JPH04242299A - エンジン騒音低減装置 - 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】この発明は、車両のエンジンが発
生する騒音、特に低周波騒音を電気音響的手段により車
室内で低減するエンジン騒音低減装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両エンジンの騒音の低減は、音
響的手段例えば吸音器や遮蔽板により行なわれていた。 この結果、エンジン騒音の車室内への伝達量はかなり減
少したが、依然としてかなりの伝達量が残存し、上記の
ような音響的手段だけでは減少効果は限界に来つつあっ
た。そこで、最近、車室内騒音を電気音響的な手段によ
り低減させようとする試みが活発に行なわれるようにな
ってきた。

【０００３】図１４は例えば特開昭５９−９６９９号公
報に示された、従来の自動車の車室内における騒音低減
装置の構成図であり、１０１はイグニッションパルス検
出器、１０２はコントロールユニット、１０３はスピー
カである。この装置はエンジン騒音などに基く車室内の
こもり音を電気音響的手段により相殺しようとするもの
であり、イグニッションパルス検出器１０１の信号から
エンジンの運転状態例えばエンジン回転数を検出し、コ
ントロールユニット１０２はこの信号Ｓ１　を受けてエ
ンジンの回転数が制御必要領域にあるか否かを判断し、
この領域にあることを判断すると、予め記憶している信
号情報の中から対応するものを選定してスピーカ１０３
を駆動し、現に車室内で発生しているこもり音を相殺し
て減少させるものである。

【０００４】この従来装置の騒音低減対象は車室内の空
胴共鳴に基づくこもり音であり、このこもり音がエンジ
ン回転の特定の範囲において特に大きくなる現象を利用
しており、安定した騒音低減が図れるマイクロホンなど
を用いてフィードバック制御をしなくても良い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来装置においては、電気音響的手段による騒音低減
が車室内の空胴共鳴による特異音を対象としているので
、聴音点が異なると返って騒音が大きくなる点も存在す
る。そこで、聴音点毎に最適な制御パラメータを求め、
エンジンの運転状態に応じて相殺制御を行なうようにす
ることも考えられるが、この場合スピーカの数の増加や
電気信号処理の複雑化を招くなどの課題があった。

【０００６】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、こもり音を含む車室内騒音の
根源であるエンジン騒音の車室内への伝播を減少させ、
結果的に車室内の騒音を減少させることができるエンジ
ン騒音低減装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るエンジン
騒音低減装置は、エンジン回転数信号をてい倍するてい
倍手段と、てい倍された信号から高調波成分を除去する
フィルタ手段と、フィルタ手段の出力を移相及び振幅変
調する移相及び振幅変調手段と、検出されたエンジン回
転数及びエンジン負荷に応じて上記移相量及び振幅変調
量を制御する制御信号発生手段と、車両のエンジンルー
ム内のエンジン近傍に設けられ、移相及び振幅変調され
た信号に応じて音波を発生する電気音響変換手段を設け
たものである。

【０００８】又、この発明に係るエンジン騒音低減装置
は、てい倍手段とフィルタ手段と移相及び振幅変調手段
を複数系統設け、かつ移相及び振幅変調手段の出力を混
合する混合手段を電気音響変換手段との間に設けたもの
である。

【０００９】

【作用】この発明においては、エンジン回転数信号がて
い倍、高調波除去、移相及び振幅変調されるとともに、
移相量と振幅変調量はエンジン回転数と負荷量に応じて
制御され、かつ移相及び振幅変調された信号に応じて電
気音響変換手段から音波が発生され、エンジン騒音はこ
の音波により相殺される。又、電気音響変換手段はエン
ジンルーム内でエンジンの近傍に設けられ、エンジン騒
音は拡散する以前に低減される。

【００１０】又、この発明においては、てい倍手段、フ
ィルタ手段、移相及び振幅変調手段が複数系統設けられ
、エンジン騒音の基本波成分の外に高調波成分も除去さ
れる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面とともに説明
するが、その前に説明の理解を助けるために、エンジン
の騒音の性質についてグラフを用いて説明する。図２（
ａ）は６気筒エンジンの騒音のスペクトラム実測例を示
し、エンジン回転数を一定（約２８００ｒｐｍ　　）と
し、全負荷に近い状態でエンジンを運転した場合を示す
ものであり、この場合は低周波域の騒音レベルが比較的
高い。図中、２８０Ｈｚはエンジン回転数の６倍に当る
周波数スペクトラム成分であり、主として吸気系で発生
した成分である。このグラフからは、エンジン騒音がエ
ンジン回転に依存した離散的なスペクトラムを形成して
いることが認められる。

【００１２】図３は上記したように、エンジン騒音にお
いてそのスペクトラム構造がエンジン回転数に依存する
様子を模式的に表わしたものであり、横軸に周波数、縦
軸にエンジン回転数をとり、３次元的にプロットして表
わしたものである。

【００１３】図４はエンジン騒音における低域調波成分
のエンジン回転数に対する依存の状況を概略的に示した
ものであり、山谷の大きなグラフはエンジン騒音の発生
機構が吸気管などの共鳴現象を伴なうものであることを
示している。又、図５はエンジン回転数が一定の場合に
、調波成分がエンジン出力に関係する様子を示しており
、一般にエンジン出力の増加に応じて騒音の各成分も増
加する関係にある。

【００１４】上記した図２〜図５から理解できるように
、エンジン騒音は主として次の３つの特質を持っている
と考えられる。■　　低周波域でレベルが高く、エンジ
ン回転数のてい倍次波に特に強い成分を有する騒音であ
る。■　　その成分レベルはエンジン回転数に大きく依
存する。■　　同じく、その成分レベルはエンジン出力
に大きく依存する。以上のような自然現象の把握を根拠
として、この発明は成されたものである。

【００１５】図１はこの実施例によるエンジン騒音低減
装置の構成を示し、１は車室、２はエンジンルーム、３
はエンジンルーム２内に設けられたエンジン、４はエン
ジン３の吸気管、５はエンジン３に設けられたクランク
角センサ、６は吸気管４に設けられたエアフローセンサ
、７は聴音点に該当する乗員頭部、１０はエンジンルー
ム２内の吸気管４の近傍に設けられた電気音響変換器、
２０は電力増幅器、３０は制御回路である。

【００１６】図６は制御回路３０の構成を示し、３１は
周波数てい倍器、３２はローパスフィルタ（ＬＰＦ）、
３３は移相器、３４は振幅変調器、３５は移相量及び振
幅変調量の２つのパラメータを設定するパラメータ設定
回路である。

【００１７】図７はてい倍器３１の回路構成を示し、３
１１は信号入力回路、３１２はフェーズロックドループ
（ＰＬＬ）機能を有する集積回路、３１３はカウンタ機
能を有する集積回路であり、集積回路３１３は集積回路
３１２の出力信号をプリセット信号Ｓによって設定され
た比率によって分周する。又、てい倍器３１は全体とし
てこの分周比に対応したてい倍比率で入力信号の周波数
をてい倍する。

【００１８】図８はローパスフィルタ３２の回路構成を
示し、演算増幅器３２１，３２２と抵抗Ｒ１　〜Ｒ５　
とコンデンサＣ１　〜Ｃ４　からなり、アクティブ２次
積分回路を２段縦続したものである。抵抗Ｒ１　〜Ｒ５
　とコンデンサＣ１　〜Ｃ４　の値を選ぶことにより１
００〜６００Ｈｚのしゃ断周波数を得、約２４ｄＢ／ｏ
ｃｔ　の高域減衰を行なうことができる。

【００１９】図９は移相器３３の回路構成を示し、演算
増幅器３３１〜３３２とアナログスイッチ３３４〜３３
６等からなり、演算増幅器３３１，３３２はそれぞれ抵
抗、コンデンサと共に移相回路を形成し、入力信号の移
相を±１８０°の範囲で多数の段階で制御することがで
きる。Ｃ１　，Ｃ２　は移相パラメータ信号であり、Ｃ
１　によってアナログスイッチ３３４，３３５を切換え
てＲＣ移相回路の抵抗値を切換え、移相量を細かく制御
し、またＣ２　によってアナログスイッチ３３６を切換
えることにより出力波形の位相反転即ち１８０°の移相
制御を行なう。

【００２０】図１０は振幅変調器３４の回路構成を示し
、電子ボリューム機能を有する集積回路３４１と演算増
幅器３４２，３４３などからなり、振幅変調パラメータ
信号Ｇにより集積回路３４１の減衰量を制御する。

【００２１】図１１はパラメータ設定回路３５の回路構
成を示し、少なくとも２つのセンサ信号を入力する入力
回路３５１，３５２と、２種類のパラメータを記憶する
メモリ３５４と、センサ信号からエンジン回転数とエン
ジン負荷量を計算などの方法（プログラム処理）により
抽出し、この２つの数値に対応した移相パラメータと振
幅変調パラメータをメモリ３５４から読み出し、これら
のパラメータを所定の制御信号の形で出力するマイクロ
コンピュータ３５３とから構成される。なお、メモリ３
５４に記憶されるパラメータの値は、車の種類、エンジ
ンの種類、電気音響変換器１０の設置場所が決まれば、
エンジン運転状態を回転数と負荷で表わしたとき、これ
らの値に対応した相殺音波とするための駆動信号の位相
、振幅値として予め求めることができる。

【００２２】次に、この実施例の動作を説明する。説明
の便宜上、エンジン騒音は吸気系騒音の２次調波成分が
主体であるとする。まず、エンジン回転に同期した信号
を発生するセンサ、ここではエンジンシリンダの吸入弁
開閉の周期の方形波を発生するクランク角センサ５の出
力信号がてい倍器３１に入力され、てい倍例えば２倍の
周波数の信号に変換され、この信号はローパスフィルタ
３２によって高調波成分を除去され、基本波の正弦波信
号に濾波される。一方、パラメータ設定回路３５はクラ
ンク角センサ５の出力信号に基づいてエンジン回転数を
算定するとともに、エアフローセンサ６の出力信号に基
づいてエンジン負荷量を算定し、またこれらの値に基づ
いてそのメモリ３５４から移相量及び振幅変調量の２つ
のパラメータ値を読み出し、制御信号として移相器３３
及び振幅変調器３４に出力する。移相器３３及び振幅変
調器３４はローパスフィルタ３２の出力信号である正弦
波の位相及び振幅を入力され、この位相及び振幅をそれ
ぞれ２つのパラメータ制御信号に基づいて移相及び振幅
変調し、電力増幅器２０に供給する。電力増幅器２０に
よって電力増幅された正弦波は電気音響変換器１０を駆
動し、これにより電気音響変換器１０から放射された音
波は車室１内の聴音点７においてエンジン騒音に含まれ
る例えば吸気系騒音の２倍調波成分を相殺する。これを
図２の騒音スペクトラムについてその現象を説明すると
、同図（ａ）　のスペクトラムのうち吸気系主成分（エ
ンジン回転数の３倍）の２倍調波成分である２８０Ｈｚ
成分が同図（ｂ）　に示すように１０ｄＢ以上減衰する
。このとき、他の周波数成分の増減はほとんどない。こ
こで、てい倍器３１のてい倍率はエンジン騒音のスペク
トラムの中で最も大きい成分に対応する値とすることが
望ましいことは言うまでもない。

【００２３】以上のようにこの実施例においては、エン
ジン回転に同期した信号の周波数をてい倍器３１により
てい倍し、その信号を高周波成分を除去するローパスフ
ィルタ３２により正弦波信号に変換し、クランク角セン
サ５及びエアフローセンサ６の出力に基づいて決定され
た移相及び振幅変調を上記正弦波信号に施し、電力増幅
した後、この電力増幅した信号に応じて電気音響変換器
１０によって逆相音を発生し、エンジン騒音の有害な低
周波成分を除去あるいは低減している。

【００２４】図１２はこの発明によるエンジン騒音低減
装置の第２の実施例における制御回路３０の構成を示し
、この実施例ではてい倍器３１、ローパスフィルタ３２
、移相器３３及び振幅変調器３４を複数系統例えば３系
統設け、その最終段である各振幅変調器３４の出力を混
合回路３６により混合して電力増幅器２０に供給するよ
うにしている。この実施例では、各てい倍器３１のてい
倍率を調整することにより、エンジン騒音に含まれる吸
気系騒音などの基本波成分のみならず、基本波に次いで
大きい２倍調波、３倍調波などの複数個の有害波成分を
同時に除去あるいは低減することができる。なお、回路
系統数としては、逆相波による騒音相殺の効果が大きい
周波数域が低周波域５０〜４００Ｈｚであることを考慮
すると、２又は３系統とすることが望ましい。それ以上
の数では、回路規模を大きくするだけで効果は小さいか
らである。

【００２５】図１３はこの発明の第３の実施例による構
成を示し、この実施例では電気音響変換器３０をエンジ
ンルーム２内であってエンジン３と聴音点７とを結ぶ線
上にあり、かつエンジンルーム２内で聴音点７に最も近
い車室１との隔壁８に設けている。従って、この実施例
では聴音点７に近くなった分だけ電気音響変換器１０の
出力を小さくすることができ、これを駆動する電力増幅
器２０の電力容量も小さくすることができる。又、聴音
点７に対して、騒音源であるエンジン３と相殺音波を出
力する電気音響変換器１０との指向角度が同一であるの
で、エンジン騒音のうちのかなり高い周波数成分まで低
減効果を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、エンジ
ン回転数信号をてい倍、高調波除去、移相及び振幅変調
するとともに、移相量及び振幅変調量をエンジンの運転
状態に応じて制御し、かつ振幅変調された信号に応じた
音波を電気音響変換手段から放射してエンジン騒音を相
殺しており、エンジン騒音を適確に低減することができ
る。又、電気音響変換手段をエンジンルーム内のエンジ
ンの近傍に設けたので、エンジン騒音は拡散する以前に
エンジンルーム内で低減され、車室内への伝播を確実に
低減することができる。

【００２７】又、この発明によれば、てい倍手段、フィ
ルタ手段、移相及び振幅変調手段を複数系統設けたので
、各てい倍手段のてい倍率を調整することにより、エン
ジン騒音の基本波成分のみならず高調波成分も除去、低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明装置の第１及び第２の実施例の構成図
である。

【図２】エンジン騒音のスペクトラム実測図及びその低
減図である。

【図３】エンジン騒音のスペクトラムとエンジン回転数
との関係図である。

【図４】エンジン騒音の調波成分とエンジン回転数との
関係図である。

【図５】エンジン騒音の調波成分とエンジン出力との関
係図である。

【図６】この発明の第１の実施例による制御回路の構成
図である。

【図７】この発明によるてい倍器の構成図である。

【図８】この発明によるローパスフィルタの構成図であ
る。

【図９】この発明による移相器の構成図である。

【図１０】この発明による振幅変調器の構成図である。

【図１１】この発明によるパラメータ設定回路の構成図
である。

【図１２】この発明の第２の実施例による制御回路の構
成図である。

【図１３】この発明装置の第３の実施例による構成図で
ある。

【図１４】従来装置の構成図である。

【符号の説明】

１　　車室 ２　　エンジンルーム ３　　エンジン ４　　吸気管 ５　　クランク角センサ ６　　エアフローセンサ ７　　聴音点 ８　　隔壁 １０　　電気音響変換器 ３０　　制御回路 ３１　　てい倍器 ３２　　ローパスフィルタ ３３　　移相器 ３４　　振幅変調器 ３５　　パラメータ設定回路 ３６　　混合回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エンジン回転に同期した信号を発生す
   る第１の検出手段と、エンジン負荷量に応じた信号を発
   生する第２の検出手段と、第１の検出手段の出力をてい
   倍するてい倍手段と、てい倍された信号から高調波成分
   を除去するフィルタ手段と、フィルタ手段の出力を移相
   及び振幅変調する移相及び振幅変調手段と、検出された
   エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて上記移相量及
   び振幅変調量を制御する信号を移相及び振幅変調手段に
   供給する制御信号発生手段と、車両のエンジンルーム内
   のエンジン近傍に設けられ、移相及び振幅変調された信
   号に応じて音波を発生する電気音響変換手段を備えたこ
   とを特徴とするエンジン騒音低減装置。
2. 【請求項２】　　上記てい倍手段とフィルタ手段と移相
   及び振幅変調手段を複数系統設け、かつ各移相及び振幅
   変調手段の出力を混合する混合手段を各移相及び振幅変
   調手段と電気音響変換手段の間に設けたことを特徴とす
   る請求項１記載のエンジン騒音低減装置。