JPH05210392A - 車両用騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用騒音制御装置において、スピーカにス
ピーカ駆動信号の低周波数成分が入力するのを防止し、
スピーカからの異音の発生およびスピーカの故障を防止
する。 【構成】 リファレンス信号生成手段10は、ＩＧパルス
信号を入力される周期測定部12と、この周期測定部12に
より測定されたエンジン回転数に基づきリファレンス信
号に含まれる次数成分を決定する次数決定部14と、周期
測定部12からのリファレンス信号の位相角の増分Δθ_r
(n) および次数決定部14からの決定次数に基づき所望の
リファレンス信号を発生するリファレンス信号発生部13
から構成されている。次数決定部14では周期測定部12に
よって予測演算されたエンジン回転の周期Ｔ_e ′(n+1)
に基づきエンジン回転周波数ｆ_e が求められ、スピーカ
５の再生周波数範囲に含まれるべき次数成分をテーブル
から検索して求め、求めた次数成分をリファレンス信号
発生部13に送出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン振動等により
生じる車室内の騒音を低減する車両用騒音制御装置に関
し、詳しくはマイクロホン等により集音した騒音とエン
ジン振動等に応じたリファレンス信号に基づき、上記騒
音を低減せしめる音をスピーカから出力する車両用騒音
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の室内における騒音は運転者およ
びその他の乗員の疲労を増大させ、また不快感を起こさ
せる。

【０００３】このような車内騒音としては、一般に200H
z 〜300Hz 以下の低周波（こもり音）と、エンジン騒
音、排気系放射量、ロードノイズ、風騒音等の中高波音
とがある。

【０００４】この中でもエンジン騒音は車内の人間にと
って影響が大きく、特にエンジン回転数が増大する加速
時等においては最大の騒音原因となっている。

【０００５】エンジン騒音はエンジンから車内に直接放
射される割合よりもボディ等を伝わって車内に到達する
割合が大であって、遮音部材を利用した防音対策には限
界があり、むしろエンジン騒音とは逆位相の音を出力し
てエンジン騒音を積極的に打ち消し、車内の人間にはあ
たかもエンジン騒音が出ていないように感じさせる、い
わば積極的防音対策が注目されている。

【０００６】このような積極的防音対策に関する従来技
術としては、搭乗者のヘッドレスト付近に取り付けたマ
イクロホンによって集音した騒音と、エンジンの回転数
に同期したリファレンス信号に基づき、車内に取り付け
たスピーカから車内騒音とは逆位相となる音を出力して
このエンジン騒音を打ち消すようにしたものが知られて
いる（特表平1-501344号公報）。

【０００７】すなわち、この公報記載の技術は図７に示
す如く、車室110 内の所定位置に車室内騒音を集音する
複数個のマイクロホン112 と二次音源を構成する２つの
スピーカ111 が設置されている。マイクロホン112 によ
り集音された騒音は電気信号に変換されて制御部113 に
送出される。

【０００８】一方、エンジン102 の回転数に同期したエ
ンジン回転検出信号に基づき、リファレンス信号発生器
115 においてリファレンス信号が発生される。制御部11
3 では入力されたリファレンス信号とマイクロホン112
からの電気信号に応じて適応フィルタ114 のフィルタ常
数を変化させて２つのスピーカ111 から、車室110 内騒
音を打ち消す音（騒音と逆位相となる音）が出力される
ように上記スピーカ111 を駆動する。

【０００９】ところでエンジン騒音は多数の周波数成分
を重畳せしめたものからなっているが、スペクトル分析
を行なうと主にエンジン回転数の整数次成分に分離する
ことができる。例えばエンジン回転の周波数が50Hzのと
きエンジン騒音をスペクトル分析すると、図８に示す如
くこの周波数の整数次成分の周波数位置にピークを検出
することができる。

【００１０】そこで、上述した従来技術においては上記
整数次成分（場合によってはハーフ次成分も）のうち騒
音に寄与する割合の大きい複数（実際には例えば数十
個）の成分について打ち消しを行なうべく、これらの複
数の成分を含むようなリファレンス信号を生成する。

【００１１】ところで、上記リファレンス信号発生器11
5 は例えば図９に示す如き構成を有している。すなわ
ち、波形成形されたイグニッションパルス信号（以下、
ＩＧパルス信号と称する）が、まず分周器116 に入力さ
れ、この分周器116 からエンジン回転に一致した周期で
立上りまたは立下りを生じるパルス性の信号がリセット
信号としてカウンタ117 に入力される。このカウンタ11
7 は上記立上りまたは立下り周期の１サイクル期間内に
カウンタクロック信号発生器118 から入力されたクロッ
ク信号のパルス数を計数して各エンジン回転周期を算出
する。この算出値からエンジンの回転角速度ω₀ が求め
られることとなり、さらに余弦関数発生器119 によりco
s(ｎω₀ ）（ｎ：整数、図９の例ではｎ＝２，４の場合
が示されている。）の値が求められる。次いで差分方程
式の形で表わされた２つの正弦波発振器120a，b に各々
cos(２ω₀ ），cos(４ω₀ ）の値が入力され、これらの
正弦波発振器120a，b からは各々２ω₀ ，４ω₀ の角速
度に対応する正弦波信号が出力され、これら２つの正弦
波信号は加算器121 で互いに加算されてエンジン回転周
期に一致したリファレンス信号が生成される。

【００１２】なお、図７中の点線で囲まれた部分122 は
ソフトフェアで実現される部分を示している。

【００１３】したがって、このリファレンス信号は上述
した如き異なる周期の２つの正弦波信号が互いに重畳さ
れた信号として構成される。ここでは便宜上、リファレ
ンス信号を２つの信号成分により構成しているが、実際
には例えば数十個の信号成分を一旦生成し、これを全て
加算することによりリファレンス信号が生成されること
となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した如く、上記騒
音制御装置を用いてエンジン騒音を制御する場合にはエ
ンジン回転数の測定結果に基づいてリファレンス信号を
生成し、この信号を用いてエンジン騒音を打ち消す音を
スピーカから出力する。すなわち、エンジン回転数が10
00rpm のときには16.7Hzを基本周波数とし、その整数次
成分を合成してなる騒音打消音をスピーカから出力する
必要があり、そのためこれらの整数次の周波数成分に対
応する成分を有するスピーカ駆動信号をスピーカに入力
することになる。

【００１５】しかしながら、一般に車載用として使用さ
れているスピーカはその再生可能周波数域の下限が60〜
80Hzであるため、上記各成分をそのまま合成してなるス
ピーカ駆動信号をスピーカに入力すると、スピーカによ
り再生困難な低周波成分も入力されてしまい、スピーカ
から異音が発生したりスピーカが故障したりするおそれ
があった。

【００１６】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、スピーカへの低周波成分の入力を防止してスピー
カからの異音の発生およびスピーカの故障を防止し、エ
ンジン振動に伴なう車両騒音を効率的に抑制し得る車両
用騒音制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用騒音制御
装置は、着座した乗員の耳位置付近に配設された、車室
内騒音を集音する集音手段と、該車室内の騒音を低減し
得る音を出力するスピーカと、エンジン回転に応じた信
号を検出する信号検出手段と、この検出された信号に基
づきリファレンス信号を生成するリファレンス信号生成
手段と、前記集音手段により集音された騒音と前記リフ
ァレンス信号生成手段により生成されたリファレンス信
号に基づき、前記集音手段の配設位置で前記車室内の騒
音を低減すべく前記スピーカから該騒音を打ち消す音が
出力されるようコントロールするコントロール手段とを
備えてなる車両用騒音制御装置において、前記リファレ
ンス信号生成手段が、前記検出された信号のうち前記ス
ピーカの再生可能周波数域に応じた信号成分のみに基づ
いて前記リファレンス信号を生成するように構成されて
なることを特徴とするものである。

【００１８】また、前記スピーカの再生可能周波数域に
応じた信号成分がエンジン回転数に基づいて決定される
ように構成することも可能である。

【００１９】上記「スピーカの再生可能周波数域に応じ
た信号成分」とは「スピーカが正常に再生動作をなし得
る入力信号の周波数範囲に含まれるスピーカ駆動信号成
分を生成し得るリファレンス信号成分」を意味する。

【００２０】

【作用および発明の効果】上記構成によれば、スピーカ
の再生可能周波数域に応じた信号成分のみに基づいてリ
ファレンス信号を生成している。すなわち、リファレン
ス信号はスピーカの再生可能周波数域に含まれる周波数
成分を合成したものから生成されており、このリファレ
ンス信号に基づいて生成されるスピーカ駆動信号もこの
リファレンス信号を構成する周波数成分から構成される
ことになる。

【００２１】したがって、スピーカに入力されるスピー
カ駆動信号はスピーカ再生可能周波数域に含まれる成分
のみで構成されており、スピーカには再生不能な低周波
成分が入力されることはなく、したがって、スピーカか
ら異音が発生したりスピーカが故障したりする事態を防
止でき、エンジン振動に伴なう車両騒音を効率よく、良
好に抑制することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２３】図２は、本発明の実施例に係る車両用騒音
制御装置を自動車の車内に取り付けた様子を示す概略図
である。

【００２４】すなわち、この装置は各座席のヘッドレス
ト１位置に埋め込まれてなるマイクロホン２と、このマ
イクロホン２によって集音された音を変換してなる電気
信号およびイグニッションパルス検出器３（以下、ＩＧ
パルス検出器３と称する）から送出されたイグニッショ
ンパルス信号を入力されるコントローラ４と、コントロ
ーラ４により駆動され、車内の騒音を打ち消す音を出力
するオーディオ用スピーカ（フロント、サイド、リア）
５とからなっている。

【００２５】上記マイクロホン２は各乗員の両耳の位置
と一致する位置に配されており、これによりコントロー
ラ４には、各乗員に実際に聞こえている音に応じた電気
信号が入力されることとなる。

【００２６】また、ＩＧパルス検出器４はエンジン回転
に同期した信号を取り出すもので、例えばクランク軸の
回転検出あるいはイグナイタからのイグニッションタイ
ミング検出等により得られた信号をＩＧパルス信号とし
て出力するものである。

【００２７】さらに、運転席のフロントパネル付近に
は、乗員が本装置のＯＮ／ＯＦＦあるいは打ち消す騒音
の種類の切換えを適宜行なうための操作スイッチ4aが配
設されている。

【００２８】なお、上記スピーカ５はＣＤ、磁気テー
プ、チューナ等からの音声信号を音に変えて出力する一
般のオーディオ用スピーカであって、このような音と上
記騒音の打消し音とを同時に、または一方のみを出力す
るようになっている。

【００２９】図３は上記本装置の概略を示すブロック図
である。

【００３０】すなわち、この図３によれば、ＩＧパルス
検出器３から送出されたＩＧパルス信号と、増幅器６に
より増巾されＡ／Ｄ変換器７によりデジタル変換され
た、マイクロホン２から送出された騒音情報を担持した
電気信号はコントローラ４に入力され、また、コントロ
ーラ４から送出されたスピーカ駆動信号はＤ／Ａ変換器
８によりアナログ変換され、増巾器９により増巾されて
スピーカ５に印加されこのスピーカ５から所望の音を出
力させる。

【００３１】このコントローラ４は図４に示すように、
入力されたＩＧパルス信号からこのＩＧパルス信号に同
期したリファレンス信号を生成するリファレンス信号生
成手段10と、このリファレンス信号生成手段10により生
成されたリファレンス信号およびマイクロホン２から出
力されたマイクロホン出力信号に基づき適切なスピーカ
駆動信号を出力する適応制御手段11を備えている。

【００３２】上記リファレンス信号生成手段10は図１に
示す如く、ＩＧパルス信号を入力される周期測定部12
と、この周期測定部12により測定されたエンジン回転数
に基づきリファレンス信号に含む次数成分を決定する次
数決定部14と、上記周期測定部12からのリファレンス信
号の位相角の増分Δθ_r (n) および上記次数決定部14か
らの決定次数に基づき所望のリファレンス信号を発生す
るリファレンス信号発生部13から構成されている。

【００３３】上記周期測定部12、上記リファレンス信号
発生部13および上記次数決定部14は各々ソフトで構成さ
れており、このうち周期測定部12はＩＧパルス信号が入
力される度に起動されるプログラムを備え、リファレン
ス信号発生部13はコントローラ４からのサンプリングク
ロック信号が入力される度に起動されるプログラムを備
えている。

【００３４】以下、上記各部12，13，14における動作を
さらに詳細に説明する。

【００３５】上記周期測定部12では、まず下記(1) 式に
より次の時点に入力されるであろうＩＧパルスの周期Ｔ
_IG′(n+1) を予測する。

【００３６】 Ｔ_IG′(n+1) ＝２Ｔ_IG(n) −Ｔ_IG(n-1) …(1) 但し、Ｔ_IG(n) は今回入力されたＩＧパルスの周期であ
り、Ｔ_IG(n-1) は前回入力されたＩＧパルスの周期であ
る。なお、ｎはサンプリングの順番を表わす。

【００３７】次に、この予測周期Ｔ_IG′(n+1) を用いた
下記(2) 式に基づき次のＩＧパルス入力時点におけるエ
ンジンの回転周期Ｔ_e ′(n+1) を予測する。

【００３８】 Ｔ_e ′(n+1) ＝Ｎ・Ｔ_IG′(n+1) …(2) 但し、Ｎは整数である。例えば４サイクル４気筒エンジ
ンにおいてはＩＧパルスが４回入力する間にエンジンが
２回転するのでＮは２となる。

【００３９】さらに、この予測回転周期を用いた下記
(3) 式に基づき今回のＩＧパルス入力時点から次のＩＧ
パルス入力時点までのエンジン回転角の増分Δθ_r (n)
を算出する。

【００４０】

【数１】

【００４１】但し、ｆ_s はサンプリングクロック信号の
周波数である。

【００４２】リファレンス信号の位相角はエンジン回転
角に等しいのでリファレンス信号の位相角の増分も上記
Δθ_r (n) で表わされる。

【００４３】また、上記次数決定部14では上記周期測定
部12によって予測演算されたエンジン回転の周期Ｔ_e ′
(n+1) に基づきエンジン回転周波数ｆ_e が求められ、上
記スピーカ５の再生可能周波数範囲に含まれるべき次数
成分を図５に示す如きテーブル（メモリー内に作成され
ている）から検索して求め、求めた次数成分をリファレ
ンス信号発生部13に送出する。

【００４４】すなわち、例えば求められたエンジン回転
数が1000rpm （エンジン回転周波数ｆ_e は16.7Hz）、ス
ピーカ５の最低再生周波数ｆ_s が60Hzのときｆ_s ／ｆ_e
＝3.6 となり、最低次数Ｐ_m は４となる。したがってこ
の図５に示す表にはエンジン回転周波数ｆ_e の整数次と
ハーフ次のうち４以上の値が複数個記載されており、こ
の表に記載された次数値がリファレンス信号発生部13に
送出されることとなる。なお、ハーフ次も含めたのはハ
ーフ次周波数の打消音を発生することにより、より消音
効果を高めることができるからである。

【００４５】また、上記リファレンス信号発生部13で
は、まず周期測定部12から入力されたリファレンス信号
の位相角の増分Δθ_r (n) を用いた下記(4) 式に基づき
リファレンス信号の位相角θ_r (k) を算出する。

【００４６】 θ_r (k) ＝θ_r (k-1) ＋Δθ_r (n) …(4) 但し、ｋはサンプリングの順番を示すもので、θ_r (k-
1) は前回のリファレンス信号の位相角を表わすもので
ある。

【００４７】次に、このリファレンス信号の位相角を用
いた下記(5) 式に基づきリファレンス信号ｘ(k) を演算
する。

【００４８】

【数２】

【００４９】但し、ｍおよびＭは合成すべき成分のうち
最低次数値と最高次数値を表わすものである。

【００５０】このリファレンス信号ｘ(k) は次に入力さ
れるＩＧパルス信号の予測値に基づいて求められたもの
であるから、次のＩＧパルスが検出された時点において
エンジン振動に起因する騒音を打ち消すためにそのリフ
ァレンス信号としてｘ(k) を用いることによりエンジン
回転が大きく変動する場合においても消音効果を高める
ことができる。

【００５１】また、スピーカ再生可能周波数域に応じた
信号成分のみによってリファレンス信号を生成している
ので、スピーカ５に入力すべきスピーカ駆動信号もこの
周波数域内の信号成分のみから構成可能となり、スピー
カ５からの異音発生あるいはスピーカ５の故障等のおそ
れが小さくなる。

【００５２】また、上記適応制御手段11は、このリファ
レンス信号に基づき、このリファレンス信号に含まれ
る、上記次数決定部14で選択された次数成分がこの後マ
イクロホン出力信号に含まれなくなるように、適応フィ
ルタ20において位相調整およびゲイン調整がなされるよ
うにし、スピーカ５から出力される音をコントロールす
ることとなる。

【００５３】すなわち、本実施例装置の適応制御手段11
は、ＬＭＳ方式（Least Mean Square method) を採用し
ており、図６に示す如く、リファレンス信号が入力され
た適応フィルタ20に対し、適応機構21によりマイクロホ
ン出力信号に基づきフィルタ係数の調整を行なう。

【００５４】その際に、下記漸化式を用い偏差Ｊが最小
値をとるように処理する。

【００５５】

【数３】

【００５６】また、このＬＭＳ方式では図６に示される
ように適応機構21はスピーカ５とマイクロホン２の間の
伝達関数Ｈ22を入力され、この伝達関数Ｈをも考慮して
適応フィルタ20の係数を調整するようになっており、こ
れによりスピーカ５とマイクロホン２の空間的距離がい
わば補間されることとなる。

【００５７】本発明の車両用騒音制御装置としては、上
記実施例のものに限られるものではなく、その他種々の
変更が可能である。

【００５８】例えば、上記次数決定部としては予め次数
値を記憶させたメモリーテーブルを必ずしも有している
必要はなく、例えばエンジン回転周波数ｆ_e が求められ
る度に所定の計算式にしたがって図５に示すテーブルの
如き次数値を逐次算出するようにしてもよい。

【００５９】また、上記実施例においてはスピーカ再生
可能周波数域内における整数次成分およびハーフ次成分
をリファレンス信号の構成要素としているが、ユーザの
好みの音場を形成するため例えば奇数次成分のみ、ある
いは偶数次成分のみ、あるいは振巾の大きい方から所定
数の次数成分のみをリファレンス信号の構成要素とする
ことも可能である。

【００６０】また、上記周期測定部は、信号検出手段に
より検出された信号周期の変化量を算出することができ
るプログラムを有していればよく、また上記リファレン
ス信号発生部は、算出された周期の変化量と上記信号検
出手段によって次に検出される信号の周期を予測演算す
るプログラムを有していればよい。

【００６１】また、上記適応制御手段11としてはＬＭＳ
方式を採用しているが、これに代えてシンプレックス(S
implex) 方式あるいはパウエル(Powell)方式を採用する
ことももちろん可能である。

【００６２】また、本実施例装置では全乗員の耳元にセ
ンサ用のマイクロホン２を取り付け、全乗員について騒
音制御をしているが、特定の乗員のみ、例えば運転手あ
るいは運転手と助手席の乗員のみについて騒音制御を行
なうことも可能で、この場合には、この特定の乗員の耳
元のマイクロホン２からの信号をコントローラ４に入力
せしめればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図４に示すリファレンス信号生成手段の内部を
示すブロック図

【図２】本発明の一実施例に係る車両用騒音制御装置の
取付位置を示す概略図

【図３】図２に示す装置の概略を示すブロック図

【図４】図３に示すコントローラの内部を示すブロック
図

【図５】図１に示す次数決定部に含まれるテーブルを示
す概略図

【図６】図４に示す適応制御手段の内部を示すブロック
図

【図７】従来技術を説明するためのブロック図

【図８】エンジン騒音のスペクトル分析を示すグラフ

【図９】図７に示す従来技術のリファレンス信号発生器
の動作を説明するためのブロック図

【符号の説明】

２ マイクロホン ３ イグニッションパルス検出器 ４ コントローラ ５ スピーカ 10 リファレンス信号生成手段 11 適応制御手段 12 周期測定部 13 リファレンス信号発生部 14 次数決定部 20 適応フィルタ 21 適応機構 116 分周器 117 カウンタ 118 カウンタクロック信号発生器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着座した乗員の耳位置付近に配設され
   た、車室内騒音を集音する集音手段と、 該車室内の騒音を低減し得る音を出力するスピーカと、 エンジン回転に応じた信号を検出する信号検出手段と、 この検出された信号に基づきリファレンス信号を生成す
   るリファレンス信号生成手段と、 前記集音手段により集音された騒音と前記リファレンス
   信号生成手段により生成されたリファレンス信号に基づ
   き、前記集音手段の配設位置で前記車室内の騒音を低減
   すべく前記スピーカから該騒音を打ち消す音が出力され
   るようコントロールするコントロール手段とを備えてな
   る車両用騒音制御装置において、 前記リファレンス信号生成手段が、前記検出された信号
   のうち前記スピーカの再生可能周波数域に応じた信号成
   分のみに基づいて前記リファレンス信号を生成するよう
   に構成されてなることを特徴とする車両用騒音制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記スピーカの再生可能周波数域に応じ
   た信号成分がエンジン回転数に基づいて決定されること
   を特徴とする請求項１記載の車両用騒音制御装置。