JPH0411292A - 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
源を存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
。

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１回転の２同温発成分で、所謂エンジン回
転２久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した従来技術として
、特開昭５９９６９９号公報や実開昭６２−１２７０５
１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した課題〕

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次成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
次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次成
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した。

〔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間数の逆
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、車室内状態の変化を
検出する手段とを備え、該コントローラが該マイクロホ
ンの入力が最小になるように該スピーカを制御すると共
に該車室内の状態変化時には適応ステ、プサイズを一定
時間、零にするか、又はスピーカの出力を一定時間、零
にするように構成している。

（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・ロンドによる伝達関数、キ
ャブ・マウントによる伝達関数等から成っており、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次成分に
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戊成分以外の成
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間数Ｇ−１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　５
ｑｕａｒｅ）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。

このようにエンジンの振動が音になるまでを演夏するこ
とにより消去音を発生するが、車室内の状態が変化して
車室内の伝達関数が変化した場合には、スピーカ出力に
よる消音効果が低下したり、場合によっては制御が収束
せずに発散し消去音が騒音となってしまう。

そこで、本発明では、車室内の状態変化を検出する手段
８を設け、これによって車室内の状態が変化したことを
検出したときには、一定時間、コントローラ５の適応ス
テップサイズμを零にして係数列Ｈを更新しないように
し、オーブン制御でエンジン騒音を低減させると共に、
車室内の状態が復旧したときに係数列Ｈの乱れが少ない
状態でシステムの消音効果を早めることができる。

また、本発明では、車室内の状態が変化したときには、
スピーカからの出力音を禁止することにより、少なくと
も車室内騒音が悪化するのは無くすようにしている。

このように、車室内の状態が変化してその伝達関数Ｇが
変わってしまうような場合には、スピーカ出力を停止す
るか適応ステップサイズの更新を停止させれば、車室内
の残留騒音が却って大きくなってしまうことや、適応制
御系が狂ってしまうのを防ぐことができると共にその後
の通常制御での収束速度を早めることができる。

〔実　施　例〕

第２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、■は車両の車室、２は自動車１のエン
ジン、３はエンジン２のエンジン振動を直接検出するエ
ンジン振動センサ（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、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、そして、８は車両のドア（図示せず）の開閉
を検出するドア・スイッチである。

第３図は第２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、ＬＭＳ法等が挙げられるが、こ
こではＬＭＳ法を用いている。また、５１はＬＭＳ部５
０によりスピーカ出力ｙ　（ｎ）を制御するための出力
制御部５１である。

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−４）に従ってサンプル毎
に更新される。但し、ｉ＝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を選択することにより、フ
ィルタ係数を各サンプルのエンジン振動Ｘ　（ｎｌ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　（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ＬＭ
Ｓ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Ｃの逆伝達関数Ｇ″１を同
定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。

今、第２図の実施例においてドライバーが、アイドリン
グ中にドアを開けたり、助手席の人が乗り降りするとき
、ドア・スイ・ンチ８がこれに応答してオン（又はオフ
）となる。

このような場合には、フィルタ（タップ）係数列ｈ（０
）〜ｈ　（ｎ−１）が乱され制御が収束に向かわなくな
ってしまので、かかる係数列の更新を禁止するため、ス
テップサイズμを０にしてフィードバックをかけないオ
ーブン制御を行う。

この場合にステップサイズμを通常の値に戻すの方法と
しては、 ■車体振動く閾値になった時点（第４図のｔ４）から直
ちに戻す、 ■車体振動く閾値になった時点（第４図の１４）から一
定時間後に通常の値に戻す、 ■車体振動く閾値になった時点（第４図のｔ４）からμ
を時間の関数（例えば時間の１次関数）で戻す、 等の方法がある。

また、上記のようにドア・スイッチ８が作動したときに
は、ＬＭＳ部５０は出力制御部５１を制御してスピーカ
出力）ｌ　（ｎ）を発生させないようにしてもよい。

このようにすれば、エンジン騒音はそのままであり、少
なくとも悪化することはなくなる。

この場合、スピーカ出力を停止させる期間は、第４図に
示す如く、車体振動〉閾値の時点ｔ１の次のゼロ・クロ
ス点ｔ２から始めて、車体振動く閾値になった時点ｔ３
の次のゼロ・クロス点ｔ４になった時点までに出力制御
部５１が制御することが好ましい、これは、スピーカ６
からその入出力に伴う衝撃音の発生を防ぐためであるが
、少なくとも時点ｔ１から一定時間設定すれば車体振動
が閾値を頻繁に上下するときのジッタを防ぐことができ
、所期の目的も達成することができる。

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。

上記の実施例では、スピーカの取り付は位置がドアの場
合が最も効果があるが、通常の車室内位置でも効果を奏
することができる。

また、車室内状態の変化を検出する手段としてドア・ス
イッチを用いたが、その他、ウィンドウの開閉センサ等
を用いても同様に車室内状態の変化を検出することがで
きることは言うまでもない。

［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
、エンジン振動検出手段を用いて適応コントローラがマ
イクロホンの入力が最小になるようにスピーカを制御す
る際に、車室内の状態変化時には適応ステップサイズを
一定時間、零にするように構成したので、その期間内で
の効果は落ちるものの、オープン制御でエンジン騒音を
消去することにより、通常ステップサイズの制御に戻っ
たときに適応制御係数列の乱れが少なく、従ってその後
の消音効果の復帰が早くなる。

また、車室内の状態変化時には適応ステンプサイズを零
にする代わりに、スピーカの出力を零にしてもよく、こ
の場合には、スピーカ出力音を停止させて少なくとも騒
音を増加させることを防止することができる。

【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３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、 第４図は、本発明によるスピーカの出力音の制御状態を
示す波形図、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、８はドア・スイッチ、をそれぞれ示す。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの振動検出手段と、該検出手段の検出信
   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、車室内状態の変化を検出する
   手段とを備え、該コントローラが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と共に車室内
   の状態変化時には適応ステップサイズを一定時間、零に
   することを特徴とした車室内騒音の低減装置。
2. （２）車室内の状態変化時には適応ステップサイズを零
   にする代わりに、該スピーカの出力を一定時間、零にす
   ることを特徴とした請求項１に記載の車室内騒音の低減
   装置。