JPH089758Y2 - 車室内騒音の低減装置 - Google Patents

車室内騒音の低減装置

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JPH089758Y2
JPH089758Y2 JP1989139309U JP13930989U JPH089758Y2 JP H089758 Y2 JPH089758 Y2 JP H089758Y2 JP 1989139309 U JP1989139309 U JP 1989139309U JP 13930989 U JP13930989 U JP 13930989U JP H089758 Y2 JPH089758 Y2 JP H089758Y2
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vehicle interior
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noise
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秀之 井戸沼
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Isuzu Motors Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案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。
〔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、その起振力はエンジンの爆発による回転次数成分等
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。
このため、特開昭58−57193号公報等においてアクテ
ィブに車室内騒音を低減できる装置が提案されている。
この特開昭58−57193号公報では複数のマイクロホン
を乗員の頭部耳元付近に設置し、このマイクロホンによ
り車室内騒音を検出して、これに対応するほぼ同一周波
数及びほぼ同一レベルでほぼ逆位相となるような音を、
車室内の板状部分に取り付けた複数のスピーカから出力
して車室内騒音を打ち消すようにコントローラが制御を
行っている。
〔考案が解決しようとする課題〕
しかしながら、自動車等の車室内の騒音を低減するた
めに、マイクロホンを乗員の頭部耳元付近に設置する
と、 通常ダッシュパネルに付近に組み込まれるコントロー
ラとマイクロホンとのハーネス配線が長くなってしま
い、コストが高くなると共に損傷を起こし易くなる、 マイクロホンの位置が目に見える位置にあるため製品
仕上げ上も装飾や保護カバー等が必要になりやはりコス
ト高となる、 ハーネス配線を引き回すため組立ライン上での作業性
を悪くする、 等の問題点があった。
従って、本考案は、作業性を上げコスト的にも低価格
とし、しかも機能良好な車室内騒音の低減装置を実現す
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本考案では、車室内騒音
のレベルを検出するマイクロホンと、スピーカと、該マ
イクロホンへの入力が最小となるように該スピーカの出
力を制御するコントローラとを備えた車室内騒音の低減
装置、又は更にエンジンの騒音源パラメータの検出手段
を備えた車室内騒音の低減装置において、車室内騒音の
定在波の腹となる運転者の耳元と対角線位置の車室前方
下部に該マイクロホンを設置している。
〔作用〕
自動車(乗用車、小型トラック等)の車室の形状は車
両の構造上の制約の関係から大体は決まっており、車室
内騒音は車室内の寸法によって決まる共鳴現象で発生す
る低周波の定在波によって引き起こされる。
定在波モデルは第1図(a)に示すように閉じた筒状
の空間の両端に振幅の大きい半波長の腹の部分があり、
中央部には振幅零の節が存在する。
このような定在波が共鳴によって車室内に発生した場
合、同図(b)に示すように、一方の腹は運転者の頭部
部分に発生しており、他方の腹は対角線位置の足元の部
分に発生している。
従って、マイクロホンと、スピーカと、該マイクロホ
ンへの入力が最小となるように該スピーカの出力を制御
するコントローラとを備えた車室内騒音の低減装置、又
は更にエンジンの騒音源パラメータの検出手段を備えた
車室内騒音の低減装置において、同図(b)に示すよう
に運転者の耳元と対角線位置の車室前方下部に生ずる定
在波の腹部にマイクロホンを設置すれば、耳元と同等の
大きな振幅の車室内騒音を検出することができる。
〔実施例〕
第2図は本考案に係る車室内騒音の低減装置の全体的
な構成を示したもので、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
振動を検出する手段としての振動センサ又はエンジン回
転数センサ、4は運転者の耳元と対角線位置の車室前方
下部に発生する定在波の腹の位置に当たる付近に設置さ
れて車室内騒音レベルを検出するマイクロホン、5はセ
ンサ3及びマイクロホン4の出力により所定の演算を行
うコントローラ、6はコントローラ5の演算した出力を
車室内に発するスピーカである。
尚、センサ3の信号線を点線で示したのは、後述のよ
うに、このセンサ3は必ずしも必要が無い場合があるか
らである。
実施例: 即ち、車室内の騒音をアクティブに低減する方法は前
述の特開昭58−57193号公報等のように、マイクロホン
4から車室内の騒音の音圧レベル、周波数、及び位相を
検出し、ほぼ同一レベル、ほぼ同一周波数、そしてほぼ
逆位相の音波をコントローラ5がスピーカ6を経て車室
内に発生させ音波の干渉により騒音を低減させることが
できる。
実施例: 上記の実施例では、マイクロホンとスピーカとコント
ローラとで車室内騒音の低減を行っているので、スピー
カからマイクロホンまでの空間路上での伝達に時間がか
かるため、応答性が悪くなるという点があるため、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(Least Mean Square)法を用いるこ
とができる。
この実施例が第3図に示されており、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。
この場合の各フィルタ係数はLMSアルゴリズム、即
ち、 h(n+1)=h(n)+2μe(n)X(n) に従ってサンプル毎に更新される。但し、n=0…i,μ
はステップサイズである。
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、
運転者の耳元と対角位置の定在波の腹部に設置されたマ
イクロホン4からの出力e(n)=Y(n)−y(n)
が発生され、これをLMSアルゴリズムによりフィルタ係
数をサンプル毎に更新すれば、車室内の空間伝達系の伝
達関数Gの逆伝達関数G-1をリアルタイムで同定して行
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。
実施例: センサ3として、クランク軸10と同軸上に設けた磁性
歯車11の基準時間内の回転歯車数から各回転次数成分を
検出するクランク角センサを用いる場合(本出願人によ
る特願平1-128066号)には、第4図に示すように、コン
トローラ5を、各エンジン回転次数成分に対応してエン
ジン回転に同期した正弦波信号を出力するn個の発振器
501〜50nと、クランク角センサ3からのエンジン回転数
パルスをカウントするカウンタ部51と、このエンジン回
転数を入力して種々の条件判定を行う条件判定部52と、
この条件判定部52からの条件(エンジン回転数)に応じ
てエンジンの各回転次数成分についての位相制御量φ及
び音圧制御量Gを出力するROM53と、発振器501〜50n
らの各正弦波出力信号の位相をROM53からの各位相制御
量φにより制御する位相制御部54と、発振器501〜50n
らの各正弦波出力信号の音圧をROM53からの音圧制御量
Gにより制御する音圧制御部55と、位相・音圧制御され
た発振器501〜50nの各正弦波出力信号の所望周波数成分
のみを通過させて増幅器7を介してスピーカ6に送る帯
域通過フィルタ(B,P.F.)56と、マイクロホン4の出力
信号を増幅する増幅器(プリアンプ)57と、増幅器57の
出力を帯域通過させて位相制御部54及び音圧制御部55に
与える帯域通過フィルタ58とで構成している。
また、位相制御部54は発振器501〜50nの出力をROM53
の出力により加工する位相加工部54a1〜54anと、これら
の位相加工部54a1〜54anの出力を更にフィルタ58の出力
により補正する位相補正部54b1〜54bnとを含んでおり、
音圧制御部55は発振器501〜50nの出力をROM53の出力に
より加工する音圧加工部55a1〜55anと、これらの音圧加
工部55a1〜55anの出力を更にフィルタ58の出力により補
正する音圧補正部55b1〜55bnとを含んでいる。
このような実施例の動作においては、まず、カウンタ
部51は、クランク角センサ3からのエンジン回転数パル
ス(TDCに対応したもの)をカウントして条件判定部52
に与え、このエンジン回転数を入力した条件判定部52は
そのエンジン回転数に対応して予め選択した回転次数成
分に対応して発振器501〜50nの内から選択した発振器か
らそれぞれ各正弦波出力信号がエンジン回転のTDCに同
期して発生されるように制御する。
従って、条件判定部52では、ROM53の中から全ての回
転次数成分における現在のエンジン回転数に対応する回
転次数成分の各々における位相制御量φと音圧制御量G
とを選択して読み出す。
ここで、このROM53に記憶されたマップは、各回転次
数成分における車室内騒音が小さくなるように位相と音
圧の制御量(発振器からの正弦波出力を基準としての制
御量)をそれぞれ実験的に求めたものであり、例えばn
個の発振器の内のいずれか1つだけ出力を可変とし他の
発振器を固定することにより、その可変発振器に係る回
転次数成分におけるエンジン回転数に対して求めた位相
制御量φ及び音圧制御量Gで形成されている。
このようにして形成されたROM53においては、条件判
定部52からのエンジン回転数に該当する全ての回転次数
成分における位相制御量φ及び音圧制御量G(逆位相)
が出力されて位相制御部54及び音圧制御部55の加工部54
a1〜54an及び加工部55a1〜55anにそれぞれ与えられ、発
振器501〜50nからのエンジン回転(TDC)に同期した各
正弦波出力信号を加工して位相を対応する所定値分だけ
遅らせ、音圧を最大限低減させるような原波形で帯域通
過フィルタ56を介して増幅器7に与える。
増幅器7では入力信号を最適な音量にした上、合成し
てスピーカ6から出力させる。
このようにしてスピーカ6から出力される音圧レベル
はこもり音を始めとしてエンジン回転が原因となってい
る車室内の種々の騒音を相殺することができるが、車両
のリアルタイムの騒音変化に対しては依然不完全である
ので、相殺されずに依然残存する車室内騒音を、運転者
の耳元の定在波の腹部と対角位置の腹部に設置したマイ
ク4によって検出し、この検出した音圧レベルを増幅器
57で増幅して各次数成分毎の帯域通過フィルタ58で所定
の帯域に絞り、補正部54b1〜54bn及び補正部55b1〜55bn
がそれぞれの回転次数成分について発振器501〜50nの出
力を加工部54a1〜54an及び加工部55a1〜55anで加工した
値を更に補正してスピーカ6に与えるようにしてフィー
ドバックを掛ける。
尚、上記の実施例の場合には、発振器出力はクランク
角センサ3からのエンジン回転のTDCを基準として制御
を行っているが、エンジン騒音の主要因となっているエ
ンジンの点火又は着火の爆発タイミング自体を点火セン
サや着火センサを用いて検出し、位相・音圧の制御を掛
ける方がより直接的で好ましい。
この場合、条件判定部52が着火出力波形によりエンジ
ン回転数を検出すれば、クランク角センサは必要無くな
る。
〔考案の効果〕
以上のように、本考案は、車室内騒音のレベルを検出
するマイクロホンと、スピーカと、該マイクロホンへの
入力が最小となるように該スピーカの出力を制御するコ
ントローラとを備えた種々の車室内騒音の低減装置、又
は更にエンジンの騒音源パラメータの検出手段を備えた
種々の車室内騒音の低減装置に適用することができ、こ
のような車室内騒音の低減装置において、車室内騒音の
定在波の腹となる運転者の耳元と対角線位置の車室前方
下部に該マイクロホンを設置するように構成しているの
で、第5図に示すように耳元近くに取り付けた場合と同
等の効果が得られることが分かる。
また、運転者の邪魔になることも無く目障りにならな
い位置にあるので装飾の必要も無くなり、組立時の作業
性もよく低コストで装着することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本考案に係る車室内騒音の低減装置の概念構
成図、 第2図は、本考案に係る車室内騒音の低減装置の一実施
例を示した概略構成図、 第3図は、第2図の実施例においてエンジン振動センサ
を用いた場合の実施例を示した図、 第4図は、第2図の実施例においてエンジン回転数セン
サを用いた場合の実施例を示した図、 第5図は、本考案の効果を示すグラフ図、である。 第1図において、1は車室、2はエンジン、3はエンジ
ン振動(回転数)センサ、4はマイクロホン、5はコン
トローラ、6はスピーカをそれぞれ示す。 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】車室内騒音のレベルを検出するマイクロホ
    ンと、スピーカと、該マイクロホンへの入力が最小とな
    るように該スピーカの出力を制御するコントローラとを
    備え、該車室内騒音の定在波の腹となる運転者の耳元と
    対角線位置の車室前方下部に該マイクロホンを設置した
    ことを特徴とした車室内騒音の低減装置。
  2. 【請求項2】更に、エンジンの騒音源パラメータの検出
    手段を設け、該コントローラが、該検出手段の検出信号
    に基づいて該マイクロホンへの入力が最小となるように
    該スピーカの出力を制御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。
JP1989139309U 1989-11-30 1989-11-30 車室内騒音の低減装置 Expired - Lifetime JPH089758Y2 (ja)

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JPH0377591U JPH0377591U (ja) 1991-08-05
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US7062049B1 (en) 1999-03-09 2006-06-13 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Active noise control system
JP2000322066A (ja) * 1999-03-09 2000-11-24 Honda Motor Co Ltd 能動型騒音制御装置
WO2020161914A1 (en) * 2019-02-08 2020-08-13 Volvo Truck Corporation Apparatus, method and program for noise reduction, and computer-readable recording medium recording noise reduction program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60143157A (ja) * 1983-12-29 1985-07-29 Mazda Motor Corp 車内音改質装置

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