JPH0411536A - 車室内騒音の低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明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、
その原因たる起振力はエンジンの回転振動成分等による
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、グイナミソクダン
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、コストの上デ及び重量
の増大を招くと共に、その効果は不十分なものであった
。

一方、このような車室内騒音は、４気筒エンジンの場合
、クランク軸１回転の２回爆発成分で、所謂エンジン回
転２次成分と称しているエンジン回転次数成分が主要因
と考えられており、このような要因で引き起こされるこ
もり音をアクティフに低減しようきする従来技術として
、特開昭５９９６９９号公報や実開昭６２−１２７０５
１号公報等が既に提案されている。

これらの従来技術では、エンジン回転２次成分としてイ
グニッションパルスを検出し、このパルス信号を種々処
理し、車室内のドライバの受聴点で観測される騒音の各
周波数成分（回転次数成分）の逆位相で且つ大きさが騒
音成分と同じになる音をスピーカから別途付加すること
により、干渉効果で受聴点での騒音レベルを相殺・低減
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の従来例は、車室内騒音の内、エン
ジン回転２次成分に起因するこもり音のみを低減するた
めの装置であり、エンジンの爆発（回転）による回転２
次成分以外の回転次数成分（爆発次数成分）に起因する
騒音成分が存在しても除去することができず、騒音低減
が最適なものとならない。

また、車両のエンジン系、マウント系、電気系等の経時
的な変化や、電気信号系の温度特性の変化、更には乗員
の変化、車室内温度等の変化、及び何らかの外乱の侵入
等に絶えず対処することができないか、又は制御の即応
性が得られないという問題点があった。

従って、本発明は、車室内におけるエンジン回転２次成
分に起因するこもり音だけでなくそれ以外の騒音成分も
併せて除去でき且つ車両条件の種々の変化に即応できる
簡易な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］ 上記の課題を解決するため、本発明に係る車室内騒音の
低減装置では、エンジンの振動検出手段と、該検出手段
の検出信号から車体の振動系の耳元までの伝達関数の逆
伝達関数を同定する適応型コントローラと、該コントロ
ーラの出力信号を車室内に出力するスピーカと、全車室
内騒音を検出するマイクロホンと、ギヤ比を検出する手
段とを備え、該コントローラが該ギヤ比に比例して適応
ステップサイズを変化させ該マイクロホンの入力が最小
になるように該スピーカを制御するものである。

〔作　　用） 本発明に係る車室内騒音の低減装置では、第１図の等価
ブロンク図に示すように、Ｇはエンジンの振動によって
励起される車室内振動系の総合した伝達関数であって、
エンジンの振動に基づいてエンジン・マウントによる伝
達関数（ＭＴＧ）、トルク・ロンドによる伝達関数、キ
ャブ・マウントによる伝達関数等から成っており、この
伝達関数Ｇによりエンジン振動が車室内空間伝達路によ
って耳元で車室内騒音Ｙ　（ｎ）に変換された形で観測
されるものである。

この場合、エンジン振動自体はエンジン回転２次成分に
よるものであるが、耳元で観測される車室内騒音Ｙ　（
ｎ）は伝達関数Ｇによりエンジン回転２次成分以外の成
分をも含むものとなっている。

この伝達関数Ｇは未知の値であり、コントローラ５によ
りこの伝達関数の逆伝達関数Ｇ−’を同定するが、この
コントローラ５はエンジン振動検出手段により検出され
たエンジン振動信号Ｘ　（ｎ）とマイクロホンからの出
力信号ｅ　（ｎ）とを常に入力し、そして、これらの信
号に基づいて周知のＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ　Ｍｅａｎ　５
ｑｕａｒｅ）法等によりフィルタ係数列Ｈを適応制御し
てスピーカ出力ｙ　（ｎ）を発生し、上記の車室内騒音
Ｙ　（ｎ）を相殺する。

ステ・プサイズの′ ここで、フィルタ係数列Ｈの更新量はステ・７プサイズ
μによって決定され、このステップサイズμが大きけれ
ば毎回の更新量も大きくなるので適応動作の収束も速く
なるが、−度に更新される量が大きくなるので最適値を
行き過ぎてしまうことがあり残留騒音が大きくなってし
まう。

一方、ステップサイズμが小さいと徐々に最適値に近づ
くので最適値に落ち着き易く残留騒音が小さくなるが一
回の更新量も小さいので収束に時間がかかってしまう。

このように、ステップサイズμによってシステムの追従
速度が変化するが、今、ギヤを入れて走行している状態
で、■速、２速等の高ギヤ比のギヤ位置（ギヤ段）では
駆動トルクが大きいため、アクセル操作、即ち、スロッ
トル（又は燃料噴射ポンプ）の開閉にエンジンの回転が
敏感に反映するので、このような高ギヤ比のシステムの
追従性を優先してステップサイズμを決定すると、５速
等の低ギヤ比のギヤ位置ではステップサイズμが大き過
ぎることによって残留誤差が大きくなってしまう。

逆に、低ギヤ比に合わせてステップサイズμを小さく設
定すると、高ギヤ比での追従性が悪くなってしまう。

そこで、本発明ではギヤ比を検出する手段９を設け、そ
のギヤ比を検出してコントローラ５に知らせることによ
り、第２図に示す如く、コントローラ５はそのギヤ比に
比例してステップサイズμを大きく制御する。

従って、本発明のようにギヤ比に対応してステップサイ
ズが変化する適応型コントローラを用いれば、アクセル
操作に敏感にエンジン回転が反応する高ギヤ比（低ギヤ
位置）のときはシステムの追従性が向上することとなり
、一方、５速等の低ギヤ比（高ギヤ位置）のときにはア
クセル操作に対してエンジン回転の反応は鈍いので、ス
テップサイズμを小さくすることで残留騒音を低減する
ことができる。

〔実　施　例〕

第３図は本発明に係る車室内騒音の低減装置の一実施例
を示したもので、１は車両の車室、２は自動車ｌのエン
ジン、３はエンジン２のエンジン振動を検出するセンサ
（ノンクセンサでも良い）、４は車室内の騒音レベルを
検出するマイクロホン、５はセンサ３及び４の出力によ
りエンジンの振動で励起される車体の振動系の伝達関数
の逆伝達関数を同定するコントローラ、６は騒音を減少
させる音を発生するスピーカ、７はコントローラ５から
の信号を増幅してスピーカ６を駆動する増幅器、８はシ
フトレバ−１そして９はシフトレバ−８を作動したとき
のギヤ比検出手段としてのギヤ位置（ギヤ段）センサで
ある。尚、このギヤ比検出手段としては、その他、ギヤ
ボンクス、コントロールリンケージ等に使用中のギヤ位
置を検出する手段を設けてもよく、更には電子制御式変
速機の場合には、制御ユニットによる現在のギヤ位置を
示す信号を読み取るようにしてもよい。

第４図は第３図に示したコントローラの一実施例を示し
たもので、この実施例では適応ディジタルフィルタで構
成されており、適応アルゴリズムとしては周知の最急降
下法や、学習同定法や、ＬＭＳ法等が挙げられるが、こ
こではＬＭＳ法を用いている。

また、ｎ個のＺ−Ｉはエンジン振動Ｘ　（ｒｌ）を各サ
ンプル毎に遅延させるための遅延素子を示し、ｎ個のｈ
（０）〜ｈ　（ｎ−１）は各遅延素子ｚ−’に対し乗算
するためのフィルタ（タップ）係数であり、各フィルタ
係数はＬＭＳアルゴリズム、即ち、ｈ　（ｉ＋１）＝ｈ
（ｉ）＋２　ｐ　ｅ（ｎ）Ｘ（ｎ−ｉ）に従ってサンプ
ル毎に更新される。但し、ｉ−０・・・ｎ、μは上述し
たステップサイズである。

この場合のステップサイズμは、通常は第２図に示した
ように、ギヤ位置が１速→２速→３速→４速→５速と変
化するにつれて、即ち、ギヤ比が小さくなるにつれて、
μ、→μ２→μ、→〃、→μ、→と小さくなり、ギヤ比
に比例した形になる。

即ち、走行中の車両が高ギヤ比のギヤ位置に在るときに
は駆動トルクが大きいため、アクセル操作に敏感にエン
ジン回転が反応するが、この反応したエンジン回転によ
る騒音を適応的に消去するためにはステップサイズμを
大きくして制御の追従性を向上させるようにすればよい
。そして、低ギヤ比を使用するときには、アクセル操作
に対してエンジン回転の反応は鈍くなるので、ステップ
サイズμを小さくすることで、残留騒音を低減すること
が可能となる。

以上のようにステップサイズμを選択することにより、
フィルタ係数を各サンプルのエンジン振動Ｘ　（ｎ）に
掛は且つ加算するという畳み込み演算を行うことにより
増幅器７を介してスピーカ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リ
、マイクロホン４からの出力ｅ　（ｎｌ　＝　Ｙ　（ｎ
）　−ｙ　（ｎｌが発生され、これに基づいて再びＬＭ
Ｓアルゴリズムによりフィルタ係数を更新すれば、徐々
に車室内の振動系の伝達関数Ｇの逆伝達関数Ｇ−１を同
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。

尚、エンジン振動信号Ｘ　（ｎ）がいつも平均値や自乗
平均値が時間的に変化しない定常信号であるとは限らな
いが、適切なサンプリング数とタップ数であれば過渡的
な状態でも制御を収束させることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る車室内騒音の低減装置では
、使用しているギヤ比に比例して適応ステップサイズを
変化させる適応型コントローラを用いてエンジン振動に
よる耳元までの車室内振動系の伝達関数の逆伝達関数を
エンジン振動信号とマイク出力とにより同定してスピー
カによりそのエンジン振動による車室内騒音を相殺する
ように構成したので、エンジン回転２欣成分以外のエン
ジン爆発に起因する回転次数成分全てを相殺することが
できると共に、ステップサイズを固定する場合に比べて
いずれのギヤ位置においても残留騒音を最適に抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に係る車室内騒音の低減装置を原理的
に示したブロック図、 第２図は、本発明によりステップサイズを変化させるこ
とを示した図、 第３図は、本発明に係る車室内騒音の低減装置の一実施
例を示す概略構成図、 第４図は、本発明に用いられるコントローラの一実施例
を示した図、である９ 図において、１は車室、２はエンジン、３はエンジン振
動センサ、４はマイクロホン、５はコントローラ、６は
スピーカ、９はギヤ位置センサ、をそれぞれ示す。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンの振動検出手段と、該検出手段の検出信号か
   ら車体の振動系の耳元までの伝達関数の逆伝達関数を同
   定する適応型コントローラと、該コントローラの出力信
   号を車室内に出力するスピーカと、全車室内騒音を検出
   するマイクロホンと、ギヤ比を検出する手段とを備え、
   該コントローラが該ギヤ比に比例して適応ステップサイ
   ズを変化させ該マイクロホンの入力が最小になるように
   該スピーカを制御することを特徴とした車室内騒音の低
   減装置。