JP3052179B2 - 自動車用アクティブ騒音制御装置 - Google Patents

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、クランク角検出手
段は、エンジンの気筒間の行程位相差毎に基準角度信号
を発生し、制御波形生成手段は、クランク角検出手段の
基準角度信号から所定遅延時間が経過した時点で所定デ
ューティの波形を生成する。

【０００６】そして、音波発生制御手段は、制御波形生
成手段で生成された波形に基づいてエンジンの吸気系内
に設けられた音波発生手段を駆動する。ここで、波形特
性設定手段は、吸入空気量検出手段で検出される吸入空
気量に応じて前記制御波形生成手段における遅延時間及
びデューティを設定する。

【０００７】

【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、クランク角検出手段の基準角度信
号から所定遅延時間が経過した時点で、音波発生手段を
駆動制御するための所定デューティの波形が生成され
る。ここで、吸気脈動の周期は、エンジンの吸気行程周
期に同期して発生するから、気筒間の行程位相差毎の基
準角度信号に基づいて吸気脈動の変動周期に対応する制
御波形を簡便に生成でき、以て、吸気脈動に干渉する音
波を簡便に発生させることができる。

【０００８】また、吸気脈動の変動周期が同じでも、脈
動の振幅が異なると、音波発生手段で発生させる音波に
要求されるエネルギーが異なるので、前記吸気脈動の振
幅に相関する吸入空気量のデータに基づいて制御波形の
デューティを変化させる。更に、基準角度信号に対する
位相の要求が変化するので、吸入空気量に応じて基準角
度信号からの遅延時間を変化させ、もって、吸気脈動に
精度良く干渉する音波を発生させる得るようにした。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】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（吸入空気量検出手段）が設けられている。

【００１２】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（クランク角検出手段）が設けられており、該ク
ランク角センサ11からは４気筒エンジンにおいて気筒間
の行程位相差に相当する180 °ＣＡ毎の基準角度信号Ｒ
ＥＦと、１°ＣＡ又は２°ＣＡ毎の単位角度信号ＰＯＳ
とが出力される。ここで、前記基準角度信号ＲＥＦの発
生周期又は所定時間内における前記単位角度信号ＰＯＳ
の発生数によっ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。

【００１３】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。

【００１４】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
機能が噴射量制御機能と共に備えられている。

【００１５】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。

【００１６】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の様子を図３のフローチ
ャートに従って説明する。尚、本実施例において、制御
波形生成手段，音波発生制御手段，波形特性設定手段と
しての機能は、前記図３のフローチャートに示すよう
に、コントロールユニット９が備えている。図３のフロ
ーチャートは、前記基準角度信号ＲＥＦ毎に実行される
ルーチンを示し、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。

【００１７】ステップ２では、前記吸入空気流量Ｑのデ
ータに基づいて予め設定されたマップを参照し、最新の
吸入空気流量Ｑに対応する位相遅延時間Ｔ及びデューテ
ィＰｗを検索する。ステップ３では、基準角度信号ＲＥ
Ｆから前記遅延時間Ｔが経過したか否かを判別し、経過
した時点でステップ４へ進み制御パルス信号（波形）を
立ち上げる（図４参照）。

【００１８】制御パルス信号を立ち上げると、ステップ
５では、前記デューティＰｗに相当する時間だけパルス
信号のＯＮ状態が継続しているか否かを判別し、前記デ
ューティＰｗに相当している場合には、ステップ６へ進
んで、制御パルス信号を立ち下げる（図４参照）。そし
て、前記制御パルス信号に基づいて、図２に示すよう
に、スピーカ15のボイスコイルに対する通電を制御する
トランジスタ21のＯＮ・ＯＦＦを制御することによっ
て、前記制御パルス信号の周期に対応する周波数で、か
つ、前記制御パルス信号のデューティに対応する音圧の
音波を、前記スピーカ15から発生させる。

【００１９】ここで、前記基準角度信号ＲＥＦは、気筒
間の行程位相差に相当する角度間隔で発生する信号であ
り、吸気脈動は、かかる基準角度信号ＲＥＦに同期して
変動することになるから、前述のように前記基準角度信
号ＲＥＦを基準として制御パルス信号を発生させる構成
とすれば、吸気脈動周期に対応する周期の制御パルス信
号を生成できる。

【００２０】また、吸気脈動の振幅は吸入空気流量Ｑに
略対応して変化するから、前記吸入空気流量Ｑに応じて
デューティＰｗを設定することで、吸気脈動エネルギー
を吸収し得る音波の発生が可能である。更に、吸入空気
流量Ｑによって吸気脈動の検出値に対する音波の位相要
求が変化するが、前記吸入空気流量Ｑに応じて遅延時間
Ｔを設定するので、吸気脈動に干渉する音波を精度良く
発生させ得る。

【００２１】更に、上記のように、基準角度信号ＲＥＦ
を基準とする遅延処理によって所定デューティの制御パ
ルス信号を発生させる構成であれば、複雑なフィルタ処
理や位相処理が不要であり、以って、コントロールユニ
ット９に対して高い演算能力が要求されず、低コストに
システムを構成できる。

【００２２】

【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、吸気
脈動の変動周期に対応する制御波形を簡便に生成でき、
以て、吸気脈動に干渉する音波を簡便に発生させること
ができるため、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が図れ
るという効果がある。

【００２３】更に、吸気脈動エネルギーの吸収に要求さ
れる音波の位相及び音圧を確実に得ることができ、以
て、吸気脈動に精度良く干渉する音波を発生させことが
でき、高い騒音低減効果が確実に得られるという効果が
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】実施例における音波発生のための制御信号の特
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 21 トランジスタ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 1/00 G10K 11/16 G10K 11/178

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの気筒間の行程位相差毎に基準角
   度信号を発生するクランク角検出手段と、 該クランク角検出手段の基準角度信号から所定遅延時間
   が経過した時点で所定デューティの波形を生成する制御
   波形生成手段と、 該制御波形生成手段で生成された波形に基づいてエンジ
   ンの吸気系内に設けられた音波発生手段を駆動する音波
   発生制御手段と、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段
   と、 該吸入空気量検出手段で検出された吸入空気量に応じて
   前記制御波形生成手段における遅延時間及びデューティ
   を設定する波形特性設定手段と、 を含んで構成された自動車用アクティブ騒音制御装置。