JPH02306841A - 車室内こもり音の低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は車室内こもり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閉空間内の低周波のこもり音
をアクティブに低減する装置に関するものである。 〔従来の技術〕 自動車等の車室内のこもり音は、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成分によるも
のと考えられている。 このようなこもり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ンプを図
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。 このようなパッシブな手段では、コストの上昇及び重量
の増大を招きながら、その効果は充分満足できるもので
はなかった。 このため、特開昭４８−８２３０４号公報や特開昭５９
−９６９９号公報等においてアクティブにこもり音を低
減できる装置が提案されている。 特に、後者の特開昭５９−９６９９号公報では、こもり
音が問題となる４気筒車両について述べられており、エ
ンジン回転の２次成分（爆発１次成分）としてイグニッ
ションパルスを検出し、このパルス信号を種々処理し、
車室内のドライバーの受聴点で観測されるこもり音の各
周波数成分（回転次数成分）の逆位相で且フ大きさがこ
もり音成分と同じになる音をスピーカから別途付加する
ことにより、干渉効果で受聴点でのこもり音圧レベルを
低減している。 〔発明が解決しようとする課題〕 １記のように、車室内のこもり音をアクティブに制御す
るには、その振動の原因となっている爆発のタイミング
を正確に知る必要があるが、上記の特開昭５９−９６９
９号公報に示されている装置ではガソリンエンジンに通
用するためにイグニッションパルスを検出しており、こ
の手法をディーゼルエンジンに適用することはできない
。 一方、ディーゼルエンジンの場合に爆発検出を行うため
には、既存の技術では、ディーゼルエンジンの爆発を充
分正確に検出できないという問題点があった。 従って、本発明は、ディーゼルエンジンを搭載した車両
において、爆発タイミングを正確に検出することにより
こもり音を低減することを目的とする。 ［！ｌ’ａ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こもり
音の低減装置では、ディーゼルエンジンのこもり音発生
源となる所定回転次数成分の検出手段と、該エンジンの
温度検出手段と、正弦波（３号を発生する発振器と、該
正弦波信号を該エンジンの回転に同期させると共に該回
転次数成分及び温度に対応して予め記憶した位相制御量
及び音圧制御量に基づき該正弦波信号を加工する制御手
段と、該制御手段の出力によりスピーカを駆動する増幅
器と、を備えている。 〔作　　用〕 第５図は４気筒エンジンの爆発に起因する回転１〜８次
成分の音圧レベルを示したウォータ・フォール図で、こ
れらの回転次数成分の内、車室内こもり音を発生させる
所定の次数成分は、この４気筒の場合、ピストンの慣性
力とシリンダー内の爆発力に基づく回転２次成分（エン
ジン１回転につき２回の爆発を伴う爆発１次成分）であ
り、同様にして６気筒の場合は回転３次成分となる。 従って、このような回転次数成分をもたらすディーゼル
エンジンの着火（爆発）時点を求め、更にこの着火時点
から受聴点である耳元までに達する遅れ時間Ｌｉ（第６
図（ａ）参照）を予め求めておいてその着火時点に同期
した発振器からの正弦波信号の位相を制御すればディー
ゼルエンジンのこもり音成分を低減することができるが
、上述のように着火時点の検出は困難である。 一方、第６図（ａ）に示す該回転次数成分についての上
死点（以下、ＴＤＣと言う）から受聴点である耳元まで
の時間αはエンジンマウント→キャブ→車室空間という
非線形特性の伝達ルートによるもので略一定の時間と考
えられる。 そこで、エンジン回転（ＴＤＣ）に同期した発振器から
の正弦波信号の位相をどの程度進ませれば着火時点から
ＴＤＣまでの時間１＋−αになってこもり音が低減され
るかを予め測定しておけばよい。 この場合、Ｃ１は同図（ｂ）〜（ｄ）の

【１〜Ｌ３に示
すようにエンジン温度が高くなるに従って大きくなる（
着火時点が遅れる）。 これは、温度が下がると、噴射時点から着火に至るまで
に必要な燃料の霧化及び燃焼室温度の上昇までに時間が
掛かるためである。 そこで、こもり音の位相制御に際しては、温度を加味し
た制御が必要となる。 また、こもり音を最適に低減するには、位相の制御だけ
でなく、こもり音の音圧に対応した音圧制御ｍ　（逆相
側？１１）も必要となるが、この音正に関しても温度変
化の影響を受ける。 即ち、第７図に示すように、エンジン温度が低いとき（
冷間時の暖機中）には、噴射後着火までの時間が長く、
また一度に燃焼が始まるためにディーゼルノックにより
こもり音の音圧は大きくなるが、Ｉ１機が進んで徐々に
エンジンが温まって来るとディーゼルノックが減少して
こもり音の音圧は小さくなる。 そして、暖機後は、エンジン温度が上昇して行くにつれ
て、燃料そのものの温度上昇及び燃料管の温度上昇によ
り燃料粘度が低下し、燃料噴射量が低下する。このため
、通常は出力低下を補填するために燃料量を増加させる
が増加し過ぎてしまい、筒内圧が上昇してこもり音の音
圧は大きくなる。 このようにこもり音の低減には温度変化に伴って位相及
び音圧を制御する必要があることを考慮して、本発明で
は、エンジンの回転次数成分の内のこもり音の発生源と
なる所定（爆発）回転次数成分（回転数）とエンジン温
度とに応じてどのようにエンジン回転のＴＤＣに同期し
た正弦波信号の位相量と音圧量を加工すればよいかをエ
ンジン回転数に対応して予め求めて制御手段に記憶して
おく。 そして、実際に検出した所定回転次数成分（回転数）と
エンジン温度とに対応する位相量及び音圧量を読み出し
、ＴＤＣに同期した発振器からの正弦波信号を加工すれ
ば、こもり音を最適に低減することができる。 〔実　施　例〕 第１図は本発明に係る車室内こもり音の低減装置の全体
的な構成を示したもので、】は自動車、２は自動車のデ
ィーゼルエンジン、３はエンジン２のクランク角センサ
、４はエンジン２に設置したエンジン温度検出手段とし
ての冷却水温センサ、５はセンサ３及び４の出力により
所定の演算を行う制御手段としてのコントローラ、６は
コントローラ５に内蔵されエンジン回転（ＴＤＣ）に同
期した正弦波出力信号を出力すると共にその正弦波信号
の位相及び音圧がコントローラ５によって制御される発
振器、７はコントローラ５の出力を増幅してスピーカ８
を駆動するための増幅器、９は負荷センサとしての例え
ば燃料噴射ポンプ（図示せず）のコントロールレバー角
センサ、１０は燃料タンク、１１は燃料供給バイブ１０
ａ等に設けられてやはりエンジン温度検出手段として機
能する燃温センサである。尚、この実施例では、エンジ
ンは４気筒のものを用い、クランク角センサ３は第２図
に示すように、例えばクランク軸１２と同軸上に設けた
磁性円板１３の円周上にＴＤＣに対応して１８０°間隔
で設けた２個の突起部１４により、エンジンが１回転す
る間に２回出力パルスを発生してこもり音の発生源とな
るエンジン回転２戊成分（爆発１次成分）を検出する手
段を構成している。尚、負荷センサ９は不可欠でないた
め、その信号線は点線で示しである。 第２図は、第１図に示した車室内こもり音の低減装置に
おいて特にコントローラ５を機能ブロンクで示したもの
で、クランク角センサ３からのエンジン回転２戊成分（
回転数）をカウントするカウンタ部５１と、このエンジ
ン回転２戊成分及びそのＴＤＣと水温センサ４からのエ
ンジン温度と燃温センサ１１からの燃料温度とを入力し
て種々の条件判定を行う条件判定部５２と、この条件判
定部５２からの条件（温度、エンジン回転数）に応じて
位相制御量φ及び音圧制ｇｊ量Ｇを出力するＲＯＭ５３
と、発振器６からの正弦波出力信号の位相をＲＯＭ５３
からの位相側？１１量φにより加工する位相制御部５４
と、発振器６からの正弦波出力信号の音圧をＲＯＭ５３
からの音圧制御量Ｇにより加工する音圧制御部５５と、
位相・音圧制御された発振器６の正弦波出力信号の所望
周波数成分のみを通過させて増幅器７に送る帯域通過フ
ィルタ５６とで構成されている。 次に第２図により本発明の実施例の動作を説明する。 まず、カウンタ部５１は、クランク角センサ３からのエ
ンジン回転２欣成分パルス（ＴＤＣに対応）をカウント
して条件判定部５２に与え、条件判定部５２は発振器６
から発生される正弦波信号がそのエンジン回転、即ち回
転２次成分のＴＤＣに同期するように発振器６を制御す
る。 また、条件判定部５２では、入力したエンジン回転数が
、予め実験的に求めた制御対象範囲に入るか否かを判定
する。 このｊ！１１１２８対象範囲は第５図に示されており、
この図は、エンジンの回転次数成分毎にどのような周波
数スペクトルを示しているかを示した立体グラフ図（ウ
ォータ・フォール図）で、横軸の周波数（ｔｌｚ）に対
して縦軸がエンジン回転数（ｒｐｍ）を示し、突出した
部分がこもり音の背圧レベルを示している。 この実施例では、４気筒の場合を扱っているので、こも
り音の主成分はエンジンの回転２次成分であり、その内
、エンジン回転数が図示の部分Ａ、Ｂ、Ｃのようにこも
り音レベルが大きい制御対象範囲■、■、■のいずれか
に属していれば以下の制御を実行する。 従って、条件判定部５２では、エンジン回転数が上記の
制御対象範囲■、■、■のいずれかに属していることを
ｔａｘ　ｔｘしたときには、ＲＯＭ５３の中から現在の
エンジン回転数とエンジン温度（水温・燃温）とに対応
する最適な位相制御量φと音圧制御量Ｇとを選択して読
み出す。 ここで、ＲＯＭ５３について説明すると、このＲＯＭ５
３に記憶されたデータ（第２図ではＩ６進で示している
）は、第６図及び第７図に関して説明したように、ＴＤ
Ｃを基準タイミングとしてエンジン温度に応した着火タ
イミングのずれを相殺するための位相制御量φと、エン
ジン温度に応じたこもり音の音圧レベル変化を相殺する
ための音圧量？２１１ＪｔＧとをエンジン回転数に対応
して実験で測定したものである。 即ち、位相に関しては、上記の制御対象範囲■、■、■
に入る所定間隔（例えば１０１００ｒｐ毎のエンジン回
転数（第２図に示す突起部１４による回転２次成分につ
いてのＴＤＣを基準タイミングとしたエンジン回転数）
と所定間隔（例えば１０’Ｃ）毎のエンジン温度とにつ
いて実験を行い、受聴点でこもり音が最も低減される位
相制御量を順次求めることにより種々のエンジン温度に
関する位相の制ｍ　ＲＯＭデータを形成することができ
る。 また、音圧Ｇに関しても、同様にして制御対象範囲■、
■、■に入るエンジン回転数とエンジン温度とについて
実験を行い、受聴点でこもり音が最も低減される音圧を
順次求めることにより音圧の制ｉＲＯＭデータを形成す
ることができる。 ここで、エンジン温度について説明すると、この実施例
ではエンジン温度として水温センサ４及び燃温センサ１
１による水温及び燃温を用いているが、この理由は、エ
ンジン温度が第６図及び第７図に示すように低温→常温
→高温と推移するとき、［１機後には第３図（ａ）に示
すように一定に制御されてこれ以上は水温が上昇しない
のが普通であるので、この後は燃温の上昇に基づいて位
相量及び音圧量の制御を実行することとなる。 従って、条件判定部５２では、第３図［有］）に示すよ
うに、水温センサ４の出力が設定値（常温）に達するま
では水温に基づいて位相制？２１１量φ及び音圧制御ｍ
ｃをＲＯＭ５３から読み出し、該設定値を越えたときに
は、燃温センサ１１の出力を読み込むように切替制御を
行い、以後、この燃温に基づいて位相制御量φ及び音圧
制御１１ＧをＲＯＭ５３から読ろ出す。 尚、エンジン温度として水温及び燃温の他に吸気ダクト
（図示せず）等に設けた吸気温センサによる吸気温度を
加え、水温→燃温の切替を、水温→吸気温度→燃温の順
に切り替えるようにしてもよい。 このようにしてエンジンの回転２次成分及びエンジン温
度に基づいてＲＯＭ５３から読み出された位相制御量φ
及び音圧量？２］１１Ｇ（逆位相）は、それぞれ位相量
２７１部５４及び音圧制御部５５においてそれぞれエン
ジン回転（ＴＤＣ）に同期した発振器６からの正弦波信
号を加工して位相を所定値分だけ遅らせ、音圧を最大限
低減させるような原波形で帯域通過フィルタ５６を介し
て増幅器７に与える。増幅器７では入力信号を最適な音
量にしてスピーカ８から出力させる。 このような温度変化による位相・音圧量等を行うことに
より、例えば常温状態で求めたこもり音量’＋８のみを
全温度に対して行う場合と比較すると、水温制御モード
の場合には、温度が下がるにつれてこもり音の低減効果
が大きくなり、また、燃料（吸気温）制御モードでは、
常温より高くなるにつれてこもり音の低減効果が顕著に
なる。 上記の位相・音圧制御はエンジン温度のみに基づいて行
っているが、こもり音の大きさはエンジン負荷によって
も影響され、−Ｃ的には加速時等の負荷が大きいときに
は通常ディーゼルエンジンに備わっているロードタイマ
による進角補正が行われ、更にエンジンマウント系の結
合剛性が変わることによる位相変化が起きて着火時点が
早まり、また、負荷が大きくなると燃料量が増加して筒
内圧が大きくなりこもり音音圧が大きくなる。 そこで、こもり音の低減は、上記のような音圧制御に加
えて負荷制？７１も行えば更に好ましいものとなる。 第４図は、上記の温度に基づいた位相・音圧制御に、負
荷を加えた実施例を示したものであり、第２図に点線で
示したように、条件判定部５２には燃ネ４噴射ポンプ（
図示せず）に設けたコントロールレバー角センサ９等の
負荷センサからの負荷を示す信号が入力されている。 また、ＲＯＭデータには、上記のＲＯＭ５３に加えてこ
のＲＯＭ５３の位相制御量φ及び音圧制？ｆｆ１ｔ　推
Ｇを補正した位相制御量φ°及び音圧制御量Ｇ゛を格納
したＲＯＭ７０が用意されている。 即ち、ＲＯＭ１０のデータは、ＲＯＭ５３に記憶された
位相制御■φ及び音圧制御ｆｆ１Ｇ（第２図参照）に基
づいて更にエンジン負荷を例えば最大のコントロールレ
バー角の３／４に固定して測定を行い、車室内こもり音
が最適に低減される位相制御量φ゛及び音圧制御量Ｇ°
をｉｌｌ’ｌ定することにより得られるものである。 そこで、条件判定部５２では、ステップ６０でセンサ９
の出力値を設定値（上記の最大開度の３／４）と比較し
、この設定値を越えているような負荷が大きい場合のみ
、負荷による一律の制御を加えるためＲＯＭ７０を選択
して読み出す。 その他の制御アルゴリズムはＲＯＭ５３の場合と同様で
ある。 〔発明の効果〕 以上のように、本発明に係る車室内こもり音の低減装置
では、ディーゼルエンジンのこもりｆ発生源となる所定
回転次数成分を検出して、この回転次数成分とその時の
エンジンの温度に対応して発振器の出力信号を加工しス
ピーカを駆動してこもり音を低減させるように構成した
ので、こもり音に対する相殺音をエンジンのどのような
温度状態においても発生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車室内こもり音の低減装置の一
実施例を示す概略構成図、 第２図は、本発明の実施例に用いるコントローラの機能
ブロック図、 第３図は、本発明の実施例においてエンジン温度を水温
から燃温に切り替えて検出する場合の説明図、 第４図は、他の実施例を示す図、 第５図は、本発明でのエンジン回転数における制御対象
領域を示す立体グラフ図、 第６図は、エンジン温度の変化に伴う着火及びこもり音
の位相変化を示すグラフ図、 第７図は、エンジン温度の変化に伴うこもり音の音圧変
化を示すグラフ図、である。 第１図において、１は自動車、２はエンジン、３はクラ
ンク角センサ、４は水温センサ、５はコントローラ、６
は発振器、７は増幅器、８はスピーカ、１１は燃温セン
サ、をそれぞれ示す。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ディーゼルエンジンのこもり音発生源となる所定回転
   次数成分の検出手段と、該エンジンの温度検出手段と、
   正弦波信号を発生する発振器と、該正弦波信号を該エン
   ジンの回転に同期させると共に該回転次数成分及び温度
   に対応して予め記憶した位相制御量及び音圧制御量に基
   づき該正弦波信号を加工する制御手段と、該制御手段の
   出力によりスピーカを駆動する増幅器と、を備えたこと
   を特徴とする車室内こもり音の低減装置。