(57)【要約】  エンジン１２の吸気音による空気圧を検出し音圧信号として出力する複数の圧力センサ２１ａ〜２１ｄと、自動車１０の運転状態に応じて音圧信号を変化させる処理を行う信号処理部２４と、音圧信号をエンジン１２の吸気音として出力するスピーカー２８ａ，２８ｂとで車両用音響装置２０を構成した。そして、圧力センサ２１ａ〜２１ｄは、エアクリーナ１６とスロットルボディ１７とを接続する吸気ダクト１５における中央よりもエアクリーナ１６側部分のエアフローメータ１８の近傍の外周に周方向に等間隔を保って設けた。
2012141325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンの吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音響装置において、
外部の空気を取り込む吸気口側に設けられたエアクリーナと、前記エンジン側に設けられた空気量制御弁とを接続する吸気ダクトにおける中央よりも前記エアクリーナ側部分の外周に周方向に間隔を保って設けられ前記エンジンの吸気脈動の圧力を検出し圧力信号として出力する複数の圧力センサと、
前記車両の運転状態に応じて前記圧力信号を変化させる処理を行う信号処理部と、
前記車両内に設置され前記信号処理部によって処理された音圧信号を前記エンジンの吸気音として出力するスピーカーと
を備えたことを特徴とする車両用音響装置。
【請求項２】
前記複数の圧力センサに加えて、前記エンジンの吸気脈動の圧力を検出し圧力信号として出力する第２の圧力センサを、前記エンジンと前記空気量制御弁との間にも設けた請求項１に係る車両用音響装置。
【請求項３】
前記エンジンと前記空気量制御弁との間における前記第２の圧力センサが取り付けられる部分に、外側に向かって延びる管状の連通部を設けて、前記連通部の先端に前記第２の圧力センサを設置し、前記連通部における基端部と、前記第２の圧力センサに備わっている感圧部との間の距離を４ｃｍ以上に設定した請求項２に記載の車両用音響装置。
【請求項４】
前記第２の圧力センサが正圧と負圧との双方を計測する請求項２または３に記載の車両用音響装置。
【請求項５】
前記第２の圧力センサが交流成分と直流成分とを含む脈流信号を出力する請求項２ないし４のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項６】
前記エンジンが気筒ごとにスロットルボディが配置された独立スロットル方式のものであり、前記空気量制御弁が各スロットルボディのスロットルバルブで構成され、各スロットルボディは、それぞれに設けられた前記スロットルバルブより下流側においてバランスパイプ部で連通され、第２の圧力センサは前記バランスパイプ部に設けられている請求項２ないし５のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項７】
前記エンジンが、吸気バルブのリフトとタイミングとを無段階に調整することで出力の調整を行う連続可変バルブリフト機構を備えたエンジンであり、前記空気量制御弁が前記吸気バルブで構成されている請求項１に記載の車両用音響装置。
【請求項８】
前記信号処理部により処理される前の前記圧力信号にノイズゲート処理を行うノイズゲート処理部を備えた請求項１ないし７のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項９】
前記信号処理部により処理される前または後の前記圧力信号にノイズ抑制処理を行うノイズ抑制処理部を備えた請求項１ないし８のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項１０】
周波数とゲインとの関係に基づいて作成したフィルタを備え、前記信号処理部が、前記フィルタを用いて前記音圧信号を変化させる処理を行う請求項１ないし９のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項１１】
前記空気量制御弁がスロットルボディに備わっているスロットルバルブであり、前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、前記スロットルバルブの開度を検出する開度センサと、前記回転センサが検出するエンジンの回転数と前記開度センサが検出するスロットル開度との関係に基づいて作成した音圧増幅マップとを備え、前記信号処理部が、前記音圧増幅マップを用いて前記音圧信号に対して音圧増幅処理を行う請求項１ないし１０のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項１２】
前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、周波数とゲインとの関係に基づいて作成したゲイン調整マップと備え、前記信号処理部が、前記回転センサが検出するエンジンの回転数と前記エンジンの気筒数から周波数を求め、求められた周波数の値と前記ゲイン調整マップとを用いて前記音圧信号に対するゲインの調整を行う請求項１ないし１１のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項１３】
前記空気量制御弁がスロットルボディに備わっているスロットルバルブであり、前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、前記スロットルバルブの開度を検出する開度センサと、前記回転センサが検出するエンジンの回転数と前記開度センサが検出するスロットル開度との関係に基づいて作成したコンプレッサー処理領域とリバーブレータ処理領域とを有するエフェクター処理マップとを備え、前記信号処理部が、前記エフェクター処理マップを用いて、前記音圧信号に対してコンプレッサー処理またはリバーブレータ処理を行う請求項１ないし１２のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項１４】
前記回転センサが検出するエンジンの回転数および前記開度センサが検出するスロットル開度の双方の値が小さいときに、コンプレッサー処理が行われ、前記回転センサが検出するエンジンの回転数および前記開度センサが検出するスロットル開度の一方または双方の値が大きいときに、リバーブレータ処理が行われる請求項１３に記載の車両用音響装置。
【請求項１５】
前記車両の加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサが検出する前記車両の加速度に基づいて作成した音圧増幅マップとを備え、前記信号処理部が、前記音圧増幅マップを用いて前記音圧信号に対して音圧増幅処理を行う請求項１ないし１０のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項１６】
前記エアクリーナの近傍に空気の流量を検出するエアフローメータを設置して、前記吸気ダクトに前記複数の圧力センサを前記エアフローメータから前記空気量制御弁に向かって２０ｃｍ以内の部分に設けた請求項１ないし１５のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項１７】
前記吸気ダクトの外周部から外側に向かって延びる複数の管状の連通部を設けて前記複数の連通部の先端にそれぞれ前記圧力センサを設置し、前記複数の連通部における前記吸気ダクト側の基端部と、前記複数の圧力センサに備わっている感圧部との間の距離をそれぞれ４ｃｍ以内に設定した請求項１ないし１６のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項１８】
前記複数の圧力センサが正圧と負圧との双方を計測し、かつ前記複数の圧力センサの出力が加算される請求項１ないし１７のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項１９】
前記複数の圧力センサの出力信号が、フィルタによって直流成分を除かれたのちに前記信号処理部に送られる請求項１ないし１８のうちのいずれか一つに記載の車両用音響装置。
【請求項２０】
車両のエンジンの吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音響方法において、
外部の空気を取り込む吸気口側に設けられたエアクリーナと、前記エンジン側に設けられた空気量制御弁とを接続する吸気ダクトにおける中央よりも前記エアクリーナ側部分の外周に周方向に間隔を保って設けられた複数の圧力センサで、前記エンジンの吸気脈動の圧力を検出して圧力信号として出力する圧力信号出力工程と、
前記車両の運転状態に応じて前記圧力信号を変化させる処理を信号処理部が行う信号処理工程と、
前記車両内に設置されたスピーカーが、前記信号処理された音圧信号を、前記エンジンの吸気音として出力する吸気音出力工程と
を備えたことを特徴とする車両用音響方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンの吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音響装置および車両用音響方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車等の車両においては、乗員の快適性を増すためや、車外に騒音を放出しないために、エンジン音や車両の走行状態に関連して生じる音が極力小さくなるようにしている。しかしながら、これによると、実際の車速等の走行状態と乗員に聞こえる音との関連性が少なくなり自動車の操縦感覚が低下するという問題が生じる。このため、外部に対しては音を放出することなく、車室内に向かってのみエンジン音をスピーカーから発する車両用音響装置が開発されている（例えば、特開２００８−１３０６４号公報を参照）。【０００３】
この車両用音響装置（運転音伝達装置）は、エンジンの吸気取り入れ口や吸気管内に配置された音圧センサ、エンジンのイグニッションパルスを検出する回転パルスセンサ、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ、エンジンルームや車室内に配置されてエンジンの運転音を出力するスピーカーおよびコントローラを備えている。また、コントローラは、回転パルスセンサからの入力周波数に応じて通過させる音圧センサの音波信号を変化させる次数フィルタと、次数フィルタを通過した音波信号の音圧をアクセル開度センサからの開度信号に応じて増減させるレベル調整器とを備えている。そして、コントローラから出力される音波信号は、増幅器によって増幅されてスピーカーから出力される。
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の車両用音響装置では、音圧センサをエアクリーナの外気取り入れ口およびエアクリーナの上流側に配置されたエアダクトの外気取り入れ口、または、吸気マニホールドに複数個取り付けている。このため、音圧センサをエアクリーナおよびエアクリーナの外気取り入れ口に取り付けた場合には、吸気音は小さくなり、吸気音の音圧を検出しにくくなる。この結果、吸気音を再生するための装置として高精度のものが要求される。また、音圧センサを吸気マニホールドに取り付けた場合には、爆発音を発生するエンジンに近くなるため脈動の変動が大きくなり、スピーカーが発生する音が荒々しい刺激のある音になるという問題がある。
【０００５】
さらに、音圧センサとしてマイクロフォンを用いて、エアクリーナおよびエアクリーナの外気取り入れ口に取り付けた場合には、外部からの音も検出するようになり好ましいエンジンの吸気音を得ることが難しいという問題も生じる。また、エンジンルーム内では熱や水や油や塵などに対する耐久性が要求されるが、マイクロフォンはこのような環境で長期にわたり性能を維持するのが難しいという問題もある。
【０００６】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、実際のエンジンの吸気音に近くノイズが低減された心地よい音を車内に発生できる車両用音響装置および車両用音響方法を提供することである。
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明に係る車両用音響装置の構成上の特徴は、車両のエンジンの吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音響装置において、外部の空気を取り込む吸気口側に設けられたエアクリーナと、エンジン側に設けられた空気量制御弁とを接続する吸気ダクトにおける中央よりもエアクリーナ側部分の外周に周方向に間隔を保って設けられエンジンの吸気脈動の圧力を検出し圧力信号として出力する複数の圧力センサと、車両の運転状態に応じて圧力信号を変化させる処理を行う信号処理部と、車両内に設置され信号処理部によって処理された音圧信号をエンジンの吸気音として出力するスピーカーとを備えたことにある。
【０００８】
本発明に係る車両用音響装置によると、運転者の操作による運転状況に応じたエンジンの吸気音を、外部に対しては小さな音で放出しながら車内ではっきりと聞くことができる。また、本発明では、圧力センサを、空気量制御弁とエアクリーナとを接続する吸気ダクトのエアクリーナ側部分に設けたため、走行風などの車外の音やエンジンの駆動音、爆発音の影響を受けることなく、吸気脈動の圧力変動を効果的に検出できるようになり、これによって、乗員が車内で聞く音が実際のエンジンの吸気音に近いものになる。
【０００９】
なお、車両の走行中に、実際に、聞こえるエンジン音は、エアクリーナの上流の外部側から聞こえる成分が支配的であり、本発明によると、スピーカーから再生される吸気音がその実際の吸気音に近いものになる。さらに、本発明では、圧力センサを複数個設け、その出力信号を加算することで圧力信号を増強するため、これによって、アクセルの踏込量が小さい軽負荷時でも圧力変動を効果的に検出することができる。また、圧力センサは通常の音響マイクロフォンと比べると一般にＳ／Ｎ比が低く、若干扱いにくい面があるが、複数の圧力センサを吸気ダクトの外周に周方向に間隔を保って、すなわち吸気ダクトを軸方向に直交する同一断面上に配置することにより、吸気圧信号は同期（ｉｎ-ｐｈａｓｅ）で加算されることになり、圧力センサ自身の発生するノイズや局所的な乱流によるノイズ成分を、相対的に低減させることができる。仮に、ｎ個の圧力センサを配置した場合、一つだけの圧力センサを用いた場合に比べて、１０ｌｏｇｎ（ｄＢ）のＳ／Ｎ比の改善が期待できる。
【００１０】
本発明に係る車両用音響装置の他の構成上の特徴は、複数の圧力センサに加えて、エンジンの吸気脈動の圧力を検出し圧力信号として出力する第２の圧力センサを、エンジンと空気量制御弁との間にも設けたことにある。
【００１１】
本発明に係る車両音響装置によると、空気量制御弁の上流側だけでなく、下流側の吸気脈動も検出できるため、スピーカーから再生される吸気音が空気量制御弁の開閉状態に係わらず、エンジンの吸気脈動に対応したものになる。例えば、空気量制御弁の上流側に複数の圧力センサを設けただけであれば、アイドリング時、減速時または軽負荷時のような空気量制御弁が殆ど閉じるか若しくは小開度状態では、吸気弁の開閉に伴って発生するエンジンの吸気脈動は空気量制御弁により上流への伝播が制限されるため、空気量制御弁より上流側の吸気ダクト内では、エンジンの吸気脈動の圧力変化は極めて小さく、スピーカーから吸気音を発生することが困難になる。しかし空気量制御弁より下流側であればエンジンの吸気脈動の圧力変化は上流側より大きいため第２の圧力センサを設けることによって、このようなときにも、エンジンの脈動による音を発生させることができる。これによって、アドリング時等にスピーカーから再生される音を増強することができる。
【００１２】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジンと空気量制御弁との間における第２の圧力センサが取り付けられる部分に、外側に向かって延びる管状の連通部を設けて、連通部の先端に第２の圧力センサを設置し、連通部における基端部と、第２の圧力センサに備わっている感圧部との間の距離を４ｃｍ以上に設定したことにある。本発明に係る車両音響装置によると、第２の圧力センサを取り付けるための管状の連通部を長めに設定することで、荒々しいエンジンの脈動による音を減衰して緩和することができる。なお、連通部の途中に絞りを設定することによっても同様の効果を得ることができる。
【００１３】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、第２の圧力センサが正圧と負圧との双方を計測することにある。圧力センサとして負圧のみ計測できるものを用いた場合には、アクセルを急に踏み込んだときなどに、正圧の領域が発生すると、スピーカーが発生する音に歪みや割れが生じることがある。本発明に係る車両用音響装置では、空気量制御弁の下流側に設けられる第２の圧力センサが正圧と負圧との双方を計測することにより、全負荷過渡期においても吸気脈動を消去することなく忠実に検出することで音に歪や割れが生じることを防止できる。
【００１４】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、第２の圧力センサが交流成分と直流成分とを含む脈流信号を出力することにある。この場合、交流成分の出力信号には、ノイズを抑圧する処理を施すことが好ましい。これによると、第２の圧力センサが出力する交流成分の信号によって、エンジンの回転数を認識することができ、直流成分の信号によってエンジンの負荷を認識できるようになり、これらの情報から運転状態を判断して適切な音圧増減を行うことができる。
【００１５】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジンが気筒ごとにスロットルボディが配置された独立スロットル方式のものであり、空気量制御弁が各スロットルボディのスロットルバルブで構成され、各スロットルボディは、それぞれに設けられたスロットルバルブより下流側においてバランスパイプ部で連通され、第２の圧力センサはバランスパイプ部に設けられていることにある。
【００１６】
本発明に係る車両用音響装置では、独立スロットルボディを備えた車両においても、運転者の操作による運転状況に応じたエンジンの吸気音を、外部に対しては小さな音で放出しながら車内でははっきりと聞くことができる。また、第２の圧力センサをバランスパイプ部に設けることによって、エンジンに備わっている全ての気筒の吸気脈動成分を検出することができる。なお、本発明において、吸気ダクトとは、独立スロットルボディとエアクリーナとの間の部分であり、その間にサージタンクが位置している場合には、サージタンクも吸気ダクトに含まれるものとする。
【００１７】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジンが、吸気バルブのリフトとタイミングとを無段階に調整することで出力の調整を行う連続可変バルブリフト機構を備えたエンジンであり、空気量制御弁が前記吸気バルブで構成されていることにある。本発明に係る車両用音響装置では、連続可変バルブリフト機構を備えた車両においても、運転者の操作による運転状況に応じたエンジンの吸気音を、外部に対しては小さな音で放出しながら車内ではっきりと聞くことができる。
【００１８】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、信号処理部により処理される前の圧力信号にノイズゲート処理を行うノイズゲート処理部を備えたことにある。この場合、圧力信号にノイズゲート処理を施したのちにＡ／Ｄ変換して信号処理部による処理を行ってもよい。本発明に係る車両用音響装置によると、不要な領域の雑音を除去して自然な音を発生することができる。なお、Ａ／Ｄ変換したのちの圧力信号にノイズゲート処理を行ってもよい。
【００１９】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、信号処理部により処理される前または後の圧力信号にノイズ抑制処理を行うノイズ抑制処理部を備えたことにある。この場合、圧力信号に対してノイズ抑制処理を施して信号処理部による処理を行うことが好ましい。なお、本発明に係るノイズ抑制処理とは、例えば、スペクトルサブトラクションなどによるものであり、これによると、不要な領域の雑音を抑制して自然な音を発生することができる。
【００２０】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、周波数とゲインとの関係に基づいて作成したフィルタを備え、信号処理部が、マップを用いて音圧信号を変化させる処理を行うことにある。本発明によると、各周波数に応じてゲインを任意に変更することができる。また、フィルタは、複数種類準備して、その中から適宜選択することにより、スピーカーから発生される吸気音の音質をノーマルタイプの車のエンジン音にしたりスポーツタイプの車のエンジン音にしたりするなど種々の変更ができるようにすることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、空気量制御弁がスロットルボディに備わっているスロットルバルブであり、エンジンの回転数を検出する回転センサと、スロットルバルブの開度を検出する開度センサと、回転センサが検出するエンジンの回転数と開度センサが検出するスロットル開度との関係に基づいて作成した音圧増幅マップとを備え、信号処理部が、音圧増幅マップを用いて音圧信号に対して音圧増幅処理を行うことにある。
【００２２】
本発明によると、回転センサが検出するエンジンの回転数と開度センサが検出するスロットル開度との値に基づいて圧力センサが出力する圧力信号に対して音圧増幅処理を行ったり、圧力センサが出力する圧力信号を加工するフィルタ特性のゲインを全体的に上げたりすることができる。この場合の音圧増幅マップは任意に作成することができるが、低回転低負荷時には、大きく増幅させ、高回転高負荷時には小さく増幅させることが好ましい。また、本発明によると、スピーカーから出力する吸気音を、実際のエンジンの吸気音に近い減衰特性や、透過損失を備えた吸気音として車室内に再生することができる。なお、開度センサとしては、直接スロットルバルブの回転角度を検出するセンサや、アクセルの踏込量をスロットル開度として検出するセンサを用いることができる。
【００２３】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジンの回転数を検出する回転センサと、周波数とゲインとの関係に基づいて作成したゲイン調整マップと備え、信号処理部が、回転センサが検出するエンジンの回転数とエンジンの気筒数から周波数を求め、求められた周波数の値とゲイン調整マップとを用いて音圧信号に対するゲインの調整を行うことにある。この場合、周波数は１／３オクターブ中心周波数であることが好ましいが、１／３より大きくても、小さくても効果の大小はあるが、効果としてはある。
【００２４】
本発明によると、エンジンの気筒数に応じたエンジンの爆発基本整数倍の次数の周波数成分を強調することができる。周波数は、エンジンの回転数と気筒数とから算出することができ、ゲイン調整マップを用いてエンジン回転数に応じた周波数の領域でゲインを上げることにより、エンジン回転数から次数成分に応じて音圧信号を強調することができる。例えば、４サイクルのエンジンでは、２回転で１回シリンダー内で爆発が発生するため、基本周波数はエンジン回転の半分の周波数となる。
【００２５】
そして、４気筒の場合は、等間隔で重複せずに爆発が発生すれば周波数はその４倍になる。このようにして算出される周波数から周波数を求めることができる。なお、人の耳は、周波数が僅かに異なってもその違いを聞き取れるものではなく、１オクターブの１／３程度の周波数が異なっていればかなり明確にその違いを聞き取れる。したがって、ゲイン調整マップを、例えば、１／３オクターブ周波数とゲインとの関係に基づいて作成すれば、人の聴覚に合ったレベルで音圧信号の処理が行えるようになり、より効果的である。
【００２６】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、空気量制御弁がスロットルボディに備わっているスロットルバルブであり、エンジンの回転数を検出する回転センサと、スロットルバルブの開度を検出する開度センサと、回転センサが検出するエンジンの回転数と開度センサが検出するスロットル開度との関係に基づいて作成したコンプレッサー処理領域とリバーブレータ処理領域とを有するエフェクター処理マップとを備え、信号処理部が、エフェクター処理マップを用いて、音圧信号に対してコンプレッサー処理またはリバーブレータ処理を行うことにある。この場合、回転センサが検出するエンジンの回転数および開度センサが検出するスロットル開度の双方の値が小さいときに、コンプレッサー処理が行われ、回転センサが検出するエンジンの回転数および開度センサが検出するスロットル開度の一方または双方の値が大きいときに、リバーブレータ処理が行われることが好ましい。
【００２７】
本発明では、圧力センサから出力される圧力信号または圧力センサから出力されフィルタ特性に基づいて加工される音圧信号に、車両の運転状態に応じてコンプレッサー処理またはリバーブレータ処理を行うことにより、音圧を増強したり、スピーカーから発生する吸気音に残響効果を与えて伸び感を出したりすることができる。この場合、回転センサが検出するエンジンの回転数および開度センサが検出するスロットル開度の双方の値が小さい低回転低負荷時に音圧を増強するコンプレッサー処理が行われる。
【００２８】
また、回転センサが検出するエンジンの回転数の値が大きい高回転時、開度センサが検出するスロットル開度の値が大きい高負荷時および双方の値が大きい高回転高負荷時にリバーブレータ処理が行われる。これによって、スピーカーから発生する吸気音を心地よいものにすることができる。なお、高回転時や高負荷時にコンプレッサー処理を行うと、音圧レベルの高い部分を潰し、伸び感がなくなるため、この状態では、リバーブレータ処理を行うことで伸び感を演出するようにしている。
【００２９】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、車両の加速度を検出する加速度センサと、加速度センサが検出する車両の加速度に基づいて作成した音圧増幅マップとを備え、信号処理部が、音圧増幅マップを用いて音圧信号に対して音圧増幅処理を行うことにある。
【００３０】
本発明によると、加速度センサが検出する加速度の値に基づいて圧力センサが出力する圧力信号に対して音圧増幅処理を行ったり、圧力センサが出力する圧力信号を加工するフィルタ特性のゲインを全体的に上げたりすることができる。この場合、加速度センサは、車両における任意の場所に取り付けることができるため、車両を改造したり配線が煩雑になったりすることがなくなり、設置が容易になる。
【００３１】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、エアクリーナの近傍に空気の流量を検出するエアフローメータを設置して、吸気ダクトに複数の圧力センサをエアフローメータから空気量制御弁に向かって２０ｃｍ以内の部分に設けたことにある。本発明によると、吸気ダクト内で生じる吸気圧の脈動を少ないノイズで複数の圧力センサで検出することができる。吸気ダクトとしては種々の長さのものがあるが、実験結果によると、短い吸気ダクトを用いた場合でも、圧力センサをエアフローメータからスロットルボディに向かって２０ｃｍ以内の部分に設けた場合に、良好な結果を得ることができた。
【００３２】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、吸気ダクトの外周部から外側に向かって延びる複数の管状の連通部を設けて複数の連通部の先端にそれぞれ圧力センサを設置し、複数の連通部における吸気ダクト側の基端部と、複数の圧力センサに備わっている感圧部との間の距離をそれぞれ４ｃｍ以内に設定したことにある。
【００３３】
複数の圧力センサが検出する周波数が、例えば、２ｋＨＺ以上の場合には、乗員にとって不快な音が再生されることがある。また、圧力センサは、一般には、圧力変化を検出した信号として直流成分を含む脈流を出力するが、この信号をそのまま音響信号として使用するには問題がある。音響信号は通常は交流成分のみからなるものであるからである。このため、本発明においては、不快な音の発生を防止し、通常の音響機器で扱うことができる信号を得るため、１ＨＺなどのごく低い周波数以下の成分をカットするハイパスフィルタを施したり、２ｋＨＺ以上の周波数成分をカットするローパスフィルタを施したりする。圧力センサとしての感度範囲が１ＨＺから２ｋＨＺのものを用いてもよい。そして、これらの場合、吸気ダクトと圧力センサとを接続する連通部の長さを４ｃｍ以内にすることにより、吸気ダクトと圧力センサとの間の連通部で生じる共振を防止できる。
【００３４】
すなわち、吸気音の音速を３４０ｍ／ｓとし、吸気音として必要な上限周波数を２ｋＨＺとしたとき、波長は音速／周波数で算出でき、１７０ｍｍとなる。そして、吸気ダクトと圧力センサを接続する連通部のように一方が開口して他方が閉塞された管体の場合、共振が発生するのは、長さが波長の１／４以上の場合であるため、４２．５ｍｍ以上の場合となる。このため、多少の余裕を考慮して、吸気ダクトと、圧力センサの感圧部との間の距離を４ｃｍ以内に設定することにより、求めようとしている周波数の１／４波長よりも短くすることができ、これによって共振の発生を防止できる。本発明によると、連通部を介して圧力センサを設けることによって、圧力センサの検出に悪影響が生じることを防止できる。
【００３５】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、複数の圧力センサが正圧と負圧との双方を計測し、かつ複数の圧力センサの出力が加算されることにある。圧力センサとして負圧のみ計測できるものを用いた場合には、アクセルを急に踏み込んだときなどに、正圧の領域が発生すると、スピーカーが発生する音に歪みや割れが生じることがある。本発明に係る車両用音響装置では、空気量制御弁の上流側に設けられる複数の圧力センサが正圧と負圧との双方を計測することにより、全負荷過渡期においても吸気脈動を消去することなく忠実に検出することで音に歪みや割れが生じることを防止できる。
【００３６】
本発明に係る車両用音響装置のさらに他の構成上の特徴は、複数の圧力センサの出力信号が、フィルタによって直流成分を除かれたのちに信号処理部に送られることにある。音響信号は通常は交流成分のみからなっているため、直流成分を含む信号をそのまま音響信号として使用することは、好ましくない。本発明に係る車両用音響装置によると、空気量制御弁の上流側に設けられる複数の圧力センサの出力信号から、直流成分がフィルタによって除かれることにより、不快な音の発生を防止し、好適な音響信号を得ることができる。
【００３７】
本発明に係る車両用音響方法の構成上の特徴は、車両のエンジンの吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音響方法において、外部の空気を取り込む吸気口側に設けられたエアクリーナと、エンジン側に設けられた空気量制御弁とを接続する吸気ダクトにおける中央よりもエアクリーナ側部分の外周に周方向に間隔を保って設けられた複数の圧力センサで、エンジンの吸気脈動の圧力を検出して圧力信号として出力する圧力信号出力工程と、車両の運転状態に応じて圧力信号を変化させる処理を信号処理部が行う信号処理工程と、車両内に設置されたスピーカーが、信号処理された音圧信号を、エンジンの吸気音として出力する吸気音出力工程とを備えたことにある。
【００３８】
本発明に係る車両用音響方法によると、実際のエンジンの吸気音に近くノイズが低減された心地よい音を車内に発生できる。
【００３９】
なお、本発明においては、スピーカーを車両におけるエンジンが配置された方向から車室内に向かう方向に吸気音を発生できるように配置することが好ましく、より好ましくは、スピーカーを運転席に向けて配置することである。これによると、スピーカーから再生される吸気音が、エンジンが配置された方向から聞こえるようになるため、実際のエンジンの吸気音が聞こえるように感じることができる。また、運転席に座る運転者に向かってスピーカーから吸気音が再生されるため、運転手には直接吸気音が聞こえるようになり操縦感覚が増すようになる。
【００４０】
さらに、スピーカーの数としては奇数でも偶数でもよいが、奇数にする場合には、一つのスピーカーを車両の幅方向の中央に配置することが好ましい。これによって、吸気音が車両の幅方向の一方から聞こえてくることがなくなり吸気音が聞こえてくる方向のバランスがよくなる。また、スピーカーは、車両の車室前部に位置するダッシュボード内などの見えない部分や車室内の見える部分などに配置することができるが、ダッシュボードの壁面等、車体側の部分に直接固定することが好ましい。これによると、車体の奥側から吸気音が聞こえるようになり、吸気音の変動感が自然になる。また、車体の振動伝播を利用して車体全体から吸気音を感じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用音響装置を備えた自動車の概略を示した平面図である。
【図２】車両用音響装置が備える圧力センサの取付位置を示した概略図である。
【図３】車両用音響装置の構成図である。
【図４】吸気ダクトと圧力センサとの位置関係を示した概略断面図である。
【図５】圧力センサの圧力特性を示したグラフである。
【図６】圧力センサの出力波形を示したグラフである。
【図７】フィルタ特性を示したグラフである。
【図８】エンジン回転数とスロットル開度とによる音圧増減のマップである。
【図９】エンジン回転数と１／３オクターブ周波数との関係を示したグラフである。
【図１０】１／３オクターブ周波数とゲインとの関係を示したゲイン調整マップである。
【図１１】エンジン回転数とスロットル開度とによるエフェクター処理マップである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る車両用音響装置の構成図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る車両用音響装置の構成図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る車両用音響装置が備える圧力センサの取付位置を示した概略図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る車両用音響装置の構成図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る車両用音響装置が備える圧力センサの取付位置を示した概略図である。
【図１７】後部にエンジンが配置された自動車の概略を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両用音響装置２０（図３参照）を備えた自動車１０の概略を示している。この自動車１０は、車体１１の前部中央にエンジン１２が配置されたＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車、またはＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）車で構成されており、車体１１の前後の左右にそれぞれ設けられた一対の前輪と後輪（図示せず）およびハンドル１３を備えている。また、図２に示したように、エンジン１２には、サージタンク１４および吸気ダクト１５を介してエアクリーナ１６が接続されており、サージタンク１４と吸気ダクト１５との連結部分にスロットルボディ１７が設置され、吸気ダクト１５におけるエアクリーナ１６側の端部にはエアフローメータ１８が設置されている。
【００４３】
外部の空気は外部側に設けられたエアダクトを介してエアクリーナ１６内に取り込まれ、エアクリーナ１６内で異物を除去されて吸気ダクト１５に送られる。スロットルボディ１７内には、軸を中心として回転することによりスロットルボディ１７内の通気路を開閉するスロットルバルブが配置されており、吸気ダクト１５内を通過する空気は、スロットルバルブの開度に応じてサージタンク１４内に吸引される。このスロットルボディ１７のスロットルバルブで本発明に係る空気量制御弁が構成される。サージタンク１４は、空気を一時的に蓄えて流量を緩和し、エンジン１２が備える複数の気筒に対する空気の供給量を均等化する。そして、エンジン１２は、燃料系から供給される燃料にサージタンク１４から供給される空気を混合させて爆発を生じさせることにより駆動力を発生する。エアフローメータ１８は、エアクリーナ１６から吸気ダクト１５に流れる空気の流量を検出する。
【００４４】
車両用音響装置２０は、図３に示したように、４個の圧力センサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、ミキサー２２、Ａ／Ｄ変換器２３、信号処理部２４、Ｄ／Ａ変換器２６、増幅器２７およびスピーカー２８ａ，２８ｂを備えており、信号処理部２４には、制御部３０が接続されている。さらに、車両用音響装置２０には、制御部３０に接続された回転センサ３１、開度センサ３２、車速センサ３３、操作部３４およびメモリ部３５も備わっている。圧力センサ２１ａ〜２１ｄは、吸気ダクト１５におけるエアフローメータ１８の近傍部分（図２参照）の外周上部に、図４に示したように、円周方向に一定間隔を保って設けられた管状の連通部２９ａ〜２９ｄによって接続されている。この圧力センサ２１ａ〜２１ｄは、吸気ダクト１５内の吸気脈動の圧力変動を電圧変動として出力するものである。
【００４５】
図５は、各圧力センサ２１ａ〜２１ｄの圧力特性を表しており、各圧力センサ２１ａ〜２１ｄに負荷される圧力とそれによって生じる電圧とが比例することが示されている。また、圧力センサ２１ａ〜２１ｄは、正圧と負圧の双方を検出するセンサで構成されており、図６の実線は、各圧力センサ２１ａ〜２１ｄで圧力を検出したときの圧力と時間との関係を示した出力波形の一例である。なお、図６の破線は、実線で示した圧力と同じ圧力を負圧のみを検出する圧力センサを用いて検出した場合の圧力と時間との関係を示した出力波形であり、これによると圧力が「０」以上の値はすべてカットされる。また、圧力センサ２１ａ〜２１ｄの感度範囲は、１ＨＺから２ｋＨＺの間である。なお、感度範囲が０ＨＺ以上の圧力センサを用いてもよい。そして、圧力センサ２１ａ〜２１ｄが出力する圧力信号は、直流成分をカットして交流成分だけを通すフィルタ（図示せず）によって直流成分が除去され交流成分だけがミキサー２２に送られる。
【００４６】
各連通部２９ａ〜２９ｄは、それぞれ内径が３ｍｍ、外径が６ｍｍ、長さが４ｃｍ以内（本実施形態では、４ｃｍ）の可撓性を備えた樹脂製の管で構成されており、内部を吸気ダクト１５内に連通させて吸気ダクト１５の外周上部から上方に向かって延びている。各連通部２９ａ〜２９ｄは周方向に等間隔で設置されており、連通部２９ａ〜２９ｄ間の角度は、１５０度以下に設定されている。そして、各連通部２９ａ〜２９ｄの上端にそれぞれ対応する圧力センサ２１ａ〜２１ｄが取り付けられている。
【００４７】
圧力センサ２１ａ〜２１ｄは感圧部を連通部２９ａ〜２９ｄ内に向けて連通部２９ａ〜２９ｄの上端を閉塞している。また、各連通部２９ａ〜２９ｄの基端部の中心部は、エアフローメータ１８から２０ｃｍ以内の部分に位置している。各圧力センサ２１ａ〜２１ｄが検出する吸気脈動の圧力は電気信号としてミキサー２２に送られて合成される。そして、ミキサー２２で合成された電気信号はＡ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換されて信号処理部２４に送られる。
【００４８】
信号処理部２４は、Ａ／Ｄ変換器２３から送られるデジタル信号をフィルタリングして周波数特性を変更させるものであり、フィルタ２５、マップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備えている。フィルタ２５は、例えば、図７に示した複数のフィルタａ，ｂ等からなっている。図７に実線で示したフィルタａは、低周波数の領域と高周波数の領域とでそれぞれゲインを上げ、その間の領域ではゲインを下げている。また、図７に破線で示したフィルタｂは、低周波数の領域と高周波数の領域とでそれぞれゲインを下げ、その間の領域ではゲインを上げている。図示は省略しているが、フィルタ２５には、フィルタａ，ｂ以外のフィルタも含まれており、これらのフィルタの中の任意のフィルタを選択することができる。
【００４９】
そして、例えば、図７のフィルタａ，ｂのうちの一方を選択することにより、音質をノーマルタイプの車のエンジン音にしたりスポーツタイプの車のエンジン音にしたりするなど種々の変更ができる。マップ２５ａは、Ａ／Ｄ変換器２３から送られる音圧信号や、フィルタ２５のフィルタ特性の全体のゲインを変更するもので、例えば、図８に示した音圧増幅マップで構成されている。この音圧増幅マップは、回転センサ３１が検出するエンジン１２の回転速度と、開度センサ３２が検出するスロットルバルブの開度とに基づいて、圧力センサ２１ａ〜２１ｄの出力信号や、フィルタ２５のゲインを全体的に上げる。
【００５０】
図８の音圧増幅マップでは、横軸に示されたエンジン回転数ｒｐｍの最小値（０）と最大値との間を４等分するとともに、縦軸に示されたスロットル開度の最小値（０）と最大値（１００）との間を５等分して、各エンジン回転数の領域と各スロットル開度の領域との交差する領域に増加させるゲインが記載されている。そして、このマップ２５ａによって、エンジン回転数とスロットル開度から求められる数値をもとに補間して、圧力センサ２１ａ〜２１ｄの出力信号や、フィルタ２５のゲインが全体的に増加される。
【００５１】
マップ２５ｂは、Ａ／Ｄ変換器２３から送られる音圧信号や、フィルタ２５のフィルタ特性の一部のゲインを変更するもので、図９に示した回転センサ３１が検出するエンジンの回転数と１／３オクターブ中心周波数との関係を示した１／３オクターブ中心周波数グラフと、図１０に示したゲイン調整グラフとで構成されている。図９の１／３オクターブ中心周波数グラフを用いて、回転センサ３１が検出するエンジンの回転数から１／３オクターブ中心周波数が求められ、図１０に示したゲイン調整グラフを用いて、その１／３オクターブ中心周波数におけるゲインの値が求められる。そして、その値分、圧力センサ２１ａ〜２１ｄの出力信号や、フィルタ特性マップにおける対応する周波数でゲインが上げられる。
【００５２】
マップ２５ｃは、圧力センサ２１ａ〜２１ｄから出力される圧力信号や、フィルタ２５のフィルタ特性に基づいて加工される音圧信号に、さらに、コンプレッサー処理やリバーブレータ処理を行うもので、図１１に示したエフェクター処理マップで構成されている。図１１のエフェクター処理マップでは、横軸に示されたエンジン回転数ｒｐｍの最小値（０）と最大値との間を４等分するとともに、縦軸に示されたスロットル開度の最小値（０）と最大値（１００）との間を５等分して、各エンジン回転数の領域と各スロットル開度の領域との交差する領域が、それぞれコンプレッサー処理が行われる領域と、リバーブレータ処理が行われる領域とに区分されている。そして、このエフェクター処理マップによって、エンジン回転数とスロットル開度から求められる数値に応じて、音圧信号に対してエフェクター処理が行われる。
【００５３】
この場合、図１１に領域ｃで示した、回転センサ３１が検出するエンジンの回転数および開度センサ３２が検出するスロットル開度の双方の値が小さい低回転低負荷時には、音圧を増強するコンプレッサー処理が行われる。また、図１１に領域ｄで示した、回転センサ３１が検出するエンジンの回転数の値が大きい高回転時、開度センサ３２が検出するスロットル開度の値が大きい高負荷時および双方の値が大きい高回転高負荷時には、リバーブレータ処理が行われる。これによって、低回転低負荷時には音圧を増強し、その他の時にはスピーカーから発生する吸気音に残響効果を与えて伸び感が出るようにする。
【００５４】
信号処理部２４で、処理されたデジタル信号は、Ｄ／Ａ変換器２６でアナログ信号に変換され、増幅器２７で増幅されたのちに、スピーカー２８ａ，２８ｂから発音される。スピーカー２８ａ，２８ｂは車体１１の前部の左右に設けられており、図１に示したように、スピーカー２８ａは、車体１１の前部に設けられたダッシュボードの左側に設けられた小物入れの内部に設置され、スピーカー２８ｂは、ダッシュボードの右側の壁面パネルの内部に設置されている。スピーカー２８ａ，２８ｂは、ともにエンジン１２側から車内に向かって発音できる向きに設置されている。
【００５５】
制御部３０は、メモリ部３５に接続されており、メモリ部３５には、車両用音響装置２０を制御するための制御プログラムや、各種のデータなどが記憶されている。そして、制御部３０は、後述する各センサからの信号に基づいてメモリ部３５に記憶された制御プログラムを実行する。回転センサ３１は、エンジン１２に設置されてエンジン１２の回転速度を検出し、その検出値を信号として制御部３０に送る。開度センサ３２はスロットルバルブの軸に設置されて、軸の回転角をスロットルバルブの開度として検出し、その検出値を信号として制御部３０に送る。
【００５６】
車速センサ３３は、変速機の前部に設置されて、自動車１０の走行速度を検出し、その検出値を信号として制御部３０に送る。また、操作部３４は、ダッシュボードの表面に設置されており、切替スイッチ、３個の押圧スイッチおよびその他の操作子を備えている。切替スイッチは、操作されることによりフィルタ２５の中の任意のフィルタを選択する。なお、この切替スイッチでは、どのフィルタも選択しないことを設定することもできる。３個の押圧スイッチは、それぞれマップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに対応するもので、オンオフ操作することにより、各マップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃによる処理を行うか否かの設定ができる。
【００５７】
他の操作子は、車両用音響装置２０をオンオフするためのメインスイッチ、スピーカー２８ａ，２８ｂの全体的な音量を調節するための操作子、スピーカー２８ａ，２８ｂから発音される音の音量バランスを変更して音の定位を調整する定位操作子などで構成されている。また、操作部３４の切替スイッチ等は、無線を用いた遠隔操作をすることができ、例えば携帯電話を用いて各種の切替操作ができる。信号処理部２４は、携帯電話等を介して書き換えることができる。
【００５８】
つぎに、以上のように構成された自動車１０の走行時に、車両用音響装置２０を作動させてスピーカー２８ａ，２８ｂからエンジン１２の吸気音を発音させるときの操作および制御部３０が行う制御について説明する。まず、操作部３４の切替スイッチを操作して、フィルタ２５の中の任意のフィルタを選択するとともに、３個の押圧スイッチをそれぞれ操作して、各マップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃによる処理を行うか否かを設定する。つぎに、始動スイッチをオン状態にしてエンジン１２を作動させるとともに、車両用音響装置２０のメインスイッチをオン状態にする。そして、アクセルを踏んで自動車１０を走行させる。これによって、制御部３０は、回転センサ３１と開度センサ３２から送られてくる検出値に基づいて、各マップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃから所定の値を決定して、その値をフィルタ２５の中の選択したフィルタに加える。
【００５９】
これによって、圧力センサ２１ａ〜２１ｄが出力した圧力信号は、信号処理部２４によって処理され、スピーカー２８ａ，２８ｂは信号処理部２４によって処理されたフィルタ特性に応じて発音する。このスピーカー２８ａ，２８ｂから発音される吸気音は、圧力センサ２１ａ〜２１ｄ、回転センサ３１および開度センサ３２の検出値の変化にしたがって変化していく。なお、操作部３４が、フィルタ２５の中のすべてのフィルタを選択しない設定になり、３個の押圧スイッチがすべてオフ状態に設定されている場合は、音圧信号は加工されることなく、圧力センサ２１ａ〜２１ｄが出力した圧力信号に基づいてスピーカー２８ａ，２８ｂから発音される。また、このスピーカー２８ａ，２８ｂから発音される吸気音は、自動車１０の窓を閉めた状態では、車外に対しては殆ど漏れることなく車内の乗員にのみ聞こえる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る車両用音響装置２０では、圧力センサ２１ａ〜２１ｄを、吸気ダクト１５におけるエアフローメータ１８の近傍部分に設けている。このため、圧力センサ２１ａ〜２１ｄが、エンジン１２に近すぎて爆発音の影響を受けたり、外部に近すぎて吸気圧力脈動を検出しにくくなったりすることがなく、エンジン１２の吸気圧の脈動を少ないノイズで検出できるようになる。これによって、スピーカー２８ａ，２８ｂから発生される吸気音が実際のエンジン１２の吸気音に近いものになる。
【００６１】
なお、前述した圧力センサ２１ａ〜２１ｄを吸気ダクト１５に接続する連通部２９ａ〜２９ｄの基端部の中心部とエアフローメータ１８との間の長さは実験から求めたものであり、この長さは２０ｃｍ以内にすることが好ましい。この実験では、吸気ダクト１５の長さを、最短長さとして４０ｃｍに設定した場合に、連通部２９ａ〜２９ｄの基端部の中心部とエアフローメータ１８との間の長さを２０ｃｍ以内にしたときに良好な結果を得ることができた。また、吸気ダクト１５の長さが４０ｃｍ以上である場合には、連通部２９ａ〜２９ｄの基端部の中心部とエアフローメータ１８との間の長さを２０ｃｍ以上にすることもできるが、その場合でも吸気ダクト１５の中央よりもエアフローメータ１８側に連通部２９ａ〜２９ｄを接続する。
【００６２】
また、本実施形態では、圧力センサ２１ａ〜２１ｄとして、感度範囲が１ＨＺから２ｋＨＺのものを用い、この圧力センサ２１ａ〜２１ｄを長さが４ｃｍの管状の連通部２９ａ〜２９ｄで吸気ダクト１５の外周部に円周に沿って一定間隔で接続している。このように、圧力センサ２１ａ〜２１ｄの感度範囲を１ＨＺから２ｋＨＺにすることにより、乗員にとって不快な音を除いて快適な音だけをスピーカー２８ａ，２８ｂに発生させることができるとともに、連通部２９ａ〜２９ｄの長さを４ｃｍ以内に設定することにより、連通部２９ａ〜２９ｄ内で共振が生じることを防止できる。
【００６３】
すなわち、連通部２９ａ〜２９ｄのように吸気ダクト１５側の基端部が開口して先端部が圧力センサ２１ａ〜２１ｄによって閉塞された管体の場合、共振が発生するのは、長さが波長の１／４以上の場合であるため、連通部２９ａ〜２９ｄの長さを４ｃｍ以内に設定することにより、求めようとしている周波数の１／４波長よりも短くすることができる。これによって共振の発生を防止でき、圧力センサ２１ａ〜２１ｄを連通部２９ａ〜２９ｄを介して設けることによって、圧力センサ２１ａ〜２１ｄの検出に悪影響が生じることを防止できる。
【００６４】
さらに、連通部２９ａ〜２９ｄを吸気ダクト１５の外周面上部から上方に向けて延ばしたため、吸気ダクト１５の内部にオイルが溜まっても、そのオイルが圧力センサ２１ａ〜２１ｄ側に流れることを防止できる。また、圧力センサ２１ａ〜２１ｄが正圧と負圧との双方を計測できるため、すべての吸気脈動を消去することなく忠実に取り出すことができる。さらに、４個の圧力センサ２１ａ〜２１ｄを設けているため圧力信号を増幅でき、これによって、アクセルの踏込量が小さい軽負荷時でも圧力信号を正確に検出することができる。また、４個の圧力センサ２１ａ〜２１ｄが吸気ダクト１５の同一断面上に位置しているため、吸気ダクト１５内の略同一部分で得られる吸気圧力を平均化させてノイズを低減して、Ｓ／Ｎ比を上げることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、フィルタ２５のフィルタ特性を用いて信号処理が行えるため、各周波数に応じてゲインを任意に変更することができる。そして、フィルタ２５には、複数のフィルタ特性が備わっているため、スピーカー２８ａ，２８ｂが出力する吸気音の音質を種々のものにすることができる。また、信号処理部２４によって行われる信号処理に、マップ２５ａの音圧増幅マップを用いることにより、圧力センサ２１ａ〜２１ｄが出力する圧力信号や、フィルタ特性のゲインを全体的に上げることができる。これによると、スピーカー２８ａ，２８ｂが出力する吸気音を、実際のエンジン１２の吸気音に近い減衰特性や、透過損失を備えた吸気音として車室内に再生することができる。
【００６６】
さらに、信号処理部２４によって行われる信号処理に、マップ２５ｂのゲイン調整マップを用いることにより、エンジン回転数から次数成分に応じて音圧信号を強調することができる。また、信号処理部２４によって行われる信号処理に、マップ２５ｃのエフェクター処理マップを用いることにより、エンジンの回転数およびスロットル開度の双方の値が小さい低回転低負荷時のときにコンプレッサー処理を行い、エンジンの回転数の値が大きい高回転時、スロットル開度の値が大きい高負荷時および双方の値が大きい高回転高負荷時にリバーブレータ処理を行うことができる。
【００６７】
このように、自動車１０の運転状態に応じてコンプレッサー処理またはリバーブレータ処理を行うことにより、音圧を増強したり、スピーカー２８ａ，２８ｂから発生する吸気音に残響効果を与えて伸び感を出したりすることができる。さらに、スピーカー２８ａ，２８ｂを、車体１１の前部のダッシュボードの左右両側に配置して、エンジン１２側から車内に向かって発音できるようにしたため、スピーカー２８ａ，２８ｂから出力される吸気音が、エンジン１２の方向から聞こえるようになり、実際のエンジン１２の吸気音が聞こえるように感じることができる。
【００６８】
（第２実施形態）
図１２は、本発明の第２実施形態に係る車両用音響装置４０の構成を示している。この車両用音響装置４０には、ノイズゲート処理部４２とノイズ抑制処理部４３とが備わっている。この車両用音響装置４０のそれ以外の部分の構成については、前述した車両用音響装置２０と同一である。したがって、図１２において、同一部分に同一符号を記している。ノイズゲート処理部４２は、ミキサー２２で合成された電気信号に対してノイズゲート処理を行う。このノイズゲート処理は、雑音の軽減を目的として行うものであり、入力信号の値が所定のしきい値以下の場合に、周波数スペクトルのゲインを下げることによりゲートを閉じ、所定のしきい値以上の場合にゲートを開いてＡ／Ｄ変換器２３に送る。すなわち、ノイズゲート処理部４２によって、ある音量以下の音をノイズとみなして除去する処理が行われる。そして、Ａ／Ｄ変換器２３に送られた電気信号はデジタル信号に変換されてノイズ抑制処理部４３に送られる。なお、このノイズゲート処理は、デジタル信号に変換された信号に対して行ってもよい。
【００６９】
ノイズ抑制処理部４３は、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換された電気信号に対してノイズ抑制処理を行う。このノイズ抑制処理は、電気信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行うことにより行われるもので、Ａ／Ｄ変換器２３から送られる信号のデータと、所定の周期で現れるノイズのデータとにフーリエ変換を行ってそれぞれの変換値を求め、信号データの変換値からノイズの変換値を引いたのちに元の信号データに戻すことで、ノイズを除去する。この場合、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換して、この信号に含まれるノイズを推定し、周波数領域の信号からノイズを除去したのちに、周波数領域の信号を時間領域の信号に逆変換することが行われる。このような、いわゆるスペクトルサブトラクション処理によって、ノイズのない電気信号が得られ、この電気信号は、信号処理部２４に送られる。この場合、スペクトルサブトラクション処理以外のノイズ抑制処理用いてもよいことは言うまでもない。
【００７０】
この車両用音響装置４０が備えるノイズゲート処理部４２とノイズ抑制処理部４３以外の部分は、前述した車両用音響装置２０の対応する部分と同様の機能を有している。以上のように、車両用音響装置４０を構成したため、スピーカー２８ａ，２８ｂから出力される吸気音に含まれる不要な領域の雑音を除去したり抑制したりして自然な音を発生することができる。この車両用音響装置４０のそれ以外の作用効果は、前述した車両用音響装置２０の作用効果と同様である。なお、前述した第２実施形態においては、ノイズゲート処理部４２とノイズ抑制処理部４３との双方が備わっているが、これらの一方は省略してもよい。また、これらの処理は、アナログ信号に対して行ってもよいし、デジタル信号に対して行ってもよい。
【００７１】
（第３実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態に係る車両用音響装置５０の構成を示している。この車両用音響装置５０は、前述した車両用音響装置４０に備わっている回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３に代えて加速度センサ５１を設けた構成をしている。この加速度センサ５１は、例えば、図１に示した自動車１０の車体１１における中央底部に設置することができる。この車両用音響装置５０のそれ以外の部分の構成は、前述した車両用音響装置４０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
【００７２】
以上のように、車両用音響装置５０には加速度センサ５１が備わっているため、加速度センサ５１が検出する加速度の値に基づいて圧力センサ２１ａ〜２１ｄが出力する圧力信号に対して音圧増幅処理を行ったり、圧力センサ２１ａ〜２１ｄが出力する圧力信号を加工するフィルタ特性のゲインを全体的に上げたりすることができる。この場合、フィルタ２５やマップ２５ａ等は、自動車１０の加速度に応じて、ゲインを上げたり下げたりする周波数領域を決定したり、圧力センサ２１ａ〜２１ｄの出力信号や、フィルタ２５のゲインを全体的に上げたりする。また、加速度センサ５１は、車両における任意の場所に取り付けることができるため、自動車１０を加工したり煩雑な配線をしたりする必要がなくなり、設置が容易になる。この車両用音響装置５０のそれ以外の作用効果は、前述した車両用音響装置４０の作用効果と同様である。
【００７３】
（第４実施形態）
図１４は、本発明の第４実施形態に係る車両用音響装置６０（図１５参照）が備える圧力センサ６１ａ〜６１ｄの取付位置を示した概略図であり、図１５は、車両用音響装置６０の構成を示した構成図である。この車両用音響装置６０には、４個の圧力センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄが備わっており、このうち、圧力センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、吸気ダクト６５におけるエアフローメータ６８の近傍部分の外周上部に、円周方向に一定間隔を保って設けられた３個の管状の連通部（図示せず）によって接続されている。この圧力センサ６１ａ〜６１ｃは、吸気ダクト６５内の吸気脈動の圧力を電圧変動として出力するものである。なお、圧力センサ６１ａ〜６１ｃを、吸気ダクト６５に接続する連通部は前述した連通部２９ａ〜２９ｄと同じ構成をしている。
【００７４】
圧力センサ６１ｄは、スロットルボディ６７の下流に配置されたサージタンク６４の外壁面に取り付けられて、本発明に係る第２の圧力センサを構成するもので、圧力センサ６１ａ〜６１ｃと同じセンサからなっている。この圧力センサ６１ｄは、スロットルボディ６７の下流側で生じる吸気脈動を電圧変動として出力するものである。圧力センサ６１ｄは、サージタンク６４の外壁面に、連通部６９によって接続されている。この連通部６９は、内径および外径が連通部２９ａ〜２９ｄと同じで、長さが５０ｃｍの可撓性を備えた樹脂製の管やゴムホース管で構成されている。
【００７５】
また、車両用音響装置６０には、第２実施形態に係る車両用音響装置４０に備わっている回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３は備わってなく、圧力センサ６１ｄは、ミキサー２２だけでなく制御部３０にも接続されている。この車両用音響装置６０のそれ以外の部分の構成については、前述した車両用音響装置４０と同一である。したがって、図１５において、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
【００７６】
以上のように、車両用音響装置６０は構成されているため、スロットルボディ６７の上流側だけでなく、下流側の吸気脈動も検出できるようになる。これによって、スピーカー２８ａ，２８ｂから再生される吸気音がスロットルボディ６７の開閉状態にかかわらず、エンジン１２の吸気脈動に対応したものになる。このため、アイドリング時、減速時または軽負荷時等、スロットルボディ６７のスロットルバルブが殆ど閉じるかもしくは小開度状態でも、エンジン１２の脈動による音を発生させることができる。また、サージタンク６４の外壁面と圧力センサ６１ｄとを接続する連通部６９の長さを５０ｃｍと長く設定したため、エンジン１２の脈動による荒々しい音を緩和することができる。
【００７７】
また、圧力センサ６１ｄをノイズゲート処理部４２、Ａ／Ｄ変換器２３およびノイズ抑制処理部４３等を介して制御部３０に接続することによって、制御部３０に交流成分の信号が送られてエンジン１２の回転数を認識でき、圧力センサ６１ｄを直接制御部３０に接続することによって、制御部３０に直流成分の信号が送られエンジン１２の負荷を認識することができる。この場合、圧力センサ６１ｄが出力する圧力信号の一部は、直流成分をカットして交流成分だけを通すフィルタ（図示せず）によって直流成分が除去され交流成分だけがミキサー２２に送られる。また、圧力センサ６１ｄが出力する他の圧力信号は、交流成分をカットして直流成分だけを通すフィルタ（図示せず）によって交流成分が除去され直流成分だけが制御部３０に送られろ。
【００７８】
交流成分の信号は、ノイズ抑制処理部４３によってノイズ抑制処理を施されることによってエンジン１２の回転数を認識できる信号になる。この場合、ノイズが存在する周波数帯域が除去され、吸気音が存在する周波数帯域だけが残るため、エンジン１２の回転数をより確実に認識できるようになる。また、直流成分の信号は、直接制御部３０に送られることにより、エンジン１２の負荷を認識できる信号となる。これらの情報から運転状態を判断して適切な音圧増減を行うことができるようになる。この場合、フィルタ２５やマップ２５ａ等は、圧力センサ６１ａ〜６１ｄの出力信号に応じて、ゲインを上げたり下げたりする周波数領域を決定したり、フィルタ２５のゲインを全体的に上げたりする。
【００７９】
この車両用音響装置６０によると、センサの数を少なくすることができ、構成が簡単になるとともに安価になる。この車両用音響装置６０のそれ以外の作用効果については、前述した第２実施形態と同様である。なお、第４実施形態の変形例として、車両用音響装置６０に、第２実施形態に係る車両用音響装置４０に備わっている回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３を設けたり、第３実施形態に係る車両用音響装置５０に備わっている加速度センサ５１を設けたりすることもできる。
【００８０】
（第５実施形態）
図１６は、本発明の第５実施形態に係る車両用音響装置が備える第２の圧力センサである圧力センサ７１ｄの取付位置を示した概略図である。本実施形態では、エンジン７２とサージタンク７４との間に、本発明に係る空気量制御弁を構成する複数のスロットルボディ７７ａが設けられ、サージタンク７４の上流側にスロットルボディは設けられていない。このスロットルボディは、４個のスロットルボディ７７ａをユニット化した独立スロットル方式のもので、各スロットルボディ７７ａは内部にスロットルバルブ７７ｂを備えており、それらは１個のモータ（図示せず）と一本のスロットル軸７７ｃによって同期して操作される。各スロットルボディ７７ａは、それぞれに設けられたスロットルバルブ７７ｂより下流側においてバランスパイプ部７７ｄで連通され、第２の圧力センサ７１ｄはバランスパイプ部７７ｄに設けられている。
【００８１】
また、スロットル軸７７ｃの端部には、スロットルバルブ７７ｂの開度を検出するための開度センサ７８が設けられている。この第５実施形態に係る車両用音響装置および車両用音響装置が取り付けられる自動車のそれ以外の部分の構成は、前述した第４実施形態と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
【００８２】
本実施形態によると、独立スロットルボディ７７を備えた自動車においても、運転者の操作による運転状況に応じたエンジン７２の吸気音を、外部に対しては小さな音で放出しながら車内でははっきりと聞くことができる。また、圧力センサ７１ｄをバランスパイプ部７７ｃに設けることによって、エンジン７２に備わっている全ての気筒の脈動成分を検出することができる。この第５実施形態に係る車両用音響装置のそれ以外の作用効果については、前述した第４実施形態と同様である。
【００８３】
なお、第５実施形態の変形例として、車両用音響装置に、第２実施形態に係る車両用音響装置４０に備わっている回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３を設けたり、第３実施形態に係る車両用音響装置５０に備わっている加速度センサ５１を設けたりすることもできる。これによると、第５実施形態が奏する作用効果に、第２実施形態および第３実施形態が奏する作用効果が加わるようになる。
【００８４】
また、図示は省略するが、本発明に係る他の実施形態として、スロットルバルブを用いることなく出力の調整を行う連続可変バルブリフト機構を備えたエンジンを用いることもできる。連続可変バルブリフト機構とは、いわゆるバルブトロニック（商標）のことであり、吸気バルブのリフト、またはリフトとタイミングとを無段階に調整することで、スロットルバルブを用いることなく出力の調整を行うことのできるものである。この場合、吸気バルブが、本発明に係る空気量制御弁を構成する。このため、本実施形態では、第２の圧力センサは設けられていない。
【００８５】
また、本発明に係る車両用音響装置は、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、車両として、ＦＦ車またはＦＲ車からなる自動車１０を用いているが、この自動車１０に代えて、図１７に示したＭＲ（ミッドシップエンジン・リアドライブ）車、またはＲＲ（リアエンジン・リアドライブ）車からなる自動車８０を用いることができる。この自動車８０では、一対のスピーカー８８ａ，８８ｂが、車体８１の後部座席の後方の左右に設けられている。スピーカー８８ａ，８８ｂは、ともにエンジン８２側から車内に向かって発音できる向きに設置されている。
【００８６】
また、回転センサ８３はエンジン８２に設けられている。スロットルバルブの開度を検出する開度センサは、スロットルボディに設けられている。この自動車８０に備わっている車両用音響装置のそれ以外の部分の構成については、前述した車両用音響装置２０と同一である。この自動車８０では、スピーカー８８ａ，８８ｂを、車体８１の後部座席の後方の左右両側に配置して、車体８１の後部に設置されたエンジン８２側から車内に向かって発音できるようにしたため、スピーカー８８ａ，８８ｂから発生される吸気音が、エンジン８２の方向から聞こえるようになり、実際のエンジン８２の吸気音が聞こえるように感じることができる。
【００８７】
さらに、スピーカーを奇数個設けて、その中の１個を車体の前部のダッシュボード等、車両の幅方向の中央に設け、スピーカーから発生される吸気音が、左右にばらつくことをなくすことにより、音のバランスをよくすることもできる。また、スピーカーをドアやダッシュボード内の壁面に設置することもできる。このようにスピーカーの設置位置や個数を任意にすることにより吸気音が聞こえる方向を変えたり、立体感のある吸気音にしたりすることができる。
【００８８】
さらに、前述した各スピーカー２８ａ，２８ｂ等は、車両用音響装置２０等の専用スピーカーとして設けてもよいし、自動車１０等に備わっているオーディオ用のスピーカーと併用してもよい。また、前述した第１および第２実施形態では、信号処理部２４が、回転センサ３１が検出するエンジン回転数および開度センサ３２が検出するスロットル開度を用いて音圧信号を変化させる処理を行っているが、この処理には、車速センサ３３が検出する車速をパラメータとして加えることもできる。さらに、エンジンと空気量制御弁との間に第２の圧力センサを設ける場合、この第２の圧力センサは複数であってもよい。また、空気量制御弁の上流側に設けられる複数の圧力センサの数は、４個または３個に限らず、２個でも５個以上でもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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