JPH08106293A - 能動消音システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】新規に受音体を増設することなく車両騒音の消
音を行うこと。 【構成】能動消音システム1 は、エンジン制御ユニット
100 とスピーカー200 から構成。エンジン制御ユニット
100 は、エンジン制御ユニット100 の制御を司るＣＰＵ
101、RAM 及びROM より構成されエンジンの回転数や負
荷毎に最適な干渉音の振幅及び位相を記憶している消音
制御マップ102 、ＣＰＵ 101の指令に基づき任意の振幅
及び位相にてSIN 波を発生するＳＩＮ波発生回路103 、
ＳＩＮ波発生回路103 の出力を入力して増幅させるパワ
ーアンプ104 、スピーカー200 のマイク作動時にスピー
カー200 からの信号を周波数帯で選択増幅させる増幅回
路105 、増幅回路105 からの出力からエンジンの爆発と
同期する周波数成分の振幅と位相を抽出しＣＰＵ101 に
出力する振幅位相抽出回路106 から構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両走行時に発生する
騒音に対し干渉音を発生させて消音を行う能動消音シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジン騒音に起因する車室内騒
音の能動的消音技術として、一般にエンジンの回転数
（基準角度）検出手段と負荷検出手段とからエンジンの
回転数と負荷を求め、消音制御マップを用いて消音対象
部に発生する騒音を予測し、その騒音と同振幅で逆位相
の干渉音を発生させ、その干渉音と騒音とを干渉させて
能動的な消音を行う方式、或いは、エンジンの回転数検
出手段と騒音検出手段とを用いて、高速のＤＳＰ(Digit
al Signal Processor)を介し、リアルタイムに干渉音を
発生させて能動的な消音を行う方式がある。

【０００３】上記二つの能動消音方式のうち、後者の方
式については制御が複雑になり、製造コストが高くなる
という問題があり、また、前者の方式については後者の
方式に比べて制御が簡単で製造コストを低く抑えること
ができるという利点がある反面、騒音源が経時変化を生
じた場合には、制御が不適応となり異常音を発生しやす
いという問題点を有している。

【０００４】このような問題点を解決するために、別体
の受音体を用いて消音量を検出し、消音制御マップを補
正する方式がさまざまに考案されており、例えば、特開
平５−２６５４６６号に示されるように、車室内に受音
体を設置して残留騒音を検出し、この残留騒音の値を用
いて消音制御マップ上の制御定数を補正することにより
残留騒音の低減を図るものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、別体の
受音体を用いて消音量を検出することは、新規に受音体
を増設することであり、部品点数の増加をもたらし、小
型軽量化が困難となり、能動消音システムの車両搭載上
の問題がある。加えて、部品点数の増加によって、能動
消音システムの製造コストが高くなるという問題があ
る。

【０００６】従って、本発明の目的は、新規に受音体を
増設することなく、車両騒音の消音を行うことのできる
能動消音システムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の構成は、車両走行時に発生する騒音に対し
て干渉音を生成し、騒音を低減させる能動消音システム
であって、車両の運転条件に応じて干渉音の生成の制御
を行うため、運転条件と振幅及び位相との関係を規定し
た消音制御表を記憶する消音制御表記憶手段と、車両の
運転条件を検出する運転条件検出手段と、消音制御表か
ら運転条件検出手段により検出された運転条件に対応す
る振幅及び位相を決定し、その振幅及び位相に基づいて
干渉音を生成する干渉音生成手段と、その干渉音生成手
段によって生成された干渉音を発する発音機能を有した
発音手段とを備え、その発音手段は一時的に発音機能を
停止して騒音を受音する受音機能を有し、干渉音発生手
段は発音手段にて受音した騒音から消音対象周波数成分
の振幅及び位相を検出するとともに、騒音の振幅及び位
相データに基づいて消音制御表の補正を行い、干渉音発
生手段は補正された消音制御表に従い、騒音に対する干
渉音を生成することを特徴とする。

【０００８】また、第二の発明の構成は、発音手段は車
両始動後に所定の複数の運転条件において車両から発生
される騒音を少なくとも１回受音し、干渉音生成手段は
発音手段にて受音された所定の複数の運転条件下におけ
る騒音の振幅及び位相に基づいて、消音制御表の補正を
車両始動後に少なくとも１回行うことを特徴とする。

【０００９】第三の発明の構成は、能動消音システムに
おいて、発音手段は車両のボンネット内に設置され、エ
ンジンから車室に至る騒音を低減することを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】第一の作用は、車両の騒音に対して干渉音を発
する発音手段を、一時的に発音機能を停止させ騒音を受
音する受音手段として用い、受音した騒音から消音のた
めの周波数成分の振幅及び位相を検出し、その振幅及び
位相の値を用いて消音制御表の補正を行い、補正された
消音制御表に基づいて車両騒音に対する干渉音を生成す
る。（請求項１） 第二の作用は、発音手段による車両騒音の受音は、車両
走行後に少なくとも１回行い、発音手段にて受音された
騒音に基づいて消音制御表の補正を車両走行後に少なく
とも１回行う。（請求項２） 第三の作用は、車両のボンネット内に発音手段を設ける
構成とする。（請求項３）

【００１１】

【発明の効果】第一の効果は、発音手段を受音手段とし
ても用いるため、新規に受音手段を増設することがな
く、能動消音システムを構成する部品点数を低減するこ
とができ、システムの小型軽量化が可能となる。加え
て、部品点数を低減することができるために、能動消音
システムのコストを低く抑えることができ、車両への搭
載性が向上する。（請求項１） 第二の効果は、発音手段の発音機能を停止して車両騒音
の受音を行う頻度が、常時ではなく車両走行後に少なく
とも１回であるため、車内搭乗者の聴感の変動を最小限
に抑えることができる。また、受音は車両走行後に少な
くとも１回であるため、受音信号をリアルタイムで検出
する必要がなく、能動消音システムの制御系の回路構成
が簡略化できる。（請求項２） 第三の効果は、車両走行の経時変化に対して消音制御表
の補正を行うため、騒音源の経時変化に対し異常音を発
することなく消音制御の適応が可能である。（請求項１
及び請求項２） 第四の効果は、車両のボンネット内に発音手段を設ける
ことで、エンジンから車室に至る騒音を低減することが
できる。（請求項３）

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明の構成を示すブロック図であ
る。能動消音システム１は、エンジン制御ユニット１０
０とスピーカー２００とから構成される。エンジン制御
ユニット１００は、エンジン制御ユニット１００の制御
を司るＣＰＵ１０１、不揮発性ＲＡＭ及びＲＯＭより構
成されエンジンの回転数や負荷ごとに最適な干渉音の振
幅及び位相を記憶している消音制御マップ１０２、ＣＰ
Ｕ１０１の指令に基づき任意の振幅及び位相にてＳＩＮ
波を発生するＳＩＮ波発生回路１０３、ＳＩＮ波発生回
路１０３の出力を入力して増幅させるパワーアンプ１０
４、スピーカー２００がマイク作動を行っている際にス
ピーカー２００からの信号を周波数帯で選択増幅させる
増幅回路１０５、増幅回路１０５からの出力からエンジ
ンの爆発と同期する周波数成分の振幅と位相を抽出しＣ
ＰＵ１０１に出力する振幅位相抽出回路１０６より構成
される。

【００１３】エンジン制御ユニット１００は、エンジン
の気筒判別信号Ｇ、回転数信号Ｎｅ、スロットル開度
（負荷）信号ＴＨが入力される構成となっている。これ
ら入力信号は、波形処理回路（図示しない）を経て、Ｃ
ＰＵ１０１が判別可能な信号レベルに変換された後、Ｃ
ＰＵ１０１の入力ポートに接続される。スピーカー２０
０は、エンジン制御ユニット１００内のパワーアンプ１
０４で増幅された電気信号を音波に変換し、干渉音を発
生する。

【００１４】上記構成から成る能動消音システム１の作
用について図５に示すフローチャートに基づいて説明す
る。まず、消音処理について説明する。エンジン制御ユ
ニット１００内のＣＰＵ１０１は、気筒判別信号Ｇ、回
転数信号Ｎｅの信号線によりエンジン回転毎の位相基準
と回転速度を検出し、同時にスロットル開度信号ＴＨに
よりエンジンの負荷状態を検出する。

【００１５】検出された回転速度及びエンジン負荷は、
ステップ１０００にて、予め定めておいた複数の運転条
件点（図６のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｏの各点）における回転
数と負荷のウィンドウ内であるか否かが判定され、ウィ
ンドウ（所定範囲）内でない場合にはステップ２０００
にて検出したエンジン状態に最適な干渉音の振幅及び位
相データを予めマップ化してある消音制御マップ１０２
から引き出し、出力ポート（図示しない）を介し、ＳＩ
Ｎ波発生回路１０３に干渉音の情報を伝達する。

【００１６】ＳＩＮ波発生回路１０３で出力された信号
は、パワーアンプ１０４にて目的の電圧振幅となるよう
に増幅され、スピーカー２００により干渉音として出力
される。この時の信号の流れを図２に示す。尚、消音時
には図中の増幅回路１０５及び振幅位相抽出回路１０６
は機能せず、電気的に切り離されている。

【００１７】次に、騒音の検出について説明する。ステ
ップ１０００にて検出された回転数及び負荷が、ウィン
ドウ内と判定された時には騒音の検出が行われる。騒音
の検出は、各運転条件点ウィンドウで設定した条件に対
し１回だけ行って消音制御マップ１０２を更新するが、
ステップ１００１にて１回目の騒音の検出かどうかの判
定を行う。

【００１８】ステップ１００１で、１回目の検出である
と判定されると騒音検出の選択が行われ、ステップ１０
０２にてスピーカー２００の作動を停止し、スピーカー
２００を受音体として機能させ、車両騒音を受信し、続
くステップ１００３にて騒音から振幅と位相の抽出を行
う。

【００１９】受音した信号は、消音目的の周波数に対し
て十分に高い周波数成分を含んでおり、かつ、微弱であ
るために増幅回路１０５にて信号の増幅と高周波成分の
除去を行う。この信号は、次段の振幅位相抽出回路１０
６にて、目的の周波数の音に分解され、振幅及び位相の
デジタルデータに変換され、ＣＰＵ１０１に出力され
る。この時の信号の流れを図３に示す。その後、ステッ
プ１００４にてスピーカー２００を受音状態から発音状
態に戻し、干渉音の生成のためステップ１００５にて上
述のデジタルデータの位相を反転させた後、ステップ１
００６にて消音制御マップ１０２を更新する。

【００２０】ここで、騒音検出の条件を図６に示される
消音制御マップ１０２に基づいて説明する。図６は、エ
ンジン回転数、負荷による振幅（位相）を示すグラフで
ある。図中の点ａは制御回転数領域下限における制御負
荷領域の中点を示し、点ｂは制御回転数領域上限におけ
る制御負荷領域の中点を示し、点ｃは制御負荷領域下限
における制御回転数領域の中点を示し、点ｄは制御負荷
領域上限における制御回転数領域の中点を示し、点ｏは
制御負荷領域及び制御回転数領域の中点を示す。

【００２１】騒音を検出する条件は、上記のａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｏの５点であり、１回目の走行時にこの５点に
ついて騒音の振幅及び位相の検出を行う。制御領域は、
通常の走行に対応して無理のない領域に設定することが
望まれるが、走行中これらの各点の回転数及び負荷条件
が実現されなければ、これら各点について騒音の検出が
行われず、この場合には以前に検出したデータを用いて
補正を行うことになる。

【００２２】続いて、消音制御マップ１０２の補正方法
について説明する。スピーカー２００にて検出された騒
音の振幅と位相については、振幅はそのままに、位相は
１８０°移相させることにより、干渉音の波形を生成す
ることができる。車両始動後に上記方法によりａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｏの各点で振幅及び位相を少なくとも１回検出
し、旧データにて構成された消音制御マップ１０２のデ
ータを更新する。まず、消音制御マップ１０２における
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｏの各点のデータの更新式を式１に示
す。

【００２３】

【数１】 Ｘ_n ＝ Ｘ_n-1 ＋ ΔＸ／２ ……（１）

【００２４】式１において、Ｘはａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｏの
５点の内のいずれか１つを示し、ΔＸは消音制御マップ
１０２上の旧データと当該検出データとの偏差を示す。
また、添え字のn 及びn-1 はデータの時系列上での序列
を示す。従って、Ｘ_n-1 は消音制御マップ１０２上の旧
データを意味し、Ｘ_n は消音制御マップ上の更新された
新データを意味する。

【００２５】次に、消音制御マップ１０２におけるａ、
ｂ、ｃ、ｄ、ｏの５点以外でのデータの更新について説
明する。図７は消音制御マップ１０２の概要を示す模式
図である。消音制御マップ１０２は４つの線分ｏａ、ｏ
ｂ、ｏｃ、ｏｄによって４つの平面に分割される。即
ち、３点ｏ、ｂ、ｃ、３点ｏ、ａ、ｃ、３点ｏ、ａ、
ｄ、３点ｏ、ｂ、ｄにてそれぞれ一義的に平面が求ま
り、それぞれの平面をＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とする。
ここで、便宜上、平面Ｐ１上に存在する点ｅにおけるデ
ータの更新について考えると、点ｅにおけるデータは式
２に示される計算式によって更新される。

【００２６】

【数２】 ｅ_n ＝ｅ_n-1 ＋｛（ｌ_b ／ｏｂ）×（Δｂ−Δｏ） ＋（ｌ_c ／ｏｃ）×（Δｃ−Δｏ）｝ ……（２）

【００２７】式２において、ｏｂ、ｏｃはそれぞれ図７
上での線分ｏｂ、線分ｏｃの大きさを示す。また、ｌ_b
は図７上で点ｅから線分ｏｃに下ろした垂線の足の長さ
を示し、ｌ_c は点ｅから線分ｏｂに下ろした垂線の足の
長さを示す。Δｂ、Δｃ、Δｏはそれぞれ点ｂ、点ｃ、
点ｏにおける旧データと当該検出データとの偏差を示
す。添え字のn 及びn-1 はデータの時系列上での序列を
示す。従って、ｅ_n-1 は点ｅの旧データを意味し、ｅ_n
は点ｅの更新された新データを意味する。

【００２８】消音時には、式２に示される計算式を用い
て、旧データを用いた消音制御マップ１０２の更新をす
ることで、エンジンの経時変化により生じる騒音パラメ
ータ（振幅及び位相）の変動に対応することが可能とな
る。また、上記補正を実現するために、エンジン制御ユ
ニット１００において、エンジン始動後（エンジン制御
ユニット１００がエンジン気筒判別信号Ｇを検出した
後）に予め用意しておいた回転数、負荷のウィンドウの
各点（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｏ）の判定を順次少なくとも１
回行う構成にしておけばよい。

【００２９】次に、図４に第二実施例として本考案を車
両に適用した場合について説明する。エンジンルーム３
００内には、エンジン４００とエンジン４００に対向さ
せてスピーカー２００が設置されている。エンジンルー
ム３００は、ボンネット３０２とパネル３０１とで区切
られた空間であり、エンジン制御ユニット１００（図示
しない）の指令により、スピーカー２００から発生した
エンジン４００の騒音とは等振幅逆位相の干渉音は、エ
ンジン４００とパネル３０１との間の空間でエンジン騒
音と干渉し合い相殺される。

【００３０】上記構成により、従来エンジン４００から
パネル３０１を経て車室内５００へと伝達した空気伝播
音をパネル３０１の通過前に低減させ、車室内５００の
騒音を低減させることができる。なお、この場合騒音検
出時にスピーカー２００が検出する騒音は、エンジン４
００が発する騒音であり、エンジン制御ユニット１００
はエンジン４００の発する騒音の経時変化を補正するよ
うに作動する。

【００３１】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば、第二実施例ではスピーカー２００をエン
ジンルーム３００内に設置しているが、車室内５００の
騒音の低減を行うために、車室内５００に直接スピーカ
ー２００を設置する構成としてもよく、或いは、吸排気
系の消音対策として吸気管や排気管にスピーカー２００
を設置する構成としてもよい。

【００３２】また、上記実施例においてスピーカー２０
０を単体にて構成しているが、必要な数だけ複数個スピ
ーカー２００を設置してもよい。この時、複数のスピー
カー２００に対し、車室内５００の各々の場所での騒音
の違いを考慮して、必要に応じて個別の電気信号をそれ
ぞれのスピーカー２００に入力する方式としてもよい。

【００３３】さらに、本発明においては、エンジン制御
ユニット１００はＣＰＵ１０１を内蔵した構成としてい
るが、エンジン制御ユニット１００がＣＰＵ１０１を内
蔵せずとも電気的にこれと等価な制御を行う回路構成と
なっていればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】消音時の信号の流れを示す模式図。

【図３】騷音検出時の信号の流れを示す模式図。

【図４】本発明を車両に搭載した際の構成を示す模式
図。

【図５】本発明の処理の流れを示すフローチャート。

【図６】消音制御マップを示した模式図。

【図７】データ更新の定義を示すための消音制御マップ
の模式図。

【符号の説明】

１ 能動消音システム １００ エンジン制御ユニット ２００ スピーカー ３００ エンジンルーム ３０１ パネル ３０２ ボンネット ４００ エンジン ５００ 車室内 Ｇ 気筒判別信号 Ｎｅ 回転数信号 ＴＨ スロットル開度（負荷）信号 ａ 制御回転数領域下限における制御負荷領域の
中点 ｂ 制御回転数領域上限における制御負荷領域の
中点 ｃ 制御負荷領域下限における制御回転数領域の
中点 ｄ 制御負荷領域上限における制御回転数領域の
中点 ｏ 制御負荷領域及び制御回転数領域の中点

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両走行時に発生する騒音に対して干渉音
   を生成し、前記騒音を低減させる能動消音システムであ
   って、 車両の運転条件に応じて前記干渉音の生成の制御を行う
   ため、運転条件と振幅及び位相との関係を規定した消音
   制御表を記憶する消音制御表記憶手段と、 車両の前記運転条件を検出する運転条件検出手段と、 前記消音制御表から前記運転条件検出手段により検出さ
   れた運転条件に対応する振幅及び位相を決定し、その振
   幅及び位相に基づいて前記干渉音を生成する干渉音生成
   手段と、 前記干渉音生成手段によって生成された干渉音を発する
   発音機能を有した発音手段とを備え、 前記発音手段は一時的に発音機能を停止して前記騒音を
   受音する受音機能を有し、 前記干渉音発生手段は前記発音手段にて受音した騒音か
   ら消音対象周波数成分の振幅及び位相を検出するととも
   に、前記騒音の振幅及び位相データに基づいて前記消音
   制御表の補正を行い、 前記干渉音発生手段は補正された消音制御表に従い、前
   記騒音に対する干渉音を生成することを特徴とする能動
   消音システム。
2. 【請求項２】前記発音手段は、車両始動後に所定の複数
   の運転条件において車両から発生される騒音を少なくと
   も１回受音し、 前記干渉音生成手段は、前記発音手段にて受音された所
   定の複数の運転条件下における騒音の振幅及び位相に基
   づいて、前記消音制御表の補正を車両始動後に少なくと
   も１回行うことを特徴とする請求項１に記載の能動消音
   システム。
3. 【請求項３】前記能動消音システムにおいて、前記発音
   手段は車両のボンネット内に設置され、エンジンから車
   室に至る騒音を低減することを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載の能動消音システム。