(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の排気ガス配管（９）にアンチノイズを生成するためのシステムであって、
電気制御信号に基づいて第１の音響信号を生成するように構成され、音響配管（４、７）を介して前記排気ガス配管と連通し、前記第１の音響信号は前記音響配管を通った後にアンチノイズの形態で前記排気ガス配管に入る第１の電気音響変換器（１１）と、
前記アンチノイズが導入された領域において前記排気ガス配管（９）を通る音波の音圧を対応する電気計測信号に変換することにより、第２の音響信号を表す電気計測信号を生成するように構成された第２の電気音響変換器（１３）と、
初期化後に、前記計測信号に基づいて前記制御信号を生成するように構成された制御ユニット（２１）と、
前記制御ユニット（２１）によって用いられる制御関数のための適合する位相パラメータおよび適合する大きさパラメータを決定するようになっているパラメータ化ユニット（２９）であって、前記適合する位相パラメータは、−πから＋πまでの間の異なる位相パラメータから、不安定な制御動作を生じさせる境界パラメータであって、安定した制御動作を生じさせる位相パラメータの区間を囲むように決定された２つの境界位相パラメータの合計の半分であり、前記適合する大きさパラメータは、過渡時間を最短にするパラメータである、パラメータ化ユニット（２９）とを含み、
前記パラメータ化ユニット（２９）が、前記制御ユニット（２１）を再初期化するように構成され、再初期化は、特定の位相パラメータおよび大きさパラメータのうちの少なくとも一方を用いて前記制御信号の生成を開始することを含むシステム。
【請求項２】
再初期化は、前記制御ユニットを初期状態にリセットすることにより開始される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記パラメータ化ユニット（２９）が、前記制御信号および前記計測信号のうちの少なくとも一方の時間特性を測定するように構成された、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記パラメータ化ユニット（２９）が、前記制御信号および前記計測信号のうちの少なくとも一方の時間特性から、前記制御ユニット（２１）によって行われる前記制御信号を生成するための動作の過渡時間、オーバーシュート挙動、および不安定を判断するように構成された、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記パラメータ化ユニット（２９）が、前記適合する位相パラメータの決定後に前記適合する大きさパラメータの決定を実行するように構成された、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記パラメータ化ユニット（２９）が、前記制御ユニットの再初期化ごとに前記制御信号を生成するための動作の過渡時間を測定し、前記適合する大きさパラメータを得られた過渡時間のうちで最小の過渡時間に関連付けられる大きさパラメータとして決定するように構成された、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
異なる大きさパラメータが、再初期化の前に用いられた大きさパラメータにゼロより大きい値を有する係数を乗算することによって決定される、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
請求項１から７の一項に記載の車両の排気ガス配管にアンチノイズを生成するためのシステムのための、適合する位相パラメータおよび適合する大きさパラメータを決定する方法であって、
ａ）−πから＋πまでの間の位相パラメータを用いて前記制御ユニットによる制御信号の生成を初期化する工程と、
ｂ）前記制御信号の振幅特性を測定する工程と、
ｃ）前記振幅特性の振幅値が振動挙動を示すかどうかを解析する工程と、
ｄ）位相パラメータを、振動挙動の証拠があるか否かを示すタグを付けて記憶する工程と、
ｅ）前記タグを付けて記憶された位相パラメータに、振動挙動を示すタグを有し、かつ、振動挙動がないことを示すタグを有する位相パラメータのみを囲む２つの位相パラメータが存在するかどうかを調査する工程と、
ｆ）工程ｅ）における調査で否定の結果が出た場合、前に用いられた位相パラメータとは異なる位相パラメータを工程ｂ）で用いるという条件で前記方法を工程ａ）から続行する工程と、
ｇ）工程ｅ）における調査で肯定の結果が出た場合、前記適合する位相パラメータを工程ｅ）で特定された前記２つの位相パラメータの合計の半分であると決定する工程と、
ｈ）前記制御ユニットを初期状態にリセットする工程と、
ｉ）工程ａ）〜ｇ）で用いられた大きさパラメータに正の係数を乗算した大きさパラメータを用いて前記制御ユニットによる制御信号の生成を初期化する工程と、
ｊ）前記制御信号の振幅特性を測定する工程と、
ｋ）過渡的なオーバーシュートがあるか前記振幅特性を解析する工程と、
ｌ）工程ｋ）においてオーバーシュートがあると判断された場合、工程ｉ）においてより大きい大きさパラメータを用いるという条件で前記方法を工程ｈ）から続行し、工程ｋ）においてオーバーシュートがないと判断された場合、前記振幅特性から過渡時間を測定する工程と、
ｍ）前記過渡時間が所定の閾値未満であるかどうかを確認する工程と、
ｎ）工程ｍ）の確認において過渡時間が前記所定の閾値以上であるという結果が出た場合、工程ｉ）においてより小さい大きさパラメータを用いるという条件で前記方法を工程ｈ）から続行する工程と、
ｏ）工程ｍ）の確認において過渡時間が前記所定の閾値未満であるという結果が出た場合、最後に用いられた大きさパラメータを前記適合する大きさパラメータとして決定する工程とを含む方法。
【請求項９】
前記閾値が、所定の値または前に測定された最小過渡時間である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
工程ａ）に先立って行われる、前記制御ユニット（２１）を初期状態にリセットする工程をさらに含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
工程ｃ）において、振幅振動期間の最大値が前の振幅振動期間の最大値よりも大きいかどうかをさらに解析する、請求項８、９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
内燃エンジン（１５）と、前記エンジンの排気ガス配管にアンチノイズを生成するための請求項１から７の一項に記載のシステムとを備えた自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンによって駆動される車両の排気ガスシステムのアクティブ吸音に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両排気ガスシステムの音放射を低減させること、例えば消音器、の代替または補完として、車両の内燃エンジンから放射されたノイズパルス列に電気音響的に生成されたアンチノイズパルス列を重畳させるいわゆるアクティブノイズキャンセルシステムの開発がかなり以前から進められている。
【０００３】
このようなアクティブ消音システムは、音生成器から生じる音響信号を接続要素を介して排気管へ入力させる。内燃エンジンから生じる音波に音響信号の音波が重畳されるのは、接続要素が排気管に合流する所に位置する連結領域の周辺である。両音波が重畳される領域でそれらの音波の相殺的干渉を達成するために、音生成器の音響信号の音波の形状および大きさは、重畳領域において内燃エンジンからの音波と対応していなければならないが、ただし、後者に対して１８０°位相がずれている必要がある。
【０００４】
音生成器として、低周波電気入力信号をほぼ類似した波形の音信号に変換する電気音響変換器が典型的に用いられている。上記電気入力信号は、制御ユニットによって生成されてから増幅されるいわゆる制御信号に基づく。相殺的音波重畳の結果は、重畳領域に置かれたマイクロホンを用いて測定されるが、マイクロホンの代わりに圧力センサが用いられてもよい。出力信号は、制御ユニットへのフィードバック変数となる。
【０００５】
なお、この文脈において、別段の明記がない限り、用語「制御する(controlling)」は、本明細書において、用語「調整する(regulating)」と同義であるドイツ語の確立した用語とは異なるように用いられる。このことは、これらの用語双方のあらゆる文法的変化にも関わる。したがって、用語「制御(control)」は本明細書においてフィードバック変数またはそのそれぞれの計測値のフィードバックを含み得、ドイツ語の「調整(regulation)」は単純な制御連鎖(control chain)に適用され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
音生成器筐体およびコネクタ要素の音響学的性質と同様に、システムの電気部品および電気音響部品の伝達関数(transfer function)によっても、アンチノイズとして連結領域に到着する音波の波形がその対応する制御信号とは全く異なってしまうように信号が変形する。
【０００７】
したがって、制御ユニットによる制御信号の生成は、信号伝送路を考慮して、つまり、増幅器の伝達関数、音生成器の変換特性、音生成器を収容する空間の影響、音生成器筐体を排気管に連結するコネクタ要素の音響学的性質、マイクロホンおよび考えられ得る下流のフィルタの変換特性を考慮して行われる。
【０００８】
伝達関数は、制御信号とマイクロホンの出力信号との間の関数関係を示す。周波数に依存する伝達関数は、例えば、エンジンが停止されている間に、周波数掃引の形態の制御信号、すなわち周波数を該当領域に合わせた制御信号を生成し、その結果得られるマイクロホンの出力信号を監視することによって測定する(determine)ことができる。気体中の音波の伝搬は当該気体の温度とともに変化するため、排気ガスシステムの様々な温度でこの計測を繰り返し、それにより、伝達関数を大きさおよび位相によって特徴付けるための周波数パラメータおよび温度パラメータが最終的に得られるようにする。
【０００９】
制御ユニットは、典型的に、理想的なノイズキャンセルを達成するための複数の調整器を含む。各調整器は、その他の調整器とは独立して、当該周波数帯の特定のサブ領域のための制御信号を発生させる。
【００１０】
エンジンから放射された音波の周波数スペクトルは、エンジン次数と呼ばれるいくつかの極大値を含み、そのそれぞれは、典型的にエンジン速度と相関関係を有する基本振動数の倍数（必ずしも整数とは限らない）を表す。エンジンの定常または準定常動作時は、各エンジン次数に関連付けられた周波数帯は定常であるが、動的動作時は、それらの周波数帯の特定のエンジン速度に対する位置関係が変化する。
【００１１】
したがって、エンジンから放射された音波との同期をとるために、制御ユニットは、クランクシャフト速度や点火周波数などの内燃エンジンの特定の条件を表す特定の動作信号を用いる。これらの信号は、通常はモータ制御ユニットから得られるが、排気配管内に配置されたセンサによって生成されてもよい。
【００１２】
正常な動作条件下で、車両排気ガスシステムは、かなりの温度変動、湿気、活性凝縮物（aggressive condensate）、付着物、および振動にさらされ、これらは、伝達関数の修正につながり得、ひいてはノイズキャンセル効率に悪影響を及ぼし得る。
【００１３】
したがって、伝達関数が変化する条件下であっても有効なノイズキャンセルを可能にするアクティブノイズキャンセルシステムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このようなノイズキャンセルシステムの実施形態は、電気制御信号に基づいて第１の音響信号を生成するように構成され、音響配管を介して排気管と連通する第１の電気音響変換器を含む。第１の音響信号は、音響配管を通った後、アンチノイズの形態で排気配管に入る。車両の排気配管にアンチノイズを生成するための上記システムは、第２の音響信号を表す電気計測信号を生成するように構成され、アンチノイズ連結領域において排気配管と音響的に連通する第２の電気音響変換器と、計測信号に基づいて制御信号を生成するように構成された制御ユニットと、制御ユニットによって用いられる制御関数(control function)のための適合する位相パラメータおよび適合する大きさパラメータを制御ユニットの過渡応答に基づいて決定するようになっているパラメータ化ユニット(parameterizing unit)とをさらに含む。
【００１５】
このようなノイズキャンセルシステムの実施形態は、さらに、適合する位相パラメータおよび適合する大きさパラメータを決定するための以下の工程を含む方法を行うようになっている。
【００１６】
ａ）−πから＋πまでの間の位相パラメータを用いて制御ユニットによる制御信号の生成を初期化する工程と、
ｂ）制御信号の振幅特性を測定する(determine)工程と、
ｃ）振幅特性の振幅値が振動挙動を示すかどうかを解析する工程と、
ｄ）位相パラメータを、振動挙動の証拠(evidence)があるか否かを示すタグを付けて記憶する工程と、
ｅ）タグを付けて記憶された位相パラメータに、振動挙動を示すタグを有し、かつ、振動挙動がないことを示すタグを有する位相パラメータのみを囲む２つの位相パラメータが存在するかどうかを調査する工程と、
ｆ）工程ｅ）における調査で否定の結果が出た場合、前に用いられた位相パラメータとは異なる位相パラメータを工程ｂ）で用いるという条件で該方法を工程ａ）から続行する工程と、
ｇ）工程ｅ）における調査で肯定の結果が出た場合、適合する位相パラメータを工程ｅ）で特定された２つの位相パラメータの合計の半分であると決定する工程と、
ｈ）制御ユニットを初期状態にリセットする工程と、
ｉ）工程ａ）〜ｇ）で用いられた大きさパラメータに正の係数(positive factor)を乗算した大きさパラメータを用いて制御ユニットによる制御信号の生成を初期化する工程と、
ｊ）制御信号の振幅特性を測定する(determine)工程と、
ｋ）過渡的なオーバーシュートがあるか振幅特性を解析する工程と、
ｌ）工程ｋ）においてオーバーシュートがあると判断された場合、工程ｉ）においてより大きい大きさパラメータを用いるという条件で該方法を工程ｈ）から続行し、工程ｋ）においてオーバーシュートがないと判断された場合、振幅特性から過渡時間を測定する(determine)工程と、
ｍ）過渡時間が所定の閾値未満であるかどうかを確認する工程と、
ｎ）工程ｍ）の確認において過渡時間が所定の閾値以上であるという結果が出た場合、工程ｉ）においてより小さい大きさパラメータを用いるという条件で該方法を工程ｈ）から続行する工程と、
ｏ）工程ｍ）の確認において過渡時間が所定の閾値未満であるという結果が出た場合、最後に用いられた大きさパラメータを適合する大きさパラメータとして決定する工程。
【００１７】
有利な実施形態によると、所定の値が上記閾値となり、他の同様に有利な実施形態によると、前に測定された最小過渡時間が上記閾値となる。さらに有利な実施形態は、工程ａ）に先立って行われる、制御ユニット（２１）を初期状態にリセットする工程を含む。さらなる実施形態によると、調整器つまり制御ユニットの不安定を確実に判断できるように、工程ｃ）において、振幅振動期間(amplitude oscillation period)の最大値が前の振幅振動期間の最大値よりも大きいかどうかがさらに解析される。
【００１８】
なお、用語「含む（comprise）」、「有する(have)」、「含む（include）」、「含有する(contain)」および「備える（with）」ならびにそれらの文法的変化は、一般に、例えば方法の工程、手段、範囲、実体などのような特徴をすべて挙げるものではないと考えられ、他のもしくは追加の特徴または他のもしくは追加の特徴のグループが存在することを排除しない。
【００１９】
好適な実施形態によると、パラメータ化ユニットは、制御ユニットを再初期化するように構成され、ここで、再初期化は、特定の位相パラメータおよび大きさパラメータのうちの少なくとも一方を用いて制御信号の生成を開始することと、場合に応じて、先に制御ユニットを初期状態にリセットすることとを含む。
【００２０】
好適な実施形態は、制御信号および計測信号のうちの少なくとも一方の時間特性を測定する(determine)ように構成されたパラメータ化ユニットをさらに含み、該パラメータ化ユニットは、制御信号および計測信号のうちの少なくとも一方の時間特性から、制御ユニットによって行われる制御信号を生成するための動作の過渡時間、オーバーシュート挙動、および不安定を判断するように構成されていると有利である。過渡時間(transient time)とは、制御信号を生成するための過程の始まりから制御信号が計測信号の実効値を最小化するのに必要な特性を得るまでの期間を意味する。前述の実施形態のパラメータ化ユニットは、実用上は、制御ユニットを再初期化するために用いられる−πから＋πまでの間の異なる位相パラメータから、不安定な制御動作を生じさせ、かつ、安定した制御動作を生じさせる位相パラメータの区間を囲む２つの境界位相パラメータを決定するように構成され得る。ここで、制御動作(control operation)とは、制御信号を生成するための制御ユニットで実行される処理を意味する。上記適合する位相パラメータは、上記２つの境界位相パラメータの合計の半分として決定されることが有利である。これは、この値によって必ず理想的な制御信号が生成されるためである。
【００２１】
実施形態において、パラメータ化ユニットは、適合する位相パラメータの決定後に適合する大きさパラメータの決定を実行するように構成されていることが好ましい。これは、このことによって、必ず、信号生成の安定な過渡応答の評価が可能になるためである。過渡応答を評価するために、有利な実施形態において、パラメータ化ユニットは、制御ユニットの再初期化ごとに制御信号を生成するための動作の過渡時間を測定し(determine)、適合する大きさパラメータを、得られた過渡時間のうちで最小の過渡時間に関連付けられる大きさパラメータとして決定するように構成されている。異なる大きさパラメータは、再初期化の前に用いられた大きさパラメータにゼロより大きい値を有する係数を乗算することによって決定されることが好ましい。
【００２２】
以上に説明したような内燃エンジンの排気配管にアンチノイズを生成するためのシステムの実施形態は、内燃エンジンを搭載した自動車に好適に用いられる。
【００２３】
本発明のさらなる特徴は、特許請求の範囲および図面と組み合わせて以下の特定の実施形態の説明から明らかになるであろう。なお、本発明は以下に説明される例示的な実施形態に限定されるわけではなく、添付の特許請求の範囲の範囲によって定められる。本発明に係る実施形態において、個々の特徴は、特に、以下に説明される例とは異なる組合せおよび数で実現されてもよい。以下の、本発明のいくつかの例示的な実施形態の説明においては、次の添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、アクティブノイズキャンセルシステムの概略斜視図である。
【図２】図２は、内燃エンジンの排気ガスシステムと相互作用するアクティブノイズキャンセルシステムの概略図である。
【図３】図３は、内燃エンジンの定常動作状態についての排気配管中の音圧の周波数依存性を表す。
【図４】図４は、パラメータ化ユニットを有するアクティブノイズキャンセルシステムの概略図である。
【図５】図５は、大きさパラメータの変更のための係数を選択するための係数特性を示す。
【図６】図６は、パラメータ化ユニットの部品を示す。
【図７】図７は、不安定な調整器挙動を示す。
【図８】図８は、遅い過渡応答を示す。
【図９】図９は、オーバーシュートした過渡応答を示す。
【図１０】図１０は、位相パラメータおよび大きさパラメータの理想的な値で達成された短い過渡応答を示す。
【図１１】図１１は、適合する位相パラメータおよび適合する大きさパラメータを決定するための方法の基本工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図面において、実質的に同じ技術的機能を有する要素には同じ参照符号を付している。これらの要素の異なる構成には類似の参照符号を付している。さらに、見やすくするために、本発明を理解するのに役立つ要素、部品および機能のみを図面に示している。しかしながら、本発明の実施形態は、図示する要素、部品および機能に限定されるものではなく、それらの用途またはそれらの機能範囲に必要であればさらなる要素、部品および機能を含む。
【００２６】
図１は、アクティブノイズキャンセルシステム１の概略斜視図である。ノイズキャンセルシステムは、上部シェル３および下部シェル５から形成される音生成器筐体を含み、コネクタ部材７を介して排気配管９と音響的に連通している。エンジンから放射されたノイズパルス列は、排気配管の部分９ａを通り、排気配管の部分９ｂへ導入され、そこで音生成器筐体から放射された音と重畳される。重畳はノイズキャンセルを達成するために相殺的でなければならないため、音生成器筐体からの音はアンチノイズとも呼ばれる。
【００２７】
ノイズキャンセルシステム１の構成は、図２の概略図から理解できる。内燃エンジン１５から放射された排気ガスは、排気配管９を介して環境へ排出される。その後の排気ガスの化学的処理のための触媒１７は、通常は排気配管９に配置される（但し、本発明の実施に関して必ずしもそうであるとは限らない）。さらに、従来の消音器（図示せず）も排気配管９に配置され得る。排気ガスに加えて、エンジン１５での燃焼過程によって生成される音パルス列も排気配管９を通る。関連するノイズ放射を低減するために、音生成器筐体４内に位置する電気音響変換器１１を用いて音響信号が生成され、コネクタ部材７を介して排気配管９の先端部分９ｂへ導入され、そこでエンジンからの音パルス列にアンチノイズとして重畳される。アンチノイズと音パルス列の大きさおよび形状が同一であり、位相が反対である場合、先端部分９ｂ内部での重畳は相殺的となり、ノイズキャンセルが達成される。
【００２８】
エンジン１５内での燃焼過程は、音パルス列の時間特性および周波数スペクトルに影響を及ぼす。エンジンの回転速度および点火周波数がその重要因子であるが、エンジン１５の慣性力(inertial forces)に起因するより高い放射次数も重要である。図３は、内燃エンジンのある特定の定常動作条件についての排気配管９中のノイズ圧レベルの周波数特性の例を示す。図３のグラフでは、ノイズ圧が、ある周波数と、この周波数の倍数とにおいて、残りの周波数範囲におけるよりもはるかに高いことが分かる。これらのノイズ放射次数はエンジン次数と呼ばれる。
【００２９】
回転速度や点火周波数などの、エンジン次数に影響を及ぼす実体(entities)は、モータ制御ユニット１９によって決定または指定され、そこからアンチノイズ制御ユニット２１へ送信される。あるいはまたはさらに、１つ以上のセンサ（図示せず）が、音パルス列または例えば排気ガス温度、排気ガス速度および排気ガス湿度のようなノイズ伝搬に関わるパラメータを測定するために排気配管９上に配置され得る。
【００３０】
排気配管９の先端部分９ｂにおけるアンチノイズのための連結領域には、当該部分を通る音波の音圧を対応する電気計測信号に変換するための第２の電気音響変換器１３が位置している。この計測信号は、フィードバック変数としてアンチノイズ制御ユニット２１へ送られる。
【００３１】
アンチノイズ制御ユニット２１は制御信号を生成し、該制御信号は、増幅ユニット２３によって増幅された後、電気音響変換器１１に入力され、そこで音響信号に変換される。この音響信号は、コネクタ部材７を介して排気配管９へ供給され、先端部分９ｂで、エンジンからの音パルス列に好ましくは相殺的なアンチノイズとして重畳される。第１の音響変換器１１を汚れの堆積および腐食性ガスから保護するために、第１の音響変換器１１を収容する空間は、音を伝導する隔壁２５で封止され得る。
【００３２】
制御信号は、アンチノイズ制御ユニット２１によって、エンジンの特定の特徴的動作パラメータと上記計測信号とを用いて生成される。アンチノイズと制御信号との間の関係を特徴付ける伝達関数の位相成分および大きさ成分もまた、制御信号を生成するための制御関数の一部としてのパラメータである。制御信号は、計測信号の実効値(effective value)が最小となるように生成される。制御ユニットは、上記で既に述べたように、互いに独立して動作するいくつかの調整器を含んでいてもよく、その場合、各調整器は、典型的に１つのエンジン次数に関連付けられた周波数のサブセクション(subsection)に限定される制御関数の一部分を生成する。本明細書で説明する制御ユニット２１は、このようなマルチ調整器制御ユニット２１も含む。
【００３３】
現在、制御関数のパラメータは、エンジンの特定の定常動作条件について予め定められており、アンチノイズ制御ユニット２１によって、エンジンの関連付けられた特徴的動作パラメータに応じて選択される。しかしながら、パラメータが定められたときの条件は、車両動作時の排気ガスシステム内の条件とは異なることが多い。例えば、ノイズ伝搬の条件は、コネクタ部材７内および先端部分９ｂ内の付着物または凝縮物によって変化し得る。振動および腐食作用によっても、電気音響変換器１１または１３の変換特性が一時的および永久的に変更され得る。アンチノイズ制御ユニット２１によって用いられる位相パラメータおよび大きさパラメータと、現在の伝達関数に有効な位相パラメータおよび大きさパラメータとの差が大き過ぎる場合、ノイズキャンセル効率が低下し得る。
【００３４】
したがって、制御信号の生成を伝達関数の変化に合わせるためだけでなく診断のためにも、ノイズキャンセルシステム１の実施形態は、現在の伝達関数に適合するパラメータを決定するように構成された、図４に示すようなパラメータ化ユニット２９を含む。
【００３５】
エンジンの現在の動作条件に対して現在有効な位相値および大きさ値の決定は、アンチノイズ制御ユニット２１の過渡応答の解析に基づく。制御信号を生成するために用いられる位相パラメータおよび大きさパラメータが現在の伝達関数に有効な値を表していれば、制御ユニットの過渡時間(transient time)は非常に短い。言い換えれば、位相パラメータおよび大きさパラメータが現在の伝達関数に適合していれば、制御信号が計測信号の実効値を最小化するのに必要な特性を得るまでの時間は最小である。
【００３６】
現在の伝達関数に適合する位相パラメータおよび大きさパラメータを決定するために、パラメータ化ユニット２９は、アンチノイズ制御ユニット２１を初期化または再初期化し、それによって用いられる新しい位相パラメータおよび大きさパラメータでアンチノイズ制御ユニット２１の過渡応答を解析する。この文脈においてユニットを再初期化するとは、アンチノイズ制御ユニット２１を初期状態にリセットし、その後、パラメータ化ユニット２９からアンチノイズ制御ユニット２１へ送信された位相パラメータおよび大きさパラメータで制御信号の生成を初期化する動作をいう。
【００３７】
適合する位相パラメータおよび大きさパラメータの決定は、毎回、２段階で行われる。第１段階では、位相パラメータのみを変化させ、その際、現在のエンジン動作条件に用いられている大きさパラメータを維持する。第２段階では、大きさパラメータを変化させるが、ここでは、第１段階で決定された適合する位相パラメータを位相値として維持する。
【００３８】
パラメータ化ユニット２９は、第１段階で、−πから＋πまでの間の異なる位相パラメータでアンチノイズ制御ユニット２１の初期化を促し、アンチノイズ制御ユニット２１の各過渡応答を解析し、アンチノイズ制御ユニット２１が不安定な過渡応答を示し、かつ、アンチノイズ制御ユニット２１の過渡応答が安定する位相パラメータの範囲を絞り込む２つの位相値が特定されるまでこれを続ける。適合する位相パラメータは、これらの２つの位相値の合計の半分と定義される。
【００３９】
第１段階は、エンジン１５を搭載した車両の運転動作中も行うことができ、マイクロホン１３の出力信号が通常よりも高い値を示すとき、すなわち、エンジンを動的に動作させているときつまり回転速度を変化させているときであって、それによりノイズキャンセル低下の合図が出されているときに行うことが特に望ましい。この場合、制御ユニット２１を初期状態にリセットし、その後、新しい位相パラメータを用いて制御信号の生成を開始する必要はない。これは、制御ユニットの過渡応答が、新しい位相値を促すことによって既に開始されているためである。現在の位相値の有効性を確認するために、エンジンの対応する定常または準定常動作の間に、現在の位相値をある特定の位相オフセットだけ進ませるかまたは遅らせる位相値を有する、例えば、＋π／１０〜−π／１０の位相差を有する２つのテスト位相値を用いてアンチノイズ制御ユニット２１の過渡応答を解析することが可能である。ここで、位相オフセットは、現在の位相値が有効である場合にはアンチノイズ制御ユニット２１の調整挙動が両方の位相オフセットについて安定し、現在の位相値が無効である場合には当該２つの位相オフセット値のうちの少なくとも１つについて不安定になるように選択される。この場合、位相値の再較正が行われるかまたは維持情報が生成される。
【００４０】
第２段階で、パラメータ化ユニット２９は、上記適合する位相パラメータを用いつつも大きさパラメータを変更してアンチノイズ制御ユニット２１の再初期化を、例えばアンチノイズ制御ユニット２１をオフにして再びオンにすることによって、繰り返す。一実施形態によると、変更後の大きさパラメータは、第１段階で用いられた大きさパラメータに係数を乗算することによって決定される。係数は、例えば図５に示す特性５０のような特性から選択されることが好ましい。適合する大きさパラメータとして決定される大きさパラメータは、過渡時間が最短になるパラメータである。この決定は、過渡時間が最短になる大きさパラメータを選択することによって実施できるが、補間によっても実施できる。
【００４１】
適合する位相値および大きさ値の決定を行うために、パラメータ化ユニット２９は、図６に示すように、再初期化ユニット２９ａと、過渡解析ユニット２９ｂと、パラメータ選択ユニット２９ｃとを含む。再初期化ユニット２９ａは、パラメータ選択ユニット２９ｃによって指定された位相パラメータおよび大きさパラメータでアンチノイズ制御ユニット２１を再初期化するように構成されている。再初期化は、変更後の位相パラメータおよび大きさパラメータで調整動作を始める前にアンチノイズ制御ユニット２１を初期状態にリセットすることを含み得るが、これらの制御値の変更のみに限定されてもよい。過渡解析ユニット２９ｂは、制御信号生成の基礎となるパラメータの変更後に制御信号または計測信号の時間特性を測定する(determine)ように構成されている。パラメータ選択ユニット２９ｃは、アンチノイズ制御ユニット２１によって用いられる位相パラメータおよび大きさパラメータを決定し、かつ、適合するパラメータ値を決定するために上記のように異なるパラメータを選択するように構成されている。
【００４２】
制御信号生成の基礎となるパラメータの変更後の過渡応答を測定するため、および過渡時間を確定するために、過渡解析ユニット２９ｂの実施形態は、変更後のパラメータによって起こる過渡応答の開始後の制御信号または計測信号の振幅値の変化を測定する振幅測定モジュール（図示せず）を含む。不安定と、安定な過渡応答の過渡時間とは、過渡解析ユニット２９ｂによって、振幅値の時間特性に基づいて確定される。
【００４３】
不安定な調整挙動は、振動する振幅値に現れ、その振幅の最大値は通常、振動期間ごとに増大する。これを図７のグラフに示す。同図において、上側の線は制御信号の特性を表し、下側の線は計測信号の特性を表す。グラフのｘ軸は１０００ミリ秒にわたる。時間Ａまでは、アンチノイズ制御ユニット２１は、現在のパラメータに対応する制御信号を発生させる正常状態で動作している。このため、マイクロホン１３は、エンジンが発生させたノイズとアンチノイズとの重畳の結果である残留ノイズを計測している。時間Ａからは、パラメータ化ユニット２９によって指定された変更後の位相パラメータおよび、場合によっては大きさパラメータでの制御信号の生成が始まる。過渡応答の不安定のために、生成された制御信号はアンチノイズにならず、エンジンからのノイズは有効に打ち消されなくなる。この結果、計測信号の振幅値が段々増大する。したがって、不安定な過渡応答を判断するために、制御信号の代わりとしてマイクロホン１３の出力信号を用い得る。
【００４４】
遅い過渡応答を図８に示す。時間Ｂにおいて、パラメータ化ユニット２９が、アンチノイズ制御ユニット２１を初期状態にリセットする。時間Ｃにおいて、パラメータ化ユニット２９によって指定された位相パラメータおよび大きさパラメータを用いた制御信号の生成が始まる。時間Ｃから始まる制御信号の振幅値の増大は、計測信号の振幅の減少と同様に約３００ミリ秒に及んでいる。パラメータ化ユニット２９によって大きさパラメータに指定された値が高過ぎる場合、この挙動は第２段階で起こらない。よって、パラメータ化ユニット２９は、大きさパラメータの値を低くして次の再初期化を開始するように構成されている。
【００４５】
図９は、制御信号の振幅値が時間Ｃからまずは急激に増大し、その後、より低い値で安定化する過渡応答を示す。図中に矢印９０で示したこのオーバーシュートは、第２段階で、選択された大きさパラメータの値が低過ぎたことと、次の再初期化を値を相応に高くして行わなければならないこととを示している。
【００４６】
位相パラメータおよび大きさパラメータが現在の伝達関数に有効な適合するパラメータと一致する場合、図１０に示すように過度時間は非常に短く、オーバーシュートは起こらない。
【００４７】
図１１は、パラメータ化ユニット２９によって行われる、適合する位相パラメータおよび大きさパラメータを決定する方法の実施形態の基本工程を示す。本方法は、例えば、最初の測定手順の枠内、アクティブノイズキャンセルシステムの診断解析の枠内で、手動で開始させるか、または、自動的に、例えばエンジン１５の動的動作時の計測信号の実効値の増大によって開始させることができる。本方法が実施されるのは、エンジン回転速度に変化がないかまたは実質的に変化がないエンジン１５の定常または準定常動作条件時である。
【００４８】
本方法がステップＳ０において開始された後、ステップＳ１において、パラメータ化ユニット２９がアンチノイズ制御ユニット２１に変更後のパラメータ値を用いて制御信号を生成するよう促す。ここで、上記のように、場合によっては制御ユニット２１が初期状態にリセットされるかもしれない。次のステップＳ２において、パラメータ化ユニット２９は、制御信号振幅の特性の測定および解析を行い、そこから過渡時間を特定するか、または、不安定な調整挙動を確認する。ステップＳ３で不安定の存在が確認された場合、または、過渡時間がデフォルト値もしくは前に測定された値よりも長い場合、本方法はステップＳ１に戻り続行する。そうでない場合は、適合するパラメータが決定され、本方法はステップＳ４で終了する。本方法を実行するために、パラメータ化ユニットはデータ処理手段の形態で実現されるのが好ましい。
【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１１】
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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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