JP3008328B2 - 自動車用アクティブ騒音制御装置 - Google Patents

自動車用アクティブ騒音制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用アクティブ騒音
制御装置に関し、詳しくは、特にエンジンの吸気系で発
生する騒音を、別に発生させた音波による干渉によって
積極的に低減させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の静粛性を確保する技術と
して、アクティブ騒音制御と呼ばれている技術が提案さ
れている。前記アクティブ騒音制御とは、音が空気の密
度変化が空気中を伝播する一種の波動現象であることに
鑑み、例えば自動車における騒音（一次音）に、同振幅
で逆位相の別の音波（二次音）を干渉させることにより
一次音を打ち消すものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の自動
車用のアクティブ騒音制御においては、一般にマイクロ
フォンによって車室内等で音を検出し、該検出された音
から低減すべき騒音の成分を抽出し、該抽出した成分に
位相処理を施してスピーカを駆動する構成となってお
り、騒音低減効果を充分に得るためには複雑なフィルタ
処理や位相処理を高速で行う必要があり、デジタル・シ
グナル・プロセッサ（ＤＳＰ）等を用いた高価なシステ
ムが用いられていた。
【０００４】一方、自動車における騒音としては、エン
ジンの吸気脈動に伴って発生する騒音があり、かかる吸
気脈動に伴う騒音のみを対象とするアクティブ騒音制御
においても、上記のような高価なシステムを用いること
は、コスト高になってしまうという問題があった。本発
明は上記問題点に鑑みなされたものであり、特にエンジ
ンの吸気脈動に伴う騒音を、低コストのシステムによっ
て効果的に低減できる自動車用アクティブ騒音制御装置
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのため請求項１の発明
にかかる自動車用アクティブ騒音制御装置は、図１に示
すように構成される。図１において、吸入空気流量検出
手段は、エンジンの吸入空気流量に対応する検出信号を
出力する手段である。
【０００６】音波発生制御信号検索手段は、吸入空気流
量検出手段の出力信号波形の振幅及び周期を、前記出力
信号波形のピーク検出に基づいて算出し、前記出力信号
波形の振幅と出力信号レベルとの少なくとも一方のデー
タと、前記波形の周期データとに基づいて、予め設定さ
れたマップを参照し、吸気脈動に干渉する別の音波を発
生させるための音波発生制御信号を検索する。そして、
音波発生制御手段は、音波発生制御信号検索手段で検索
された音波発生制御信号を、エンジンの吸気通路内に設
けられた音波発生手段に出力する。
【０００７】請求項２の発明にかかる自動車用アクティ
ブ騒音制御装置では、前記吸入空気流量検出手段からの
出力信号を読み込んでエンジンを制御するコントロール
ユニットに、前記音波発生制御信号検索手段及び音波発
生制御手段としての機能が備えられ、前記音波発生制御
信号検索手段が、前記コントロールユニット内において
エンジン制御用の吸入空気流量の検出データを用いて作
動する構成とした。
【０００８】
【０００９】
【作用】請求項１の発明にかかる自動車用アクティブ騒
音制御装置によると、前記吸入空気流量検出手段は吸入
空気流量に対応する信号を出力するから、吸気脈動の発
生時には脈動に対応する波形の信号が出力される。ここ
で、前記吸気脈動に伴う騒音の低減を、吸気脈動に干渉
する別の音波を発生させることで行うが、かかる音波を
発生する音波発生手段に与える制御信号、即ち、発生さ
せる音波の振幅及び周期（周波数）を決定する制御信号
は、前記吸入空気流量検出手段の出力信号波形のピーク
検出に基づいて算出される吸気脈動の振幅，周期に基づ
いてマップを参照して決定される。
【００１０】尚、吸気脈動の振幅は、吸入空気流量に応
じて変化するので、振幅の代わりに吸入空気流量を用い
ても良い構成とした。請求項２の発明にかかる自動車用
アクティブ騒音制御装置によると、前記吸入空気流量の
検出結果を用いて行われるアクティブ騒音制御を単独の
ユニットで演算処理するのではなく、同じく吸入空気流
量の検出結果を用いるエンジン制御用のコントロールユ
ニットにおいて、アクティブ騒音制御のための演算処理
を行わせ、このときに、エンジン制御用としてユニット
内に格納された吸入空気流量のデータを流用する構成と
した。
【００１１】
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は、
実施例において自動車に搭載されるエンジンのシステム
構成を示すものであり、エンジン１には、エアクリーナ
２，吸気ダクト３，スロットルチャンバー４，吸気コレ
クタ５，吸気マニホールド６を介して空気が吸入され
る。
【００１３】前記スロットルチャンバー４には、図示し
ないアクセルペダルと連動するスロットル弁７が設けら
れていて、エンジン１の吸入空気量を調整する。吸気マ
ニホールド６のブランチ部には、各気筒毎に電磁式燃料
噴射弁８が設けられていて、図示しない燃料ポンプから
圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制
御された燃料を吸気マニホールド６内に噴射供給する。
【００１４】前記燃料噴射弁８は、マイクロコンピュー
タを内蔵したコントロールユニット９から送られる噴射
パルス信号に応じて間欠的に開駆動され、前記コントロ
ールユニット９で演算される噴射パルス信号のパルス幅
に応じてその燃料噴射量が制御されるようになってい
る。前記スロットルチャンバー４上流側の吸気ダクト３
には、エンジン１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフロ
ーメータ10（吸入空気流量検出手段）が設けられてい
る。
【００１５】ここで、前記エアフローメータ10は、例え
ば吸気ダクト内に配設される感熱抵抗の抵抗値変化に基
づいてエンジンの吸入空気流量Ｑを質量流量として検出
するものであり、吸気脈動が発生するとかかる吸気脈動
に応じてその出力が変化する。また、クランク軸又はカ
ム軸からエンジン１の回転信号を取り出すクランク角セ
ンサ11が設けられており、該クランク角センサ11から所
定クランク角毎に出力される検出信号に基づいてエンジ
ンの回転速度Ｎｅを算出できるようになっている。
【００１６】更に、前記スロットル弁７の開度ＴＶＯを
検出するスロットルセンサ12、エンジンの冷却水温度Ｔ
ｗを検出する水温センサ13などが設けられている。コン
トロールユニット９は、前記エアフローメータ10で検出
される吸入空気流量Ｑ及び前記クランク角センサ11から
の検出信号に基づいて算出したエンジン回転速度Ｎｅに
基づいて基本噴射パルス幅Ｔｐを演算すると共に、該基
本噴射パルス幅Ｔｐを冷却水温度Ｔｗ等の運転条件に応
じて補正して最終的な噴射パルス幅Ｔｉを設定し、該噴
射パルス幅Ｔｉの噴射パルス信号を前記燃料噴射弁８に
出力する。
【００１７】ここで、前記コントロールユニット９は、
上記のようにエンジンの燃料噴射制御ユニットとして機
能すると共に、自動車において車室内に伝播する騒音と
して特にエンジン１の吸気脈動に伴って発生する吸気騒
音を低減させるためのアクティブ騒音制御ユニットとし
ても機能する。本実施例では、前記アクティブ騒音制御
のために、前記エアクリーナ２の付近の吸気通路内に吸
気脈動（吸気騒音）と干渉させるための音波を別に発生
させるスピーカ15（音波発生手段）を設けてあり、前記
コントロールユニット９には、前記エアフローメータ10
の検出信号に基づいて吸気脈動に干渉する音波を発生さ
せるべく前記スピーカ15に制御信号を出力する演算処理
機能（音波発生制御信号検索手段及び音波発生制御手段
としての機能）が噴射量制御機能と共に備えられてい
る。
【００１８】ここで、前述のようにエンジンにおける燃
料噴射量の制御のためにエアフローメータ10の出力が前
記コントロールユニット９に取り込まれる構成となって
いるため、アクティブ騒音制御においては、前記エンジ
ン制御用としてユニット９内に取り込まれた吸入空気流
量の信号を流用して、音波の発生制御を行うようになっ
ている。かかる構成によって、信号処理用のメモリ容量
を節約できると共に、処理速度の向上を図れる。
【００１９】次に、前記コントロールユニット９によっ
て行われるアクティブ騒音制御（音波発生制御信号検索
手段及び音波発生制御手段）の様子を図３のフローチャ
ートに従って説明する。図３のフローチャートにおい
て、まず、ステップ１（図中ではＳ１と記してある。以
下同様）では、エアフローメータ10からの吸入空気流量
検出信号ＱをＡ／Ｄ変換して読み込む。但し、かかるＡ
／Ｄ変換値は、エンジン制御と共通化した信号処理メモ
リに格納されるものとし、同じメモリに格納されるデー
タを噴射量制御とアクティブ騒音制御との両方で用いる
ものとする。
【００２０】ステップ２では、前記検出信号Ｑの波形の
ピーク（最大ピーク及び最小ピーク）を検出する。そし
て、ステップ３では、前記最大ピーク値と最小ピーク値
との差として吸気脈動の振幅Ｑppを求める（図４参
照）。更に、ステップ４では、前記ピーク検出の間隔に
基づいて吸気脈動の周期Ｔを求める（図４参照）。
【００２１】ステップ５では、前記周期Ｔを周波数ｆに
変換する。ステップ６では、予め前記振幅Ｑppと周波数
ｆとに対応するスピーカ制御信号（音波発生制御信号）
を記憶したマップを参照することで、前記スピーカ15に
出力すべき制御信号の特性（周波数，振幅等）を決定
し、該決定された制御信号を所定の位相でスピーカ15に
出力することで、スピーカ15から吸気脈動に干渉する音
波を発生させて、吸気脈動（吸気騒音）の低減を図る。
尚、吸入空気流量Ｑに応じて吸気脈動の振幅が変化する
ので、前記振幅Ｑppの代わりに、吸入空気流量Ｑのレベ
ルに基づいて制御信号を決定させる構成としても良い。
【００２２】ここで、前記スピーカ15に出力する制御信
号は、スピーカ15のボイスコイルへの通電量に対応する
アナログの正弦波であっても良いし、また、前記周波数
ｆに対応する周波数であって前記振幅Ｑppに対応するデ
ューティ比のパルス信号であってもよく、パルス信号の
場合には、前記ボイスコイルの通電をＯＮ・ＯＦＦ制御
することで、パルス信号の周波数に対応する周波数の音
波を、デューティで決定される音圧で発生させることが
可能である。
【００２３】上記構成によれば、エアフローメータ10で
検出される吸入空気流量の変動（吸気脈動）は、略その
まま吸気系の騒音を示すデータであるから、複雑なフィ
ルタ処理等が必要でなく、マップを用いて音波の特性を
簡便に設定して効果的に騒音を低減させることができる
ものであり、高速で複雑な演算を行える高価なシステム
を必要としない。従って、エンジンの吸気騒音を低コス
トのシステムで低減できるものである。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかる自動車用アクティブ騒音制御装置によると、エン
ジンの吸気脈動に伴う騒音を低減させるための処理が、
簡便な演算で行えるため、高速で複雑な演算を行える高
価なシステムを用いる必要性がなく、システムのコスト
低減を図れるという効果がある。
【００２５】請求項２の発明にかかる自動車用アクティ
ブ騒音制御装置によると、エンジン制御用のユニットに
おいて、エンジン制御とアクティブ騒音制御とが、同じ
吸入空気流量の検出結果を用いて行われるため、信号処
理系が簡略化され、また、処理速度を向上できるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明にかかる装置の基本構成ブロッ
ク図。
【図２】実施例におけるエンジンのシステム構成図。
【図３】実施例における騒音制御を示すフローチャー
ト。
【図４】実施例における吸気脈動の振幅及び周期の検出
特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１ エンジン ２ エアクリーナ ３ 吸気ダクト ４ スロットルチャンバー ５ 吸気コレクタ ６ 吸気マニホールド ７ スロットル弁 ９ コントロールユニット 10 エアフローメータ 11 クランク角センサ 15 スピーカ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの吸入空気流量に対応する検出信
    号を出力する吸入空気流量検出手段と、 該吸入空気流量検出手段の出力信号波形の振幅及び周期
    を、前記出力信号波形のピーク検出に基づいて算出し、
    前記出力信号波形の振幅と出力信号レベルとの少なくと
    も一方のデータと、前記波形の周期データとに基づい
    て、予め設定されたマップを参照し、吸気脈動に干渉す
    る別の音波を発生させるための音波発生制御信号を検索
    する音波発生制御信号検索手段と、 該音波発生制御信号検索手段で検索された音波発生制御
    信号を、エンジンの吸気通路内に設けられた音波発生手
    段に出力する音波発生制御手段と、 を含んで構成された自動車用アクティブ騒音制御装置。
  2. 【請求項２】前記吸入空気流量検出手段からの出力信号
    を読み込んでエンジンを制御するコントロールユニット
    に、前記音波発生制御信号検索手段及び音波発生制御手
    段としての機能が備えられ、前記音波発生制御信号検索
    手段が、前記コントロールユニット内においてエンジン
    制御用の吸入空気流量の検出データを用いて作動するこ
    とを特徴とする請求項１記載の自動車用アクティブ騒音
    制御装置。
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