(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関によって動作する車両の排気系のための能動騒音制御システムであって、
前記車両のエンジン制御器と接続可能な対抗音制御器と、
制御信号を受信するために前記対抗音制御器と接続されたスピーカであって、前記対抗音制御器から受信した制御信号に応答して、前記排気系と流体接続可能な音生成器において対抗音を生成するように適合されたスピーカとを含み、
前記対抗音制御器において、前記制御信号を前記スピーカへ出力することによって、前記排気系内を伝達される空気伝搬音を少なくとも部分的に打ち消すために、少なくとも２つの特性曲線が記憶され、該特性曲線は、前記排気系内を伝達される排気ガスの異なる温度範囲をそれぞれカバーし、該温度範囲は、２つずつ互いに一部重なり合うかまたは互いに直接に隣り合い、
前記対抗音制御器は、前記排気系内を伝達される排気ガスの各温度に適した特性曲線を、前記エンジン制御器によって出力された信号を用いて、前記利用可能な特性曲線から選択し、前記選択された特性曲線から導出された制御信号を前記スピーカへ出力するようにさらに適合され、
前記システムは、前記対抗音制御器と接続され、音生成器と排気系との流体接続の領域における前記排気系の位置に配置可能なエラーマイクロホンであって、前記排気系の内部の音を計測し、対応する計測信号を前記対抗音制御器へ出力するように適合されたエラーマイクロホンをさらに含み、
前記対抗音制御器は、前記エラーマイクロホンから受信した信号を用いて、閾値との比較により、選択された特性曲線が前記排気系内を伝達される排気ガスの各温度に適しているかどうかを判断し、前記閾値を超えている場合に前記特性曲線を変更するように適合された、能動騒音制御システム。
【請求項２】
前記対抗音制御器に記憶された前記少なくとも２つの特性曲線は、前記制御信号を前記スピーカへ出力することによって、前記排気系内を伝達される空気伝搬音を完全に打ち消すように適合された、請求項１に記載の能動騒音制御システム。
【請求項３】
前記対抗音制御器と接続され、音生成器と排気配管との流体接続の領域における前記排気配管の位置に配置可能なエラーマイクロホンであって、前記排気配管の内部の音を計測し、対応する計測信号を前記対抗音制御器へ出力するように設計されたエラーマイクロホンをさらに含み、
前記対抗音制御器は、前記燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方を、前記エラーマイクロホンから受信した信号を用いて測定し、前記選択された特性曲線と測定された回転速度および／またはトルクとを利用して制御信号を前記スピーカへ出力するように適合された、請求項１または２に記載の能動騒音制御システム。
【請求項４】
前記対抗音制御器は、前記燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方を、前記エラーマイクロホンから受信した信号を用いてフーリエ解析により測定するように適合された、請求項３に記載の能動騒音制御システム。
【請求項５】
前記対抗音制御器は、前記スピーカへ出力された前記制御信号の信号形状を用いて、時間の経過とともに振動しながら増大する振幅を認めることによって、選択された特性曲線が前記排気系内を伝達される排気ガスの各温度に適していないと判断するように適合された、請求項１から４のいずれか一項に記載の能動騒音制御システム。
【請求項６】
前記対抗音制御器は、前記排気系内を伝達される排気ガスの各温度に適した特性曲線を、前記エンジン制御器から受信した冷却水温度と、前記エンジン制御器から受信したオイル温度と、ラムダプローブの出力信号と、外部温度とのうちの少なくとも１つに基づいて選択するように適合された、請求項１から５のいずれか一項に記載の能動騒音制御システム。
【請求項７】
前記少なくとも２つの特性曲線がいずれも、それぞれの所定の温度範囲について、前記スピーカへ出力される制御信号の、前記燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方への依存性を示す、請求項１から６のいずれか一項に記載の能動騒音制御システム。
【請求項８】
前記対抗音制御器は、ＣＡＮバスを介して前記エンジン制御器と接続可能であるかまた
は前記エンジン制御器に組み込まれている、請求項１から７のいずれか一項に記載の能動騒音制御システム。
【請求項９】
燃焼機関と、
前記燃焼機関と流体接続された排気系と、
前記燃焼機関と接続されたエンジン制御器と、
請求項１から８のいずれか一項に記載の能動騒音制御システムであって、前記対抗音制御器が前記エンジン制御器と接続されるかまたは前記エンジン制御器に組み込まれ、前記音生成器が前記排気系に接続された能動騒音制御システムとを含む自動車。
【請求項１０】
燃焼機関によって動作する車両の排気系のための能動騒音制御システムを制御するための方法であって、
エンジン制御器から、冷却水温度と、オイル温度と、ラムダプローブの出力信号と、外部温度とのうちの少なくとも１つを示す動作パラメータを受信するステップと、
前記エンジン制御器から受信した前記動作パラメータを用いて、前記排気系内を伝達される排気ガスの温度を測定するステップと、
前記排気系内を伝達される排気ガスの各温度に適した特性曲線を少なくとも２つの特性曲線から選択するステップであって、該特性曲線は、前記排気系内を伝達される排気ガスの異なる温度範囲をそれぞれカバーし、該温度範囲は、２つずつ互いに一部重なり合うかまたは互いに直接に隣り合い、該特性曲線がいずれも、それぞれの所定の温度範囲について、前記排気系内を伝達される空気伝搬音との相殺的干渉を生じさせる制御信号の、前記燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方への依存性を示す、ステップと、
前記燃焼機関の回転速度および／またはトルクを前記エンジン制御器から受信するステップと、
燃焼機関によって生成されて前記排気系内を伝達される空気伝搬音を少なくとも部分的に打ち消すために、前記選択された特性曲線と受信した回転速度および／またはトルクとを用いて前記排気系内に対抗空気伝搬音を生成するステップと、
前記対抗空気伝搬音が前記燃焼機関からの空気伝搬音と重畳される前記排気系内の位置の領域において前記排気系の内部の音を計測するステップと、
前記計測された音を予め設定された閾値と比較するステップと、
前記閾値を超えている場合に前記特性曲線を変更するステップとを含む方法。
【請求項１１】
前記対抗空気伝搬音は、燃焼機関によって生成されて前記排気系内を伝達される空気伝搬音を完全に打ち消すために、前記選択された特性曲線と受信した回転速度および／またはトルクとを用いて前記排気系内で生成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記対抗空気伝搬音が前記燃焼機関からの空気伝搬音と重畳される前記排気系内の位置の領域において前記排気系の内部の音を計測するステップと、
前記計測された音を用いて前記燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方を測定するステップとをさらに含み、
前記排気系内に前記空気伝搬対抗音を生成するステップが、前記選択された特性曲線と測定された回転速度および／またはトルクとを用いて実施される、請求項１０また１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記計測された音を用いて前記燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方を測定するステップは、フーリエ解析を用いる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記対抗音を生成するために用いられる前記制御信号の振幅の時間プロファイルを監視するステップと、
前記振幅が振動しながら増大するプロファイルを含む場合に、前記特性曲線を変更するステップとをさらに含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、「ANTI-SOUND SYSTEM FOR EXHAUST SYSTEMS AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME（排気系のための対抗音システムおよびその制御方法）」という名称の独国特許出願第１０  ２０１１  １０３  ２１１．１号の優先権を主張するものであり、この出願の内容全体を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、排気系（exhaust system）のための能動騒音制御システム（active noise control system）およびその制御方法に関する。よって、本発明は、燃焼機関（combustion engine）によって駆動される車両の排気系における音波の能動的な打消し（active cancellation）、低減、および改変（alteration）のうちの少なくとも１つに関する。
【背景技術】
【０００３】
燃焼機関（例えば、レシプロエンジン、ピストンのないロータリーエンジン、またはフリーピストンエンジン）の設計にかかわらず、連続して行われる作動サイクル（特に、混合気の吸入および圧縮、点火／膨張、ならびに燃焼した混合気の排気）によって騒音（noise）が発生する。これらの騒音は、一方では、固体伝搬音（solid-borne sound）として燃焼機関を通過し、空気伝搬音（airborne sound）として燃焼機関の外側から放出される。他方では、これらの騒音は、燃焼した混合気と共に空気伝搬音として燃焼機関の排気系を通過する。
【０００４】
これらの騒音は不都合なものと認識されることが多い。一方では、騒音制御のための法規定が存在し、燃焼機関によって駆動される車両の製造会社はこれを遵守しなければならない。これらの法規定は、規則として、車両の動作時の最大許容音圧を定めている。他方では、製造会社は、自社が製造する燃焼機関によって駆動される車両に対して、各製造会社のイメージに合い、顧客に訴求する特徴的な音の開発を加えようとしている。容積の小さい最新のエンジンでは、この特徴的な騒音の開発を自然には確保できないことが多い。
【０００５】
固体伝搬音として燃焼機関を通過する騒音は、効率よく減衰させることができるため、通常は騒音制御に関する問題とはならない。
【０００６】
燃焼した混合気と共に空気伝搬音として燃焼機関の排気系を通過する騒音は、従来、排気系の口の手前に配置された消音器／マフラーによって低減される。当てはまる場合には、消音器／マフラーは、既存の触媒コンバータの下流に配置される。このような消音器／マフラーは、例えば、吸収および／または反射の原理によって動作可能である。これらの原理のうちのどちらかに従って構成された消音器／マフラーには、比較的大きい空間を必要とし、高い減衰効率が要求される場合には燃焼した混合気に対して比較的高い抵抗を示すという欠点がある。したがって、これらの原理のうちのどちらかに従って構成された消音器／マフラーを用いることによって、車両の全体効率が低下し、燃料消費が増加する。
【０００７】
消音器／マフラーの代替または補完として、いわゆる能動騒音制御システムがしばらく前から開発されている。このシステムは、電気音響的に生成された対抗音（打消し対象の騒音と同じ振幅であるが反転した位相（逆位相）の音波）を、燃焼機関によって生成されて排気系内を伝達される空気伝搬音に重畳するものである。このようなシステムは、例えば、特許文献１〜１８から公知である。能動騒音制御システムを消音器／マフラーの代替または補完として用いることによって、排気系の構成体積を最大で６０％低減することができ、重量を最大で４０％低減することができ、排気背圧を最大で１５０ミリバール低減することができる。用語「対抗音（anti-sound）」は、排気系内を伝達される空気伝搬音（騒音）との区別に役立つ。対抗音自体は、打消し対象の元の音（騒音）と同じ振幅であるが反転した位相を有する従来からの空気伝搬音である。
【０００８】
対応する能動騒音制御システムを図１および図２に示すが、該システムは、ドイツ連邦共和国、７３７３０  エスリンゲン（Esslingen）、エーバーシュペッヒャーシュトラーセ（Ebersp▲a▼cherstrasse）  ２４、ヨット・エーバーシュペッヒャー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー（J. Ebersp▲a▼cher GmbH & Co. KG）社により入手可能である。
【０００９】
図１は、排気配管に接続された能動騒音制御システムの概略斜視図であり、図２はその概略ブロック図である。
【００１０】
図１から明らかなように、能動騒音制御システムの音生成器３’と、燃焼機関と流体接続された（燃焼機関と流体連通する）排気管４’との両方が、排気系のオリフィス２’の領域でテールパイプ１’に通じている。テールパイプ１’では、燃焼した混合気と共に排気管４’内を伝達される空気伝搬音に、能動騒音制御システムの音生成器３’で生成された対抗音が重畳される。対抗音の有効性を確認するために、テールパイプ１’はエラーマイクロホン５’を含む。
【００１１】
図２から明らかなように、燃焼機関６’と排気管４’との間に触媒コンバータ７’が設けられている。さらに、エンジン制御器８’と接続された、排気ガス温度を測定するための温度プローブ９’が、排気管４’内に配置されている。エンジン制御器８’は燃焼機関６’と接続されている。エンジン制御器８’には、テールパイプ１’のエラーマイクロホン５’と接続され、増幅器１１’を介して音生成器３’に付属するスピーカ１２’と接続された対抗音制御器１０’が組み込まれている。
【００１２】
排気管４’内を伝達される空気伝搬音の音波と音生成器３’で生成される対抗音の音波との相殺的干渉をテールパイプ１’の領域で達成するために、音生成器３’から生じる音波は、テールパイプ１’において、排気管４’内を伝達される音波と形状および量（amount）が対応していなければならないが、この音波に対して１８０度の位相ずれ（反転した位相）を有していなければならない。スピーカ１２’を制御するために、対抗音制御器１０’は、経験的に（実験によって）決定された特性曲線を利用する。これらの特性曲線は、音生成器３’のスピーカ１２’とテールパイプ１’内のエラーマイクロホン５’との間の伝送距離を考慮したものであり、スピーカ１２’へ出力される信号をエンジン制御器８’から受信した燃焼機関６’の回転速度の関数として示すものである。スピーカ１２’とエラーマイクロホン５’との間の音の伝搬速度は温度に依存するため、これらの特性曲線も温度に依存し、それゆえ、定められた（公称）温度範囲にしか適さない。ある温度範囲に適用可能な特性曲線の選択は、対抗音制御器１０’によって、温度センサ９’によって計測された値を用いて行われる。
【００１３】
このため、対抗音制御器１０’は、この温度範囲に適した特性曲線を、温度センサ９’によって計測された値の関数として、これらの特性曲線から選択し、それぞれのエンジン回転速度に属する値を読み出し、これらの値を用いて、対応する信号を増幅器１１’を介してスピーカ１２’へ出力する。相殺的な音波重畳の成功は、エラーマイクロホン５’を利用して捕捉される。
【００１４】
公知の能動騒音制御システムの場合、スピーカとエラーマイクロホンとの間の音の速度の温度依存性の補償が複雑であるという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第４，１７７，８７４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２２９，５５６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２３３，１３７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，３４３，５３３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，３３６，８５６号明細書
【特許文献６】米国特許第５，４３２，８５７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，６００，１０６号明細書
【特許文献８】米国特許第５，６１９，０２０号明細書
【特許文献９】欧州特許第０  ３７３  １８８号明細書
【特許文献１０】欧州特許出願公開第０  ６７４  ０９７号明細書
【特許文献１１】欧州特許第０  ７５５  ０４５号明細書
【特許文献１２】欧州特許第０  ９１６  ８１７号明細書
【特許文献１３】欧州特許第１  ０５５  ８０４号明細書
【特許文献１４】欧州特許第１  ６２７  ９９６号明細書
【特許文献１５】独国特許発明第１９７  ５１  ５９６号明細書
【特許文献１６】独国特許発明第１０  ２００６  ０４２  ２２４号明細書
【特許文献１７】独国特許出願公開第１０  ２００８  ０１８  ０８５号明細書
【特許文献１８】独国特許出願公開第１０  ２００９  ０３１  ８４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の実施形態は、簡単な方法で温度依存性の補償を可能にする、排気系のための能動騒音制御システムおよびその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
燃焼機関によって駆動される車両の排気系のための能動騒音制御システムの実施形態は、車両のエンジン制御器と接続可能な対抗音制御器と、制御信号を受信するために対抗音制御器と接続されたスピーカとを有する。対抗音制御器とスピーカとの接続は、例えば、電気的な接続と、部分的に無線インタフェースを介した接続と、部分的にグラスファイバを介した接続とのうちの少なくとも１つによって提供され得る。スピーカは、音生成器において対抗音を生成するように設計され、該音生成器は、排気系と流体接続（fluidically connect）可能である（したがって、音生成器の内部空間は排気系の内部空間と流体連通（fluid communication）する）。音生成器は、例えば、共鳴室またはスピーカを収容する筐体であり得る。スピーカによる対抗音の生成は、対抗音制御器が受信した制御信号（特に電気制御信号）の関数として実施される。ここで、対抗音制御器とスピーカとの間に増幅器を設けてもよい。対抗音制御器においては、スピーカへ出力された制御信号の結果として対抗音を生成することにより、排気系内を伝達される空気伝搬音を量（amount）および位相の点で少なくとも部分的に、好ましくは完全に、相殺するために、少なくとも２つの特性曲線が記憶される。対抗音制御器に記憶されたこれらの特性曲線は、排気系内を伝達される排気ガスの異なる（公称）温度範囲をそれぞれカバーする。これらの温度範囲は、２つずつ互いに一部重なり合うかまたは互いにすぐ近くで隣り合う。対抗音制御器は、エンジン制御器によって出力された信号を用いて、排気系内を伝達される排気ガスの各温度に適した１つの特性曲線を、上記利用可能な特性曲線から選択し、この特性曲線を利用して制御信号をスピーカへ出力する。
【００１８】
実施形態によると、対抗音制御器に記憶された特性曲線の温度範囲は、始動時のコールドエンジン、始動から通常使用までの間のウォームエンジン、および通常使用時のホットエンジンなどのエンジンの異なる状態に応じる。
【００１９】
この関連において、特性曲線は三次元以上であってもよいことを強調する。つまり、実際上は、特性曲線は、それぞれ３つ以上の列、行、および複素数のうちの少なくとも１つを有する表に基づき得る。
【００２０】
よって、対抗音制御器は、エンジン制御器によって出力された制御信号を用いて、排気系内を伝達される排気ガスの温度を間接的に測定する（determine）ように設計される。排気ガス温度を測定するための別個の温度プローブを使用する必要がない。よって、上記能動騒音制御システムは、特に簡単な方法で温度依存性の補償を可能にし、また、特に簡単かつ費用効果の高い構成を有する。排気系内を伝達される排気ガスの温度は負荷変化があった場合に時間的にずれて適応するため、排気ガス温度を測定するための温度プローブの使用に伴う制御休止時間（control-dead times）の問題も、対抗音制御器によって回避される。
【００２１】
一実施形態によると、上記能動騒音制御システムは、対抗音制御器と特に電気的に接続され、排気系内の音生成器と排気系との流体接続の領域に配置可能であるエラーマイクロホン（error microphone）をさらに含む。ここで「流体接続の領域に」とは、エラーマイクロホンが、音生成器と排気系との流体接続箇所から、排気ガスの流れに関して下流または上流に、当該排気流に沿って、この流体接続箇所での排気系の断面の最大値の１０倍以下、好ましくは５倍以下、さらに好ましくは２倍以下だけ離間されていることを意味する。エラーマイクロホンは、排気系の内部の音を計測し、対応する計測信号を対抗音制御器へ出力する。対抗音制御器は、選択された特性曲線が排気系内を伝達される排気ガスの各温度に適しているかどうかを判断するために、エラーマイクロホンから受信した信号を閾値と比較する。閾値を超えている場合は、温度範囲が排気系内を伝達される排気ガスの現在の温度に対応しているかまたはこれに最も近い別の特性曲線への変更がなされる。排気系内を伝達される排気ガスの温度は、エンジン制御器によって出力された制御信号を用いて間接的に測定（determine）される。
【００２２】
このようにして、ちょうど今使用されている特性曲線の有用性を特に簡単な方法で確認することができる。
【００２３】
一実施形態によると、上記能動騒音制御システムは、対抗音制御器と特に電気的に接続され、排気系内の音生成器と排気系との流体接続の領域に配置可能であるエラーマイクロホンをさらに含む。ここで「流体接続の領域に」とは、エラーマイクロホンが、音生成器と排気系との流体接続箇所から、排気ガスの流れに関して、当該排気流に沿って下流または上流へ、この流体接続箇所における排気系の最大断面の１０倍以下、好ましくは５倍以下、さらに好ましくは２倍以下だけ離間されていることを意味する。エラーマイクロホンは、排気系の内部の音を測定し、対応する信号を対抗音制御器へ出力する。対抗音制御器は、エラーマイクロホンから受信した信号を用いて、燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方を特にフーリエ解析により測定する（determine）。測定された回転速度および／または測定されたトルクは、選択された特性曲線と共に、対抗音制御器によって、制御信号をスピーカへ出力するために用いられる。
【００２４】
このようにして、エンジン制御器から受信される回転速度およびトルクそれぞれの値の冗長性（例えば、尤もらしさの確認のための）を得ることができる。あるいは、エンジン制御器から対抗音制御器への回転速度およびトルクそれぞれの伝送をこの方法で省略することも可能である。極端な場合では、対抗音制御器が、エンジン制御器とは完全に独立して、測定された回転速度およびトルクの少なくとも一方を用いて作動し、排気系内を伝達される排気ガスのその時の温度を見積もってもよい。
【００２５】
エラーマイクロホンは、例えば圧力センサでもあってもよい。
【００２６】
実施形態によると、対抗音制御器は、スピーカへ出力された制御信号の信号形態を、振動しながら増大する振幅に関して監視する。時間の経過とともに振動しながら増大する振幅が測定された場合、対抗音制御器は、選択された特性曲線が排気系内を伝達される排気ガスの各温度に適していないことを認め、温度範囲が排気系内を伝達される排気ガスの現在の温度に対応しているかまたは最も近い別の特性曲線への変更がなされる。
【００２７】
一実施形態によると、対抗音制御器は、エンジン制御器から受信した冷却水温度とオイル温度とラムダプローブ（lambda probe）の出力信号とのうちの少なくとも１つを用いて、排気系内を伝達される排気ガスの各温度に適した特性曲線を選択する。エンジン制御器から受信した外部温度がさらに考慮されてもよい。
【００２８】
このような信号は、エンジン制御器においてさらなる手間をかけることなく取得可能であることが多い。能動騒音制御システムとは無関係であっても、排気ガスの流れのある部分を伝達される排気ガスの温度を計測するために、車両の排気系内、特に触媒コンバータの領域に温度プローブが設けられることが多い。これらの温度プローブが配置される排気系の部分は、特に、排気系内を伝達される空気伝搬音とスピーカによって生成された対抗音との重畳が起こる排気系の部分からは離間される。
【００２９】
一実施形態によると、上記少なくとも２つの特性曲線の各々は、それぞれの所定の温度範囲について、スピーカへ出力される制御信号の、燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方への依存性を示す。
【００３０】
一実施形態によると、対抗音制御器は、ＣＡＮバス（CAN bus）を介してエンジン制御器と接続されるか、または、エンジン制御器に組み込まれている。
【００３１】
実施形態によると、自動車は、燃焼機関と、燃焼機関と流体接続（fluid connection）する排気系と、燃焼機関と接続（特に、電気的に）されたエンジン制御器と、上記のような能動騒音制御システムとを含む。ここで、対抗音制御器はエンジン制御器と接続されるかまたはエンジン制御器に組み込まれ、音生成器は排気系と接続される（詳細には、排気系と流体連通する）。
【００３２】
実施形態によると、燃焼機関によって駆動される車両の排気系のための能動騒音制御システムを制御するための方法は、エンジン制御器から動作パラメータを受信するステップと、エンジン制御器から受信した動作パラメータを用いて、排気系内を伝達される排気ガスの各温度を測定する（determine）ステップと、排気系内を伝達される排気ガスのそれぞれの（公称）温度範囲に適した特性曲線を少なくとも２つの特性曲線から選択するステップと、燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方をエンジン制御器から受信するステップと、選択された特性曲線と受信した回転速度および／またはトルクとを用いて排気系内に対抗空気伝搬音（anti-airborne sound）を生成するステップとを含む。このようにして、燃焼機関によって生成されて排気系内を伝達される空気伝搬音を量（amount）および位相の点で少なくとも部分的に、好ましくは完全に、打ち消すことができる。ここで、動作パラメータは、外部温度と冷却水温度とオイル温度とラムダプローブの出力信号と排気系内を伝達される排気ガスの温度とのうちの少なくとも１つを示す。上記少なくとも２つの特性曲線は、排気系内を伝達される排気ガスの異なる公称温度範囲をそれぞれカバーし、該温度範囲は、２つずつ互いに一部重なり合うかまたは互いに直接に隣り合う。特性曲線の各々は、それぞれの所定の温度範囲について、排気系内を伝達される空気伝搬音との相殺的干渉（destructive interference）を生じさせる制御信号の、燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方への依存性を反映する。
【００３３】
実施形態によると、特性曲線のそれぞれ異なる公称温度範囲は、始動時のコールドエンジン、始動から通常使用までの間のウォームエンジン、および通常使用時のホットエンジンなどのエンジンの異なる状態に応じる。
【００３４】
一実施形態によると、上記方法は、空気伝搬対抗音（airborne anti-sound）が燃焼機関からの空気伝搬音と重畳される排気系内の位置の領域において排気系の内部の音を計測するステップと、計測された音を予め設定された閾値と比較するステップと、閾値を超えている場合は特性曲線を変更するステップとを追加的に含む。
【００３５】
一実施形態によると、上記方法は、空気伝搬対抗音が燃焼機関の空気伝搬音と重畳される排気系内の位置の領域において排気系の内部の音を計測するステップと、計測された音を用いて、特にフーリエ解析により、燃焼機関の回転速度およびトルクの少なくとも一方を測定する（determine）ステップとをさらに含む。その次に、選択された特性曲線と測定された回転速度および／またはトルクとを用いて排気系内に空気伝搬対抗音を生成するステップが続く。
【００３６】
一実施形態によると、上記方法は、対抗音の生成に用いられる制御信号の振幅の時間プロファイルを監視するステップと、振幅が振動しながら増大するプロファイルを有する場合に特性曲線を変更するステップとをさらに含む。
【００３７】
回転速度および／またはトルクの代わりに、上記少なくとも２つの特性曲線の各々は、公称温度範囲について、スピーカへ出力される制御信号の、回転速度および／またはトルク以外の燃焼機関のある状態、例えば燃焼機関の点火周波数など、を表すエンジン制御器からの受信信号への依存性を示してもよい。
【００３８】
ちなみに、本明細書においては、個々に別段の明記がない限り、用語「制御する」は、開ループ制御および閉ループ制御の両方を包含するために用いられることを強調する。
【００３９】
また、用語「含む（comprising）」、「有する（having）」、「含有する（containing）」、「含む（including）」、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、要素、領域、変数などのような特徴の、非制限的な列挙として理解されなければならず、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除外するものではないことを指摘する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本発明の上記およびその他の有利な特徴は、添付の図面を参照して、以下の本発明の代表的な実施形態の詳細な説明からより明らかになるであろう。なお、本発明の考えられ得るすべての実施形態が必ずしも本明細書において明らかにされる利点のすべてまたはいずれかを提示するとは限らない。
【００４１】
本発明は、記載の代表的な実施形態の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ことを指摘する。特に、本発明に係る実施形態を含む個々の特徴は、以下に述べる例とは別の数および組合せで実現され得る。以下の本発明のいくつかの代表的な実施形態の説明と合わせて、次の添付の図面を参照する。
【図１】図１は、先行技術の能動騒音制御システムの概略斜視図である。
【図２】図２は、燃焼機関の排気系と相互作用する図１の能動騒音制御システムの概略ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る能動騒音制御システムの概略斜視図である。
【図４】図４は、燃焼機関の排気系と相互作用する図３の能動騒音制御システムの概略ブロック図である。
【図５】図５は、排気系のための能動騒音制御システムを制御するための方法のフローチャートを示す。
【図６】図６は、時間の経過とともに振動しながら増大する、スピーカへ出力された制御信号の振幅を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下に説明する代表的な実施形態において、機能および構造が同様の部品には、可能な限り同様の参照符号を付している。したがって、ある特定の実施形態の個々の部品の特徴を理解するためには、他の実施形態および発明の概要の説明を参照しなければならない。
【００４３】
以下に、本発明の一実施形態に係る能動騒音制御システムについて、図３および図４を参照しながら説明する。
【００４４】
能動騒音制御システムは、遮音された筐体としての音生成器３を含み、該音生成器は、スピーカ１２を内蔵し、テールパイプ１の領域で排気系４と流体接続される。
【００４５】
テールパイプ１は、排気系４内を伝達される排気ガスを外部へ排出するために、オリフィス２を有する。
【００４６】
テールパイプ１には、圧力センサとしてのエラーマイクロホン５が設けられる。エラーマイクロホン５は、排気系４と音生成器３との流体接続が提供される領域の下流の部分、したがって空気伝搬対抗音が燃焼機関からの空気伝搬音と重畳される排気系４内の領域において、テールパイプ１の内部の圧力変動、したがって音を計測する。あるいは、エラーマイクロホン５は、排気系４と音生成器３との流体接続が提供される領域の上流の部分、またはちょうど排気系４と音生成器３との流体接続が提供される領域に位置し、テールパイプ１の内部の圧力変動を計測してもよい。後者の状況は図示していない。
【００４７】
スピーカ１２およびエラーマイクロホン５は、対抗音制御器１０と電気的に接続されている。図４に示す実施形態においては、対抗音制御器１０は、エンジン制御器８と一体に形成され、したがってエンジン制御器８に組み込まれている。対抗音制御器１０とスピーカ１２との間に増幅器１１が設けられる。
【００４８】
図示した実施形態において、排気系４は、燃焼機関６とテールパイプ１との間に配置された、燃焼機関６から放出されて排気系４内を伝達される排気ガスを浄化するための触媒コンバータ７をさらに含む。燃焼機関６は、エンジン制御器８と電気的に接続され、エンジン制御器８によって制御される。
【００４９】
本実施形態においては、スピーカ１２への制御信号の出力に続いてスピーカ１２によって生成される対抗音によって排気系４内を伝達される空気伝搬音を量および位相の点で少なくとも部分的に打ち消すために、３つの特性曲線が対抗音制御器１０に記憶されている。これらの特性曲線はいずれも、排気系４内を伝達される排気ガスのそれぞれ異なるが部分的に一部重なり合う温度範囲をカバーする。さらに、これらの特性曲線はいずれも、スピーカ１２に排気系４内を伝達される空気伝搬音との相殺的干渉を生じさせるための制御信号の、燃焼機関の回転速度への依存性を示す。第１の特性曲線は低い排気ガス温度をカバーし、第２の特性曲線は中程度の排気ガス温度をカバーし、第３の特性曲線は高い排気ガス温度をカバーする。図示した例において、特性曲線はいずれも三次元である。すなわち、３つの列を有する。ただし、本発明はこれに限定されない。よって、特性曲線は、それぞれ、２つまたは３つ以上の次元／列および／または複素数を有し得る。
【００５０】
本実施形態において、低い排気ガス温度、中程度の排気ガス温度、および高い排気ガス温度をカバーする第１、第２、および第３の特性曲線は、さらに、コールドエンジン（始動時）、ウォームエンジン（エンジンの短時間使用）、およびホットエンジン（エンジンの安定使用）などの燃焼機関６の異なる状態に応じる。
【００５１】
以下に、上記の能動騒音制御システムの動作モードについて、図５のフローチャートを参照しながらより詳細に説明する。
【００５２】
最初のステップＳ１において、対抗音制御器１０は、燃焼機関６の複数の動作パラメータをエンジン制御器８から受信する。本実施形態においては、これらの動作パラメータは、車両の外部温度と、燃焼機関６の冷却水温度と、燃焼機関６のオイル温度である。
【００５３】
これらの値から、対抗音制御器１０は、次のステップＳ２において、排気系内を伝達される排気ガスの温度を算定する。
【００５４】
これに続いて、対抗音制御器１０は、ステップＳ３において、ステップＳ２で測定（determine）された排気系内を伝達される排気ガスの温度に最も合う特性曲線を選択する。例えば、冷却水とオイルの温度が高ければ、エンジンの安定使用および安定した高い排気ガス温度を示唆している。冷却水とオイルの温度が低ければ、始動したばかりのコールドエンジンおよび低い排気ガス温度を示唆しているが、排気ガス温度の上昇が予期される。冷却水温度が高く、オイル温度が低ければ、燃焼機関６が長時間は作動しておらず、したがって排気ガス温度は中程度の範囲であるが、排気ガス温度の上昇が予期されるという結論が導かれる。
【００５５】
次のステップＳ４において、燃焼機関６の回転速度が、エンジン制御器８から対抗音制御器１０により読み出される。
【００５６】
これに続き、対抗音制御器１０は、ステップＳ５で、燃焼機関の実際の回転速度について特性曲線から読み出された制御信号を、増幅器１１を介してスピーカ１２へ出力する。これにより、排気系４のテールパイプ１の領域において、燃焼機関６によって生成された空気伝搬音に、スピーカ１２によって生成された対抗音が重畳される。対抗音は、燃焼機関６によって生成されて排気系４内を伝達される空気伝搬音を量および位相の点で少なくとも部分的に打ち消す。
【００５７】
対抗音制御器１０の動作モードは、ステップＳ７およびＳ９と並行してステップＳ６およびＳ８において監視される。
【００５８】
ステップＳ６において、エラーマイクロホン５は、空気伝搬対抗音が燃焼機関からの空気伝搬音と重畳される排気系４内の位置の下流にあるテールパイプ１の内部の音を計測し、対応する計測値を対抗音制御器１０へ出力する。
【００５９】
これに続いて、対抗音制御器１０は、ステップＳ８において、エラーマイクロホン５によって計測された音の振幅を所定の閾値と比較する。閾値を超えている場合、より適した新しい特性曲線を探すために、本方法はステップＳ１に戻り続行する。本実施形態以外の場合であって、排気系内を伝達される排気ガスの２つの隣接するかまたは一部重なり合う温度範囲に対する２つの特性曲線しか提供されていない場合には、本方法はステップＳ１ではなくステップＳ４に戻って続行し、ただ単に他方の特性曲線に変更するだけである。
【００６０】
これと並行して、ステップＳ７において、対抗音制御器１０は、スピーカ１２へ出力された、対抗音を生成するための制御信号の振幅の時間プロファイルを監視する。
【００６１】
ステップＳ９において、振幅が振動しながら増幅するプロファイルを有すると対抗音制御器１０が認めた場合は、より適した新しい特性曲線を探すために、本方法はステップＳ１に戻り続行する。本実施形態以外の場合であって、排気系内を伝達される排気ガスの２つの隣接するかまたは一部重なり合う温度範囲に対する２つの特性曲線しか提供されていない場合には、本方法は、ただ単に他方の特性曲線に変更するだけであり、ステップＳ１ではなくステップＳ４に戻り続行する。
【００６２】
対抗音制御器１０によってスピーカ１２へ出力された制御信号の振幅の振動しながら増大するプロファイルが、図６の上部において時点Ｂの右側の時間にわたって示されている。
【００６３】
図６の下部には、エラーマイクロホン５によって計測された音が示されている。時点Ｂまでは／時点Ｂの左側では、燃焼機関６によって生成された空気伝搬音がスピーカ１２によって生成された対抗音によって量および位相の点で大きく打ち消されているが、時点Ｂの右側ではそうではない。
【００６４】
本実施形態においては、別の動作モードにおいて、対抗音制御器１０は、エラーマイクロホン５によって計測された音においてフーリエ解析によって燃焼機関６の回転速度を測定する（determine）ようにさらに設計される。したがって、この動作モードではエンジン制御器８からの回転速度の読み出しは必要ない。このため、フーリエ解析によるエンジン回転速度の測定は、図５のステップＳ４の代替と理解されるべきである。図５の残りの手順には変更はない。同様に、燃焼機関６のトルクをフーリエ解析によって測定する（determine）ことも可能である。
【００６５】
上記の図においては、明確に表すために、本発明についての理解を促進するような要素、部品および機能のみが示されている。しかしながら、本発明の実施形態は図示した要素、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動作の範囲に必要とされる限りにおいて、さらなる要素、部品および機能を含む。
【００６６】
本発明を、ある代表的な実施形態に関して説明したが、当業者にとって多くの代替、修正および変形が明らかであろうことは明白である。したがって、本明細書中に記載の本発明の代表的な実施形態は、例示的なものであり、いかなる点においても限定的なものではない。以下の特許請求の範囲によって定められる本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更がなされ得る。
【図１】
0005507616.tif 000002
【図２】
0005507616.tif 000003
【図３】
0005507616.tif 000004
【図４】
0005507616.tif 000005
【図５】
0005507616.tif 000006
【図６】
0005507616.tif 000007