JPH1011076A

JPH1011076A - 電子消音装置

Info

Publication number: JPH1011076A
Application number: JP8179906A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Tachibana; 敏幸橘; Yoji Yasuda; 陽治安田; Minoru Okubo; 稔大久保; Shinichiro Ishida; 慎一郎石田
Original assignee: Toa Corp; Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Toa Corp; Yanmar Co Ltd
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】温度変化があっても、安定した適応動作を実
現する。【解決手段】排気ダクト１内を伝搬する騒音を、２次
音源スピーカ１０の放射音で打ち消すために、適応型Ｆ
ＩＲディジタルフィルタ６の伝達関数Ｗ_kと、これとエ
ラーマイクロホン１１との間に存在する伝達関数Ｃとの
合成による伝達関数が、排気ダクト１内の伝達関数Ｐに
等しくなるように、ＬＭＳ処理部１５によって適応型Ｆ
ＩＲディジタルフィルタ６の伝達関数Ｗ_kを制御する。
この制御を実現するためには、ＦＩＲディジタルフィル
タ１６により上記伝達関数Ｃを同定する必要があるが、
伝達関数Ｃは、排気ダクト１内の温度変化によって変化
する。そこで、排気ダクト１内の温度を温度検出器１７
で計測し、その計測値に応じて、予めフィルタ係数記憶
部１９に記憶しておいたフィルタ係数のいずれかをＦＩ
Ｒディジタルフィルタ１６に設定することにより、伝達
関数Ｃを同定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音波伝搬路を伝搬
する音波に対して、これと実質的に等大で逆位相の音波
を干渉させることによって、上記音波伝搬路の伝搬音を
能動的に消音する電子消音装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような電子消音装置を応用したも
のとして、例えばエンジン等から発生する騒音を低減さ
せる装置が知られている。この電子消音装置の従来例を
図６に示す。なお、同図において、１は、排気ダクト
で、この排気ダクト１の左側に上記騒音の発生源となる
エンジン（図示せず）が設けられており、このエンジン
の騒音は、排気ダクト１内を同図の左側から右側に向か
って伝搬しているものとする。

【０００３】この電子消音装置は、排気ダクト１の入口
側（同図の左側）において上記騒音をリファレンスマイ
クロホン（第１のマイクロホン）２によって収音し、こ
の収音信号を増幅器３で増幅した後、これに含まれるナ
イキスト周波数以上の成分をロー・パス・フィルタ（Ｌ
ＰＦ）４で除去し、更にＡ／Ｄコンバータ５でディジタ
ル変換して得たディジタル騒音信号ｘ(k) （ｋは、タイ
ム（サンプリング）・インデックス。）が入力される適
応型ＦＩＲディジタルフィルタ６を有している。この適
応型ＦＩＲディジタルフィルタ６は、入力されたディジ
タル騒音信号ｘ(k) に対して、後述するＬＭＳ処理部１
５により設定されるフィルタ係数を用いて所定のフィル
タリング処理、例えば数１に示すような畳み込み和演算
を施すもので、その演算結果ｙ(k) を出力する。

【０００４】

【数１】

【０００５】なお、上記数１において、ｉは、フィルタ
・タップ・インデックス、Ｎは、この適応型ＦＩＲディ
ジタルフィルタのタップ数（フィルタ次数）、Ｗ_k(i)
は、ｉタップ目のフィルタ係数である。また、ｘ(k-i)
は、ディジタル騒音信号で、時刻（サンプリング番号）
ｋからサンプリング番号がｉ個前の信号を示す。

【０００６】そして、この適応型ＦＩＲディジタルフィ
ルタ６の出力ｙ(k) は、Ｄ／Ａコンバータ７によりアナ
ログ変換され、これに含まれるナイキスト周波数以上の
成分がロー・パス・フィルタ８で除去され、更に増幅器
９で増幅された後、２次音源スピーカ１０に供給され
る。２次音源スピーカ１０は、排気ダクト１の上記リフ
ァレンスマイクロホン２よりも騒音の下流側に配置され
ており、供給された信号、即ち上記出力ｙ(k) をアナロ
グ化した信号に応じた音波を排気ダクト１内に放射し、
この排気ダクト１内を伝搬している騒音に干渉させ、こ
れによって上記騒音を打ち消している。

【０００７】更に、排気ダクト１の２次音源スピーカ１
０が配置された位置よりも騒音の下流側（同図の右
側）、例えば排気ダクト１の出口付近にはエラーマイク
ロホン（第２のマイクロホン）１１が配置されており、
このエラーマイクロホン１１によって、上記騒音を２次
音源スピーカ１０の放射音で打ち消した後の音、つまり
は騒音と２次音源スピーカ１０の放射音との誤差成分を
検出している。このエラーマイクロホン１１の出力は、
増幅器１２で増幅され、これに含まれるナイキスト周波
数以上の成分がロー・パス・フィルタ（ＬＰＦ）１３で
除去され、更にＡ／Ｄコンバータ１４でディジタル化さ
れた後、エラー信号ｅ(k) として上述したＬＭＳ処理部
１５に供給される。

【０００８】上記のようなアクティブ消音装置において
は、適応型ＦＩＲディジタルフィルタ６の出力端子か
ら、Ｄ／Ａコンバータ７、ロー・パス・フィルタ８、増
幅器９、２次音源スピーカ１０、及び排気ダクト１内を
経てエラーマイクロホン１１までの間に伝達関数（エラ
ーパス）Ｃが存在する。リファレンスマイクロホン２と
ＬＭＳ処理部１５との間には、上記伝達関数Ｃを同定
（モデル化・推定）した伝達関数ＣＩを有するＦＩＲデ
ィジタルフィルタ１６を設けている。そして、このＦＩ
Ｒディジタルフィルタ１６によって上記リファレンスマ
イクロホン２からの騒音信号ｘ(k) をフィルタリング処
理し、その処理した信号ｒ(k) を、ＬＭＳ処理部１５に
入力するよう構成されている。この信号ｒ(k) は、次の
数２により求められる。

【０００９】

【数２】

【００１０】ここで、ＣＩ(i) は、このＦＩＲディジタ
ルフィルタ１６を構成するタップのうちのｉ番目のタッ
プのフィルタ係数である。また、Ｎは、このＦＩＲディ
ジタルフィルタ１６のタップ数（フィルタ次数）で、こ
こでは、この制御系による適応制御を容易にするため
に、上述した数１と同じタップ数Ｎとしている。なお、
このＦＩＲディジタルフィルタ１６による上記伝達関数
Ｃの同定は、例えば、予め伝達関数Ｃを計測し、これを
逆フーリエ変換して求めた時間領域のデータをこのＦＩ
Ｒディジタルフィルタ１６のフィルタ係数として設定
し、これによりこのＦＩＲディジタルフィルタ１６の伝
達関数ＣＩを決定している。

【００１１】従って、ＬＭＳ処理部１５は、上記ＦＩＲ
ディジタルフィルタ係数１６の出力ｒ(k) と、エラー信
号ｅ(k) とに応じて、適応型ＦＩＲディジタルフィルタ
６のフィルタ係数Ｗ_k(i) を更新する。このフィルタ係
数Ｗ_k(i) の更新式は、次の数３によって表される。

【００１２】

【数３】

【００１３】但し、μは、収束係数（ステップサイズパ
ラメータ）で、Ｗ_k+1(i) は、適応型ＦＩＲディジタル
フィルタ６に対してそのフィルタ係数Ｗ_k(i) として次
に（次回のサンプリング時に）設定するフィルタ係数で
ある。

【００１４】なお、上述した適応型ＦＩＲディジタルフ
ィルタ６、ＬＭＳ処理部１５、及びＦＩＲディジタルフ
ィルタ１６については、例えばＤＳＰ（ディジタル信号
処理装置）やＣＰＵ（中央演算処理装置）等によって、
構成されている。そして、これらのＤＳＰやＣＰＵは、
図示しないメモリ等の記憶部に記憶されたプログラムに
従って上記適応制御を実行する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に制御系にFiltered-x LMSアルゴリズムを用いた電子消
音装置において、安定した適応制御を実現するために
は、一般に、上記伝達関数Ｃと、これを同定したＦＩＲ
ディジタルフィルタ１６の伝達関数ＣＩとの位相差を、
±９０度以内にする必要があることが知られている。し
かし、上記図１に示すようなエンジンの騒音を低減させ
る電子消音装置においては、上記伝達関数Ｃが、時間の
経過と共に変化する。これは、例えばエンジンを運転さ
せていると排気ダクト１内の温度が徐々に上昇し、この
温度上昇により排気ダクト１内を伝搬する騒音の音速が
変化（増大）することが起因している。これに対して、
ＦＩＲディジタルフィルタ１６の伝達関数ＣＩは、一定
とされているので、この伝達関数ＣＩと上記伝達関数Ｃ
との位相誤差が次第に拡大して、上記±９０度という限
界を越えて不一致となる。その結果、適応型ＦＩＲディ
ジタルフィルタ６のフィルタ係数Ｗ_k(i) の更新制御が
正常に行われず、騒音が消音されないばかりか、逆に２
次音源スピーカ１０から不要な騒音が放出されて増音し
たり、或いは制御系が発振してしまうという問題があ
る。この問題は、エンジンの運転時間が長くなればなる
程、起動時からの温度変化が大きくなるので、より顕著
になる。

【００１６】本発明は、排気ダクト１内の温度変化によ
って伝達関数Ｃが変化しても、常に安定した適応制御を
実現することのできる電子消音装置を提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、第１の伝達関数を有する
音波伝搬路に入力される音波を収音する第１のマイクロ
ホンと、上記音波伝搬路から出力される音波を収音する
第２のマイクロホンと、上記第１のマイクロホンの出力
信号を処理し、この処理結果に応じた音波をスピーカか
ら上記音波伝搬路に放出する適応型フィルタ手段と、上
記第１及び第２のマイクロホンの出力信号を入力し、こ
れらに応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数と、
該適応型フィルタ手段から上記音波伝搬路を経て上記第
２のマイクロホンまでの間に存在し温度変化によって変
化する第２の伝達関数と、の合成による伝達関数が、上
記第１の伝達関数と相補する状態に、上記適応型フィル
タ手段の伝達関数を制御するフィルタ制御手段と、上記
第１のマイクロホンと上記フィルタ制御手段との間に介
在し、上記第２の伝達関数を同定する同定フィルタ手段
と、上記音波伝搬路に設けられ、該音波伝搬路の温度を
計測する温度計測手段と、予め定めた複数のフィルタ係
数が記憶された係数記憶手段と、上記同定フィルタ手段
の伝達関数が上記第２の伝達関数と略等価となる、即ち
十分な精度で同定する状態に、上記温度計測手段の温度
計測値に応じて上記係数記憶手段から上記複数のフィル
タ係数のうちのいずれかを選択し、これを上記同定フィ
ルタ手段にそのフィルタ係数として設定する同定フィル
タ制御手段と、を具備するものである。

【００１８】なお、上記係数記憶手段には、次のような
フィルタ係数が記憶されている。即ち、予め、音波伝搬
路を複数の温度条件下に置き、各条件下において、温度
計測手段により音波伝搬路の温度を計測すると共に、第
２の伝達関数をそれぞれ同定（計測）しておく。このと
きの温度計測手段の各温度計測値に対応するフィルタ係
数が、上記複数のフィルタ係数として係数記憶手段に記
憶されている。

【００１９】即ち、第１のマイクロホンの出力信号が同
定フィルタ手段に入力され、この同定フィルタ手段の出
力と第２のマイクロホンの出力信号とがフィルタ制御手
段に入力される。フィルタ制御手段は、これらの信号に
応じて、適応型フィルタ手段の伝達関数と第２の伝達関
数との合成による伝達関数（両者を掛けて得られた伝達
関数）が、第１の伝達関数と等しくなるように、上記適
応型フィルタ手段の伝達関数を制御する。そして、この
適応型フィルタ手段に第１のマイクロホンの出力信号が
入力され、ここでフィルタリング処理された後、この処
理結果に応じた音波がスピーカから音波伝搬路に放出さ
れる。ここで、同定フィルタ手段が、第２の伝達関数に
等しい伝達関数を維持していれば、適応型フィルタ手段
からスピーカを経て音波伝搬路に放出される音波は、音
波伝搬路を入口側から出口側へと伝搬する音波と相補な
特性となり、互いに打ち消し合う。ところが、第２の伝
達関数は、温度変化に応じて変化するので、第２の伝達
関数と同定フィルタ手段の伝達関数とは不一致となる。
そこで、温度計測手段により音波伝搬路の温度を計測
し、この計測値に応じて、予め係数記憶手段に記憶され
ている複数のフィルタ係数のうちのいずれかを選択し、
これを同定フィルタ手段にそのフィルタ係数として設定
することにより、同定フィルタ手段の伝達関数が上記第
２の伝達関数に十分な精度で同定するように制御してい
る。つまり、音波伝搬路の温度に応じて、同定フィルタ
手段のフィルタ係数を切り替えている。

【００２０】ところで、上記のように、同定フィルタ手
段の伝達関数を第２の伝達関数に対して同定させるに
は、温度計測手段の温度計測値に対して、適宜、演算を
施すことにより、各温度に対応するフィルタ係数を算出
するという技術も考えられる。ところが、この電子消音
装置を例えばエンジン騒音の消音に応用したような場合
においては、音波伝搬路（排気ダクト）が比較的に長
く、また音波伝搬路、特にスピーカの周辺が高温になる
のを防ぐために空冷や水冷等による強制冷却を行うこと
がある。このため、音波伝搬路が、その場所によって温
度勾配（分布）を有するようになり、この場合、フィル
タ係数を演算で求めるという上記技術によれば、フィル
タ係数を算出するためにどの場所の温度を計測すればよ
いのか非常に不明確になり、同定フィルタ手段の伝達関
数を第２の伝達関数に対して十分な精度で同定させるこ
とができない。

【００２１】これに対して、本請求項１に記載の発明に
よれば、予め温度計測手段の各温度計測値に対応する各
フィルタ係数を係数記憶手段に記憶しておき、適応制御
の際に、上記各フィルタ係数の中から、温度計測手段の
温度計測値に応じた係数を選択してこれを同定フィルタ
手段に設定する。従って、この電子消音装置を例えばエ
ンジン騒音の消音に応用したような場合においても、上
記のような音波伝搬路の温度勾配の影響を受けることは
なく、同定フィルタ手段の伝達関数を第２の伝達関数に
対して十分な精度で同定させることができる。

【００２２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の適応フィルタにおいて、上記同定フィルタ制御手段
が、上記温度計測手段による温度計測値が時間の経過と
共に上昇状態にあるとき、該温度計測手段による温度計
測値が、上記複数のフィルタ係数にそれぞれ対応する上
記各温度計測値よりも若干低い温度値に到達した時点
で、上記各フィルタ係数を上記同定フィルタ手段に設定
し、上記温度計測手段による温度計測値が時間の経過と
共に下降状態にあるとき、該温度計測手段による温度計
測値が、上記複数のフィルタ係数にそれぞれ対応する上
記各温度計測値よりも若干高い温度値に到達した時点
で、上記各フィルタ係数を上記同定フィルタ手段に設定
する状態に構成されたことを特徴とするものである。

【００２３】即ち、同定フィルタ制御手段は、音波伝搬
路の温度が上昇状態にあるとき、この音波伝搬路の温度
上昇よりも若干早めに、同定フィルタ手段のフィルタ係
数を切り替える。一方、音波伝搬路の温度が下降状態に
あるときには、音波伝搬路の温度下降よりも若干早め
に、同定フィルタ手段のフィルタ係数を切り替える。ま
た、音波伝搬路の温度が上昇状態にあるときと下降状態
にあるときとでは、任意のフィルタ係数に対してその切
り替え温度が異なるので、フィルタ係数は、音波伝搬路
の温度変化に対してヒステリシス的に切り替わる。

【００２４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の適応フィルタにおいて、上記同定フィルタ制御手段
が、上記複数のフィルタ係数にそれぞれ対応する上記各
温度計測値と、上記各フィルタ係数を上記同定フィルタ
手段に設定する時点での上記温度計測手段の各温度計測
値との差が、上記温度計測値が上昇状態にあるときの方
が下降状態にあるときよりも大きくなる状態に構成され
たことを特徴とするものである。

【００２５】即ち、音波伝搬路の温度が上昇状態にある
ときの方が、音波伝搬路の温度が下降状態にあるときよ
りも、各フィルタ係数の切り替えが早めに行われる。

【００２６】請求項４に記載の発明は、請求項１、２又
は３に記載の適応フィルタにおいて、上記第２のマイク
ロホンと、上記温度計測手段とが、一体に形成されたこ
とを特徴とするものである。

【００２７】請求項５に記載の発明は、請求項１、２又
は３に記載の適応フィルタにおいて、上記温度計測手段
が、上記スピーカの音波放出部と上記第２のマイクロホ
ンが配置された位置との間に設けられたことを特徴とす
るものである。

【００２８】即ち、温度計測手段は、温度変化によって
変化する第２の伝達関数が存在している位置そのものの
温度を計測する。

【００２９】請求項６に記載の発明は、請求項１、２又
は３に記載の適応フィルタにおいて、上記温度計測手段
が複数設けられ、上記同定フィルタ制御手段が、上記複
数の温度計測手段による各温度計測値の平均値に応じて
上記係数記憶手段から上記フィルタ係数を選択してこれ
を上記同定フィルタ手段に設定する状態に構成されたこ
とを特徴とするものである。

【００３０】なお、上記複数の温度計測手段は、第２の
伝達関数が存在している位置そのものの温度を計測する
ために、スピーカの音波放出部と第２のマイクロホンが
配置された位置との間に設けるのが好ましい。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明に係る電子消音装置を例え
ばエンジン騒音を消音するのに応用した第１の実施の形
態について、図１から図３を参照して説明する。図１に
示すように、この電子消音装置は、上述した図６に示す
従来の電子消音装置に対して、排気ダクト１に設けられ
た温度検出器１７と、この温度検出器１７の出力信号が
入力される温度範囲判定部１８と、この温度範囲判定部
１８の出力信号が入力されるフィルタ係数記憶部１９
と、を設けたものである。そして、フィルタ係数記憶部
１９には、予め複数のフィルタ係数ＣＩ₁、ＣＩ₂、・
・・、ＣＩ_nが記憶されており、これら各フィルタ係数
ＣＩ₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ_nのうちのいずれかを、
ＦＩＲディジタルフィルタ１６のフィルタ係数ＣＩ(i)
として設定するよう構成したものである。なお、これ以
外の構成については、上記図６の従来技術と同様であ
り、同等部分には同一符号を付し、その構成についての
詳細な説明を省略する。

【００３２】即ち、温度検出器１７は、排気ダクト１の
２次音源スピーカ１０が配置されている位置とリファレ
ンスマイクロホン１１が配置されている位置との間、即
ち上述した伝達関数Ｃを構成する部分に設けられてお
り、この位置での排気ダクト１内の温度を計測する。

【００３３】温度範囲判定部１８は、上記温度検出器１
７から出力される信号に基づいて、排気ダクト１内の温
度を検知する。そして、検知した温度計測値に応じて、
後で詳しく説明するフィルタ係数記憶部１９に記憶され
ている複数のフィルタ係数ＣＩ₁、ＣＩ₂、・・・、Ｃ
Ｉ_nのうちのいずれかを選択し、これをＦＩＲディジタ
ルフィルタ１６にそのフィルタ係数ＣＩ(i) として設定
する。なお、この温度範囲判定部１８も、適応型ＦＩＲ
ディジタルフィルタ６や、ＬＭＳ処理部１５、ＦＩＲデ
ィジタルフィルタ１６と同様に、例えばＤＳＰやＣＰＵ
によって構成されており、その動作は、図示しないメモ
リ等の記憶部に記憶されたプログラムにより制御され
る。

【００３４】フィルタ係数記憶部１９に記憶されている
各フィルタ係数ＣＩ₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ_nは、次
のように決定される。

【００３５】即ち、予め、排気ダクト１内を複数の温度
条件下に置き、各温度条件下において、温度検出器１７
により排気ダクト１内の温度を計測する。このとき、排
気ダクト１内の温度変化に伴い、上述した伝達関数Ｃも
変化するが、上記各温度条件下における伝達関数Ｃをそ
れぞれ計測しておき、これを、上記各温度条件下に対応
する（正しくは上記温度検出器１７の各温度計測値に対
応する）フィルタ係数ＣＩ₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ_n
として、フィルタ係数記憶部１９に記憶する。なお、こ
のフィルタ係数記憶部１９は、上述した図示しないメモ
リ等により構成されている。

【００３６】上記のように構成された電子消音装置にお
いて、例えば、今、エンジンを起動し、これにより排気
ダクト１内の温度が次第に上昇し、これに伴い上記伝達
関数Ｃも変化している状態にあるとする。この状態にお
いて、温度範囲判定部１８は、フィルタ係数記憶部１９
に記憶されている複数のフィルタ係数ＣＩ₁、ＣＩ₂、
・・・、ＣＩ_nの中から、温度検出器１７の温度計測値
に対応する係数を選択し、これをＦＩＲディジタルフィ
ルタ１６にそのフィルタ係数ＣＩ(i) として設定する。
即ち、排気ダクト１内の温度変化によって上記伝達関数
Ｃが変化しても、排気ダクト１内の温度変化に応じてＦ
ＩＲディジタルフィルタ１６のフィルタ係数ＣＩ(i) が
切り替えられるので、このＦＩＲディジタルフィルタ１
６の伝達関数ＣＩは、常に上記伝達関数Ｃに対して十分
な精度を保つことができる。従って、この電子消音装置
自体の適応制御も、常に安定する。

【００３７】また、上記ＦＩＲディジタルフィルタ１６
による上記伝達関数Ｃの同定は、予めフィルタ係数記憶
部１９に記憶されている複数のフィルタ係数ＣＩ₁、Ｃ
Ｉ₂、・・・、ＣＩ_nの中から、上記伝達関数Ｃを同定
するためのフィルタ係数ＣＩ(i) を選択して、これをＦ
ＩＲディジタルフィルタ１６に設定しているだけなの
で、非常に応答性の速い適応制御を実現できる。

【００３８】ところで、本第１の実施の形態において
は、排気ダクト１内の温度が、例えば室温から４００℃
弱まで変化する装置に、この電子消音装置を応用してい
る。その詳細について、表１を参照して説明する。

【００３９】まず、予め、排気ダクト１内の温度を温度
検出器１７で計測した計測値Ｔ_CIが、例えばＴ_CI＝２
４、１０４、１６１、２１８、２７３、３３０、３８７
℃のときの上記伝達関数Ｃを、ＦＩＲディジタルフィル
タ１６によりそれぞれ同定する。そして、この同定によ
り得られる上記各温度Ｔ_CIに対応する各フィルタ係数
を、それぞれＣＩ₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ₇としてフ
ィルタ係数記憶部１９に記憶しておく。

【００４０】温度範囲判定部１８は、上記７つのフィル
タ係数ＣＩ₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ₇の中から、温度
検出器１７の温度計測値に応じてＦＩＲディジタルフィ
ルタ１６のフィルタ係数ＣＩ(i) を選択するが、温度検
出器１７の温度計測値が何度のときに、いずれの係数を
選択するかについては、例えば表１に示すように設定さ
れている。

【００４１】

【表１】

【００４２】即ち、温度検出器１７の温度計測値が、例
えば６９℃未満の場合、温度Ｔ_CIがＴ_CI＝２４℃のとき
に同定したフィルタ係数ＣＩ₁が、ＦＩＲディジタルフ
ィルタ１６のフィルタ係数ＣＩ(i) として選択される。
また、温度検出器１７の温度計測値が、例えば５４℃を
越えて１２５℃未満の場合、温度Ｔ_CIがＴ_CI＝１０４℃
のときに同定したフィルタ係数ＣＩ₂が選択される。そ
して、温度検出器１７の温度計測値が、例えば１１１℃
を越えて１８３℃未満の場合、温度Ｔ_CIがＴ_CI＝１６１
℃のときに同定したフィルタ係数ＣＩ₃が選択される。
温度検出器１７の温度計測値が、例えば１６７℃を越え
て２４０℃未満の場合、温度Ｔ_CIがＴ_CI＝２１８℃のと
きに同定したフィルタ係数ＣＩ₄が選択される。温度検
出器１７の温度計測値が、例えば２２５℃を越えて２９
４℃未満の場合、温度Ｔ_CIがＴ_CI＝２７３℃のときに同
定したフィルタ係数ＣＩ₅が選択される。温度検出器１
７の温度計測値が、例えば２７９℃を越えて３５４℃未
満の場合、温度Ｔ_CIがＴ_CI＝３３０℃のときに同定した
フィルタ係数ＣＩ₆が選択される。温度検出器１７の温
度計測値が、例えば３３５℃を越えた場合、温度Ｔ_CIが
Ｔ_CI＝３８７℃のときに同定したフィルタ係数ＣＩ₇が
選択される。

【００４３】なお、上記によれば、各フィルタ係数ＣＩ
₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ₇に対して、それぞれに対応
する温度範囲に幅があるが、これは、各フィルタ係数Ｃ
Ｉ₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ₇により、上記伝達関数Ｃ
を十分な精度で同定し得る範囲を示している。なお、上
記各温度範囲内においては、温度検出器１７の温度計測
値が上記各同定温度Ｔ_CIのときに、上記伝達関数Ｃを最
も高い精度で同定できることについては、言うまでもな
い。

【００４４】また、上記によれば、各フィルタ係数ＣＩ
₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ₇に対応する各温度範囲が、
互いに重複している。これは、排気ダクト１内の温度が
上昇状態にあるときと下降状態にあるときとで、それぞ
れ異なる温度で、各フィルタ係数ＣＩ₁、ＣＩ₂、・・
・、ＣＩ₇を切り替えているからである。

【００４５】即ち、排気ダクト１内の温度が時間の経過
と共に上昇している場合は、温度検出器１７の温度計測
値が、上記各フィルタ係数ＣＩ₂、ＣＩ₂、・・・、Ｃ
Ｉ₇にそれぞれ対応する各同定温度Ｔ_CIよりも例えば３
５℃程度低い温度Ｔ_up（例えばＴ_up＝６９、１２５、１
８３、２４０、２９４、３５４℃）に変化（到達）した
ときに、各同定温度Ｔ_CIにそれぞれ対応するフィルタ係
数ＣＩ₂、ＣＩ₃、・・・、ＣＩ₇に切り替えている。
一方、排気ダクト１内の温度が時間の経過と共に下降し
ている場合には、温度検出器１７の温度計測値が、上記
各フィルタ係数ＣＩ₆、ＣＩ₅、・・・、ＣＩ₁にそれ
ぞれ対応する各同定温度Ｔ_CIよりも例えば６℃前後高い
温度Ｔ_down（例えばＴ_down＝３３５、２７９、２２５、
１６７、１１１、５４℃（但し、このＴ_down＝５４℃に
ついてはＴ_CIよりも３０℃高い。））に変化したとき
に、各同定温度Ｔ_CIにそれぞれ対応するフィルタ係数Ｃ
Ｉ₆、ＣＩ₅、・・・、ＣＩ₁に切り替えている。

【００４６】このように、排気ダクト１内の温度が上昇
する場合の切替温度Ｔ_upを上記各同定温度Ｔ_CIよりも低
く設定し、排気ダクト１内の温度が下降する場合の切替
温度Ｔ_downを上記各同定温度Ｔ_CIよりも高く設定するこ
とにより、排気ダクト１内の温度が上昇状態にあるとき
も下降状態にあるときにも、ＦＩＲディジタルフィルタ
１６のフィルタ係数ＣＩ(i) は、上記排気ダクト１の温
度上昇及び温度下降よりも早めに切り替わる。従って、
排気ダクト１内の温度変化に対して、素早い応答を実現
できる。これは、本第１の実施の形態のように、排気ダ
クト１内の温度変化が非常に大きい装置においては、非
常に有効である。

【００４７】また、上記のように、排気ダクト１内の温
度が上昇状態にあるときと下降状態にあるときとで、フ
ィルタ係数ＣＩ₆、ＣＩ₅、・・・、ＣＩ₁に切り替え
る切替温度Ｔ_up、Ｔ_downがそれぞれ異なるので、ＦＩＲ
ディジタルフィルタ１６に設定されるフィルタ係数ＣＩ
(i) は、排気ダクト１内の温度変化に対してヒステリシ
ス的に切り替わる。従って、温度検出器１７の温度計測
値が、例えば排気ダクト１内を流れる排気ガス（風圧）
やノイズ等の影響を受けて多少不安定になっても（ふら
ついても）、ＦＩＲディジタルフィルタ１６のフィルタ
係数ＣＩ(i) が頻繁に切り替わり、ひいてはＦＩＲディ
ジタルフィルタ１６の伝達関数ＣＩが頻繁に変化するの
を防ぐことができる。

【００４８】更に、上述したように、各同定温度Ｔ_CIに
対する各切替温度Ｔ_up、Ｔ_downの差（絶対値）ΔＴ
_up（＝｜Ｔ_CI−Ｔ_up｜）、ΔＴ_down（＝｜Ｔ_CI−Ｔ_down
｜）が、排気ダクト１内の温度が上昇状態にあるとき
は、ΔＴ_up＝３５℃程度で、排気ダクト１内の温度が下
降状態にあるときには、ΔＴ_down＝６℃程度（但し、Ｔ
_down＝５４℃のときを除く。）とされており、即ち排気
ダクト１内の温度が上昇状態にあるときの方が下降状態
にあるときよりも大きい（ΔＴ_up＞ΔＴ_down）とされて
いる。これは、排気ダクト１内の温度変化に対するＦＩ
Ｒディジタルフィルタ１６のフィルタ係数ＣＩ(i) の切
り替えが、排気ダクト１内の温度が上昇状態にあるとき
の方が下降状態にあるときよりも早めに行われることを
意味する。一般に、エンジンの排気ダクト１の温度は、
上昇するときの方が、下降するときよりも速く変化する
ことが知られている。よって、この温度の上昇及び下降
の性質（速度）に合わせた適応動作を実現できる。

【００４９】また、温度検出器１７については、排気ダ
クト１の２次音源スピーカ１０が配置されている位置と
リファレンスマイクロホン１１が配置されている位置と
の間、即ち上述した伝達関数Ｃを構成する部分に設けて
いるので、この伝達関数Ｃが存在している位置そのもの
の温度を計測することができる。従って、ＦＩＲディジ
タルフィルタ１６の伝達関数ＣＩを、上記伝達関数Ｃに
対してより高い精度で同定させることができ、ひいては
より高精度な適応制御を実現できる。

【００５０】ところで、本第１の実施の形態のように、
ＦＩＲディジタルフィルタ１６の伝達関数ＣＩを、上記
伝達関数Ｃに同定させるには、温度検出器１７の温度計
測値に対して、適宜、演算を施すことにより、各温度に
対応するフィルタ係数ＣＩ(i) を算出するという技術も
考えられる。

【００５１】ところが、本第１の実施の形態のように、
この電子消音装置をエンジンの騒音を消音するのに応用
する場合には、高温かつ腐食性の強い排気ガスから２次
音源スピーカ１０を保護するために、通常、例えば図２
に示すように、排気ダクト１と２次音源スピーカ１０と
の間に枝管１ａを設け、この枝管１ａを介して２次音源
スピーカ１０の放射音を排気ダクト１内の騒音に干渉さ
せている。また、２次音源スピーカ１０の温度上昇を更
に抑えるために、２次音源スピーカ１０の周辺に対し
て、例えば空冷や水冷等による強制冷却を行うこともあ
る。このため、枝管１ａ及び排気ダクト１の内部、即ち
上述した伝達関数Ｃを構成する部分（要素）が、温度勾
配（分布）を有するようになる。図２に示す各ポイント
乃至の温度を実際に計測した結果を、図３のグラフ
に示す。

【００５２】図３において、グラフＸは、エンジンを停
止しているとき、グラフＹは、エンジンを無負荷状態で
運転しているとき、グラフＺは、エンジンをこれに所定
の負荷を掛けた状態で運転しているときの、上記各ポイ
ント乃至における温度計測値を示す。同図に示すよ
うに、エンジンの運転時においては、上記各ポイント
乃至の温度差が大きく、この温度差は、エンジンの負
荷が大きくなるほど顕著になる。

【００５３】このように、上記伝達関数Ｃを構成する枝
管１ａ内及び排気ダクト１内に温度勾配が生じた場合、
上述のフィルタ係数ＣＩ(i) を演算で求めるという技術
によれば、このフィルタ係数ＣＩ(i) を算出するため
に、枝管１ａ内及び排気ダクト１内のどの場所の温度を
計測すればよいのか非常に不明確になる。従って、正確
なフィルタ係数ＣＩ(i) を算出することができず、ＦＩ
Ｒディジタルフィルタ１６の伝達関数ＣＩを上記伝達関
数Ｃに対して十分な精度で同定させることができない。

【００５４】これに対して、本第１の実施の形態によれ
ば、予め温度検出器１７の各温度計測値に対応する各フ
ィルタ係数ＣＩ₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ_nをフィルタ
係数記憶部１９に記憶しておき、適応制御の際に、上記
各フィルタ係数ＣＩ₁、ＣＩ₂、・・・、ＣＩ_nの中か
ら、温度検出器１７の温度計測値に応じた係数を選択し
てこれをＦＩＲディジタルフィルタ１６のフィルタ係数
ＣＩ(i) として設定している。従って、上記のような枝
管１ａ内及び排気ダクト１内に温度勾配が生じても、そ
の影響を受けることなく、ＦＩＲディジタルフィルタ１
６の伝達関数ＣＩを上記伝達関数Ｃに対して十分な精度
で同定させることができる。

【００５５】なお、本第１の実施の形態においては、電
子消音装置を、エンジンの騒音を消音する装置に応用し
たが、これ以外の装置についても、本技術を適用でき
る。

【００５６】また、予めフィルタ係数記憶部１９に記憶
しておくフィルタ係数ＣＩ₁、ＣＩ ₂、・・・、ＣＩ_n
の数を７つとしたが、この数に限らない。例えば、ＦＩ
Ｒディジタルフィルタ１６の伝達関数ＣＩをより高い精
度で伝達関数Ｃに同定させるには、記憶するフィルタ係
数の数を増やして、各フィルタ係数に対応する温度範囲
をより狭くすればよい。これとは逆に、例えばＦＩＲデ
ィジタルフィルタ１６が、伝達関数Ｃに対して、それほ
ど高い精度で同定する必要の無い場合には、記憶するフ
ィルタ係数を少なくしてもよい。

【００５７】図４は、本発明の第２の実施の形態を示す
ものである。同図に示すように、この第２の実施の形態
は、上述した図１に示す第１の実施形態における装置の
温度検出器１７を、エラーマイクロホン１１と一体化し
たものである。これにより、エラーマイクロホン１１と
温度検出器１７とを、それぞれ別個に設ける手間を省く
ことができ、また、装置構成を簡略化し、かつ小型化で
きるという効果がある。

【００５８】図５は、本発明の第３の実施の形態を示す
ものである。同図に示すように、この第３の実施の形態
は、温度検出器１７、１７を複数、例えば２台設けたも
ので、そのうちの１台については、上記図２に示す第２
の実施形態と同様に、エラーマイクロホン１１と一体化
したものである。そして、上記２つの温度検出器１７、
１７による温度計測値を平均し、この平均値に応じてＦ
ＩＲディジタルフィルタ１６のフィルタ係数ＣＩ(i) を
選択するよう構成されている。

【００５９】従って、本第３の実施の形態によれば、排
気ダクト１内の温度をより高い精度で計測することがで
きるので、ＦＩＲディジタルフィルタ１６の伝達関数Ｃ
Ｉを上記伝達関数Ｃに対してより高い精度で同定させる
ことができる。

【００６０】なお、ここでは、排気ダクト１内における
騒音と２次音源スピーカ１０の放射音との干渉位置（２
次音源スピーカ１０が設けられている位置）、及びエラ
ーマイクロホン１１内に、上記各温度検出器１７、１７
を配置している。これら各温度検出器１７、１７の各配
置位置は、排気ダクト１内において上記伝達関数Ｃを構
成する部分の両端に相当する。従って、このように２台
の温度検出器１７、１７を用いて排気ダクト１内の温度
を計測する場合には、上記２箇所の温度を計測してその
平均を取ることにより、上記伝達関数Ｃが存在する位置
そのものの温度をより高い精度で計測することができ
る。なお、温度検出器１７、１７の数については、２台
に限らない。

【００６１】また、上述した図２に示すように、排気ダ
クト１と２次音源スピーカ１０との間に枝管１ａを設け
ている場合には、排気ダクト１内と枝管１ａとの温度差
が大きいので、このような場合には、排気ダクト１内に
のみ各温度検出器１７、１７を設けるのが好ましい。例
えば、排気ダクト１内の騒音と２次音源スピーカ１０か
らの放射音との干渉点Ｑ、及びエラーマイクロホン１１
が設けられた位置（例えば図２のの位置）に、各温度
検出器１７、１７を設ければよい。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、音波伝搬路の温度変化によって第２の伝達関数
が変化しても、音波伝搬路の温度を計測し、この温度計
測値に応じて同定フィルタ手段のフィルタ係数を切り替
えることにより、同定フィルタ手段の伝達関数が第２の
伝達関数に対して十分な精度で同定するように制御して
いる。従って、常に安定した適応制御を実現できるとい
う効果がある。また、同定フィルタ手段のフィルタ係数
を切り替えるだけなので、非常に応答性の速い適応制御
を実現できるという効果もある。

【００６３】更に、予め温度計測手段の各温度計測値に
対応する各フィルタ係数を係数記憶手段に記憶してお
き、適応制御の際に、上記各フィルタ係数の中から、温
度計測手段の温度計測値に応じた係数を選択してこれを
同定フィルタ手段に設定している。従って、この電子消
音装置を例えばエンジン騒音の消音に応用した場合のよ
うに、音波伝搬路が温度勾配を有し、これにより温度計
測手段を配置する場所によってその温度計測値が大きく
変わる場合でも、上記温度勾配の影響を受けることな
く、十分な精度で適応制御を行うことができるという効
果もある。

【００６４】請求項２に記載の発明によれば、音波伝搬
路の温度が上昇状態及び下降状態にあるとき、同定フィ
ルタ手段のフィルタ係数は、音波伝搬路の温度変化より
も若干早めに切り替わる。従って、音波伝搬路の温度の
変化に対して、素早い応答を実現できるという効果があ
る。

【００６５】また、フィルタ係数は、音波伝搬路の温度
変化に対してヒステリシス的に切り替わるので、温度計
測手段の温度計測値が、例えばエンジンの排気ガス（風
圧）やノイズ等の影響を受けて多少不安定になっても
（ふらついても）、上記フィルタ係数が頻繁に切り替わ
るのを防ぐことができる。

【００６６】請求項３に記載の発明によれば、音波伝搬
路の温度が上昇状態にあるときの方が、音波伝搬路の温
度が下降状態にあるときよりも、フィルタ係数が早めに
切り替わる。ここで、一般に、温度は、上昇するときの
速度の方が、下降するときの速度よりも速いことが知ら
れている。従って、この温度の上昇及び下降の性質に合
わせた適応動作を実現できるという効果がある。

【００６７】請求項４に記載の発明によれば、第２のマ
イクロホンと温度計測手段とが、一体に形成されている
ので、第２のマイクロホンと温度計測手段とを別々に設
ける手間を省くことができ、また、装置を小型化できる
という効果がある。

【００６８】請求項５に記載の発明によれば、同定フィ
ルタ手段による同定の対象としている第２の伝達関数が
存在している位置そのものの温度を計測することができ
るので、同定フィルタ手段の伝達関数を上記第２の伝達
関数に対してより高い精度で同定させることができ、ひ
いてはより高精度な適応制御を実現できるという効果が
ある。

【００６９】請求項６に記載の発明によれば、温度計測
手段を複数設け、これら複数の温度計測手段による各温
度計測値の平均値に応じて同定フィルタ手段のフィルタ
係数を切り替えているので、より高い精度で音波伝搬路
の温度を計測することができる。従って、同定フィルタ
手段のフィルタ係数を、第２の伝達関数に対してより高
い精度で同定させることができ、ひいてはより高精度な
適応制御を実現できるという効果がある。なお、この効
果は、上記複数の温度計測手段を、スピーカの音波放出
部と第２のマイクロホンが配置された位置との間にそれ
ぞれ設けることにより、更に顕著となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子消音装置をエンジン騒音の消
音に応用した第１の実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図２】同実施の形態において、排気ダクトとスピーカ
との間に枝管を設けた状態を示す図である。

【図３】図３の各箇所における温度計測値を示すグラフ
である。

【図４】本発明に係る電子消音装置をエンジン騒音の消
音に応用した第２の実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図５】本発明に係る電子消音装置をエンジン騒音の消
音に応用した第３の実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図６】従来の電子消音装置をエンジン騒音の消音に応
用した状態を示すブロック図である。

【符号の説明】

１排気ダクト２リファレンスマイクロホン（第１のマイクロホン）６適応型ＦＩＲディジタルフィルタ（適応型フィルタ
手段）１０２次音源スピーカ１１エラーマイクロホン（第２のマイクロホン）１５ＬＭＳ処理部（係数制御手段）１６ＦＩＲディジタルフィルタ（同定フィルタ手段）１７温度検出器（温度計測手段）１８温度範囲判定部（同定フィルタ制御手段）１９フィルタ係数記憶部（係数記憶手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大久保稔大阪府大阪市北区茶屋町１番32号ヤンマーディーゼル株式会社内 (72)発明者石田慎一郎大阪府大阪市北区茶屋町１番32号ヤンマーディーゼル株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の伝達関数を有する音波伝搬路に入
力される音波を収音する第１のマイクロホンと、上記音波伝搬路から出力される音波を収音する第２のマ
イクロホンと、上記第１のマイクロホンの出力信号を処理し、この処理
結果に応じた音波をスピーカから上記音波伝搬路に放出
する適応型フィルタ手段と、上記第１及び第２のマイクロホンの出力信号を入力し、
これらに応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数
と、該適応型フィルタ手段から上記音波伝搬路を経て上
記第２のマイクロホンまでの間に存在し温度変化によっ
て変化する第２の伝達関数と、の合成による伝達関数
が、上記第１の伝達関数と相補する状態に、上記適応型
フィルタ手段の伝達関数を制御するフィルタ制御手段
と、上記第１のマイクロホンと上記フィルタ制御手段との間
に介在し、上記第２の伝達関数を同定する同定フィルタ
手段と、上記音波伝搬路に設けられ、該音波伝搬路の温度を計測
する温度計測手段と、予め定めた複数のフィルタ係数が記憶された係数記憶手
段と、上記同定フィルタ手段の伝達関数が上記第２の伝達関数
と略等価となる状態に、上記温度計測手段の温度計測値
に応じて上記係数記憶手段から上記複数のフィルタ係数
のうちのいずれかを選択し、これを上記同定フィルタ手
段にそのフィルタ係数として設定する同定フィルタ制御
手段と、を具備する電子消音装置。
【請求項２】上記同定フィルタ制御手段は、上記温度
計測手段による温度計測値が時間の経過と共に上昇状態
にあるとき、該温度計測手段による温度計測値が、上記
複数のフィルタ係数にそれぞれ対応する上記各温度計測
値よりも若干低い温度値に到達した時点で、上記各フィ
ルタ係数を上記同定フィルタ手段に設定し、上記温度計
測手段による温度計測値が時間の経過と共に下降状態に
あるとき、該温度計測手段による温度計測値が、上記複
数のフィルタ係数にそれぞれ対応する上記各温度計測値
よりも若干高い温度値に到達した時点で、上記各フィル
タ係数を上記同定フィルタ手段に設定する状態に構成さ
れたことを特徴とする請求項１に記載の電子消音装置。
【請求項３】上記同定フィルタ制御手段は、上記複数
のフィルタ係数にそれぞれ対応する上記各温度計測値
と、上記各フィルタ係数を上記同定フィルタ手段に設定
する時点での上記温度計測手段の各温度計測値との差
が、上記温度計測値が上昇状態にあるときの方が下降状
態にあるときよりも大きくなる状態に構成されたことを
特徴とする請求項２に記載の電子消音装置。
【請求項４】上記第２のマイクロホンと、上記温度計
測手段とが、一体に形成されたことを特徴とする請求項
１、２又は３に記載の電子消音装置。
【請求項５】上記温度計測手段が、上記スピーカの音
波放出部と上記第２のマイクロホンが配置された位置と
の間に設けられたことを特徴とする請求項１、２又は３
に記載の電子消音装置。
【請求項６】上記温度計測手段が複数設けられ、上記同定フィルタ制御手段は、上記複数の温度計測手段
による各温度計測値の平均値に応じて上記係数記憶手段
から上記フィルタ係数を選択してこれを上記同定フィル
タ手段に設定する状態に構成されたことを特徴とする請
求項１、２又は３に記載の電子消音装置。