JPH1047182A - 自動車用アクティブ騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンの吸入負圧に基づいて、吸気騒音を打
ち消す音波を発生させ、吸気騒音の低減を図る。 【解決手段】エンジン回転速度Ｎｅから、吸気騒音の主
たる周波数成分である所定次数成分の周波数Ｆｎを求め
る（Ｓ４）。また、各次数成分毎に回転速度Ｎｅに依存
して求められる補正係数ＫＡＭＰｎと、吸入負圧の振幅
ΔＰＢとに基づいて、各周波数成分毎の振幅ＡＭＰｎを
推定する（Ｓ５）。一方、吸気系の騒音出口付近に設置
されたマイクロフォンの検出結果から騒音出力を最小と
する位相調整量φｎを設定する（Ｓ６〜Ｓ８）。そし
て、前記各周波数成分毎の振幅ＡＭＰｎ，位相調整量φ
ｎに基づき、各周波数成分の正弦波の総和としてスピー
カの駆動信号ＳＡＮＣを設定し（Ｓ９）、前記駆動信号
ＳＡＮＣをエアクリーナ部に設けたスピーカに出力する
（Ｓ10）。

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】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、吸気騒音（吸気脈動騒音）をマイクロフ
ォンで検出し、検出された吸気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】また、吸気騒音が主に吸気脈動を原因とし
て発生することから、マイクロフォンを設ける代わり
に、電子制御燃料噴射装置で用いられるエアフローメー
タの検出信号を吸気騒音に相当する信号として用いて、
スピーカを駆動させる構成の装置も提案されている（特
開平８−１２１１３９号公報等参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子制御燃
料噴射装置には、大きく分けて、エアフローメータで検
出される吸入空気流量に基づいて燃料噴射量を制御する
所謂Ｌジェトロ方式と、吸入負圧の検出結果に基づいて
燃料噴射量を制御するＤジェトロ方式との２種類があ
る。

【０００６】Ｌジェトロ方式の電子制御燃料噴射装置を
備えるエンジンにおいては、前記エアフローメータを用
いたアクティブ騒音制御を実現できるものの、Ｄジェト
ロ方式の場合には、エアフローメータを備えないため、
高価なマイクロフォンが必要になってしまうという問題
があった。ここで、吸気圧力の検出値も、吸気脈動に伴
って変動することになるので、エアフローメータの代わ
りとして、Ｄジェトロ方式に備えられる吸気圧センサの
検出信号を用いて、エアフローメータの場合と同様にし
て、アクティブ騒音制御を行なわせようとしたが、一般
的に、吸気圧センサの時定数が大きいため、マイクロフ
ォンやエアフローメータを用いる場合と同様な信号処理
によっては、充分な消音効果を得ることができないとい
う問題があった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、吸気圧力の検出結果を用いて、エンジンの吸気騒
音を充分に低減できるアクティブ騒音制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【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、エンジン
の吸気騒音と同振幅で逆位相の音波を発生させて前記吸
気騒音を打ち消す装置であって、図１に示すように構成
される。図１において、吸入負圧検出手段はエンジンの
吸入負圧を検出し、騒音振幅推定手段は、吸入負圧検出
手段で検出されるエンジンの吸入負圧の振幅に基づい
て、前記吸気騒音の各周波数成分の振幅を推定する。

【０００９】そして、駆動信号生成手段は、騒音振幅推
定手段で推定された各周波数成分の振幅に基づいて、前
記吸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。音波発生手段は、駆動信号生成手段で生成
された駆動信号に基づいて、吸気騒音経路内で音波を発
生する。

【００１０】即ち、吸入負圧検出手段の時定数が大き
く、吸気騒音の主たる周波数成分の振幅（強度）を分離
抽出できない場合に、吸入負圧の振幅から各周波数成分
の振幅を推定し、該推定結果に基づいて同振幅の音波を
発生させるべく駆動信号を生成させるものである。請求
項２記載の発明では、前記騒音振幅推定手段が、エンジ
ンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記検出
されたエンジン回転速度に応じて各周波数成分別に寄与
率を設定する寄与率設定手段と、を含んで構成され、前
記吸入負圧の振幅と、前記周波数成分別の寄与率とに基
づいて、各周波数成分別に振幅を推定する構成とした。

【００１１】かかる構成によると、エンジン回転速度か
ら各周波数成分の吸気騒音に対する寄与率（実際の吸気
騒音に占める割合）が推定され、各周波数成分の総和と
しての吸入負圧の振幅と前記推定された寄与率とに基づ
いて各周波数成分の振幅が推定される。請求項３記載の
発明では、前記騒音振幅推定手段が、エンジンの回転速
度を検出する回転速度検出手段と、前記検出されたエン
ジン回転速度に基づいて、吸気騒音の主たる周波数成分
を設定する周波数設定手段と、を含んで構成され、前記
設定された主たる周波数成分別に振幅を推定する構成と
した。

【００１２】一般的には、４サイクルエンジンにおいて
は、気筒数／２が最も寄与率の高い周波数成分となり、
例えば、４気筒エンジンでは２次成分が最も寄与率の高
い周波数成分となり、そのときのエンジン回転速度から
最も寄与率の高い主たる周波数成分が求めれる。請求項
４記載の発明では、前記駆動信号生成手段が、前記推定
された振幅を有する各周波数の正弦波の和として駆動信
号を生成する構成とした。

【００１３】実際の吸気騒音の各周波数成分は、正確な
正弦波ではないが、各周波数成分を正弦波に近似させて
音波を発生させるものである。請求項５記載の発明で
は、吸気騒音経路の出口付近で吸気騒音の出力を検出す
る騒音出力検出手段と、該騒音出力検出手段で検出され
る出力がより小さくなる方向に、前記音波発生手段に出
力される駆動信号の位相を調整する位相調整手段と、を
設けた構成とした。

【００１４】吸気騒音を打ち消すための同振幅の音波を
発生させた結果、正確に逆位相になっていれば、前記騒
音出力検出手段で検出される騒音は最も小さくなるか
ら、騒音の出力が最も小さくなる方向に位相を調整する
ことで、吸気騒音に対して逆位相の音波を発生させるこ
とになる。

【００１５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、吸入負圧
の振幅から各周波数成分の振幅を推定する構成としたこ
とにより、時定数の大きな吸入負圧の検出結果を用い
て、吸気騒音を充分に打ち消すことができるという効果
がある。請求項２記載の発明によると、各周波数成分の
吸気騒音に対する寄与率がエンジン回転速度によって変
化することに対応して、精度良く各周波数成分の振幅を
推定できるという効果がある。

【００１６】請求項３記載の発明によると、吸気騒音の
主たる周波数成分を精度良く検出して、吸気騒音を効果
的に打ち消すことができるという効果がある。請求項４
記載の発明によると、吸気騒音の各周波数成分を正弦波
に近似させて、吸気騒音に対して同振幅，逆位相の音波
を簡便に発生させることができるという効果がある。

【００１７】請求項５記載の発明によると、吸気騒音に
対して逆位相となる音波を精度良く発生させて、吸気騒
音を効果的に打ち消すことができるという効果がある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２は、自動車に搭載されるエンジンのシステム
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。

【００１９】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の各ブランチ部には、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。

【００２０】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。前記吸気コレクタ５には、エンジン１の吸入負圧を
検出する吸入負圧検出手段としての圧力センサ10が設け
られている。

【００２１】また、クランク軸又はカム軸から、基準ク
ランク角毎（各気筒の吸気行程位相差毎）の基準角度信
号と、単位クランク角毎の単位角度信号とをそれぞれ取
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からの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。従って、前記
クランク角センサ11が回転速度検出手段に相当する。

【００２２】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Ｔ
ｗを検出する水温センサ13などが設けられている。コン
トロールユニット９は、圧力センサ10で検出される吸入
負圧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Ｔ
ｐ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Ｔｉ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。即ち、コントロールユニット９，燃料
噴射弁８，圧力センサ10，クランク角センサ11，水温セ
ンサ13等によって所謂Ｄジェトロ式の電子制御燃料噴射
装置が構成される。

【００２３】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、アクティブ騒音
制御を実現するための専用部品として、エアクリーナ２
部に吸気系（吸気騒音経路）内に音波を発生させる音波
発生手段としてのスピーカ21を設けてあると共に、エア
クリーナ２の空気取り入れ口付近（吸気騒音経路の出口
付近）に、前記空気取り入れ口から出力される吸気騒音
を検出する騒音出力検出手段としてのマイクロフォン22
を設けてある。

【００２４】コントロールユニット９は、自動車騒音と
してエンジンの吸気騒音、特に、吸気脈動に伴って発生
する騒音の低減を図るべく、後述するように、圧力セン
サ10ンサ10，クランク角センサ11，マイクロフォン22の
検出結果に基づいてスピーカの駆動信号を生成し、これ
をスピーカ21に出力することで、吸気騒音と同振幅，逆
位相の音波をスピーカ21から発生させて、吸気騒音の打
ち消しを図る。

【００２５】ここで、前記コントロールユニット９によ
るアクティブ騒音制御の様子を、図３のフローチャート
に従って説明する。尚、騒音振幅推定手段，駆動信号生
成手段，寄与率設定手段，周波数設定手段，位相調整手
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。

【００２６】図３のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１と記してある。以下同様）で
は、圧力センサ10、クランク角センサ11，マイクロフォ
ン22等からの検出信号を読み込む。ステップ２では、吸
入負圧とエンジン回転速度Ｎｅとによってアクティブ騒
音制御を行なう領域として予め設定された高負荷領域
（図４参照）に該当しているか否かを判別する。

【００２７】ここで、アクティブ騒音制御を行なう領域
に該当していないときには、ステップ３へ進んで、スピ
ーカ21に出力する駆動信号（消音信号）ＳＡＮＣを０と
して、本ルーチンを終了させる。一方、アクティブ騒音
制御を行なう領域に該当しているときには、ステップ４
へ進み、吸気騒音の主たる周波数成分を求める。

【００２８】具体的には、エンジン回転速度Ｎｅ（ｒｐ
ｍ）と、エンジンの気筒数に応じて予め設定された係数
Ｄｎとに基づいて、周波数Ｆｎを、 Ｆｎ＝Ｎｅ×Ｄｎ／60 として算出する。前記係数Ｄｎは、例えば４気筒エンジ
ンにおいてはＤｎ＝２，４、６気筒エンジンではＤｎ＝
３，６，９として設定されて、４気筒エンジンでは２次
成分と４次成分とが、６気筒エンジンでは、３次，６
次，９次成分が、吸気騒音の主たる周波数成分として特
定される。ここで、最も音が大きい周波数成分は、４気
筒エンジンでは２次成分であり、６気筒エンジンでは３
次成分であり、一般的には、気筒数／２の次数成分が最
も音の大きい周波数成分となる。従って、４気筒エンジ
ンで２次成分のみ、６気筒エンジンで３次成分のみを、
周波数Ｆｎとして設定しても良い。

【００２９】ステップ５では、前記ステップ４で求めた
周波数成分毎に、圧力センサ10で検出される吸入負圧の
振幅ΔＰＢに基づいて振幅ＡＭＰｎを推定する。４気筒
エンジンにおいては、２次成分用の振幅補正係数ＫＡＭ
Ｐ₁ （２次成分の寄与率）と、４次成分用の振幅補正係
数ＫＡＭＰ₂ （４次成分の寄与率）とが、予めエンジン
回転速度Ｎｅに応じてそれぞれ設定されており、例えば
２次成分である周波数Ｆ₁ の振幅ＡＭＰ₁ は、ＡＭＰ₁
＝ＫＡＭＰ₁ ×ΔＰＢとして推定される。

【００３０】前記エンジン回転速度Ｎｅに応じて設定さ
れる振幅補正係数ＫＡＭＰｎは、各次数成分の吸気騒音
に対する寄与率のエンジン回転速度Ｎｅによる変化を示
すものである。ステップ６では、マイクロフォン22で検
出される各周波数成分の振幅（強度）ＥＲＡＮＣｎと、
それぞれの前回値ＥＲＡＮＣｎ_-1とを比較し、振幅が前
回値に対して減少変化したときには、ステップ７へ進
み、前回と同方向に位相調整量φｎを変化させ、また、
振幅が増大変化したときには、ステップ８へ進み、位相
調整量φｎを前回とは逆方向に変化させる。これによ
り、出力が最小となる位相調整量、即ち、吸気騒音と逆
位相となる位相調整量が設定されることになる。

【００３１】次のステップ９では、前記ステップ５で求
めた各周波数成分毎の振幅ＡＭＰｎと、ステップ６〜８
で求めた位相調整量φｎとに基づき、各周波数成分の正
弦波の総和として、スピーカ21の駆動信号ＳＡＮＣを生
成する。 ＳＡＮＣ＝ＡＭＰ₁ ・sin （２πＦ₁ ｔ＋φ₁ ）＋ＡＭ
Ｐ₂ ・sin （２πＦ₂ｔ＋φ₂ ）＋・・・・・ そして、ステップ10では、前記駆動信号ＳＡＮＣをスピ
ーカ21に出力し、スピーカ21から吸気騒音と同振幅で逆
位相の音を発生させて、吸気騒音の打ち消しを図る。

【００３２】尚、上記では、各次数成分毎に振幅補正係
数ＫＡＭＰｎを設定させて、各次数成分毎に振幅を推定
させる構成としたが、騒音寄与率が最も高い最小次数成
分（４気筒では２次であり、６気筒では３次である）の
振幅補正係数ＫＡＭＰのみをテーブルに記憶させてお
き、他の次数成分については、前記最小次数成分の振幅
補正係数ＫＡＭＰを補正して用いる構成としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の構成を示すブロック図。

【図２】実施形態のシステム構成を示す図。

【図３】吸入負圧を用いた消音制御の実施形態を示すフ
ローチャート。

【図４】アクティブ騒音制御の実行領域を示す線図。

【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 圧力センサ（吸入負圧検出手段） 11 クランク角センサ（回転速度検出手段） 21 スピーカ（音波発生手段） 22 マイクロフォン（騒音出力検出手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気騒音と同振幅で逆位相の音
   波を発生させて前記吸気騒音を打ち消す自動車用アクテ
   ィブ騒音制御装置であって、 エンジンの吸入負圧を検出する吸入負圧検出手段と、 該吸入負圧検出手段で検出されるエンジンの吸入負圧の
   振幅に基づいて、前記吸気騒音の各周波数成分の振幅を
   推定する騒音振幅推定手段と、 該騒音振幅推定手段で推定された各周波数成分の振幅に
   基づいて、前記吸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駆動信号生成手段と、 該駆動信号生成手段で生成された駆動信号に基づいて、
   吸気騒音経路内で音波を発生する音波発生手段と、 を含んで構成された自動車用アクティブ騒音制御装置。
2. 【請求項２】前記騒音振幅推定手段が、 エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 前記検出されたエンジン回転速度に応じて各周波数成分
   別に寄与率を設定する寄与率設定手段と、 を含んで構成され、 前記吸入負圧の振幅と、前記周波数成分別の寄与率とに
   基づいて、各周波数成分別に振幅を推定することを特徴
   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】前記騒音振幅推定手段が、 エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 前記検出されたエンジン回転速度に基づいて、吸気騒音
   の主たる周波数成分を設定する周波数設定手段と、 を含んで構成され、 前記設定された主たる周波数成分別に振幅を推定するこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用アクテ
   ィブ騒音制御装置。
4. 【請求項４】前記駆動信号生成手段が、前記推定された
   振幅を有する各周波数の正弦波の和として駆動信号を生
   成することを特徴とする請求項２又は３に記載の自動車
   用アクティブ騒音制御装置。
5. 【請求項５】吸気騒音経路の出口付近で吸気騒音の出力
   を検出する騒音出力検出手段と、 該騒音出力検出手段で検出される出力がより小さくなる
   方向に、前記音波発生手段に出力される駆動信号の位相
   を調整する位相調整手段と、 を設けた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。