【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
一般に、エンジンの回転に伴い発生するエンジン音の中には、燃焼状態に応じて不規則に変化する不明瞭な低次周波数成分（低次音）と、エンジンの回転に同期して規則的に変化する明瞭な高次周波数成分（高次音）が含まれる。具体的には、４気筒エンジンの場合、図１（ａ）に示すように、回転に伴い発生するエンジン音の中には、２次音及び４次音がそれぞれ低次周波数成分及び高次周波数成分として含まれ、６気筒エンジンの場合には、図１（ｂ）に示すように、１．５次音及び３次音がそれぞれ低次周波数成分及び高次周波数成分として含まれる。なお、本明細書において、「ｎ次音」とは、エンジンの回転数のｎ倍の周波数を有するエンジン音のことを意味する。そして、運転者は、低次周波数成分は不快に感じやすく、逆に高次周波数成分は心地よく感じやすい。
【０００９】
そこで、本願発明の発明者らは、このような知見に基づいて精力的な研究を重ねてきた結果、以下に示すように騒音制御装置を構成することにより、車両を運転する際、運転者に不安感を感じさせたり、運転がし辛く感じさせたり、物足りなさを感じさせたりすることなく、エンジン音を低減することができるという技術的思想を想到するに至った。以下、図面を参照して、本発明の一実施形態となる騒音制御装置の構成及び動作について説明する。
【００１０】
〔騒音制御装置の構成〕
本発明の一実施形態となる騒音制御装置１は、４気筒エンジン（以下、エンジンと略記）２により駆動される車両に備えられ、図２に示すように、回転数検出器３と、２次正弦波生成器４と、４次正弦波生成器５と、１８０度移相器６と、適応フィルタ７ａ，７ｂと、Ｄ（Digital）／Ａ（Analog）変換器８ａ，８ｂと、増幅器９ａ，９ｂと、運転席側スピーカ１０と、後部座席側スピーカ１１を備える。
【００１１】
回転数検出器３は、エンジン２の回転数を検出する磁気センサにより構成され、その出力端子は２次正弦波生成器４及び４次正弦波生成器５の入力端子に接続されている。２次正弦波生成器４は、正弦波発振器により構成され、その出力端子は適応フィルタ７ａ，７ｂ及び後述するデジタルフィルタ１４の出力端子に接続されている。
【００１２】
４次正弦波生成器５は、２次正弦波生成器４と同様の正弦波発振器により構成され、その出力端子は適応フィルタ７ａ，１８０度移相器６，及びデジタルフィルタ１４の入力端子に接続されている。１８０度移相器６は、音声信号の位相を１８０度ずらす（反転させる）移相器により構成され、その出力端子は適応フィルタ７ｂの入力端子に接続されている。
【００１３】
適応フィルタ７ａ，７ｂは、係数演算器１２から指示されるフィルタ係数に従って音声信号の空間伝達特性を補正するアダプティブデジタルフィルタにより構成され、その出力端子はそれぞれＤ／Ａ変換器８ａ，８ｂの入力端子に接続されている。なお、係数演算器１２には、Ａ／Ｄ変換器１３とデジタルフィルタ１４の出力端子が接続されている。また、Ａ／Ｄ変換器１３の入力端子には増幅器１５の出力端子が接続され、増幅器１５の入力端子には後述する誤差音声信号を検出するマイクロフォン１６が接続されている。
【００１４】
Ｄ／Ａ変換器８ａ，８ｂは、デジタル形態の音声信号をアナログ形態の音声信号に変換するデジタル／アナログ変換回路により構成され、その出力端子にはそれぞれ増幅器９ａ，９ｂの入力端子が接続されている。増幅器９ａ，９ｂは、一般的な増幅回路により構成され、その出力端子はそれぞれ運転席側スピーカ１０及び後部座席側スピーカ１１の入力端子に接続されている。運転席側スピーカ１０及び後部座席側スピーカ１１は、一般的な音声出力装置により構成され、運転者及び後部座席の乗員が可聴な範囲に音声信号を出力するように、それぞれ運転席近傍及び後部座席近傍に配設されている。
【００１５】
そして、このような構成を有する騒音制御装置１は、エンジン２が始動するのに応じて以下に示す騒音制御処理を実行することにより、運転者に不安感を感じさせたり、運転がし辛く感じさせたり、物足りなさを感じさせたりすることなく、エンジン音を低減する。以下、エンジン２が図１（ａ）に示すような２次音及び４次音を含むエンジン音を発する場合における騒音制御処理の流れについて詳しく説明する。
【００１６】
〔騒音制御処理〕
図３に示すフローチャートは、エンジン２が始動するのに応じて開始となり、騒音制御処理はステップＳ１の処理に進む。
【００１７】
ステップＳ１の処理では、回転数検出器３が、エンジン２の回転数を検出し、回転数に比例するエンジン回転数信号を２次正弦波生成器４と４次正弦波生成器５に出力する。これにより、このステップＳ１の処理は完了し、この制御処理はステップＳ２の処理に進む。
【００１８】
ステップＳ２の処理では、２次正弦波生成器４が、エンジン２の回転数に対応する正弦波信号を生成し、生成された正弦波信号から２次の次数を有する音声信号を生成する。そして、２次正弦波生成器４は、生成された音声信号の位相を１８０度ずらしたものを２次低減音として適応フィルタ７ａ，７ｂとデジタルフィルタ１４に出力する。すなわち、２次正弦波生成器４は、図４に示すような２次音の反転信号を適応フィルタ７ａ，７ｂとデジタルフィルタ１４に出力する。これにより、このステップＳ２の処理は完了し、この制御処理はステップＳ３の処理に進む。
【００１９】
ステップＳ３の処理では、４次正弦波生成器５が、エンジン２の回転数に対応する正弦波信号を生成し、生成された正弦波信号から４次の次数を有する音声信号を生成する。そして、４次正弦波生成器５は、生成された音声信号の位相を１８０度ずらしたものを４次低減音として１８０度移相器６，適応フィルタ７ａ，及びデジタルフィルタ１４に出力する。すなわち、４次正弦波生成器５は、図５に示すような４次音の反転信号を１８０度移相器６，適応フィルタ７ａ，及びデジタルフィルタ１４に出力する。これにより、このステップＳ３の処理は完了し、この制御処理はステップＳ４の処理に進む。なお、上記説明においては、ステップＳ２及びステップＳ３の処理が順に行われることとしたが、図２に示す装置構成から見ても明らかなように、実際は、ステップＳ２及びステップＳ３の処理は同時に行われる。
【００２０】
ステップＳ４の処理では、１８０度移相器６が、４次低減音の位相を１８０度ずらし、振幅を調整した音声信号を４次増幅音として適応フィルタ７ｂに出力する。なお、音声信号の振幅の調整度合いは、後述する処理において４次音をどの程度増幅させるかに応じて決定される。これにより、このステップＳ４の処理は完了し、この制御処理はステップＳ５の処理に進む。
【００２１】
ステップＳ５の処理では、適応フィルタ７ｂが、係数演算器１２によって補正されたフィルタ係数に従って２次低減音と４次増幅音の空間伝達特性をフィードバック制御により補正し、図６に示すような２次低減音と４次増幅音を含む音声信号をＤ／Ａ変換器８ｂに出力する。また、適応フィルタ７ａは、係数演算器１２によって補正されたフィルタ係数に従って２次低減音と４次低減音の空間伝達特性をフィードバック制御により補正し、図７に示すような２次低減音と４次低減音を含む音声信号をＤ／Ａ変換器８ａに出力する。これにより、このステップＳ５の処理は完了し、この制御処理はステップＳ６の処理に進む。
【００２２】
なお、この実施形態では、係数演算器１２は、最小二乗平均（Least Mean Square：ＬＭＳ）アルゴリズムや学習同定法等の適応アルゴリズムを利用して適応フィルタ７ａ，７ｂのフィルタ係数を補正する。また、空間伝達特性の制御方法は、本願発明の出願時点で既に公知であるので詳述しないが、具体的には、（１）マイクロフォン１６，増幅器１５，及びＡ／Ｄ変換器１３を介して運転席側スピーカ１０及び後部座席側スピーカ１１から出力される音声信号とエンジン音の誤差音声信号を検出し、（２）デジタルフィルタ１４によって、適応フィルタ７ａ，７ｂの出力端子→Ｄ／Ａ変換器８ａ，８ｂ→増幅器９ａ，９ｂ→後部座席側スピーカ１１及び運転席側スピーカ１０→マイクロフォン１６→増幅器１５→Ａ／Ｄ変換器１３→係数演算器１２の入力端子なる伝達経路に相当する伝達時間だけ２次低減音と４次増幅音（又は４次低減音）を遅延させることにより誤差音声信号と２次低減音及び４次増幅音（又は４次低減音）の位相差を補正し、（３）係数演算器１２によって、誤差音声信号と２次低減音及び４次増幅音（又は４次低減音）を利用して誤差音声信号がほぼ０になるフィルタ係数を演算することにより、適応フィルタ７ａ，７ｂのフィルタ係数を更新する。
【００２３】
ステップＳ６の処理では、Ｄ／Ａ変換器８ａ，８ｂがそれぞれ、適応フィルタ７ａ及び適応フィルタ７ｂから出力された音声信号をアナログ形態に変換し、アナログ形態に変換された音声信号を増幅器９ａ，９ｂに出力する。これにより、このステップＳ６の処理は完了し、この制御処理はステップＳ７の処理に進む。
【００２４】
ステップＳ７の処理では、増幅器９ａ，９ｂが、アナログ形態の音声信号を増幅し、運転席側スピーカ１０及び後部座席側スピーカ１１がそれぞれ、前述の図６及び図７に示す音声信号を出力する。このような処理によれば、エンジン音と運転席側スピーカ１１からの出力音声との間で音響的干渉が生じることにより（図６参照）、運転者の耳には、２次音及び４次音がそれぞれ低減及び増幅された音声信号が伝達される。
【００２５】
すなわち、運転者は、不快に感じやすい２次音が低減された状態で、心地よく感じやすい４次音を明瞭に聞き取ることができる。従って、車両を運転する際、運転者は、４次音からエンジンの回転数を直感的に把握することができるので、不安感を感じたり、運転がし辛く感じたりすることがない。また、車両の運転を楽しもうとしている場合であっても、運転者は、４次音は明瞭に聞き取ることができるので、物足りなさを感じることがない。
【００２６】
一方、後部座席側の乗員の耳には、エンジン音と後部座席側スピーカ１０からの出力音声との間で音響的干渉が生じることにより、２次音と４次音が低減された音声信号が伝達される。すなわち、後部座席側においては、全てのエンジン音が低減される。従って、車両の運転に関係がない後部座席側の乗員に対してはエンジン音が気にならない静かな空間を提供することができる。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、この制御処理はステップＳ１の処理に戻る。
【００２７】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態となる騒音制御処理によれば、２次正弦波生成器４が、エンジン２の回転に伴い生成するエンジン音内に含まれる２次音の反転成分を２次低減音として生成し、運転席側スピーカ１０が、２次低減音を出力する。そして、このような構成によれば、エンジン音内に含まれる２次音と２次低減音が干渉することによって、車両の運転席近傍では２次音のみが低減されるので、運転者がエンジン音から車内挙動を把握することができる状態で、静かで快適な車内環境を実現することができる。
【００２８】
また、本発明の一実施形態となる騒音制御処理によれば、４次正弦波生成器５が、エンジン音内に含まれる４次音を４次増幅音として生成し、運転席側スピーカ１０は、２次低減音と共に４次増幅音を出力する。そして、このような構成によれば、車両の運転席近傍では２次音が低減されるのと同時に４次音は増幅されるので、運転者は、心地よく感じやすい４次音を明瞭に聞き取ることにより、車両挙動を的確に把握することができ、不安感を感じたり、運転がし辛く感じたり、物足りなさを感じたりすることがない。
【００２９】
また、本発明の一実施形態となる騒音制御処理によれば、１８０度移相器６が、４次音の反転成分を４次低減音として生成し、後部座席側スピーカ１１は、２次低減音と４次低減音を出力するので、後部座席側の乗員に対しては、２次音と４次音の双方が低減され、エンジン音が聞こえない快適な車内環境を実現することができる。
【００３０】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記実施形態は本発明に係る騒音制御装置を４気筒エンジンに適用したものであるが、本発明に係る騒音制御装置は３気筒エンジン，６気筒エンジン，８気筒エンジン，１２気筒エンジン等のエンジンにも適用することができる。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
