４】また、本発明の排気音質改良装置によれ
ば、造音用信号生成手段は複数種類の造音信号を生成可
能であり、運転者の操作に応じて所望の造音信号を選択
的に出力可能としたので、運転者に操作に応じて特定の
造音信号が出力されることとなり、運転者は排気音を所
望の音質に変えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る排気音質改良装置の全
体構成を表すブロック図である。

【図２】実施例の排気音質改良装置における制御ブロッ
ク図である。

【図３】システムコントロールユニットの詳細を示すブ
ロック図である。

【図４】システムコントロールユニットにおける制御ア
ルゴリズムを説明するブロック図である。

【図５】本実施例の制御方法を説明するフローチャート
である。

【図６】本実施例の制御方法を説明するフローチャート
である。

【図７】基準周波数及び初期角速度の算出方法を説明す
るためのタイムチャートである。

【図８】本実施例の排気音質改良装置による騒音レベル
低減効果を表すグラフである。

【図９】本実施例の排気音質改良装置による定速走行時
における次数成分別の騒音レベルの低減効果を表すグラ
フである。

【図１０】本実施例の排気音質改良装置による非定速走
行時における次数成分別の騒音レベルの低減効果を表す
グラフである。

【図１１】本実施例の排気音質改良装置による非定速走
行時における次数成分別の騒音レベルの低減効果を表す
グラフである。

【図１２】本実施例の排気音質改良装置による非定速走
行時における次数成分別の騒音レベルの低減効果を表す
グラフである。

【図１３】本実施例の排気音質改良装置による非定速走
行時における次数成分別の騒音レベルの低減効果を表す
グラフである。

【符号の説明】

１２エンジン１５排気管１６マフラー１７マイク（制御点信号検出手段）１８スピーカ（２次音源）２１信号周波数情報演算部２２消音用参照信号生成部２３造音用信号生成部２４消音制御部２５造音制御部２６排気音制御部２７エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３１モード切換スイッチ３２消音制御スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小池直久東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (56)参考文献特開平６−51789（ＪＰ，Ａ) 特開平５−11784（ＪＰ，Ａ) 特開平５−11781（ＪＰ，Ａ) 特開平７−199966（ＪＰ，Ａ) 特開平４−203406（ＪＰ，Ａ) 特開平４−56642（ＪＰ，Ａ) 特開平８−95580（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 1/00 G10K 11/16 G10K 11/178

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載されたエンジンの回転数と相
関する信号から信号周波数情報を演算する信号周波数情
報演算手段と、該信号周波数情報演算手段によって演算
された信号周波数情報に基づいて前記エンジンの回転数
と相関の高い信号を有する周波数に対して非整数倍の周
波数を含む複数の周波数を有する消音用参照信号を生成
する消音用参照信号生成手段と、前記信号周波数情報演
算手段によって演算された信号周波数情報に基づいて前
記エンジンの回転数と相関の高い信号を有する周波数に
対して整数倍の周波数を含む複数の周波数を有する造音
信号を生成する造音用信号生成手段と、前記エンジンの
排気音を制御点での信号として検出する制御点信号検出
手段と、前記エンジンの排気音発生部に向けて音波信号
を出力する２次音源と、前記消音用参照信号発生手段か
らの消音用参照信号と前記制御点信号検出手段からの制
御点信号を受けて該制御点信号が最小となるように適応
フィルタを用いて前記２次音源を制御するための消音信
号を生成する消音制御手段と、該消音制御部からの消音
信号に前記造音用信号生成手段からの造音信号を加算し
て所望の排気音に制御する排気音制御信号を生成して前
記２次音源に出力する排気音制御手段とを具えたことを
特徴とする排気音質改良装置。
【請求項２】請求項１記載の排気音質改良装置におい
て、運転者の操作に応じて前記消音信号あるいは造音信
号のみを前記排気音制御手段に出力する消音造音切換手
段を設けたことを特徴とする排気音質改良装置。
【請求項３】請求項１記載の排気音質改良装置におい
て、前記消音用参照信号生成手段は、前記エンジンの定
常駆動状態における消音用参照信号を生成する定常状態
信号生成部と、前記エンジンの非定常状態における消音
用参照信号を生成する非定常状態信号生成部と、前記エ
ンジンの駆動状態に応じて前記消音用定常参照信号と前
記消音用非定常参照信号とを選択的に出力する信号切替
部とを有することを特徴とする排気音質改良装置。
【請求項４】請求項１記載の排気音質改良装置におい
て、前記造音用信号生成手段は複数種類の造音信号を生
成可能であり、運転者の操作に応じて所望の造音信号を
選択的に出力可能であることを特徴とする排気音質改良
装置。