JPH04234096A - 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】

【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。

【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（Ｌｅ
ａｓｔ　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（ｉ＋１）＝ｈ（ｉ）　＋２μｅ（ｎ）
　Ｘ（ｎ−ｉ）

【００１１】に従ってサンプル毎に更新
される。但し、ｉ＝０…ｎ，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
車室内の振動系の逆伝達関数Ｇ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。

【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
コーヒーレンス（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ーヒ
ー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
周波数とのコーヒ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低減装置では、エンジン
回転に同期した基準信号を検出すると共にエンジン振動
特性に対応して設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
とのコーヒ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。

【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
伝達経路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ヒーレンスを有する
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
ーヒー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とのコーヒ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
ーヒー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、即ちコーヒーレンス
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
を検出するセンサをエンジン振動特性に対応してエンジ
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
ヒ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。

Claims (1)

【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検
   出すると共にエンジン振動特性に対応して設置された複
   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ヒーレンスが最も高
   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。