JPH09250409A - 自動車用アクティブ騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディジタルフィルタの適応制御によって、吸排
気騒音を打ち消すための二次音を発生させるシステムに
おいて、過渡運転時に応答遅れなくフィルタの特性を変
化させる。 【解決手段】適応ディジタルフィルタのフィルタ係数
を、適応制御によって変更しながら（Ｓ５，Ｓ11）、前
記フィルタでマイクロフォンの信号を処理し、該処理さ
れた信号をスピーカに駆動信号として出力する（Ｓ1
2）。ここで、エンジン回転速度に応じて前記フィタル
係数の初期値を記憶するテーブルを備え、過渡運転時に
は、前記テーブルのフィルタ係数を初期値として与える
一方（Ｓ９，Ｓ10）、定常運転時には適応制御の結果に
基づいて前記テーブルデータを更新する（Ｓ７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車における騒
音を、別に発生させた音波による干渉によって積極的に
低減させる自動車用アクティブ騒音制御装置に関し、特
に、エンジンの吸排気騒音を低減する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の静粛性を確保する技術と
して、アクティブ騒音制御と呼ばれている技術が提案さ
れている。前記アクティブ騒音制御とは、音が空気の密
度変化が空気中を伝播する一種の波動現象であることに
鑑み、自動車における騒音（一次音）に、同振幅で逆位
相の別の音波（二次音）を干渉させることにより一次音
を打ち消すものである。

【０００３】例えば特開平４−２０３４０７号公報等に
は、ディジタルフィルタの伝達関数を吸排気騒音の出力
に基づいて適応制御し、運転条件の変化による吸排気騒
音の変化に対応して二次音を発生させる構成の開示があ
る。具体的には、例えば図４に示すように、エンジン50
側で吸排気騒音を検出するマイクロフォン51と、吸排気
騒音経路の出口付近、即ち、吸気騒音であれば吸気の取
入口付近であり、排気騒音であれば排気出口付近に、吸
排気騒音の出力状態を検出するマイクロフォン52とを設
け、前記マイクロフォン51の出力を適応ディジタルフィ
ルタ53で処理した結果を駆動信号として吸排気騒音経路
内に設けたスピーカ54に出力する構成とする。前記適応
ディジタルフィルタ53は、ディジタルフィルタ53ａと、
適応アルゴリズム53ｂとからなり、前記ディジタルフィ
ルタ53ａの特性（フィルタ係数）を、前記マイクロフォ
ン51，52の出力に基づき例えばＬＭＳ（least mean squ
are)アルゴリズムを用いて変化させる構成となってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記適応制
御は、騒音の出力状態を監視しながら適応ディジタルフ
ィルタの伝達関数（フィルタ係数）を徐々に変化させる
ものであるため、最適な消音効果を得られるようになる
までに時間を要する。従って、過渡運転時のように吸排
気騒音が連続的に変化する条件下では、応答遅れによっ
て不適切な信号処理特性が設定されてしまい、適応制御
によって却って騒音を悪化させてしまう惧れがあり、特
に、位相ずれによってうなり音が発生してしまう惧れが
あった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、適応制御における応答遅れを抑制でき、以て、過
渡時における消音効果を向上させることができる自動車
用アクティブ騒音制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１の発明
にかかる自動車用アクティブ騒音制御装置は、図１に示
すように構成される。図１において、吸排気騒音検出手
段は、エンジンの吸排気騒音に対応する検出信号を出力
し、信号処理手段は、吸排気騒音検出手段からの検出信
号を処理して、前記吸排気騒音を打ち消す音波を発生さ
せるための駆動信号を生成する。

【０００７】そして、音波発生手段は、信号処理手段で
生成された駆動信号に基づいて、吸排気騒音経路内で音
波を発生する。一方、出力検出手段は、前記吸排気騒音
経路の出口付近で吸排気騒音の出力を検出し、適応制御
手段は、出力検出手段で検出された吸排気騒音の出力に
基づいて前記信号処理手段における信号処理特性を決定
する特性制御値を変化させ、前記信号処理手段における
信号処理特性を変化させる。

【０００８】また、特性制御値記憶手段は、運転条件検
出手段で検出されるエンジンの運転条件に応じて、前記
特性制御値を記憶しており、初期値設定手段は、運転条
件検出手段で検出されたエンジンの運転条件に基づいて
前記特性制御値記憶手段から検索した特性制御値を、前
記適応制御手段に対して初期値として与える。かかる構
成によると、エンジンの運転条件に応じて記憶されてい
る特性制御値（例えば適応ディジタルフィルタにおける
乗算器の係数であるフィルタ係数）が初期値として与え
られ、該初期値から特性制御値を徐々に変化させること
で、適応制御が行われる。即ち、エンジンの運転条件か
ら要求されるであろう特性制御値を初期値として与える
ことがてき、適応制御による特性制御値の変更は、前記
初期値と最適値との誤差を修正するだけで良いことにな
る。従って、運転条件に無関係な一定の初期値からその
都度適応制御を開始させる場合に比べて、制御の応答性
が改善される。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記適応制御手
段で設定された前記特性制御値に基づいて、前記特性制
御値記憶手段に記憶される特性制御値を更新する記憶値
更新手段を設ける構成とした。かかる構成によると、実
際に適応制御の結果として得られた特性制御値を初期値
として与えることができるから、車両毎のばらつきなど
を初期値に反映させて、個々に最適な初期値を与えるこ
とが可能となる。

【００１０】請求項３記載の発明では、前記記憶値更新
手段が、エンジンの定常運転状態において前記適応制御
手段による制御で収束した前記特性制御値に基づいて、
前記特性制御値記憶手段に記憶される特性制御値を更新
する構成とした。かかる構成によると、吸排気騒音が略
一定するエンジンの定常運転状態においては、適応制御
によってそのときの運転条件での最適な特性制御値を設
定することが可能であるから、収束して最適値になった
ときの特性制御値を、初期値として更新記憶させれば、
車両毎のばらつきなどを吸収した高精度な初期値を与え
ることができ、以て、適応制御の応答遅れを充分に解消
できるようになる。

【００１１】請求項４記載の発明では、前記運転条件検
出手段で検出されるエンジンの運転条件をエンジン回転
速度とする構成とした。かかる構成によると、エンジン
回転速度によって吸排気騒音の位相が変化することに対
応して、特性制御値の初期値を与えることが可能とな
り、位相ずれによるうなり音の発生を回避できる。

【００１２】請求項５記載の発明では、前記初期値設定
手段が、前記運転条件検出手段で検出されるエンジンの
運転条件が変化し、かつ、前記出力検出手段で検出され
る吸排気騒音の増大変化速度が所定値以上であるとき
に、前記特性制御値記憶手段から検索した特性制御値
を、前記適応制御手段に対して初期値として与える構成
とした。

【００１３】かかる構成によると、エンジンの運転条件
が変化して特性制御値記憶手段から検索されるべき特性
制御値が変化し、然も、前記出力検出手段で検出される
吸排気騒音が増大変化を示した場合には、適応制御によ
って信号処理手段における信号処理特性を変化させる必
要が生じ、かつ、初期値として異なる値を与える用意が
あることになる。そこで、特性制御値記憶手段から新た
に検索された特性制御値を初期値として与えることで、
運転条件の変化に対応して、信号処理の特性を変化後の
運転条件に見合う特性にまで徐々に変化させるのではな
く、変化後の運転条件に対応する初期値を与えてステッ
プ的に変化させ、応答遅れの発生を抑制する。

【００１４】請求項６記載の発明では、前記信号処理手
段が、適応ディジタルフィルタを含んで構成され、前記
特性制御値が前記適応ディジタルフィルタのフィルタ係
数である構成とした。かかる構成によると、適応ディジ
タルフィルタのフィルタ係数（乗算器係数）を変更する
ことで、信号処理特性が変化することになるが、エンジ
ン運転条件に応じて前記フィルタ係数の初期値が記憶さ
れており、かかる初期値を与え、その後に適応制御によ
って前記フィルタ係数を最適値に修正することになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付の図面に基づいて説明する。図２は、エンジン50の
吸排気騒音経路を示すものであり、ダクト56は、排気管
又は吸気管である。前記ダクト56のエンジン50側には、
吸排気騒音に対応する検出信号を出力する吸排気騒音検
出手段としてのマイクロフォン51を設けてある。

【００１６】尚、前記ダクト56が吸気管であって、吸気
騒音の消音を行うシステムでは、前記マイクロフォンの
代わりに、エアフローメータを吸排気騒音検出手段とし
て兼用させても良い。即ち、吸排気騒音は、吸気又は排
気の脈動を主原因として発生し、吸気脈動は、吸入空気
流量の変動として検出できるから、エアフローメータで
検出される吸入空気流量の変動は、吸気脈動引いては吸
気騒音に対応するものと見做すことができる。

【００１７】一方、ダクト56の開放端、即ち、吸排気騒
音経路の出口であり、吸気管であれば吸気の取入口付近
であり、排気管であれば排気出口付近に、吸排気騒音の
大気中への出力状態を検出する出力検出手段としてのマ
イクロフォン52を設けてある。また、前記マイクロフォ
ン51，52の間には、ダクト56（吸排気騒音経路）内に二
次音を発生させる音波発生手段としてのスピーカ54を設
けてある。

【００１８】前記マイクロフォン51の検出信号は、ＦＩ
Ｒフィルタ等で構成される適応ディジタルフィルタ53で
処理され、該処理後の信号は駆動信号として前記スピー
カ54に出力される。上記適応ディジタルフィルタ53によ
って信号処理手段が構成される。前記適応ディジタルフ
ィルタ53は、ディジタルフィルタ53ａと、適応アルゴリ
ズム53ｂ（適応制御手段）とからなる。そして、前記マ
イクロフォン51，52の出力に基づき、例えばＬＭＳ（le
ast mean square)アルゴリズムを用いて特性制御値とし
ての各フィルタ係数（乗算器係数）を逐次変化させるこ
とで、前記ディジタルフィルタ53ａの信号処理特性を変
化させる適応制御が行われるようになっている。具体的
には、ディジタルフィルタ53ａの伝達関数が、吸排気騒
音経路の伝達関数と同定するように、フィルタ係数を変
化させる。

【００１９】前記適応ディジタルフィルタ53を含んで構
成されるコントロールユニット63には、エンジン50の吸
気管に介装されるスロットル弁の開度を検出するスロッ
トルセンサ64、エンジン50の回転速度を検出する回転セ
ンサ65からの検出信号が入力されるようになっている。
前記スロットルセンサ64及び回転センサ65が運転条件検
出手段に相当する。

【００２０】そして、前記コントロールユニット63は、
図３のフローチャートに示すようにして、前記ディジタ
ルフィルタ53ａを制御する。尚、特性制御値記憶手段，
初期値設定手段，記憶値更新手段としての機能は、前記
図３のフローチャートに示すように、コントロールユニ
ット63が備えている。

【００２１】図３のフローチャートにおいて、ステップ
１（図中ではＳ１と記してある。以下同様）では、各マ
イクロフォン51，52からの検出信号や、スロットルセン
サ64及び回転センサ65からの検出信号を読み込む。ステ
ップ２では、予め設定された消音制御を行う条件が成立
しているか否かを判別する。

【００２２】具体的には、例えば、エンジン回転速度Ｎ
ｅが予め設定された回転速度以上であり、いずれかのマ
イクロフォン51，52で検出される吸排気騒音が予め設定
された所定強度以上であるときを、消音制御を行う条件
とする。消音制御を行う条件が成立していない場合に
は、ステップ３へ進み、スピーカ54の駆動を停止させて
本ルーチンを終了させる。

【００２３】一方、消音制御を行う条件が成立している
場合には、ステップ４へ進み、エンジン50が過渡運転状
態であるか否かを判別する。具体的には、スロットルセ
ンサ64で検出される開度の変化速度の絶対値又は／及び
回転センサ65で検出される回転速度の変化速度の絶対値
が、予め設定された値以上であるときに、エンジンが過
渡運転状態であると判別する。

【００２４】エンジンが過渡運転状態でない場合、即
ち、定常運転状態であるときには、ステップ５へ進み、
前記適応ディジタルフィルタ53における適応制御を実行
させて、ディジタルフィルタ53ａにおけるフィルタ係数
（特性制御値）を変更させ、以て、ディジタルフィルタ
53ａの信号処理特性を適正化させる。ステップ６では、
前記適応制御が収束したか否かを判別する。ここでは、
マイクロフォン52で検出される吸排気騒音の強度が所定
値以下であるときに、適応制御が収束していると判別す
るものとする。即ち、マイクロフォン52は、スピーカ54
からの二次音の発生状態で放出されることになる吸排気
騒音を検出するものであり、このマイクロフォン52で検
出される騒音の低下を目的として適応制御が実行される
から、マイクロフォン52で検出される騒音が充分に小さ
くなっているときには、適応制御が収束しているものと
推定できることになる。

【００２５】そして、ステップ６で適応制御の収束が判
別されたときには、ステップ７へ進み、エンジン回転速
度Ｎｅに応じてフィルタ係数（特性制御値）の初期値を
書き換え可能に記憶するテーブル（特性制御値記憶手
段）において、現在のエンジン回転速度Ｎｅに対応する
ものとして記憶されているデータを、前記収束状態でデ
ィジタルフィルタ53ａに設定されているフィルタ係数に
書き換えて更新する。

【００２６】尚、前記テーブルには、初期状態におい
て、エンジン回転速度毎に予め実験的に求めた基準のフ
ィルタ係数を記憶させておいても良いし、また、各エン
ジン回転速度毎に共通のデータを記憶させておいても良
い。ステップ12では、前記適応制御によって特性が変更
されるディジタルフィルタ53ａの出力を駆動信号として
スピーカ54に出力し、二次音を発生をさせる。

【００２７】一方、ステップ４で、エンジンが過渡運転
状態であると判別されたときには、ステップ８へ進み、
適応制御に対してフィルタ係数の初期値を与える条件が
成立しているか否かを判別する。具体的には、前記テー
ブルにおけるエンジン回転速度の領域において、実際の
エンジン回転速度が該当する領域が変化し、かつ、前記
マイクロフォン52で検出される吸排気騒音の強度の増大
変化速度が所定値以上であるときに、初期値を与える条
件が成立しているものと判断する。

【００２８】そして、初期値を与える条件が成立してい
ると判断されたときには、ステップ９へ進み、前述のよ
うに定常運転時の適応制御収束時に書き換えが行われる
テーブルを参照し、現在のエンジン回転速度に対応する
フィルタ係数の初期値を検索する。ステップ10では、前
記検索によって得られたフィルタ係数を、前記ディジタ
ルフィルタ53ａに初期値としてセットし、その後、ステ
ップ11へ進んで、適応制御を実行させる。これにより、
前記初期値から適応制御によるフィルタ係数の変更が行
われることになる。

【００２９】前記テーブルに記憶されるフィルタ係数
は、エンジン回転速度の条件毎に、吸排気騒音の消音に
最適であった値であるから、過渡運転時に、前記テーブ
ルに記憶されたフィルタ係数を初期値として与えれば、
変化後のエンジン回転速度において略適正なフィルタ係
数を設定させることができる。従って、エンジン回転速
度が連続的に変化する過渡運転時であっても、エンジン
回転速度の変化に追従して、次々にフィルタ係数を略適
正な値に変化させることができ、エンジン回転速度の変
化に対応するための信号処理特性の変化に大きな応答遅
れが発生することを回避できる。

【００３０】特に、エンジン回転速度は吸排気騒音の位
相に相関があるから、制御の応答遅れによる位相ずれで
うなり音が発生することを回避できることになる。尚、
上記では、適応制御が収束したときのフィルタ係数に基
づいてテーブルデータを更新する構成としたが、予め実
験的に求めたフィルタ係数を固定値としてテーブルに記
憶させる構成としても良い。但し、上記のように適応制
御の収束時のデータに基づいてテーブルデータを更新さ
せれば、車両毎のばらつきなどによる最適フィルタ係数
のばらつきを吸収して、より精度良く応答遅れを解消で
きることになる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかる自動車用アクティブ騒音制御装置によると、適応
制御の応答遅れを抑制して、エンジンの過渡運転時にお
いても消音効果を充分に得ることができるようになると
いう効果がある。請求項２記載の発明によると、車両毎
のばらつきなどを初期値に反映させることができ、以
て、車両個々に最適な初期値を与えることができるとい
う効果がある。

【００３２】請求項３記載の発明によると、定常運転時
の収束結果を初期値として与えることができるので、車
両毎のばらつきなどを吸収して適応制御の応答遅れを精
度良く解消できるという効果がある。請求項４記載の発
明によると、応答遅れによる位相ずれの発生を抑制で
き、以て、位相ずれによるうなり音の発生を回避できる
という効果がある。

【００３３】請求項５記載の発明によると、記憶された
初期値を的確に与えることができ、以て、応答遅れの解
消を図りつつ、初期値を与えることによる制御性の悪化
を回避できるという効果がある。請求項６記載の発明に
よると、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を適応
制御によって変更する構成において、前記フィルタ係数
の初期値を運転条件に応じて与えることで、前記適応デ
ィジタルフィルタによる信号処理特性を応答遅れなく変
化させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明にかかる装置の基本構成ブロッ
ク図。

【図２】実施形態のシステム構成を示すブロック図。

【図３】実施形態における消音制御を示すフローチャー
ト。

【図４】従来の消音システムを示すシステムブロック
図。

【符号の説明】

50 エンジン 51，52 マイクロフォン 53 適応ディジタルフィルタ 53ａ ディジタルフィルタ 53ｂ 適応アルゴリズム 54 スピーカ 56 ダクト 63 コントロールユニット 64 スロットルセンサ 65 回転センサ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸排気騒音に対応する検出信号
   を出力する吸排気騒音検出手段と、 前記吸排気騒音検出手段からの検出信号を処理して、前
   記吸排気騒音を打ち消す音波を発生させるための駆動信
   号を生成する信号処理手段と、 該信号処理手段で生成された駆動信号に基づいて、吸排
   気騒音経路内で音波を発生する音波発生手段と、 前記吸排気騒音経路の出口付近で吸排気騒音の出力を検
   出する出力検出手段と、 該出力検出手段で検出された吸排気騒音の出力に基づい
   て前記信号処理手段における信号処理特性を決定する特
   性制御値を変化させ、前記信号処理手段における信号処
   理特性を変化させる適応制御手段と、 エンジンの運転条件を検出する運転条件検出手段と、 該運転条件検出手段で検出されるエンジンの運転条件に
   応じて、前記特性制御値を記憶した特性制御値記憶手段
   と、 前記運転条件検出手段で検出されたエンジンの運転条件
   に基づいて前記特性制御値記憶手段から検索した特性制
   御値を、前記適応制御手段に対して初期値として与える
   初期値設定手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする自動車用アクティ
   ブ騒音制御装置。
2. 【請求項２】前記適応制御手段で設定された前記特性制
   御値に基づいて、前記特性制御値記憶手段に記憶される
   特性制御値を更新する記憶値更新手段を設けたことを特
   徴とする請求項１記載の自動車用アクティブ騒音制御装
   置。
3. 【請求項３】前記記憶値更新手段が、エンジンの定常運
   転状態において前記適応制御手段による制御で収束した
   前記特性制御値に基づいて、前記特性制御値記憶手段に
   記憶される特性制御値を更新することを特徴とする請求
   項２記載の自動車用アクティブ騒音制御装置。
4. 【請求項４】前記運転条件検出手段で検出されるエンジ
   ンの運転条件がエンジン回転速度であることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動車用アクテ
   ィブ騒音制御装置。
5. 【請求項５】前記初期値設定手段が、前記運転条件検出
   手段で検出されるエンジンの運転条件が変化し、かつ、
   前記出力検出手段で検出される吸排気騒音の増大変化速
   度が所定値以上であるときに、前記特性制御値記憶手段
   から検索した特性制御値を、前記適応制御手段に対して
   初期値として与えることを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれか１つに記載の自動車用アクティブ騒音制御装置。
6. 【請求項６】前記信号処理手段が、適応ディジタルフィ
   ルタを含んで構成され、前記特性制御値が前記適応ディ
   ジタルフィルタのフィルタ係数であることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動車用アクティ
   ブ騒音制御装置。