(57)【要約】【課題】排気音を改良することにより、走行フィーリングの向上を企図した排気音制御装置を提供する。【解決手段】排気音を排気音信号として検出する音波検出手段６と、エンジン回転と同期した創作音信号を生成する創作音信号生成手段１０とエンジン回転と同期した消音信号を生成する消音信号生成手段９と、消音信号と創作音信号とを合成した出力信号を音波として発生する音波発生手段５とを備えた排気音制御装置において、創作音信号生成手段１０から消音信号生成手段９までの間の伝達関数と等価な創作音フィルタにより補正した創作音信号を排気音信号に打ち消すように合成した誤差信号が最小となるように、消音信号生成手段９で消音信号を生成するようにする。【選択図】図１
2008157214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気音を排気音信号として検出する音波検出手段と、エンジン回転と同期した創作音信号を生成する創作音信号生成手段とエンジン回転と同期した消音信号を生成する消音信号生成手段と、前記消音信号と前記創作音信号とを合成した出力信号を音波として発生する音波発生手段とを備えた排気音制御装置において、前記創作音信号生成手段から前記消音信号生成手段までの間の伝達関数と等価な創作音フィルタにより補正した前記創作音信号を前記排気音信号に打ち消すように合成した誤差信号が最小となるように、前記消音信号生成手段で前記消音信号を生成することを特徴とする排気音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、エンジンを搭載した車両などの排気管から吐出される排気音を制御する排気音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、エンジンを搭載した車両などの排気音を消音する手段として、排気音を検出し、その排気音に対して略逆位相となる消音信号を生成し、その消音信号を音波として発生させ、その音波と排気音とを干渉させることにより排気音を低減する（所謂能動消音）装置が知られている。能動消音は、排気抵抗の増大を伴わず大きな消音効果を得ることができるが、例えばスポーティ感などの走行フィーリングが不足するといった課題があった。【０００３】  そこで、特許文献１には、能動消音の消音信号にエンジンの回転と同期する創作音信号を合成した排気音制御装置が提案されている。この排気音制御装置よれば、エンジン騒音を能動型消音により消音するとともに、エンジンの回転と同期する創作音を発生させることで、排気音の音質を改良し、走行フィーリングの向上を企図したものである。しかし、この装置においては、単純に消音信号に創作音信号を合成したのみであるため、創作音を打ち消す信号が消音アルゴリズムにより消音信号として生成される。このため、創作音までもが消音されてしまい、排気音を改良し走行フィーリングを向上させることは困難であった。
【特許文献１】特開平９−６０５１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、排気音を改良することにより、走行フィーリングの向上を企図した排気音制御装置を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、排気音を排気音信号として検出する音波検出手段と、エンジン回転と同期した創作音信号を生成する創作音信号生成手段とエンジン回転と同期した消音信号を生成する消音信号生成手段と、前記消音信号と前記創作音信号とを合成した出力信号を音波として発生する音波発生手段とを備えた排気音制御装置において、前記創作音信号生成手段から前記消音信号生成手段までの間の伝達関数と等価な創作音フィルタにより補正した前記創作音信号を前記排気音信号に打ち消すように合成した誤差信号が最小となるように、前記消音信号生成手段で前記消音信号を生成することを特徴とする排気音制御装置である。
【発明の効果】
【０００６】  本発明によれば、排気音を改良することができ、より確実に走行フィーリングを向上することができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【０００８】  図１は、実施例１の排気音制御装置を示すブロック図である。エンジン１から排気ガスとエンジン騒音を車外へ導く排気管２が、その途中に触媒コンバータ３が設けられてエンジン１に接続されている。排気管２の途中には、騒音低減の補助をするサブマフラーや排気熱を回収するための熱交換器が設けられることもある。排気管２の出口近傍には音波発生手段５を収容したマフラ４が設けられている。音波発生手段５としては、例えば電磁型や動電型などのスピーカを一個または複数個設けて構成することができる。また、排気管２の出口近傍には、排気管２より吐出される排気音に応じた信号を出力する音波検出手段６が設けられている。音波検出手段６は、例えばマイクロフォンのように音波を電気信号に変換して出力可能なものであれば、どのような態様であってもよい。【０００９】  クランク軸に設けられたクランク角センサの回転信号（エンジンパルス）を波形整形し、そのエッジを検出するエッジ検出手段８が設けられている。回転信号は、例えばエンジン１の点火信号、気筒内圧力または排気弁出口の圧力に応じた信号、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）のエンジン回転に同期した信号など、エンジン１の回転に同期した信号であれば、どのような態様であってもよい。エッジ検出された回転信号は、消音信号生成手段９および創作音信号生成手段１０に供給される。【００１０】  消音信号生成手段９および創作音信号生成手段１０では、それぞれ後述する方法によりエンジン１の回転信号に同期した消音信号および創作音信号が生成され出力される。消音信号と創作音信号とを合成した出力信号は、Ｄ／Ａ変換器１１によりアナログ信号に変換された後に、スムージングフィルタ１２により平滑化され、出力増幅器１３により増幅された後、音波発生手段５から音波として出力される。【００１１】  音波検出手段６からの排気音信号は入力増幅手段１４により増幅された後、低域通過型フィルタであるアンチェリアジングフィルタ１５により高域ノイズが除去された後、Ａ／Ｄ変換器１６を介して出力される。一方、創作音信号生成手段１０で生成された創作音信号は、創作音フィルタ１７により補正された後に、排気音信号と打ち消すように合成されて、誤差信号として消音信号生成手段９に供給される。なお、創作音フィルタ１７は、創作音信号生成手段１０で生成された創作音信号が、音波発生手段５および音波検出手段６を介して誤差信号として消音信号成手段９に供給されるまでの間の伝達関数と等価に設定されている。【００１２】  消音信号生成手段９は、消音フィルタ１８と適応デジタルフィルタ１９により構成された、所謂フィルタードＸ  ＬＭＳアルゴリズムと呼ばれる能動消音の制御アルゴリズムである。エッジ検出手段８を介して供給された回転信号は、消音フィルタ１８を介して、適応デジタルフィルタ１９に供給される。なお、消音フィルタ１８は、消音信号生成手段９で生成された消音信号が音波発生手段５および音波検出手段６を介して誤差信号として消音信号成手段９に供給されるまでの間の伝達関数と等価に設定されている。適応デジタルフィルタ１９においては、供給された回転信号に基づき誤差信号に応じて、ＬＭＳアルゴリズム２１によりＦＩＲフィルタ２０の伝達関数の係数が更新され、供給された誤差信号が最小となる、すなわち誤差信号と振幅が略同等で略逆位相となる消音信号が生成されて出力されるようになっている。なお、消音信号生成手段は、フィードフォアード型やフィードバック型などの任意の制御アルゴリズムを採用することができる。【００１３】  創作音信号生成手段１０の一例を図２のブロック図により説明する。エッジ検出手段８から供給された回転信号を周波数に変換する周波数検出手段１０１が設けられている。変換された周波数は１〜Ｎ次の正弦波発振手段１０２ａ〜ｎに供給され、エンジン回転に応じた周波数の１〜Ｎ次の正弦波信号が生成された後、対応する次数の振幅調節手段１０５ａ〜ｎにそれぞれ供給される。なお、回転信号を周期に変換して１〜Ｎ次の正弦波を発生させてもよい。【００１４】  一方、エッジ検出手段８でエッジ検出された回転信号と、消音信号生成手段９で生成された消音信号は音圧検出手段１０３に供給される。音圧検出手段１０３では、回転信号一周期分の消音信号のエネルギー総和が演算され、創作音信号の音圧を決定するための音圧信号として１〜Ｎ次の振幅演算手段１０４ａ〜ｎに供給する。なお、回転信号を用いず、単位時間の消音信号のエネルギー総和や、消音信号の絶対値をローパスフィルタに通した値を音圧信号としてもよい。【００１５】  各次数の振幅演算手段１０４ａ〜ｎでは、音圧検出手段１０３で求められた音圧信号と周波数検出手段１０１で変換された周波数とをパラメータとして振幅を演算し、対応する次数の振幅調節手段１０５ａ〜ｎに振幅信号として出力する。なお、好ましい排気音の音圧と周波数の関係を多項式の関数、マップテーブルなどを予め記憶させておくことにより演算を行なうことができる。各次数の振幅調節手段１０５ａ〜ｎでは、各次数の正弦波信号の振幅が対応する次数の振幅信号に応じて調節される。振幅が調節された各次数の正弦波が合成され創作音信号が生成される。【００１６】  以上のように構成されていることにより、エンジン騒音を能動型消音により消音するとともに、エンジンの回転と同期する創作音を発生させることで、排気音の音質を改良し、走行フィーリングをより確実に向上させることができる。【００１７】  図３は創作音信号生成手段の変形例を示すブロック図である。創作音信号生成手段１１０には、エッジ検出手段８から供給された回転信号を回転数に変換する回転数検出手段１１１が設けられている。変換された回転数は音圧検出手段１０３の音圧信号とともにフィルタ制御手段１１２に供給される。フィルタ制御手段１１２は、回転数と音圧信号の２つをパラメータとしてフィルタ係数を演算してデジタルフィルタ１１６へ供給する。なお、好ましい排気音の音圧と回転数の関係を多項式の関数、マップテーブルなどを予め記憶させておくことにより演算を行なうことができる。一方、エッジ検出器８を介して供給された回転信号は、ＦＩＲフィルタまたはＩＩＲフィルタにより構成されるデジタルフィルタ１１３に供給される。デジタルフィルタ１１３においては、供給された回転信号に基づき、フィルタ制御手段１１２からの信号に応じて係数が更新され創作音信号が生成される。【００１８】  デジタルフィルタ１１３は、例えば図４のブロック図に示すように構成されている。デジタルフィルタ１１３はＩＩＲフィルタの一種であり、第１〜３共振器１１４ａ〜１１４ｃの３つのデジタル共振器から構成されている。各共振器１１４ａ〜１１４ｃはフォルマント周波数を共振点に持つフォルマントフィルタの縦続接続で構成されている。乗算器ａ１１〜ａ２３はフォルマント係数であり、フィルタ制御手段１１２により逐次更新される。また、同様に乗算器ｂ０もフィルタ制御手段１１２により更新される。なお、Ｚ−１は単位遅延を表す。ここで、回転信号をδＴ［ｎ］とすると、創作音ｙ［ｎ］は以下の式により演算される。【００１９】
【数１】
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【００２０】  本変形例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。また、排気管全体のフィルタモデルをフォルマントで表すことにより、構成がシンプルになり演算量を低減することができる。また、各共振器の共振周波数を独立に制御することができる。なお、本変形例は、共振点が３段の例を示したが、任意の段数にすることができる。【００２１】  以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１の排気音制御装置を示すブロック図。
【図２】創作音生成手段の一例を示すブロック図。
【図３】創作音生成手段の変形例を示すブロック図。
【図４】変形例におけるデジタルフィルタの一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２３】  １  エンジン
２  排気管
４  マフラ
５  音波発生手段
６  音波検出手段
９  消音信号生成手段
１０  創作音信号生成手段
１７  創作音フィルタ
１８  消音フィルタ
１９  適応デジタルフィルタ
１０１  周波数検出手段
１０２ａ〜ｎ  正弦波発振手段
１０３  音圧検出手段
１０４ａ〜ｎ  振幅演算手段
１０５ａ〜ｎ  振幅調節手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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