JP3320075B2 - 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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JP3320075B2
JP3320075B2 JP41661190A JP41661190A JP3320075B2 JP 3320075 B2 JP3320075 B2 JP 3320075B2 JP 41661190 A JP41661190 A JP 41661190A JP 41661190 A JP41661190 A JP 41661190A JP 3320075 B2 JP3320075 B2 JP 3320075B2
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井戸沼秀之
政弘 中村
雄一 小山
一実 山口
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Isuzu Motors Ltd
Transtron Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車室内騒音の低減装置に
関し、特に周期的な音源を有する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、その振力はエンジンの爆発における
転振動成分等によるものと考えられている。
【0003】このような騒音を低減させるための対策と
して当初採られていた手段は、パッシブ(受動的)なも
のであり、例えば振動源であるエンジン系に対して結合
剛性を向上させ、伝達系に対しては各マウントのチュー
ニングを行い、車室内の発音体に対してはパネル剛性ア
ップを図り、更に共振対策として、マスダンパー、ダイ
ナミックダンパー等を共振部分に施していた。
【0004】このようなパッシブな手段では、コストの
上昇及び重量の増大を招くと共に、その効果は不十分な
ものであった。
【0005】このため、実願平1-139310号において図4
に示すようなアクティブに車室内騒音を低減できる装置
が提案されている。
【0006】即ち、同図において、1は車室、2は自動
車のエンジン、3はエンジンの騒音源パラメータとして
のエンジンの回転に同期した基準信号を検出する手段と
しての振動センサ又はエンジンの回転数センサ、4は運
転者の耳元付近に設置されて車室内騒音レベルを検出す
るマイク、5はセンサ3及びマイク4の出力により所定
の演算を行うコントローラ、6は車室内騒音の定在波の
腹となる位置に設置されてコントローラ5の演算した出
力を車室内に発するスピーカである。
【0007】ここで、センサ3としてエンジン振動セン
サを用いる場合には、コントローラを適応ディジタルフ
ィルタで構成し、適応アルゴリズムとしてLMS(Least
Mean Square) 法を用いることができる。
【0008】即ち、図5に示すように、振動センサ3で
検出されるエンジン振動X(n) を各サンプル毎に遅延素
子Z-1で遅延させ、n個のフィルタ(タップ)係数h
(0) 〜h(n-1) を各遅延素子Z-1の出力に対し乗算す
る。
【0009】この場合の各フィルタ係数はLMSアルゴ
リズム、即ち、
【0010】h(n+1)=h(n)+2μe(n)X(n)
【0011】に従ってサンプル毎に更新される。但し、
n=0…i,μはステップサイズである。
【0012】そして、このような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車室内の定在波の腹部に設
置されたスピーカ6への出力信号y(n) が求められる。
【0013】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4からの出力e(n)=Y(n)−y(n)が発
生され、これに基づいて毎回LMSアルゴリズムにより
フィルタ係数を更新すれば、室内の伝達系の特性変化
に追従して行くことができ、マイク出力e(n)を最小値
に収束させることができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにエンジン
回転に同期した基準信号を検出する手段としての振動セ
ンサは、センサに入力される信号(周波数)の全てのも
のがその制御対象となる点で好ましいものであるが、実
際に制御が実効を伴うものであるか否かはこの振動セン
サに入力される周波数とマイクに入力される周波数との
ーレンス(周波数軸上の相関)に依存することとな
る。
【0015】従って、従来のようにかかるセンサを1つ
だけ設置したのでは、エンジン回転の全域で高いコ
レンス値になるとは限らず、最適な車室内騒音の低減が
できないという問題点があった。
【0016】従って、本発明は、エンジン回転の全域に
おいてセンサに入力される周波数とマイクに入力される
周波数とのコーレンス値が高くなるような車室内騒音
の低減装置を実現することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る車室内騒音の提言装置では、エンジン
回転に同期した基準信号を1つの騒音源信号として検出
すると共にエンジン振動特性が異なるそれぞれの位置
置された複数個のセンサと、車室内騒音を検出するマ
イクと、スピーカと、いずれかのセンサからの該基準信
号からエンジン回転数検出し該複数個のセンサの内、
該回転数領域において該車室内騒音とのコーレンスが
最も高い所定のセンサの出力信号を選択することにより
該マイクへの入力が最小となるように該スピーカの出力
を適応制御するコントローラとを備えている。なお、上
記のセンサは、エンジンがフレームに支持される車両に
設置することが好ましい。
【0018】
【作用】エンジン振動特性は、低回転時には前後方向の
振動が支配的であり、高回転時には、上下方向の振動が
支配的であることが知られている。また、エンジン振動
の伝達は各マウンティング系を通して伝達するが、この
伝達はエンジン回転により各マウンティング系を含めた
伝達の寄与率が変化する。
【0019】そこで、本発明では、エンジン回転に同期
した基準信号を検出するセンサを複数個設け、コントロ
ーラはまず、いずれかのセンサからの該基準信号からエ
ンジン回転数を検出する。そして、このエンジン回転数
が低回転数領域から高回転数領域までのどの回転数領域
に属するかを判定してその回転数領域に対応したセンサ
を該複数個のセンサの内から決定する。
【0020】この場合、各回転数領域においては、エン
ジンの前後方向や上下方向等の各振動特性がそれぞれ支
配的となるため、これに対応して配置された複数個のセ
ンサを適宜選択すれば、マイクに入力される車室内騒音
(の周波数)に対して最も高いコーレンスを有する信
号(の周波数)が所定のセンサから得られることとな
り、該センサの出力信号に基づいてマイクへの入力が最
小となるようにスピーカの出力を適応制御することによ
り、コントローラは最適な車室内騒音の低減を図ること
ができる。
【0021】
【実施例】図1は本発明に係る車室内騒音の低減装置に
用いるエンジン回転に同期した基準信号を検出するセン
サとしてのエンジン振動センサを取り付けた場合の実施
例を示したもので、同図(a) の場合は、小型トラックの
キャブ10の概略平面図を示し、同図(b) の場合は、キ
ャブ10の概略側面図を示している。
【0022】これらの図において、キャブ10を支えて
いるフレーム12によってエンジン本体2もエンジン・
マウンティング11(斜線で示す)を介して支えられて
おり、エンジン本体2のシリンダ・ヘッドには振動セン
サ3Aが取り付けられ、エンジン・マウンティング11
には振動センサ3Bが取り付けられ、エンジン・マウン
ティング11が接続されたフレーム12の部分に振動セ
ンサ3Cが取り付けられている。更には、キャブ10を
フレーム12で支えるために介在するキャブ・マウンテ
ィング13にも振動センサ3Dが設けられている。(但
し、図示の関係上、キャブ・マウンティング13とセン
サ3Dとを同じ箇所で示している)。
【0023】そして、このように設置されたセンサ3A
〜3Dからの各出力信号が同図(b)に示すようにコント
ローラ5に与えられており、図3に示した場合と同様に
して各センサからのエンジン回転に同期した基準信号に
基づきマイク4への入力が最小となるようにスピーカ6
の出力をコントローラ6が図4に示したような適応アル
ゴリズムにより制御を行うことにより車室1内の騒音を
低減させる。
【0024】図2は、上記のセンサの内、特にセンサ3
A〜3Cを用いてエンジン振動X(n) を検出するための
実施例を示したもので、この実施例は図1(b) に示した
コントローラ5に含まれるものである。
【0025】まず、図2(a) においては、セレクタ20
が、センサ3A〜3Cからそれぞれ出力されるエンジン
の回転に同期した基準信号のいずれか一つ、例えばセン
サ3Aの出力信号に基づいてエンジン回転数を算出す
る。これは、これらのセンサがエンジン本体2又はこれ
に類するマウンティング11に取り付けられているの
で、そのセンサ出力がエンジン回転2次成分を主成分と
しており、このエンジン回転2次成分を取り出せばエン
ジン回転数が算出できるからである。
【0026】このようにして求めたエンジン回転数は、
やはりセレクタ20において、回転数閾値Th1とTh
2とにより、低回転数領域、中回転数領域、高回
転数領域のいずれに属するかが判定され、それぞれ以下
のように最適なセンサが選択される。
【0027】エンジン回転数が低回転数領域のとき:
低回転数領域ではエンジン振動特性が前後方向となる。
従って、図1に示したセンサ3A〜3Cの中では、エン
ジン本体2の側面に設置したセンサ3Bで検出される前
後方向のエンジン振動成分X(n)とマイク4とのコ
レンスが最高になるので、センサ3Bの出力信号が選択
されて図4に示した適応制御が行われることとなる。
【0028】エンジン回転数が中回転数領域のとき:
中回転数領域ではエンジン振動特性が前後方向と上下方
向との合成特性となる。従って、図1に示したセンサ3
A〜3Cの中では、エンジン・マウンティング11の近
傍に設けたセンサ3Cで検出されるエンジン振動成分X
(n)とマイク4とのコーレンスが最高になるので、セ
ンサ3Cの出力信号が選択されて図4に示した適応制御
が行われる。
【0029】エンジン回転数が高回転数領域のとき:
高回転数領域ではエンジン振動特性が上下方向となる。
従って、図1に示したセンサ3A〜3Cの中では、エン
ジン2のシリンダ・ヘッド上部に設けたセンサ3Aで検
出されるエンジン振動成分X(n)とマイク4とのコ
レンスが最高になるので、センサ3Aの出力信号が選択
されて図4に示した適応制御が行われる。
【0030】図2(b) は、エンジン回転数を検出するセ
ンサ(図示せず)を別途設けた場合の実施例を示してお
り、この回転数センサからの出力信号を上記と同じ閾値
Th1,Th2と比較してエンジン回転数領域を判定回
路22で判定し、その結果によりセレクタ21で各セン
サ3A〜3Cを選択するようにしている。
【0031】この場合の回転数センサとしては、通常の
エンジン回転数センサの他、ディーゼル・エンジンの場
合には、噴射タイミングをとるか又は噴射ポンプのパル
スをとり、ガソリン・エンジンの場合には、点火パルス
をとるものを用いることができる。
【0032】尚、上記の実施例では、3つのエンジン回
転数領域を用い、これに対応してセンサ3A〜3Cを用
いたが、キャブ・マウンティング13に設けたセンサ3
Dをも加え、このセンサ3Dの位置に対応するエンジン
振動特性を含めた4つのエンジン回転数領域に対処する
ように構成することもできる。
【0033】更に、エンジン回転数を幾つかの領域に分
割して相応しいセンサを選択したが、これらのセンサを
合成したものをエンジン振動成分X(n) としてもよい。
【0034】また、振動センサの位置をエンジンルーム
以外の吸気ダクト等に取り付けると、吸気の振動が車室
内騒音に及ぼす影響が大きい場合、即ちコーレンスが
高い場合、従来の回転2次成分によるこもり音の他、吸
気系の音をもキャンセルすることができる。これは、排
気系に付いても同様である。更に、振動センサとして
は、マイク自体を用いてもよい。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る車室内騒音
の低減装置によれば、エンジン回転に同期した基準信号
1つの騒音源信号として検出するセンサをエンジン振
動特性が異なるそれぞれの位置ンジンルーム内に複
数個設置し、いずれかのセンサからの該基準信号からエ
ンジン回転数領域を検出し該複数個のセンサの内、該回
転数領域において該車室内騒音とのコーレンスが最も
高い所定のセンサの出力信号を選択して適応制御するよ
うに構成したので、アクティブ・ノイズ制御に必要な基
準信号が広いエンジン回転に渡って得られることとな
る。
【0036】即ち、図3のグラフに示すように、横軸の
エンジン回転数に対して縦軸の音圧レベル(SPL)が
従来の1個のセンサしか用いなかった場合に比べて、特
定のエンジン回転数ア、イ、ウでのディップが無く、フ
ラットで理想的な車室内騒音低減効果が得られることが
分かる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車室内騒音の低減装置に用いる複
数の振動センサの取り付け実施例を示した図である。
【図2】本発明に係る車室内騒音の低減装置に用いるコ
ントローラでの振動センサ出力を選択するための実施例
を示したブロック図である。
【図3】本発明に係る車室内騒音の低減装置の車室内騒
音低減効果を示したグラフ図である。
【図4】従来の車室内騒音の低減装置の一実施例を示し
た構成図である。
【図5】車室内騒音の低減装置に用いるコントローラに
よる適応制御を説明するための図である。
【符号の説明】
1 車室 2 エンジン本体 3A〜3D 振動センサ 4 マイク 5 コントローラ 6 スピーカ 10 キャブ 11 エンジン・マウンティング 12 フレーム 13 キャブ・マウンティング 尚、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)発明者 小山 雄一 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社 トランストロン 藤沢事業所内 (72)発明者 山口 一実 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社 トランストロン 藤沢事業所内 (56)参考文献 特開 平3−203497(JP,A) 特開 平2−158416(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10K 11/178 B60R 11/02 G01H 3/00 H03H 21/00 F01N 1/06 F01N 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン回転に同期した基準信号を1つ
    の騒音源信号として検出すると共にエンジン振動特性
    異なるそれぞれの位置置された複数個のセンサと、
    車室内騒音を検出するマイクと、スピーカと、いずれか
    のセンサからの該基準信号からエンジン回転数領域を検
    出し該複数個のセンサの内、該回転数領域において該車
    室内騒音とのコーレンスが最も高い所定のセンサの出
    力信号を選択することにより該マイクへの入力が最小と
    なるように該スピーカの出力を適応制御するコントロー
    ラとを備えたことを特徴とする車室内騒音の低減装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 該センサは、エンジンがフレームに支持される車両に設
    置されていることを特徴とする車室内騒音の低減装置。
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JP5391374B2 (ja) * 2008-02-05 2014-01-15 国立大学法人電気通信大学 マイクロホン装置
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US11900911B2 (en) 2022-04-19 2024-02-13 Harman International Industries, Incorporated Occupant detection and identification based audio system with music, noise cancellation and vehicle sound synthesis

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