JPH03178846A - 車室内騒音の低減装置 - 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。

〔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、
その原因たる起振力はエンジンの回転振動成分等による
ものと考えられている。

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。

このようなパンシブな手段では、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
。

一方、このような車室内騒音は、４気筒エンジンの場合
、クランク軸Ｉ回転の２回爆発成分で、所謂エンジン回
転２吹成分と称しているエンジン回転次数成分が主要因
と考えられており、このような要因で引き起こされるこ
もり音をアクティブに低減しようとする従来技術として
、特開昭５９−９６９９号公報や実開昭６２−１２７０
５１号公報等が既に提案されている。

これらの従来技術では、エンジン回転２吹戒分としてイ
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、車室内のドライバの受聴点で観測される騒音の各
周波数成分（回転次数成分）の逆位相で且つ大きさが騒
音成分と同し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騒音レベルを相殺・低減
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の従来例は、車室内騒音の内、エン
ジン回転２欣戊分に起因するこもり音のみを低減するた
めの装置であり、エンジンの爆発（回転）による回転２
吹成分以外の回転次数成分（爆発次数成分）に起因する
騒音成分が存在しても除去することができず、騒音低減
が最適なものとならない。

また、車両のエンジン系、マウント系、電気系等の経時
的な変化や、電気信号系の温度特性の変化、更には乗員
の変化、車室内温度等の変化、及び何らかの外乱の侵入
等に絶えず対処することができないか、又は制御の即応
性が得られないという問題点があった。

従って、本発明は、車室内におけるエンジン回転２吹戒
分に起因するこもり音だけでなくそれ以外の騒音成分も
併せて除去でき且つ車両条件の種々の変化に即応できる
簡易な装置を実現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するため、本発明に係る車室内騒音の
低減装置では、エンジンの振動検出手段と、該振動検出
手段の検出信号から車体の振動系の耳元までの伝達関数
の逆伝達関数を同定する適応型コントローラと、該コン
トローラの出力信号を車室内に出力するスピーカと、全
車室内騒音を検出するマイクロホンとを備え、該コント
ローラが該振動から求めたエンジン回転数の変化に応じ
て適応ステップサイズを可変にし該マイクロホンの入力
が最小になるように該スピーカを制御するようにしてい
る。

〔作　　　用〕

本発明に係る車室内騒音の低減装置では、第１図の等価
ブロック図に示すように、Ｇはエンジンの振動によって
励起される車室内振動系の総合した伝達関数であって、
エンジンの振動に基づいてエンジン・マウントによる伝
達関数（ＭＴＧ）、トルク・ロッドによる伝達関数、キ
ャブ・マウントによる（２連関数等から戒っており、こ
の伝達関数Ｇによりエンジン振動が車室内空間伝達路に
よって耳元で車室内騒音Ｙ　（ｎ）に変換された形で観
測されるものである。

この場合、エンジン振動自体はエンジン回転２吹成分に
よるものであるが、耳元で観測される車室内騒音Ｙ　（
ｎ）は伝達関数Ｇによりエンジン回転２炭威分以外の成
分をも含むものとなっている。

この伝達関数Ｇは未知の値であり、コントローラ５によ
りこの伝達関数の逆伝達関数Ｇ−を同定するが、このコ
ントローラ５はエンジン振動検出手段により検出された
エンジン振動信号Ｘ　（ｎ）とマイクロホンからの出力
信号ｅ　（ｎ）とを常に入力し、そして、これらの信号
に基づいて周知のＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ　Ｍｅａｎ　５ｑ
ｕａｒｅ）法等によりフィルタ係数列Ｈを適応制御して
スピーカ出力ｙ　（ｎ）を発生し、上記の車室内騒音Ｙ
　（ｎ）を相殺する。

ここで、フィルタ係数列Ｈの更新量はステップサイズμ
によって決定され、エンジンの定常回転状態では、この
ステップサイズμが大きければ毎回の更新量も大きくな
るので適応動作の収束も速くなるが、−度に更新される
量が大きくなるので最適値を行き過ぎてしまい残留騒音
が中々小さくならない。一方、ステップサイズμが小さ
いと徐々に最適値に近づくので残留騒音は小さくなるが
一回の更新量も小さいので収束に時間がかかる。

従って、ステップサイズμを固定にした状態では、車両
の急加減速時、即ちエンジンの回転変化が大きくなった
時にエンジン騒音が大きくなってもこれに追従できず、
残留騒音が小さくならない。

そこで、本発明では、エンジン騒音が大きくなるにつれ
てステップサイズμを大きくすれば騒音源への追従性が
確保できることに着目し、エンジン振動検出手段で検出
したエンジン振動数から求めたエンジン回転数からその
微分値の絶対値を求め、第２図に適用して最適なステッ
プサイズμを選択して適応動作を行えば、最適な逆伝達
関数の同定を行うことができ、残留騒音を抑制すること
ができる。

従って、本発明のようにエンジン回転数の変化に比例し
てステップサイズが変化する適応型コントローラを用い
れば、車室内のマイクロホンに入力される情報のうちエ
ンジン振動による検出信号の全てが制御対象となり、エ
ンジンの次数成分以外の騒音をも相殺できるのでより完
全な形で然も迅速に車室内騒音の低減が図られる。

〔実　施　例〕

第３図は本発明に係る車室内騒音の低減装置の一実施例
を示したもので、１は車両の車室、２は自動車１のエン
ジン、３はエンジン２のエンジン振動を検出するセンサ
（ノックセンサでも良い）、４は車室内の騒音レベルを
検出するマイクロホン、５はセンサ３及び４の出力によ
りエンジンの振動で励起される車体の振動系の伝達関数
の逆伝達関数を同定するコントローラ、６は騒音を減少
させる音を発生するスピーカ、モして７はコントローラ
５からの信号を増幅してスピーカ６を駆動する増幅器、
である、尚、エンジン振動数からエンジン回転数を求め
ることができるが、エンジン回転数センサを別途用意し
てもよい。

第４図は第３図に示したコントローラの一実施例を示し
たもので、この実施例では適応ディジタルフィルタで構
成されており、適応アルゴリズムとしては周知の最急降
下法や、学習同定法や、■、ＭＳ法等が挙げられるが、
ここではＬＭＳ法を用いている。

また、ｎ個のＺ−１はエンジン振動Ｘ　（ｎ）を各サン
プル毎に遅延させるための遅延素子を示し、ｎ個のｈ（
０）〜ｈ　（ｎ−１）は各遅延素子Ｚ−１に対し乗算す
るためのフィルタ（タップ）係数であり、各フィルタ係
数はＬＭＳアルゴリズム、即ち、ｈ（ｉ＋１）＝ｈ（ｉ
）＋２　ｐ　ｅ（ｎ）Ｘ（ｎ−ｉ）に従ってサンプル毎
に更新される。但し、１−０・・・ｎ、μは上述したス
テップサイズである。

この場合のステップサイズμは、第２図に示すように、
エンジン振動センサ３で検出されたエンジン振動数から
求めたエンジン回転数の変化、即ち微分値の絶対値に対
応したステップサイズμをコントローラ５内のメモリマ
ツプ（図示せず）から読み出して設定する。

例えば、エンジン回転数の微分絶対値が大きい急加速の
状態では、エンジンの爆発音も大きいのでステップサイ
ズμを大きくして追従性を最優先させ、回転数の微分絶
対値が小さいときはクリージングの状態であり、爆発音
も比較的小さいのでステップサイズμを小さくして残留
騒音を優先させることにより残留騒音と適応制御の追従
性の両立を図っている。、尚、この第２図の特性グラフ
にはアクセル開度センサによるアクセル開度も加味した
ものにすることもできる。

以上のようにステップサイズμを可変設定した後、フィ
ルタ係数を各サンプルのエンジン振動Ｘ（ｎ）に掛は且
つ加算するという畳み込み演算を行うことにより増幅器
７を介してスピーカ６への出力信号ｙ　（ｎ）が求めら
れる。

このスピーカ出力ｙ　（ｎｌ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、
マイクロホン４からの出力ｅ　（ｎ）　＝　Ｙ　（ｎ）
　　ｙ　（ｎ）が発生され、これに基づいて再びＬＭＳ
アルゴリズムによりフィルタ係数を更新すれば、徐々に
車室内の振動系の伝達関数Ｇの逆伝達関数Ｇ　−’を同
定して行くことができ、マイク出力ｅ　（ｎｌを最小値
に収束させることができる。

尚、エンジン振動信号Ｘ　（ｎ）がいつも平均値や自乗
平均値が時間的に変化しない定常信号であるとは限らな
いが、適切なサンプリング数とタンプ数であれば過渡的
な状態でも制御を収束させることができる。

〔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では
、エンジン回転数の変化に比例して適応ステップサイズ
が可変に設定される適応型コントローラを用いてエンジ
ン振動による耳元までの車室内振動系の伝達関数の逆伝
達関数をエンジン振動信号とマイク出力とにより同定し
てスピーカによりそのエンジン振動による車室内騒音を
相殺するように構成したので、エンジン回転２虎戒分以
外のエンジン爆発に起因する回転次数成分全てを相殺す
ることができると共に、ステップサイズを固定する場合
に比べて残留騒音を減少させることができ、且つ追従性
も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車室内騒音の低減装置を原理的
に示したブロック図、 第２図は、本発明により選択されるステップサイズを示
すグラフ図、 第３図は、本発明に係る車室内騒音の低減装置の一実施
例を示す概略構成図、 第４図は、本発明に用いられるコントローラの一実施例
を示した図、である。 図において、１は車室、２はエンジン、３はエンジン振
動センサ、４はマイクロホン、５はコントローラ、６は
スピーカ、をそれぞれ示す。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代 理 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの振動検出手段と、該振動検出手段の検出信号
   から車体の振動系の耳元までの伝達関数の逆伝達関数を
   同定する適応型コントローラと、該コントローラの出力
   信号を車室内に出力するスピーカと、全車室内騒音を検
   出するマイクロホンとを備え、該コントローラが該振動
   から求めたエンジン回転数の変化に比例して適応ステッ
   プサイズを可変にし該マイクロホンの入力が最小になる
   ように該スピーカを制御することを特徴とした車室内騒
   音の低減装置。