(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車、船舶、航空機等のエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジンの回転数に応じて、車室あるいは客室内の該エンジンの騒音を打ち消す付加音信号を生成する適応制御手段と、該適応制御手段により駆動されて付加音を発生する発音手段と、車室あるいは客室内におけるエンジン音、環境雑音、音楽音等の騒音と、前記発音手段からの付加音の干渉音を検出する騒音検出手段と、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジンの回転数に基づき車室あるいは客室内のエンジン騒音レベルを求めるエンジン騒音レベル算出手段と、前記騒音検出手段の出力が、前記エンジン騒音レベル算出手段により検出されたエンジン騒音レベルより所定量以上大きい場合に、前記適応制御手段の停止させる判別制御手段と、を備えていることを特徴とする車室、客室内の消音装置。
【請求項２】
前記エンジン騒音レベル算出手段は、エンジン回転数に対応したエンジン騒音レベルを複数個記録するリファレンスメモリ手段と、エンジン回転数に対応したエンジン騒音レベルを前記リファレンスメモリ手段より出力させるリファレンスメモリ制御手段とを備え、前記エンジン回転数に応じたエンジン騒音レベルを出力することを特徴とする請求項1記載の車室、客室内の消音装置。
【請求項３】
前記判別制御手段は、前記エンジン回転数検出手段の検出値に対応する出力データに定数を掛ける乗算器と、前記騒音検出手段の出力データを加算平均する加算平均回路と、前記乗算器の出力及び加算平均回路の出力を比較する比較回路とよりなることを特徴とする請求項１又は２に記載の車室、客室内の消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自動車、船舶、航空機等の車室あるいは客室内のエンジン騒音や環境騒音を減少させる消音装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車室内等の騒音レベルを減少させる方法として、騒音源となるエンジン部分を金属等の遮音材で包囲したり、相当量の内装材や遮音材を車室に装備する必要があり、車両の重量増加による燃料費の増加や、高価な遮音材の使用によるコストの増加が生じる欠点があった。
【０００３】
これらを解決する技術として、例えば特表平４−５００５６６号公報に開示されているようなデジタル信号処理による適応制御方式がある。この方式は騒音源となるエンジンから伝達される騒音にエンジンの回転数を参照する制御音を干渉させ、エンジン部分から発せられる騒音を能動的に除去しようとするものである。この方式は、上述のような遮音材を使用する必要がなく省エネの面からも有効である。
【０００４】
しかしながらかかる公報の方法では、エンジン部分から伝達される騒音のみをエンジンの回転数またはエンジンの近傍に設けたマイクロフォンによる検出値を基準として参照する制御用の付加音を発生させ、この付加音とエンジン騒音とを干渉させ、騒音を低減させる方法であるため、エンジンの回転に同期しない外部騒音を低減できないという問題点があった。
【０００５】
一方自動車、船舶のエンジン騒音以外の外部騒音として、走行時に窓を開けた場合の外部からの風切り音や車外からの環境雑音がある。これらの外部騒音がエンジン騒音より大きくなり、エンジン騒音が騒音として聴感上問題とならない場合もある。また場合によっては車内に流される音楽の音のレベルが高い場合も、エンジン騒音が騒音として認識されない場合もある。
【０００６】
このようにエンジン騒音以外の外部騒音及び音楽等の音のレベルが大きい場合、これらの音のマスキングによりエンジン騒音が認識できないにもかかわらず、従来のデジタル信号処理による適応手段は常時動作動作し続けることになる。当然エンジン騒音以外の音が大きい場合にも適応制御手段が動作するため、適応制御手段による電力の消費が続行するという欠点が生じる。また適応制御手段の低消費電力化の面や回路の長時間動作による発熱や信頼性の面を考慮しても好ましくないという問題点が生じていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、エンジン騒音が聴覚のマスキングにより認識できない場合に適応制御手段の動作を効率良く制御し、該適応制御手段の消費電力を浪費することなく低消費電力とする消音装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
また本発明は上記の目的のために必要なエンジン騒音の検出装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動車、船舶、航空機等のエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジンの回転数に応じて、車室あるいは客室内の該エンジンの騒音を打ち消す付加音信号を生成する適応制御手段と、該適応制御手段により駆動されて付加音を発生する発音手段と、車室あるいは客室内におけるエンジン音、環境雑音、音楽音等の騒音と、前記発音手段からの付加音の干渉音を検出する騒音検出手段と、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジンの回転数に基づき車室あるいは客室内のエンジン騒音レベルを求めるエンジン騒音レベル算出手段と、前記騒音検出手段の出力が前記エンジン騒音レベル算出手段により検出されたエンジン騒音レベルより所定量以上大きい場合に、前記適応制御手段の停止させる判別制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
そして具体的には、前記エンジン騒音レベル算出手段は、エンジン回転数に対応したエンジン騒音レベルを複数個記録するリファレンスメモリ手段と、エンジン回転数に対応したエンジン騒音レベルを前記リファレンスメモリ手段より出力させるリファレンスメモリ制御手段とを備え、前記エンジン回転数に応じたエンジン騒音レベルを出力するものである。
【００１１】
また、前記判別制御手段は、前記エンジン回転数検出手段の検出値に対応する出力データに定数を掛ける乗算器と、前記騒音検出手段の出力データを加算平均する加算平均回路と、前記乗算器の出力及び加算平均回路の出力を比較する比較回路とから構成されている。
【００１２】
【作用】
あらかじめエンジン回転数と対応させたエンジン騒音レベルを複数個記録したリファレンスメモリからエンジン回転数に対応したエンジン騒音レベルを読み出した出力値と、騒音検出手段の出力値を判別制御部で比較する。
【００１３】
エンジン騒音以外の外部騒音と付加音による干渉を受け低減されたエンジン騒音の両者を含んだ騒音検出手段の出力値が、エンジン騒音レベルとなるリファレンスメモリの出力値より大きくなった場合、エンジン騒音以外の外部騒音がエンジン騒音より大きくなったことと等価である。よってこの場合は判別手段が適応制御手段の動作を制御する。これによりエンジン騒音以外の外部騒音がエンジン騒音より大きい場合は適応制御手段を停止させ、逆に小さい場合は適応制御手段を動作させる。
【００１４】
このようにして、エンジン騒音が認識される場合は騒音低減を行い、逆にエンジン騒音以外の環境雑音・音楽音等が大きくなり、該エンジン騒音が聴感上問題とならないレベルに達した場合には前記適応制御手段の停止させ、消費電力の浪費を防ぐ。
【００１５】
【実施例】
以下本発明の車室、客室内の消音装置の一実施例について図面に沿って詳細に説明する。
【００１６】
図１は自動車における消音装置の回路ブロック図を示し、１は騒音源となるエンジン、２は該エンジンの回転数を表示する一般的なタコメータに相当するエンジン回転数検出回路、３は該エンジン回転数検出回路２からのエンジン騒音に同期したパルス形状の基準入力信号を正弦波に変えて後述の適応制御回路へ供給する基準信号発生回路、４は前記基準信号発生回路３からの基準信号出力によりエンジン騒音を低減するＬＭＳ（Least Mean Square ）法を用いた適応制御回路、８は該適応制御回路によって駆動されエンジンの騒音を打ち消す付加音を発生するスピーカ、１１は前記エンジンの騒音ｄｎと環境雑音Ｎｅｘｔと車内音楽音ｓｎ及び前記スピーカ８からの付加音
−！ｄｎの干渉音を観測する騒音検出回路である。
【００１７】
前記適応制御回路４は適応型デジタルフィルタ５及びフィルタ係数メモリ６からなるデジタルシグナルプロセッサ（以下ＤＳＰという）１９と、前記適応型デジタルフィルタ５の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器７と、このＤ／Ａ変換器７の出力を増幅するパワーアンプ２１からなる。
【００１８】
前記騒音検出回路１１は前記エンジン騒音ｄｎと環境雑音Ｎｅｘｔと車内音楽音ｓｎ及び前記スピーカ８からの付加音
−！ｄｎの干渉音を検出するマイクロフォン９と、このマイクロフォン９の検出信号出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１０とからなり、該Ａ／Ｄ変換器の検出出力は前記適応デジタルフィルタ５のフィードバック制御に用いられる。
【００１９】
１７はあらかじめエンジン回転数に対応した騒音レベルの平均値を測定しこの騒音レベルの平均値を記録したリファレンスメモリ、１８はこのリファレンスメモリ１７を制御するリファレンスメモリ制御回路、１２は前記リファレンスメモリ１７から出力される騒音レベルと前記騒音検出回路１１の出力とにより前記適応制御回路４をオンオフ制御する判別制御回路である。
【００２０】
前記判別制御回路１２は前記リファレンスメモリ１７からの出力信号をＫ倍する乗算器１６と、前記騒音検出回路１１からの出力の加算平均を算出する加算平均回路１４と、これら乗算器１６及び加算平均回路１４の出力を比較する比較回路１５と、該比較回路１５の比較結果に基づいて前記適応制御回路４のオンオフを制御する制御回路１３とからなり、１チップのマイコン２０にて構成されている。
【００２１】
以上の構成を有する実施例において、騒音源となるエンジン１からエンジン回転数検出回路２によってエンジン回転数を検出する。そしてエンジン騒音を低減する適応制御回路４にエンジン騒音に同期した正弦波の基準入力信号を基準入力信号発生回路３から供給する。
【００２２】
エンジン騒音を低減する適応制御回路４はフイルタ係数をサンプリング周波数毎に更新することにより基準信号発生回路３より出力されるエンジン騒音に同期した信号を基に騒音制御対象となる音響空間における騒音レベルを検出する騒音検出回路１１の出力値の自乗平均誤差を最小にするように制御音源となるスピーカ８より付加音を干渉させエンジン騒音を低減する。前記フィルタ係数メモリ６はこのフィルタ係数の更新結果を記憶するメモリである。
【００２３】
エンジン騒音を低減する付加音
−！ｄｎは、前記適応制御回路４のデジタル出力をＤ／Ａ変換器７によりアナログ出力に変換しこの信号によりスピーカ８を駆動して発生される。
【００２４】
なお、前記リファレンスメモリ１７はエンジン回転数に対応した騒音信号を回転数の上昇の順番にメモリアドレスの先頭から記録している。そしてこの実施例では１０ｒｐｍ間隔で５００ｒｐｍから７０００ｒｐｍの回転時のエンジン騒音の平均値をリファレンスメモリ１７に記録している。
【００２５】
さて、エンジン回転数検出回路２の出力となるエンジン回転数を基に最も近いエンジン回転数に対応するエンジン騒音をリファレンスメモリ１７よりリファレンスメモリ制御回路１８にてメモリのアドレスを制御することによりデータを出力させる。
【００２６】
次に、エンジン騒音とそれ以外の騒音レベルを比較し、比較結果の大小により適応制御回路４の動作を制御する判別制御回路１２は、リファレンスメモリ１７の出力に定数Ｋを乗算器１６によって乗算し、騒音検出回路１１の出力の加算平均を加算平均回路１４によって演算し、これら乗算器１６の出力値と加算平均回路１４の出力値を次の方法により比較する。
【００２７】
即ち騒音制御を行う音響空間に存在する音は、エンジン騒音ｄｎ、エンジン騒音以外の環境雑音Ｎｅｘｔ、車内に流れる音楽音ｓｎ、エンジン騒音低減用でスピーカ８より出力される付加音
−！ｄｎがある。そしてリファレンスメモリ１７の出力はエンジン騒音のみの信号成分ｄｎの平均値に相当する。
【００２８】
従って騒音検出回路１１にて検出されるデータは次式に表されるものとなる。
【００２９】
【数１】
0003540334.tif 000002
【００３０】
一方、判別制御回路１２内ではリファレンスメモリ１７の出力であるｄｎの平均値に乗算器１６により定数Ｋを乗算した値と、騒音検出回路１１により検出される数１に表記の出力データを加算平均回路１４により平均値とした出力、即ちエンジン騒音を示すＫ×ｄｎの平均値と、騒音制御後のエンジン騒音にエンジン騒音以外の環境雑音（音楽音を含む）を加えた音の前記数１の値の平均値との比較を行う。
【００３１】
このように加算平均回路１４の出力となる数１の平均値がエンジン騒音をＫ倍したＫ×ｄｎの平均値より大きい場合、騒音空間にいる人にはエンジン騒音がマスキング効果により聞こえなくなる。
【００３２】
なお、上記実施例では判別制御回路１２内に乗算器１６を構成したが、リファレンスメモリ１７にあらかじめエンジン騒音のＫ倍の値を記録しておけば乗算器１６は不要となる。また特に前述の定数Ｋの値を２に設定した。
【００３３】
さらに上記実施例では適応制御回路４が何らかの理由で発散してしまった場合には、加算平均回路１４の出力となる前記数１の平均値のうち
（ｄｎ−！ｄｎ）の成分が急上昇することになるため、同一の方法で適応制御回路を制御すれば、装置の安定性を向上させることが可能となる。
【００３４】
さて適応制御回路４内の比較回路１５では乗算器１６の出力と加算平均回路１４の出力とを比較し、両者の大小関係を示す制御信号を制御回路１３に出力する。
【００３５】
判別回路１２内の制御回路１３では、加算平均回路１４の出力が乗算器１６の出力より大きい場合、即ちエンジン騒音が聞こえない場合はＤＳＰ１９にて実現された適応制御回路４内の適応型デジタルフィルタ５内で更新されているフィルタ係数をフィルタ係数メモリ６に記録し、その直後適応制御回路４の動作を停止させる。特に実施例ではＤＳＰ１９をパワーダウンモードにすると共に、パワーアンプ２１の動作を停止させるという方法を採用した。
【００３６】
逆に乗算器１６の出力が加算平均回路１４の出力より大きい場合、即ちエンジン騒音が聞こえる場合はＤＳＰ１９にて実現された適応制御回路４内の適応型デジタルフィルタ５はフィルタ係数メモリ６に記録してあるフィルタ係数を用いて騒音制御を行う。
【００３７】
このような動作を行うことで、エンジン騒音より他のエンジン騒音以外の音が大きくエンジン騒音が聞こえない場合は適応制御回路４を停止させ、消費電力を低減できる。一方エンジン騒音より他のエンジン騒音以外の音が小さくエンジン騒音が聞こえる場合はエンジン騒音の制御を安定して行うことができる。また適応制御回路４が何らかの理由で発散した場合も、適応制御回路４の動作を停止させ、回路の安定性の向上も行える。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エンジン騒音が聴覚上認識できない場合は適応制御回路を停止させ、不要な消費電力を低減する。これにより装置の低消費電力化を達成できると共に、長時間動作時の回路の発熱等を防止することができる。また適応制御回路の誤動作による発散も検出し、適応制御回路回路の動作停止も行うことができ消音装置の安定性の向上を行うことができる効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消音装置の構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
１            エンジン
２            エンジン回転数検出回路
４            適応制御回路
８            スピーカ
１１            騒音検出回路
１２            判別制御回路
【図１】
0003540334.tif 000003