(57)【要約】【課題】  エンジンパルスが急激に変化した場合でも適応ノッチフィルタからの出力される異常音をユーザーが聞くことのない能動騒音低減装置を提供する。【解決手段】  適応ノッチフィルタ４の出力に基づいて振動騒音打ち消しを行う能動騒音低減装置において、適応ノッチフィルタ４に入力されるエンジンパルスの現在の値と所定時間内の過去の値との変化量が所定値以上の時、エンジンパルス監視手段２５がスイッチ２６を遮断して適応ノッチフィルタ４の出力を停止させるように構成し、エンジン回転数が急激に変動したときに、適応ノッチフィルタ係数の更新速度が追従できなくなって適応ノッチフィルタ４が発散にいたる前に適応ノッチフィルタ４の出力を停止し、異常音の発生を防止するようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応ノッチフィルタの適応ノッチフィルタ係数を適応させて適応ノッチフィルタの出力を２次騒音発生手段に入力し、騒音の打ち消しを行う能動騒音低減装置おいて、エンジンの急激な変動を監視する監視手段と、この監視手段によりエンジンの急激な変動を検出したときに前記適応ノッチフィルタの出力の前記２次騒音発生手段への入力を停止するように駆動される入力停止手段を設けてなる能動騒音低減装置。
【請求項２】
監視手段は、エンジンパルスの現在の値と所定時間内の過去の値との変化量を検出し、その変化量が所定値以上の場合に、入力停止手段を駆動するように構成した請求項１記載の能動騒音低減装置。
【請求項３】
監視手段は、アクセルを踏み込む加速度を検出し、所定の加速度を超える加速度が検出された場合に、入力停止手段を駆動するように構成した請求項１に記載の能動騒音低減装置。
【請求項４】
監視手段は、車両走行時のシフト操作を検出し、入力停止手段を駆動するように構成した請求項１に記載の能動騒音低減装置。
【請求項５】
監視手段は、車両走行時のシフトアップを検出し、入力停止手段を駆動するように構成した請求項１に記載の能動騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン回転や車両の走行に伴って車室内に発生する不快な騒音に対し、逆位相の信号を干渉させることでこの騒音を低減する能動騒音低減装置に関し、特にこの能動騒音低減装置が上記騒音に追随できずに発生する異常音を抑制した能動騒音低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンこもり音は車室内の騒音となるものであり、エンジン回転によって発生した起振力が車体に伝達され、閉空間である車室が一定の条件下で共振を起こすことにより発生する放射音であることから、エンジンの回転数に同期した顕著な周期性を有する。
【０００３】
このような不快なエンジンこもり音を低減させる従来の能動騒音低減装置としては、適応ノッチフィルタを利用したフィードフォワード適応制御を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図４は、従来の能動騒音低減装置の構成を示すブロックダイヤグラムであり、以下図４を参照して能動騒音低減装置の構成と動作を説明する。能動騒音低減装置を実現するための離散演算はＤＳＰ（Digital Signal Processor  ）等の離散信号処理装置１７にて処理される。まず、波形整形器１でエンジンパルスに重畳したノイズ等が除去されるとともに波形整形される。この波形整形器１の出力信号は余弦波発生器２及び正弦波発生器３に加えられ、参照信号としての余弦波と正弦波が作られる。
【０００５】
余弦波発生器２の出力信号である参照余弦波信号は、適応ノッチフィルタ４のうち、第１の１タップ適応フィルタ５のフィルタ係数Ｗ０と乗算される。同じく、正弦波発生器３の出力信号である参照正弦波信号は、適応ノッチフィルタ４のうち、第２の１タップ適応フィルタ６のフィルタ係数Ｗ１と乗算される。第１の１タップ適応フィルタ５の出力信号と第２の１タップ適応フィルタ６の出力信号は加算器７で加算され２次騒音発生器８に入力される。
【０００６】
２次騒音発生器８にて２次騒音を発生させ、エンジンパルスに基づく騒音と干渉させることでうち消す。この際、騒音抑制部にて消音しきれなかった残留信号は誤差信号ｅとして適応制御アルゴリズムに使用される。
【０００７】
一方、エンジンの回転数から求められた消音すべきノッチ周波数において、２次騒音発生器８から騒音抑制部までの伝達特性を模擬したＣ０を有する伝達要素９に参照余弦波信号を入力し、同じく２次騒音発生器８から騒音抑制部までの伝達特性を模擬したＣ１を有する伝達要素１０に参照正弦波信号を入力し、伝達要素９と伝達要素１０の出力信号を加算器１３にて加算した模擬余弦波信号ｒ０と誤差信号ｅとを適応制御アルゴリズム演算器１５に入力し、適応制御アルゴリズム、例えば最急降下法の一種であるＬＭＳ（Least Mean Square ）アルゴリズムに基づいて適応ノッチフィルタ４のフィルタ係数Ｗ０を更新していく。
【０００８】
同様にエンジンの回転数から求められた消音すべきノッチ周波数において、２次騒音発生器８から騒音抑制部までの伝達特性を模擬したＣ０を有する伝達要素１１に参照正弦波信号を入力し、同じく２次騒音発生器８から騒音抑制部までの伝達特性を模擬した（−Ｃ１）を有する伝達要素１２に参照余弦波信号を入力し、伝達要素１１と伝達要素１２の出力信号を加算器１４にて加算した模擬正弦波信号ｒ１と誤差信号ｅとを適応制御アルゴリズム演算器１６に入力し、適応制御アルゴリズム、例えばＬＭＳアルゴリズムに基づいて適応ノッチフィルタ４のフィルタ係数Ｗ１を更新していく。
【０００９】
この様にして、再帰的に適応ノッチフィルタ４のフィルタ係数Ｗ０及びＷ１は誤差信号ｅが小さくなるように、言い換えれば騒音抑制部での騒音を減少させるように最適値に収束していく。
【特許文献１】特開２０００−９９０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の構成では、エンジンパルスが急激に変化した場合、適応ノッチフィルタ係数の更新速度が追従できなくなるため収束せずに発散し、異常音を発生する恐れがあるという課題を有していた。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、エンジンパルスが急激に変化した場合でも適応ノッチフィルタから出力される異常音をユーザーが聞くことのないようにした能動騒音低減装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の能動騒音低減装置は、適応ノッチフィルタの適応ノッチフィルタ係数を適応させて適応ノッチフィルタの出力を２次騒音発生手段に入力し、騒音の打ち消しを行う能動騒音低減装置において、エンジンの急激な変動を監視する監視手段と、この監視手段によりエンジンの急激な変動を検出したときに前記適応ノッチフィルタの出力の前記２次騒音発生手段への入力を停止するように駆動される入力停止手段を設けたものである。
【００１３】
監視手段は、より具体的には、エンジンパルスの現在の値と所定時間内の過去の値との変化量を検出し、その変化量が所定値以上の場合に、入力停止手段を駆動するように構成したもの、叉はアクセルを踏み込む加速度を検出し、所定の加速度を超える加速度が検出された場合に、入力停止手段を駆動するように構成したもの、叉は車両走行時のシフト操作を検出し、入力停止手段を駆動するように構成したもの、叉は車両走行時のシフトアップを検出し、入力停止手段を駆動するように構成したものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の能動騒音低減装置によれば、上記構成によってエンジン回転の急激な変化により適応ノッチフィルタ係数の更新速度が追従できなくなるという異常を検出して、適応ノッチフィルタが発散にいたる前に適応ノッチフィルタの出力を２次騒音発生手段に入力させないようにすることで、適応ノッチフィルタから出力される異常音を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の能動騒音低減装置の各実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、図４を参照して説明した従来の能動騒音低減装置と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における能動騒音低減装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、２１は課題となる騒音を発生させる騒音源であるエンジンからのエンジンパルスであり、この能動騒音低減装置はエンジンから放射される周期性を有する騒音を低減するように動作する。
【００１８】
エンジンの回転に同期した電気信号であるエンジンパルス２１は、波形整形器１に入力され、重畳しているノイズ等が除去されるとともに波形整形される。このエンジンパルス２１としては、ＴＤＣセンサ（上死点センサ）の出力信号やタコパルスを利用することが考えられる。特にタコパルスはタコメータの入力信号等として既に車両側に具備されている場合が多く、特別な装置を別に設置する必要はない。
【００１９】
この波形整形器１の出力信号は余弦波発生器２及び正弦波発生器３に加えられ、エンジンパルス２１から求められた消音すべきノッチ周波数（以下、単にノッチ周波数と記す）に同期した参照信号としての余弦波と正弦波が作られる。余弦波発生器２の出力信号である参照余弦波信号は、適応ノッチフィルタ４のうち、第１の１タップ適応フィルタ５のフィルタ係数Ｗ０と乗算される。同じく、正弦波発生器３の出力信号である参照正弦波信号は、適応ノッチフィルタ４のうち、第２の１タップ適応フィルタ６のフィルタ係数Ｗ１と乗算される。
【００２０】
そして、第１の１タップ適応フィルタ５の出力信号と第２の１タップ適応フィルタ６の出力信号は加算器７で加算され、２次騒音発生手段としての電力増幅器２２とスピーカ２３に入力される。
【００２１】
適応ノッチフィルタ４の出力である加算器７の出力信号は、電力増幅器２２で電力増幅され、課題となる騒音をうち消すための２次騒音としてスピーカ２３より放射される。この際、２次騒音と課題となる騒音との干渉により消音しきれなかった騒音抑制部の残留信号は、残留信号検出手段としてのマイクロフォン２４により検出され、誤差信号ｅとして適応ノッチフィルタ４のフィルタ係数Ｗ０及びＷ１を更新するための適応制御アルゴリズムに使用される。
【００２２】
ノッチ周波数における、電力増幅器２２からマイクロフォン２４までの伝達特性（以下、単に伝達特性と記す）を模擬する模擬信号発生手段は、伝達要素９、１０、１１、１２と加算器１３、１４とから構成される。
【００２３】
まず、伝達要素９に参照余弦波信号を入力し、同じく伝達要素１０に参照正弦波信号を入力する。さらに、伝達要素９と伝達要素１０の出力信号を加算器１３にて加算して模擬余弦波信号ｒ０を発生させる。この模擬余弦波信号ｒ０は、適応制御アルゴリズム演算器１５に入力され、第１の１タップ適応フィルタ５のフィルタ係数Ｗ０を更新するための適応制御アルゴリズムに使用される。
【００２４】
同様に、伝達要素１１に参照正弦波信号を入力し、同じく伝達要素１２に参照余弦波信号を入力する。さらに、伝達要素１１と伝達要素１２の出力信号を加算器１４にて加算して模擬正弦波信号ｒ１を発生させる。この模擬正弦波信号ｒ１は、適応制御アルゴリズム演算器１６に入力され、第２の１タップ適応フィルタ６のフィルタ係数Ｗ１を更新するための適応制御アルゴリズムに使用される。
【００２５】
以上に示したように、この能動騒音低減装置は、エンジンパルスからノッチ周波数を検出し適応ノッチフィルタ出力を発生させ、誤差信号ｅが０に収束するまで適応制御を繰り返している。よって、エンジンパルスが何らかの原因により急激に変化した場合、収束しないままノッチ周波数が変化するため正常な騒音低減効果が得られないだけでなく、最悪の場合、適応ノッチフィルタ４のフィルタ係数ＷN が発散して、電力増幅器２２を通してスピーカ２３から異常音を発生する可能性が高い。
【００２６】
よって、エンジンパルスが急激に変化した場合、即座にそれを検出して、適応ノッチフィルタ４のフィルタ係数ＷN が異常値となり発散に至る前に適応ノッチフィルタ出力を停止させる必要がある。
【００２７】
本実施形態では、上記を実現させるために離散信号処理装置１７内にエンジンパルス監視手段２５と、このエンジンパルス監視手段２５によりオン、オフが制御されるスイッチ２６を設ける。エンジンパルス監視手段２５には余弦波発生器２と正弦波発生器３とに入力される波形整形器１の出力が分岐して入力され、現在の値と所定時間内の過去の値との変化量を検出し変化量が一定値を超えているか否かが常に監視される。
【００２８】
エンジンパルス監視手段２５はエンジンパルスの変化量が一定値を超えていた場合に、エンジンパルスが急激に変化しているという異常を検出し、即座にスイッチ２６を遮断することで、適応ノッチフィルタ４の出力の２次騒音発生手段である電力増幅器２２及びスピーカ２３への入力を停止し、エンジンパルスの急激な変化により適応ノッチフィルタ４から異常音が出力されることを防止する。これらのエンジンパルス監視手段２５とスイッチ２６は、離散信号処理装置１７内にソフトウェアとして構成される。
【００２９】
以上のように、本実施形態はエンジンの急激な変動の監視手段として、エンジンパルス監視手段２５を設け、この手段により急激な変動を検出したときに、適応ノッチフィルタ４の出力の２次騒音発生手段２３への入力を、入力停止手段としてのスイッチ２６にて停止することで、異常音が出力されることを防止するものである。
【００３０】
なお、エンジンの急激な変動の監視手段としては上述のエンジンパルス監視手段２５に限定されるものではなく、他の手段も可能である。以下の実施形態で他の監視手段を用いた能動騒音低減装置について説明する。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図２を参照して説明する。図２は第２の実施形態における能動騒音低減装置の構成を示すブロック図である。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本実施形態においては、エンジンの急激な変動の監視手段として第１の実施形態のエンジンパルス監視手段２５の代りに、急加速監視手段２７を設け、前記適応ノッチフィルタ４の出力の２次騒音発生手段への入力を停止する入力停止手段であるスイッチ２６を遮断するように構成している。
【００３３】
急加速監視手段２７はアクセル踏み込み時のアクセルの加速度あるいはアクセルにかかる力が入力され、現在の値と所定時間内の過去の値との変化量を検出し変化量が一定値を超えているか否かが常に監視される。
【００３４】
急加速監視手段２７は変化量が一定値を超えていた場合に、急加速走行であると判断し即座にスイッチ２６を遮断する。これにより、急加速走行時に生じるエンジンパルスの急激な変化を検出することが可能となり、エンジンパルスの急激な変化に追随しないことに起因する適応ノッチフィルタ４による異常音が出力されるのを防止する。これらの急加速監視手段２７とスイッチ２６は離散信号処理装置１７内にソフトウェアとして構成される。
【００３５】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施形態に図３を参照して説明する。図３は本実施形態における能動騒音低減装置の構成を示すブロック図である。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態においては、エンジンの急激な変動の監視手段として、第１の実施形態のエンジンパルス監視手段２５の代りに、シフトアップ監視手段２８を設け、適応ノッチフィルタ４の出力の２次騒音発生手段への入力を停止する入力停止手段であるスイッチ２６を遮断するように構成している。
【００３７】
シフトアップ監視手段２８はシフトアップ時に即座にスイッチ２６を遮断する。これにより、シフトアップ時に生じるエンジンパルスの急激な変化を検出することが可能となり、エンジンパルスの急激な変化に追随しないことに起因する適応ノッチフィルタ４による異常音が出力されることを防止する。これらのシフトアップ監視手段２８とスイッチ２６は離散信号処理装置１７内にソフトウェアとして構成される。
【００３８】
なお、シフトアップ時にはエンジン回転数が急激に降下し、シフトダウン時にはエンジン回転数が急激に上昇する。本実施形態においては、一般的にシフトアップ時のエンジン回転数の急激な降下の方が、シフトダウン時のエンジン回転数の急激な上昇より聴感上騒音と感じられるため、このシフトアップ時に適応ノッチフィルタ４のフィルタ係数ＷN が発散して異音が発生することを防止するため、スイッチ２６を駆動するものとして説明したが、シフトアップおよびシフトダウンも監視するシフトアップ・ダウン監視手段をシフトアップ監視手段２８に代えて設け、シフトアップ・シフトダウンいずれも監視して、スイッチ２６を駆動することも可能である。これはエジンの特性によって適宜いずれかを選択すればよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、以上のようにエンジンの急激な回転数の変動時に、能動騒音低減装置の制御が追従できないために発生する異常音を効果的に抑制することができ、自動車の能動騒音低減装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態における能動騒音低減装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２の実施形態における能動騒音低減装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の第２の実施形態における能動騒音低減装置の構成を示すブロック図
【図４】従来例の能動騒音低減装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４１】
１  波形整形器
２  余弦波発生器
３  正弦波発生器
４  適応ノッチフィルタ
１７  離散信号処理装置
２１  エンジンパルス
２２  電力増幅器（２次騒音発生手段）
２３  スピーカ（２次騒音発生手段）
２４  マイクロフォン（残留信号検出手段）
２５  エンジンパルス監視手段
２６  スイッチ
２７  急加速監視手段
２８  シフトアップ監視手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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