JPH094530A - 自動車用アクティブ騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吸気騒音に干渉する音波をスピーカから発生さ
せて、前記吸気騒音の打ち消しを図る構成において、ス
ピーカの劣化を診断すると共に、劣化に応じてスピーカ
の駆動信号を補正し、打ち消し効果の維持を図る。 【構成】騒音低減のためのスピーカ駆動を停止させ（Ｓ
34）、代わりに診断用の音波を発生させるべくスピーカ
を駆動する（Ｓ35）。そして、このときのマイクロフォ
ンの検出信号が、前記診断用音波から予測される検出信
号の範囲内であるか否かを判別する（Ｓ37）。マイクロ
フォンの検出信号が前記範囲外であるときには、スピー
カの劣化によって駆動信号に対して得られる音響エネル
ギーが低下したものと判断し、騒音低減制御において前
記音響エネルギーの低下分だけ駆動信号を補正してスピ
ーカに出力させるフェイルセーフ制御を行う（Ｓ38）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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、エンジンの吸気系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】前記アクティブ騒音制御によって、特にエ
ンジンの吸気脈動に伴って発生する吸気系騒音の低減を
図る場合には、騒音発生源である吸気系内にスピーカを
設置すると共に、吸気系騒音（脈動騒音）をマイクロフ
ォン等で検出し、検出された騒音を打ち消す音波を前記
スピーカから発生させることで、吸気騒音の積極的な低
減を図れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸気系騒音
を効果的に打ち消すには、吸気系騒音の周波数，振幅，
位相に対応する音波をスピーカから出力させる必要があ
るが、スピーカの耐久劣化等によって駆動信号に対して
実際に得られる音圧レベルが減少し、駆動信号としては
吸気系騒音の音圧に対応する音圧を発生させるべく正し
く設定されているのに、実際には、スピーカから発生す
る音響エネルギーが低いために、スピーカから発生した
音波によって効果的に吸気系騒音を打ち消すことができ
なくなってしまうことがあった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、吸気系騒音を打ち消すための音波を発生する手段
の故障（劣化を含む）を自己診断できるようにすること
を目的とする。更に、前記音波発生手段の劣化があって
も、吸気系騒音を効果的に打ち消し得る音波を発生させ
ることができるように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、吸気音検出手段
は、エンジンの吸気系に介装されて吸気音に対応する検
出信号を出力する。また、音波発生手段は、エンジンの
吸気系内で音波を発生するそして、吸気騒音打ち消し手
段は、前記吸気音検出手段からの検出信号に基づいて吸
気音を打ち消す音波を発生させるべく前記音波発生手段
に駆動信号を出力する。

【０００７】一方、診断用音波発生手段は、前記吸気騒
音打ち消し手段に優先して、前記音波発生手段から診断
用として設定された音波を発生させるべく前記音波発生
手段に駆動信号を出力する。そして、故障診断手段は、
診断用音波発生手段で音波を発生させているときの前記
吸気音検出手段の検出信号と基準値との比較に基づい
て、前記音波発生手段の故障の有無を診断する。

【０００８】請求項２の発明にかかる自動車用アクティ
ブ騒音制御装置では、前記故障診断手段で故障判定され
たときに、前記故障診断手段において前記吸気音検出手
段から出力された検出信号と基準値との相違に基づい
て、前記吸気騒音打ち消し手段から音波発生手段に出力
される駆動信号を補正する駆動信号補正手段（図１中点
線示）を設ける構成とした。

【０００９】請求項３の発明にかかる自動車用アクティ
ブ騒音制御装置では、前記吸気騒音打ち消し手段による
打ち消し残音を検出する打ち消し残音検出手段を備える
一方、前記故障診断手段で故障判定されたときに、前記
打ち消し残音検出手段で検出される打ち消し残音に基づ
いて、前記吸気騒音打ち消し手段から音波発生手段に出
力される駆動信号を補正する駆動信号補正手段（図１中
点線示）を設ける構成とした。

【００１０】

【作用】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、吸気騒音の検出結果に基づいて、
かかる吸気騒音を打ち消すための音波を別途吸気系内で
発生させ、吸気騒音の打ち消しを図る。ここで、吸気騒
音の打ち消しためではなく、診断用として音波発生手段
に駆動信号を出力し、このときの吸気音検出手段の検出
信号と、前記音波発生手段に出力した駆動信号に対応す
る基準値とを比較することで、駆動信号に見合った音波
が実際に発生しているか否かを診断する。

【００１１】請求項２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、前述のように、診断用に駆動
信号を出力したときの吸気音検出手段の検出信号と基準
値との相違に基づいて、検出信号が駆動信号に対応する
基準値に近づく方向に駆動信号を補正することで、音波
発生手段が発生する音響エネルギーの低下を補償できる
ようにした。

【００１２】請求項３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、音波発生手段の故障（劣化を
含む）が判定されたときに、吸気系騒音の打ち消し残音
を検出することで、音響エネルギーの低下による打ち消
し残音の増大を検知し、以て、駆動信号を補正して打ち
消し残音の低下を図る。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は、
実施例のシステム構成を示すものであり、エンジン１に
は、エアクリーナ２，吸気ダクト３，スロットルチャン
バー４，吸気コレクタ５，吸気マニホールド６を介して
空気が吸入される。

【００１４】前記スロットルチャンバー４には、図示し
ないアクセルペダルと連動するスロットル弁７が設けら
れていて、エンジン１の吸入空気量を調整する。吸気マ
ニホールド６のブランチ部には、各気筒毎に電磁式燃料
噴射弁８が設けられていて、図示しない燃料ポンプから
圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制
御された燃料を吸気マニホールド６内に噴射供給する。

【００１５】前記燃料噴射弁８は、マイクロコンピュー
タを内蔵したコントロールユニット９から送られる噴射
パルス信号に応じて間欠的に開駆動され、前記コントロ
ールユニット９で演算される噴射パルス信号のパルス幅
に応じてその燃料噴射量が制御されるようになってい
る。前記スロットルチャンバー４上流側の吸気ダクト３
には、エンジン１の吸入空気量Ｑａを検出するエアフロ
ーメータ10が設けられている。ここで、該エアフローメ
ータ10は、例えば吸気ダクト内に配設される感熱抵抗の
抵抗値変化に基づいてエンジンの吸入空気流量Ｑａを質
量流量として検出するものである。

【００１６】また、クランク軸又はカム軸からエンジン
１の回転信号を取り出すクランク角センサ11が設けられ
ており、該クランク角センサ11から所定クランク角毎に
出力される検出信号に基づいてエンジンの回転速度Ｎｅ
を算出できるようになっている。更に、前記スロットル
弁７の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ12、エン
ジンの冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ13などが設
けられている。

【００１７】コントロールユニット９は、前記エアフロ
ーメータ10で検出される吸入空気量Ｑａ及び前記クラン
ク角センサ11からの検出信号に基づいて算出したエンジ
ン回転速度Ｎｅに基づいて基本噴射パルス幅Ｔｐを演算
すると共に、該基本噴射パルス幅Ｔｐを冷却水温度Ｔｗ
等の運転条件に応じて補正して最終的な噴射パルス幅Ｔ
ｉを設定し、該噴射パルス幅Ｔｉの噴射パルス信号を前
記燃料噴射弁８に所定噴射タイミング毎に出力する。

【００１８】ここで、前記コントロールユニット９は、
本発明にかかる自動車用アクティブ騒音制御装置の制御
ユニットとしても機能するものであり、該自動車用アク
ティブ騒音制御装置の構成要素として、エアクリーナ２
部に吸気系内に音波を発生させるスピーカ21（音波発生
手段）を設けてあると共に、スロットルチャンバー４と
エアフローメータ10との間の吸気ダクト３に吸気系内の
音（吸気系騒音）を電気信号に変換するマイクロフォン
22（吸気音検出手段）を設けてある。更に、エアクリー
ナ２の上流側に、前記スピーカ21による騒音打ち消しの
結果（打ち消し残音）を検出するためのマイクロフォン
23（打ち消し残音検出手段）を設けてある。

【００１９】そして、自動車騒音としてエンジンの吸気
系騒音の低減を図るべく、前記マイクロフォン22からの
検出信号に基づいて吸気系騒音（主に吸気脈動騒音）の
周波数，位相，振幅を検出し、前記吸気系騒音に干渉し
て騒音を打ち消す音波を前記吸気系内に設けたスピーカ
21から別途発生させるべく、スピーカ21に駆動信号を出
力する。

【００２０】図３のフローチャートは、前記騒音低減制
御の様子を示すものである。但し、スピーカ21の駆動制
御を前記図３のフローチャートに示す制御に限定するも
のではない。尚、本実施例において、吸気騒音打ち消し
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９がソフトウェア的に備
えている。

【００２１】ステップ21（図中ではＳ21と記してある。
以下同様）では、マイクロフォン22からの電気信号をサ
ンプリングする所定のサンプリングウインドウ内である
か否かを判別し、サンプリングウインドウ内であれば、
ステップ22へ進み、図４に示すように、マイクロフォン
22からの電気信号をＡ／Ｄ変換した値ＭＲｎ（ｎ＝１，
２，３・・・）を順次記憶する。一方、サンプリングウ
インドウ内でない場合、即ち、サンプリングウインドウ
を越えた場合には、ステップ28へ進み、前回のサンプリ
ングウインドウ内で読み込んだ値ＭＲｎを全てクリアし
て次のサンプリングウインドウで新たにデータが記憶さ
れるようにする。

【００２２】サンプリングウインドウ内であって順次マ
イクロフォン22からの電気信号をＡ／Ｄ変換して記憶す
ると、ステップ23では、サンプリングウインドウ内で集
められたｎ個のデータを用いたフーリエ変換等によって
所定の周波数成分（例えば80〜150Hz ）を抽出する（パ
ワースペクトルＰＳ１）。次のステップ24では、吸気音
の打ち消しのために所定角度θ１の位相回転を与える位
相制御を、前記抽出された周波数成分に対して施す。

【００２３】また、ステップ25では、前記ステップ23で
分析した周波数成分とは異なる周波数域の周波数成分
（例えば150 〜300Hz)を抽出し（パワースペクトルＰＳ
２）、次のステップ26では、前記ステップ25で抽出され
た周波数成分に対して所定角度θ２の位相回転を与え
る。そして、ステップ27では、前記位相制御が施された
各周波数成分を合成した後、Ｄ／Ａ変換してスピーカ21
を駆動する。

【００２４】ところで、耐久劣化等によって駆動信号に
対して実際にスピーカ21が発生する音響エネルギーが低
下すると、吸気騒音の検出結果に基づいて駆動信号をス
ピーカ21に出力しても、効果的に吸気系騒音を打ち消す
ことができなくなってしまう。そこで、本実施例では、
図５のフローチャートに示すようにして、前記スピーカ
21の劣化（故障）の有無を診断するようにしてある。

【００２５】尚、本実施例において、故障診断手段，診
断用音波発生手段としての機能は、前記図５のフローチ
ャートに示すように、コントロールユニット９がソフト
ウェア的に備えている。図５のフローチャートにおい
て、ステップ31では、エンジン回転速度Ｎｅやスロット
ル弁開度ＴＶＯなどのエンジン運転条件を読み込む。

【００２６】ステップ32では、前記読み込んだ運転条件
に基づいて、診断用として前記スピーカ21に出力する駆
動信号を設定する。本実施例では、前記スピーカ21に対
して診断用として発生させる音に対応する駆動信号を出
力し、そのときのマイクロフォン22の検出信号に基づい
て、前記駆動信号に対応する音波が実際に発生したか否
か診断する。従って、診断用としてスピーカ21から発生
させた音波が、吸気騒音等に干渉すると、スピーカ21か
ら発生した音響エネルギーを正しく検出することができ
ず、以て、劣化診断の精度が悪化するので、吸気騒音に
干渉しないような音を、前記ステップ32で診断用の音波
として設定する。

【００２７】ステップ33では、前記診断用として設定し
た音波に対応する駆動信号をスピーカ21に出力したとき
に、スピーカ21が初期状態であるときにマイクロフォン
22から出力されると予測される検出信号を基準値として
設定する。尚、前記基準値は、スピーカ21とマイクロフ
ォン22との間における音波の減衰を考慮して設定され
る。

【００２８】ステップ34では、マイクロフォン22の検出
信号に基づいて吸気騒音を打ち消すべくスピーカ21を駆
動する騒音制御を停止させ、次のステップ35では、前記
ステップ32で設定した診断用の音波に対応する駆動信号
をスピーカ21に出力する。そして、ステップ36では、診
断用の音波に対応する駆動信号をスピーカ21に出力して
いる状態でのマイクロフォン22の検出信号を読み込む。

【００２９】ステップ37では、前記ステップ36で読み込
んだ検出信号が、前記ステップ33で設定した基準値を中
心とした所定範囲内であるか否かを診断する。ここで、
前記検出信号が所定範囲内であるときには、駆動信号に
見合った音響エネルギーが実際にスピーカ21から出力さ
れていて、スピーカ21の劣化（故障）がないものと判断
する。そして、この場合には、マイクロフォン22の検出
信号に基づいて通常にスピーカ21を駆動して、吸気騒音
の打ち消しを行わせる。

【００３０】一方、前記検出信号が所定範囲外であると
判別されたときには、スピーカ21の劣化（故障）によっ
てその発生音響エネルギーが低下したものと判断し、ス
テップ38へ進んで、所定のフェイルセーフ制御を実行す
る。前記フェイルセーフ制御として、本実施例では、ス
ピーカ21に対して出力する駆動信号をスピーカ21の劣化
分（音響エネルギーの低下分）だけ補正する補正制御を
行う。但し、フェイルセーフ制御としては、スピーカ21
を用いた騒音低減制御の停止やスピーカ21における劣化
発生の警告などであっても良い。

【００３１】スピーカ21の劣化によって同じ駆動信号
（電圧）に対して得られる音響エネルギーが低下した場
合には、駆動信号のレベル（電圧）を増大させること
で、所期の音響エネルギーを得ることが可能であり、か
かる駆動信号の補正制御によって、たとえある程度劣化
が進行した状態であっても、効果的に吸気系騒音を低減
させることが可能である。

【００３２】ここで、前記駆動信号の補正制御の様子
を、図６のフローチャートに従って説明する。尚、本実
施例において、駆動信号補正手段としての機能は、前記
図６のフローチャートに示すように、コントロールユニ
ット９がソフトウェア的に備えている。図６のフローチ
ャートにおいて、まず、ステップ41では、前記図３のフ
ローチャートに示すように、吸気騒音を打ち消すための
音波をスピーカ21から発生させるべく、マイクロフォン
22の検出信号に基づいてスピーカ21に出力する駆動信号
を設定する。

【００３３】そして、ステップ42では、前記図５のフロ
ーチャートに従って、スピーカ21の故障（劣化）が診断
されたか否かを判別し、劣化時には、ステップ43へ進ん
でスピーカ21の駆動信号を補正するための補正値を算出
する。かかる補正値の算出は、前記図５のフローチャー
トにおいて、診断用の音波をスピーカ21から発生させた
ときのマイクロフォン22の検出信号と、前記診断用音波
から予測される検出信号との差（又は比）に基づいて設
定させることができる。即ち、診断用の音波をスピーカ
21から発生させたときのマイクロフォン22の検出信号
と、前記診断用音波から予測される検出信号との相違
は、スピーカ21から発生する音響エネルギーの低下を示
すから、両者の差（又は比）に基づいて音響エネルギー
を増大させるべく駆動信号（駆動電圧）を増大させれ
ば、所期の音波（音響エネルギー）を発生させて、吸気
騒音を打ち消すことが可能となる。

【００３４】また、本実施例のように打ち消し残音を検
出し得るマイクロフォン23を備える場合には、スピーカ
21の劣化による音響エネルギーの低下によって打ち消さ
れずに残った騒音が前記マイクロフォン23で検出される
から、該マイクロフォン23で検出される打ち消し残音と
許容レベルの残音との差又は比に基づいて、前記駆動信
号を補正するための補正値を設定することが可能であ
る。

【００３５】ステップ43で補正値を設定すると、次のス
テップ44では、マイクロフォン22の検出信号に基づいて
設定した駆動信号を前記補正値によって補正設定し、該
補正された駆動信号をステップ45で出力する。一方、ス
テップ42でスピーカ21の劣化がないと判別されたときに
は、ステップ43，44を迂回してステップ45へ進むこと
で、駆動信号を補正することなくそのままスピーカ21に
出力する。

【００３６】尚、本実施例では、吸気音検出手段として
マイクロフォン22を用いる構成としたが、吸気系騒音の
主原因である吸気脈動がエアフローメータ10で検出され
ることから、エアフローメータ10を吸気音検出手段とし
て用いる構成としても良い。

【００３７】

【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、音波
発生手段に対して診断用の駆動信号を出力し、この駆動
信号に対応する音波が実際に検出されたか否かに基づい
て、音波発生手段に劣化等の故障が発生しているか否か
を診断できるという効果がある。

【００３８】請求項２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、音波発生手段に対して診断用
の駆動信号を出力したのときの音波の検出結果と、前記
診断用駆動信号から予測される検出結果との相違に基づ
いて、音波発生手段に出力する駆動信号を補正するの
で、劣化等によって音波発生手段が発生する音響エネル
ギーが低下したときに、かかる低下分を補って所期の音
響エネルギーを発生させ、以て、吸気系騒音を効果的に
打ち消すことができるという効果がある。

【００３９】請求項３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、音波発生手段の故障（劣化を
含む）が診断されたときに、音響エネルギーの低下によ
る打ち消し残音の増大を検出し、該検出結果に基づいて
音波発生手段に出力する駆動信号を補正するようにした
ので、劣化等によって音波発生手段が発生する音響エネ
ルギーが低下しても吸気系騒音を効果的に打ち消すこと
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる自動車用アクティブ騒音制御装
置の基本構成ブロック図。

【図２】実施例におけるシステム構成を示す図。

【図３】実施例におけるアクティブ騒音制御を示すフロ
ーチャート。

【図４】実施例におけるマイクロフォン出力のサンプリ
ングの様子を示す線図。

【図５】実施例におけるスピーカの劣化（故障）診断を
示すフローチャート。

【図６】実施例における駆動信号の補正制御を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１ エンジン ２ エアクリーナ ３ 吸気ダクト ４ スロットルチャンバー ５ 吸気コレクタ ６ 吸気マニホールド ７ スロットル弁 ９ コントロールユニット 10 エアフローメータ 11 クランク角センサ 21 スピーカ 22，23 マイクロフォン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気系に介装されて吸気音に対
   応する検出信号を出力する吸気音検出手段と、 エンジンの吸気系内で音波を発生する音波発生手段と、 前記吸気音検出手段からの検出信号に基づいて吸気音を
   打ち消す音波を発生させるべく前記音波発生手段に駆動
   信号を出力する吸気騒音打ち消し手段と、 前記吸気騒音打ち消し手段に優先して、前記音波発生手
   段から診断用として設定された音波を発生させるべく前
   記音波発生手段に駆動信号を出力する診断用音波発生手
   段と、 該診断用音波発生手段で音波を発生させているときの前
   記吸気音検出手段の検出信号と基準値との比較に基づい
   て、前記音波発生手段の故障の有無を診断する故障診断
   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】前記故障診断手段で故障判定されたとき
   に、前記故障診断手段において前記吸気音検出手段から
   出力された検出信号と基準値との相違に基づいて、前記
   吸気騒音打ち消し手段から音波発生手段に出力される駆
   動信号を補正する駆動信号補正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】前記吸気騒音打ち消し手段による打ち消し
   残音を検出する打ち消し残音検出手段を備える一方、 前記故障診断手段で故障判定されたときに、前記打ち消
   し残音検出手段で検出される打ち消し残音に基づいて、
   前記吸気騒音打ち消し手段から音波発生手段に出力され
   る駆動信号を補正する駆動信号補正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。