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JPH06330763A - エンジン騒音制御装置 - Google Patents

エンジン騒音制御装置

Info

Publication number
JPH06330763A
JPH06330763A JP5142728A JP14272893A JPH06330763A JP H06330763 A JPH06330763 A JP H06330763A JP 5142728 A JP5142728 A JP 5142728A JP 14272893 A JP14272893 A JP 14272893A JP H06330763 A JPH06330763 A JP H06330763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
signal
control
noise
sound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5142728A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuyuki Tanaka
克幸 田中
Yoshitaka Nishio
佳高 西尾
Tokio Kohama
時男 小浜
Satoshi Kameyama
聡史 亀山
Yasushi Ohara
康司 大原
Masanori Kato
正典 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, NipponDenso Co Ltd filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP5142728A priority Critical patent/JPH06330763A/ja
Priority to US08/235,935 priority patent/US5692052A/en
Priority to EP94107760A priority patent/EP0625773A3/en
Publication of JPH06330763A publication Critical patent/JPH06330763A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/06—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect
    • F01N1/065—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect by using an active noise source, e.g. speakers
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い範囲のエンジン騒音を効果的に低減ない
し波形変換できる。 【構成】 エンジン回転数を検出するエンジン回転セン
サ５を有し、波形生成回路４６は回転パルス信号４３ａ
をエンジン回転数の所定倍の周波数の周期信号とする。
エアフロメータ３の出力がバンドパスフィルタ４１と整
流回路４２に通され、その交流成分の平均値たる制御信
号４２ａが得られる。ＣＰＵ４４は予めメモリ４５に記
憶したマップを参照し、回転パルス信号４３ａと制御信
号４２ａに基づいて上記周期信号のエンジン回転基準位
置信号８ａに対する位相および振幅を変更して駆動信号
４ａ，４ｂとして出力し、吸気管および排気管に設けた
スピーカ６Ａ，６Ｂを作動せしめて騒音を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジン騒音制御装置に
関し、特に制御音を発して騒音を相殺し、あるいは好ま
しい音色に変換する騒音制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両の騒音源としてエンジンの吸気音、
排気音があり、従来、吸気音の低減には各種のレゾネー
タが、また排気音の低減にはマフラが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、共鳴効果を主
とするこれら従来の騒音制御装置では、限られた共鳴周
波数付近の騒音に対しては有効であるが、比較的広い周
波数範囲にわたるエンジン騒音に対しては未だ防止効果
が不十分であった。
【０００４】本発明はかかる課題を解決するもので、広
い範囲のエンジン騒音を効果的に低減ないし波形変換す
るエンジン騒音制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の構成を図１１で
説明すると、エンジン回転数を検出する手段と、検出さ
れたエンジン回転数の所定倍の周波数の周期信号を発生
する手段と、エンジン吸気の脈動成分を検出する手段
と、検出された脈動成分の大きさに応じた制御信号を発
生する手段と、エンジンの回転基準位置を検出して基準
位置信号を出力する手段と、上記エンジン回転数と制御
信号に基づき、上記周期信号の基準位置信号に対する位
相と振幅とを変更して駆動信号として出力する手段と、
エンジン吸気音ないしエンジン排気音の少なくとも一方
の伝播経路に設けられ、上記駆動信号を入力して該信号
に応じた制御音を発する発音手段とを具備している。
【０００６】
【作用】エンジン吸気音および排気音の主たる周波数成
分はその気筒数等で決まるエンジン回転数の所定倍（次
数）のものであり、周期信号発生手段は予め定められた
気筒数等よりエンジン回転数を所定倍して、問題となる
次数の騒音と同一周波数の周期信号を発生する。
【０００７】周期信号は、エンジン回転数と制御信号に
基いて、その振幅と基準位置信号に対する位相が適宜変
更され、駆動信号として発音手段に出力される。駆動信
号を入力した発音手段は、この駆動信号に応じた制御音
を発し、伝播するエンジン吸気音等を相殺低減、ないし
好ましい音波形に変換する。
【０００８】
【実施例１】図１にはエンジン騒音制御装置の構成を示
し、エンジン気筒１の吸気ポート１１より延びる吸気管
２にはエアクリーナ２１の下流位置に、熱線を使用した
公知構造のエアフロメータ３が設けてあり、その出力信
号３ａは電子制御装置（ＥＣＵ）４に入力している。こ
のＥＣＵ４には公知のエンジン回転センサ５よりエンジ
ン回転数に応じた回転パルス信号５ａが入力するととも
に、公知のエンジン回転基準位置センサ８よりエンジン
の爆発タイミングに応じた基準位置信号８ａが入力して
いる。
【０００９】上記ＥＣＵ４は電子式燃料噴射（ＥＦＩ）
等の制御を行うとともに、上記各信号３ａ，５ａ，８ａ
より、後述する手順で吸気音および排気音を消音するた
めの駆動信号４ａ，４ｂを生成する。これら駆動信号４
ａ，４ｂは、アンプ６１，６２を経て、一方は吸気開口
２２近くの吸気管２内に設けた吸気音制御用アクチュエ
ータたるスピーカ６Ａに、他方は排気開口７１近くの排
気管７内に設けた排気音制御用アクチュエータたるスピ
ーカ６Ｂにそれぞれ出力される。
【００１０】図２には、ＥＣＵ４の構成を示す。図にお
いて、エアフロメータ３の信号３ａはバンドパスフィル
タ回路４１に入力してその交流成分のみが抽出され、整
流回路４２を経て制御信号４２ａとしてＣＰＵ４４に入
力する。ここで、上記信号３ａは図４に示す如く、吸気
量に比例する直流成分とこれに重畳する吸気脈動に比例
した交流成分Ｐとよりなり、この交流成分Ｐの主成分の
時間変化は吸気音の音圧変化（図５）と良く一致すると
ともに、両者の回転次数比成分の特性も図６に示す如く
良く一致している。
【００１１】エアフロメータ３の交流成分には図７
（１）に示す如く高周波成分が重畳しているが、バンド
パスフィルタ４１通過時に除去されてエンジン気筒数と
サイクル数に応じた次数（例えば４サイクル４気筒なら
ば２次）の主成分のみとなる（図７（２））。これは次
段の整流回路４２で全波整流した後（図７（３））平滑
され（図７（４））、交流成分の平均値を示す制御信号
４２ａとして出力される。この制御信号４２ａは吸気脈
動すなわち吸気騒音の大きさに対応したものとなってい
る。なお、排気脈動に伴って発生する排気騒音も吸気騒
音と同様の挙動を示すから、上記制御信号４２ａは排気
騒音の大きさにも対応している。
【００１２】エンジン回転センサ５からの回転パルス信
号５ａは波形整形回路４３（図２）に入力してＴＴＬレ
ベルの矩形波に整形され（信号４３ａ）、上記ＣＰＵ４
４と波形生成回路４６に入力する。波形生成回路４６の
構成は図３に示す如きもので、直列に接続された逓倍回
路４６１、ローパスフィルタ回路４６２、位相制御回路
４６３、振幅制御回路４６４よりなる。
【００１３】波形整形回路４３で整形された回転パルス
信号４３ａは上記逓倍回路４６１に入力する。この逓倍
回路４６１は、ＣＰＵ４４からの指令に応じて上記信号
４３ａの所定倍の周波数のパルス信号を生成するもの
で、これにより、例えばエアフロメータ３の交流成分の
主成分、すなわち騒音の周波数と同一のパルス状周期信
号４６１ａが生成される。
【００１４】続くローパスフィルタ回路４６２は、ＣＰ
Ｕ４４からの指令によりカットオフ周波数が変更される
もので、高周波成分を含む上記周期信号４６１ａより、
基本周波数付近の略正弦波状の原駆動信号４６２ａを抽
出して出力する。
【００１５】この原駆動信号４６２ａは位相制御回路４
６３および振幅制御回路４６４を通過する間に、ＣＰＵ
４４からの指令に基づいて基準位置信号８ａに対する位
相と、振幅とが所定量変更される。この位相と振幅の変
更量は予めメモリ４５内にマップとして記憶されてお
り、その一例を図８に示す。図より知られる如く、エア
フロメータの制御信号４２ａとエンジン回転数の回転パ
ルス信号４３ａの所定の値（Ｔ１，Ｔ２，…、Ｎ１，Ｎ
２，…）の組合せ毎に、好適な消音効果を与える位相制
御量と振幅制御量が予め実験的に決定され設定されてい
る。
【００１６】なお、マップ４５１，４５２，４５３はエ
ンジン回転の各次数に対応して必要な範囲で複数設けら
れ、図示を省略したが、吸気用と排気用の二系統が準備
されている。
【００１７】位相制御回路４６３（図２）と振幅制御回
路４６４を通過して位相および振幅が所定量変更された
原駆動信号４６２ａは駆動信号４ａ，４ｂとなって、上
記各アンプ６１，６２を経て、吸気音および排気音の制
御用スピーカ６Ａ，６Ｂに出力される。各スピーカ６
Ａ，６Ｂからは駆動信号に応じた制御音が吸気管２およ
び排気管７内へ出力され、振幅が略同一で位相が略１８
０°異なる制御音により吸気音および排気音が相殺低減
される。
【００１８】かくして、エアフロメータ出力の交流成分
より吸気脈動の大きさを推定し、この交流成分とエンジ
ン回転数に基づいて消音のための制御音を生成するよう
にしたから、車両の急加速時等にも速やかに応答して、
広い範囲の吸気音および排気音を良好に低減することが
できる。
【００１９】
【実施例２】エアフロメータ３の交流成分は図９に示す
如く、エンジンの各気筒♯１，♯２，♯３，♯４（４気
筒を例にとる）についてピーク値Ｐ1 ，Ｐ1 ´，Ｐ２，
Ｐ２´，……が比較的大きく変動する場合があり、この
場合には整流回路に代えて、各気筒のピーク差を４気筒
毎にＣＰＵ４４内で平均化処理して平均値とする。
【００２０】なお、各気筒のピークがそれ程変動しない
場合には、いずれか一つの気筒の値を平均値として代表
するようにしても良い。
【００２１】また、４気筒の平均値とせず、各気筒毎の
脈動成分の大きさに応じて気筒毎に騒音制御を行う構成
としても良い。
【００２２】
【実施例３】通常、吸排気騒音は図１０に示す如く、ス
ロットルバルブ開度に応じて大きくなるから、騒音が問
題となるバルブ開度θ１以上でのみ消音制御を行うよう
にしても良い。
【００２３】
【実施例４】車両の加速時にはエアフロメータの追従遅
れにより、その脈動成分の大きさが実際の騒音音圧より
も小さくなることがある。そこで、車両の加速を検出し
た場合には、整流回路４２より出力される制御信号４２
ａを増幅するような構成とすることができる。
【００２４】
【実施例５】同一エンジンでも吸気レイアウトの相違や
経時変化により、予め定めたマップデータに基づく騒音
制御に誤差を生じることがある。そこで、エアフロメー
タの脈動成分が吸気音圧に対応していることを考慮し
て、振幅制御量は脈動の大きさ、位相制御量は脈動成分
のピークもしくはボトム時のタイミングと基準位置信号
のタイミングのずれ時間から補正すると言う様に、実際
に制御すべきエンジンの脈動成分に応じた制御値となる
ようにマップデータを補正する学習フィードバック制御
を行えば、さらに良好な騒音制御が可能である。
【００２５】なお、エンジン騒音は、エンジンの負荷が
大きい時に特に問題となるから、エアフロメータ出力の
交流成分が所定値以上になった時に、騒音制御を開始す
るようにしても良い。
【００２６】上記各実施例において、ＥＦＩ用のエアフ
ロメータに代えて吸気管圧力センサを設けている場合に
は、該圧力センサ信号の交流成分を使用しても同様の効
果が得られる。
【００２７】また、制御音は必ずしも騒音を相殺低減す
る波形とする必要はなく、騒音を好ましい音色に変更す
る波形としても良い。
【００２８】上記実施例では吸気および排気の両騒音を
低減するものについて説明したが、いずれか一方のみで
も良い。
【００２９】スピーカに代えて、圧電板等を使用した他
の発音体を使用しても良い。
【００３０】
【発明の効果】以上の如く、本発明の騒音制御装置によ
れば、エンジン吸気の脈動成分を検出して、これとエン
ジン回転数に基づいて制御音を生成するようにしたか
ら、広い範囲の吸排気騒音に対して応答性良くこれらを
制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】騒音制御装置の全体構成図である。
【図２】電子制御装置のブロック構成図である。
【図３】波形生成回路のブロック構成図である。
【図４】エアフロメータの出力信号波形図である。
【図５】吸気音圧の経時変化を示す図である。
【図６】エアフロメータ出力の回転次数特性図である。
【図７】整流回路における信号波形図である。
【図８】マップの概念図である。
【図９】本発明の他の実施例におけるエアフロメータの
出力波形図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例における制御域を
示すグラフである。
【図１１】クレーム対応図である。
【符号の説明】
１ エンジン気筒 ２ 吸気管 ３ エアフロメータ（脈動成分検出手段） ４ 電子制御装置 ４２ 整流回路（制御信号発生手段） ４６ 波形生成回路 ４６１ 逓倍回路（周期信号発生手段） ４６３ 位相制御回路（駆動信号出力手段） ４６４ 振幅制御回路（駆動信号出力手段） ５ エンジン回転センサ（エンジン回転数検出手段） ６Ａ，６Ｂ スピーカ（発音手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小浜 時男 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 亀山 聡史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 大原 康司 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 加藤 正典 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン回転数を検出する手段と、検出
    されたエンジン回転数の所定倍の周波数の周期信号を発
    生する手段と、エンジン吸気の脈動成分を検出する手段
    と、検出された脈動成分の大きさに応じた制御信号を発
    生する手段と、エンジンの回転基準位置を検出して基準
    位置信号を出力する手段と、上記エンジン回転数と制御
    信号に基づき、上記周期信号の基準位置信号に対する位
    相と振幅とを変更して駆動信号として出力する手段と、
    エンジン吸気音ないしエンジン排気音の少なくとも一方
    の伝播経路に設けられ、上記駆動信号を入力して該信号
    に応じた制御音を発する発音手段とを具備するエンジン
    騒音制御装置。
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