JPWO2013157539A1 - 車両用音発生装置および車両用音発生方法 - Google Patents

Abstract

第１の圧力センサ２１ａと、第２の圧力センサ２１ｂと、自動車１０の運転状態に応じて、第１の圧力センサ２１ａと第２の圧力センサ２１ｂとが出力する圧力信号を変化させる処理を行う信号処理部２４と、信号処理部２４によって処理された音圧信号をエンジン１２の吸気音として出力するスピーカー２８ａ，２８ｂとで車両用音発生装置２０を構成した。第１の圧力センサ２１ａは、エアクリーナ１６とスロットルボディ１７とを接続する吸気ダクト１５における中央よりもエアクリーナ１６側部分に設け、第２の圧力センサ２１ｂは、エンジン１２とスロットルボディ１７との間に設けた。

Description

本発明は、車両のエンジンの吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音発生装置および車両用音発生方法に関する。

近年の自動車等の車両においては、乗員の快適性を増すためや、車外に騒音を放出しないために、エンジン音や車両の走行状態に関連して生じる音が極力小さくなるようにしている。しかしながら、これによると、実際の車速等の走行状態と乗員に聞こえる音との関連性が少なくなり自動車の操縦感覚が低下するという問題が生じる。このため、例えば、特開２００８−１３０６４号公報に示されているように、外部に対しては音を放出することなく、車室内に向かってのみエンジン音をスピーカーから発する車両用音発生装置が開発されている。

この車両用音発生装置（運転音伝達装置）は、エンジンの吸気取り入れ口や吸気管内に配置された音圧センサ、エンジンのイグニッションパルスを検出する回転パルスセンサ、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ、エンジンルームや車室内に配置されてエンジンの運転音を出力するスピーカーおよびコントローラを備えている。また、コントローラは、回転パルスセンサからの入力周波数に応じて通過させる音圧センサの音波信号を変化させる次数フィルタと、次数フィルタを通過した音波信号の音圧をアクセル開度センサからの開度信号に応じて増減させるレベル調整器とを備えている。そして、コントローラから出力される音波信号は、増幅器によって増幅されてスピーカーから出力される。

しかしながら、前述した従来の車両用音発生装置では、音圧センサをエアクリーナの外気取り入れ口およびエアクリーナの上流側に配置されたエアダクトの外気取り入れ口、または、吸気マニホールドに複数個取り付けている。このため、音圧センサをエアクリーナおよびエアクリーナの外気取り入れ口に取り付けた場合には、吸気音は小さくなり、吸気音の音圧を検出しにくくなる。この結果、吸気音を再生するための装置として高精度のものが要求される。また、音圧センサを吸気マニホールドに取り付けた場合には、爆発音を発生するエンジンに近くなるため脈動の変動が大きくなり、スピーカーが発生する音が荒々しい刺激のある音になるという問題がある。

さらに、音圧センサとしてマイクロフォンを用いて、エアクリーナおよびエアクリーナの外気取り入れ口に取り付けた場合には、外部からの音も検出するようになり好ましいエンジンの吸気音を得ることが難しいという問題も生じる。また、エンジンルーム内では熱や水や油や塵などに対する耐久性が要求されるが、マイクロフォンはこのような環境で長期にわたり性能を維持するのが難しいという問題もある。

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、吸気ダクトの上流側と、下流側とで吸気脈動の圧力を検出することにより、実際のエンジンの吸気音に近くノイズが低減された心地よい音を車内に発生できる車両用音発生装置および車両用音発生方法を提供することである。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

前述した目的を達成するため、本発明に係る車両用音発生装置の構成上の特徴は、車両（１０，１００）のエンジン（１２，７２，８３，１０２）の吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音発生装置（２０，４０，５０，６０）において、外部の空気を取り込む吸気口側に設けられたエアクリーナ（１６，８６）と、エンジン側に設けられたスロットルボディ（１７，７７ａ，８７）とを接続する吸気ダクト（１５，８５）におけるエアクリーナとスロットルボディに備わっているスロットルバルブ（７７ｂ）との間の中央よりもエアクリーナ側部分に設けられエンジンの吸気脈動の圧力を検出し圧力信号として出力する第１の圧力センサ（２１ａ，６１ａ，８１ａ）と、エンジンとスロットルバルブとの間に設けられエンジンの吸気脈動の圧力を検出し圧力信号として出力する第２の圧力センサ（２１ｂ，６１ｂ，７１ｂ，８１ｂ）と、車両の運転状態に応じて、第１の圧力センサと第２の圧力センサとが出力する圧力信号を変化させる処理を行う信号処理部（２４）と、車両内に設置され信号処理部によって処理された音圧信号をエンジンの吸気音として出力するスピーカー（２８ａ，２８ｂ，１０８ａ，１０８ｂ）とを備えたことにある。

本発明に係る車両用音発生装置によると、運転者の操作による運転状況に応じたエンジンの吸気音を、外部に対しては小さな音で放出しながら車内ではっきりと聞くことができる。また、本発明では、第１の圧力センサを、スロットルバルブとエアクリーナとを接続する吸気ダクトのエアクリーナ側部分に設けたため、走行風などの車外の音やエンジンの駆動音、爆発音の影響を受けることなく、吸気脈動の圧力変動を効果的に検出できるようになり、これによって、乗員が車内で聞く音が実際のエンジンの吸気音に近いものになる。

また、第２の圧力センサを、エンジンとスロットルバルブとの間に設け、その区間の吸気脈動も検出するため、スピーカーから再生される吸気音がスロットルバルブの開閉状態に係わらず、エンジンの吸気脈動に対応したものになる。例えば、スロットルバルブの上流側に第１の圧力センサを設けただけであれば、アイドリング時、減速時または軽負荷時のようなスロットルバルブが殆ど閉じるか若しくは小開度の状態では、吸気弁の開閉に伴って発生するエンジンの吸気脈動はスロットルバルブにより上流への伝播が制限されるため、スロットルバルブより上流側の吸気ダクト内では、エンジンの吸気脈動の圧力変化は極めて小さく、第１の圧力センサが吸気脈動を検出しにくくなる。

しかし、スロットルバルブより下流側であればエンジンの吸気脈動の圧力変化は上流側より大きいため、第２の圧力センサが検出する圧力によって、エンジンの吸気脈動による音を発生させることができる。これによって、アドリング時等にスピーカーから再生される音を増強することができ、常時、エンジンの作動に応じた音を車内で聞くことができる。

なお、車両の走行中に、実際に、聞こえるエンジン音は、エアクリーナの上流の外部側から聞こえる成分が支配的であり、本発明によると、スピーカーから再生される吸気音がその実際の吸気音に近いものになる。さらに、本発明では、スロットルバルブを挟んで上流側と下流側とに第１の圧力センサと第２の圧力センサとを設けているため、アクセルの踏込量が小さい軽負荷時でも吸気脈動を効果的に検出することができる。

本発明に係る車両用音発生装置の他の構成上の特徴は、信号処理部により処理される前の圧力信号にノイズゲート処理を行うノイズゲート処理部（４２）を備えたことにある。この場合、圧力信号にノイズゲート処理を施したのちにＡ／Ｄ変換して信号処理部による処理を行ってもよい。本発明に係る車両用音発生装置によると、不要な領域の雑音を除去して自然な音を発生することができる。なお、Ａ／Ｄ変換したのちの圧力信号にノイズゲート処理を行ってもよい。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、信号処理部により処理される前または後の圧力信号にノイズ抑制処理を行うノイズ抑制処理部（４３）を備えたことにある。この場合、圧力信号に対してノイズ抑制処理を施して信号処理部による処理を行うことが好ましい。なお、本発明に係るノイズ抑制処理とは、例えば、スペクトルサブトラクションなどによるものであり、これによると、不要な領域の雑音を抑制して自然な音を発生することができる。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、周波数とゲインとの関係に基づいて作成したフィルタ（２５）を備え、信号処理部が、フィルタを用いて音圧信号を変化させる処理を行うことにある。本発明によると、各周波数に応じてゲインを任意に変更することができる。また、フィルタは、複数種類準備して、その中から適宜選択することにより、スピーカーから発生される吸気音の音質をノーマルタイプの車のエンジン音にしたりスポーツタイプの車のエンジン音にしたりするなど種々の変更ができるようにすることが好ましい。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジンの回転数を検出する回転センサ（３１，１０３）と、スロットルバルブの開度を検出する開度センサ（３２）と、回転センサが検出するエンジンの回転数と開度センサが検出するスロットル開度との関係に基づいて作成した音圧増幅マップ（２５ａ）とを備え、信号処理部が、音圧増幅マップを用いて音圧信号に対して音圧増幅処理を行うことにある。

本発明によると、回転センサが検出するエンジンの回転数と開度センサが検出するスロットル開度との値に基づいて、第１の圧力センサと第２の圧力センサとが出力する圧力信号に対して音圧増幅処理を行ったり、第１の圧力センサと第２の圧力センサとが出力する圧力信号を加工するフィルタ特性のゲインを全体的に上げたりすることができる。この場合の音圧増幅マップは任意に作成することができるが、低回転低負荷時には、大きく増幅させ、高回転高負荷時には小さく増幅させることが好ましい。また、本発明によると、スピーカーから出力する吸気音を、実際のエンジンの吸気音に近い減衰特性や、透過損失を備えた吸気音として車室内に再生することができる。なお、開度センサとしては、直接スロットルバルブの回転角度を検出するセンサや、アクセルの踏込量をスロットル開度として検出するセンサを用いることができる。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジンの回転数を検出する回転センサと、周波数とゲインとの関係に基づいて作成したゲイン調整マップ（２５ｂ）と備え、信号処理部が、回転センサが検出するエンジンの回転数とエンジンの気筒数から周波数を求め、求められた周波数の値とゲイン調整マップとを用いて音圧信号に対するゲインの調整を行うことにある。この場合、周波数は１／３オクターブ中心周波数であることが好ましいが、１／３より大きくても、小さくても効果の大小はあるが、効果としてはある。

本発明によると、エンジンの気筒数に応じたエンジンの爆発基本整数倍の次数の周波数成分を強調することができる。周波数は、エンジンの回転数と気筒数とから算出することができ、ゲイン調整マップを用いてエンジン回転数に応じた周波数の領域でゲインを上げることにより、エンジン回転数から次数成分に応じて音圧信号を強調することができる。例えば、４サイクルのエンジンでは、２回転で１回シリンダー内で爆発が発生するため、基本周波数はエンジン回転の半分の周波数となる。

そして、４気筒の場合は、等間隔で重複せずに爆発が発生すれば周波数はその４倍になる。このようにして算出される周波数から周波数を求めることができる。なお、人の耳は、周波数が僅かに異なっているときにはその違いを聞き取ることがむずかしい。しかし、１オクターブの１／３程度の周波数が異なっていればかなり明確にその違いを聞き取れる。したがって、ゲイン調整マップを、例えば、１／３オクターブ周波数とゲインとの関係に基づいて作成すれば、人の聴覚に合ったレベルで音圧信号の処理が行えるようになり、より効果的である。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジンの回転数を検出する回転センサと、スロットルバルブの開度を検出する開度センサと、回転センサが検出するエンジンの回転数と開度センサが検出するスロットル開度との関係に基づいて作成したコンプレッサー処理領域とリバーブレータ処理領域とを有するエフェクター処理マップ（２５ｃ）とを備え、信号処理部が、エフェクター処理マップを用いて、音圧信号に対してコンプレッサー処理またはリバーブレータ処理を行うことにある。

この場合、回転センサが検出するエンジンの回転数および開度センサが検出するスロットル開度の双方の値が小さいときに、コンプレッサー処理が行われ、回転センサが検出するエンジンの回転数および開度センサが検出するスロットル開度の一方または双方の値が大きいときに、リバーブレータ処理が行われることが好ましい。

本発明では、第１の圧力センサと第２の圧力センサとから出力される圧力信号または第１の圧力センサと第２の圧力センサから出力されフィルタ特性に基づいて加工された音圧信号に、車両の運転状態に応じてコンプレッサー処理またはリバーブレータ処理を行うことにより、音圧を増強したり、スピーカーから発生する吸気音に残響効果を与えて伸び感を出したりすることができる。この場合、回転センサが検出するエンジンの回転数および開度センサが検出するスロットル開度の双方の値が小さい低回転低負荷時に音圧を増強するコンプレッサー処理が行われる。

また、回転センサが検出するエンジンの回転数の値が大きい高回転時、開度センサが検出するスロットル開度の値が大きい高負荷時および双方の値が大きい高回転高負荷時にリバーブレータ処理が行われる。これによって、スピーカーから発生する吸気音を心地よいものにすることができる。なお、高回転時や高負荷時にコンプレッサー処理を行うと、音圧レベルの高い部分を潰し、伸び感がなくなるため、この状態では、リバーブレータ処理を行うことで伸び感を演出するようにしている。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、車両の加速度を検出する加速度センサ（５１）と、加速度センサが検出する車両の加速度に基づいて作成した音圧増幅マップ（２５ａ）とを備え、信号処理部が、音圧増幅マップを用いて音圧信号に対して音圧増幅処理を行うことにある。

本発明によると、加速度センサが検出する加速度の値に基づいて圧力センサが出力する圧力信号に対して音圧増幅処理を行ったり、圧力センサが出力する圧力信号を加工するフィルタ特性のゲインを全体的に上げたりすることができる。この場合、加速度センサは、車両における任意の場所に取り付けることができるため、車両を改造したり配線が煩雑になったりすることがなくなり、設置が容易になる。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、吸気ダクトにおけるエアクリーナの下流側近傍に空気の流量を検出するエアフローメータ（１８，８９）を設置して、第１の圧力センサをエアフローメータからスロットルバルブに向かって２０ｃｍ以内の部分に設けたことにある。本発明によると、吸気ダクト内で生じる吸気圧の脈動をノイズを少なくして第１の圧力センサで検出することができる。吸気ダクトとしては種々の長さのものがあるが、実験結果によると、短い吸気ダクトを用いた場合でも、第１の圧力センサをエアフローメータからスロットルボディに向かって２０ｃｍ以内の部分に設けた場合に、良好な結果を得ることができた。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、吸気ダクトの外周部から外側に向かって延びる連通部（２９ａ）を設けて連通部の先端に第１の圧力センサの感圧部（２１ｃ）を設置し、連通部における吸気ダクト側の基端部（１５ａ）と、第１の圧力センサの感圧部（２１ｃ）との間の通路長を、共振が発生する長さ以下に設定したことにある。

第１の圧力センサが検出する周波数が、例えば、２ｋＨＺ以上の場合には、乗員にとって不快な音が再生されることがある。また、圧力センサは、一般には、圧力変化を検出した信号として直流成分を含む脈流を出力するが、この信号をそのまま音響信号として使用するには問題がある。音響信号は通常は交流成分のみからなるものであるからである。このため、本発明においては、不快な音の発生を防止し、通常の音響機器で扱うことができる信号を得るため、１ＨＺなどのごく低い周波数以下の成分をカットするハイパスフィルタを施したり、２ｋＨＺ以上の周波数成分をカットするローパスフィルタを施したりする。また、第１の圧力センサとしての感度範囲が１ＨＺから２ｋＨＺのものを用いてもよい。

そして、これらの場合、吸気ダクト側の基端部と第１の圧力センサの感圧部との間の連通部の長さを、例えば、４ｃｍ以内にすることにより、吸気ダクト側の基端部と第１の圧力センサの感圧部との間の連通部で生じる共振を防止できる。すなわち、吸気音の音速を３４０ｍ／ｓとし、吸気音として必要な上限周波数を２ｋＨＺとしたとき、波長は音速／周波数で算出でき、１７０ｍｍとなる。そして、吸気ダクトと第１の圧力センサを接続する連通部のように一方が開口して他方が閉塞された管体の場合、共振が発生するのは、長さが波長の１／４以上の場合であるため、４２．５ｍｍ以上の場合となる。

このため、多少の余裕を考慮して、吸気ダクト側の基端部と、第１の圧力センサの感圧部との間の距離を４ｃｍ以内に設定することにより、求めようとしている周波数の１／４波長よりも短くすることができ、これによって共振の発生を防止できる。本発明によると、連通部を介して第１の圧力センサを設けることによって、第１の圧力センサの検出に悪影響が生じることを防止できる。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジンとスロットルバルブとの間における第２の圧力センサが取り付けられる部分（１４，７７ｄ，８４）に、外側に向かって延びる連通部（２９ｂ）を設けて連通部の先端に第２の圧力センサの感圧部を設置し、連通部における基端部と、第２の圧力センサの感圧部との間の通路長を、第１の圧力センサが設置された連通部における基端部と、第１の圧力センサの感圧部との間の通路長以上に設定したことにある。本発明に係る車両音響装置によると、第２の圧力センサを取り付けるための管状の連通部を長めに設定することで、荒々しいエンジンの脈動による音を減衰して緩和することができる。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、第１の圧力センサと第２の圧力センサとがそれぞれ正圧と負圧との双方を計測することにある。第１の圧力センサと第２の圧力センサとして負圧のみ計測できるものを用いた場合には、アクセルを急に踏み込んだときなどに、正圧の領域が発生すると、スピーカーが発生する音に歪みや割れが生じることがある。本発明に係る車両用音発生装置では、第１の圧力センサと第２の圧力センサとが正圧と負圧との双方を計測することにより、全負荷過渡期においても吸気脈動を消去することなく忠実に検出することで音に歪みや割れが生じることを防止できる。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、第１の圧力センサ（６１ａ）の出力信号が、フィルタによって直流成分を除かれ、第２の圧力センサ（６１ｂ）が交流成分と直流成分とを含む脈流信号を出力することにある。

音響信号は、通常、交流成分のみからなっているため、直流成分を含む信号をそのまま音響信号として使用することは、好ましくない。本発明に係る車両用音発生装置によると、第１の圧力センサの出力信号が、フィルタによって直流成分を除かれることにより、不快な音の発生を防止し、好適な音響信号を得ることができる。一方、第２の圧力センサは交流成分と直流成分とを含む脈流信号を出力する。この場合、交流成分の出力信号には、ノイズを抑制する処理を施すことが好ましい。これによると、第２の圧力センサが出力する交流成分の信号によって、エンジンの回転数を認識することができ、直流成分の信号によってエンジンの負荷を認識できるようになり、これらの情報から運転状態を判断して適切な音圧増減を行うことができる。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジン（７２）が気筒ごとにスロットルボディ（７７ａ）が配置された独立スロットル方式のものであり、各スロットルボディは、それぞれに設けられたスロットルバルブ（７７ｂ）より下流側においてバランスパイプ部（７７ｄ）で連通され、第２の圧力センサ（７１ｄ）はバランスパイプ部に設けられていることにある。

本発明に係る車両用音発生装置では、独立スロットル方式のエンジンを備えた車両においても、運転者の操作による運転状況に応じたエンジンの吸気音を、外部に対しては小さな音で放出しながら車内ではっきりと聞くことができる。また、第２の圧力センサをバランスパイプ部に設けることによって、エンジンに備わっている全ての気筒の吸気脈動成分を検出することができる（Ｖ型エンジンの場合は、片バンクの全ての気筒）。なお、本発明において、吸気ダクトとは、スロットルボディとエアクリーナとの間の部分であり、その間にサージタンクが位置している場合には、サージタンクも吸気ダクトに含まれるものとする。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジン（８３）に、コンプレッサー（８２ａ）を吸気ダクト（８５）の中間部に位置させたターボチャージャーが設けられ、第１の圧力センサ（８１ａ）がコンプレッサーよりもエアクリーナ側部分に設けられていることにある。本発明に係る車両用音発生装置では、ターボチャージャーを備えた車両においても、運転者の操作による運転状況に応じたエンジンの吸気音を、外部に対しては小さな音で放出しながら車内ではっきりと聞くことができる。

本発明に係る車両用音発生方法の構成上の特徴は、車両のエンジンの吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音発生方法において、外部の空気を取り込む吸気口側に設けられたエアクリーナと、エンジン側に設けられたスロットルボディとを接続する吸気ダクトにおけるエアクリーナとスロットルボディに備わっているスロットルバルブとの間の中央よりもエアクリーナ側部分に設けられた第１の圧力センサと、エンジンとスロットルバルブとの間に設けられた第２の圧力センサとで、エンジンの吸気脈動の圧力を検出して圧力信号として出力する圧力信号出力工程と、車両の運転状態に応じて圧力信号を変化させる処理を信号処理部が行う信号処理工程と、車両内に設置されたスピーカーが、信号処理された音圧信号を、エンジンの吸気音として出力する吸気音出力工程とを備えたことにある。

本発明に係る車両用音発生方法によると、実際のエンジンの吸気音に近くノイズが低減された心地よい音を車内に発生できる。

本発明の第１実施形態に係る車両用音発生装置を備えた自動車の概略を示した平面図である。 第１実施形態に係る車両用音発生装置が備える圧力センサの取付位置を示した概略図である。 第１実施形態に係る車両用音発生装置の構成図である。 吸気ダクトと圧力センサとの位置関係を示しており、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ）は吸気ダクトと圧力センサとの接続状態を示した断面図である。 圧力センサの圧力特性を示したグラフである。 圧力センサの出力波形を示したグラフである。 フィルタ特性を示したグラフである。 エンジン回転数とスロットル開度とによる音圧増減のマップである。 エンジン回転数と１／３オクターブ周波数との関係を示したグラフである。 １／３オクターブ周波数とゲインとの関係を示したゲイン調整マップである。 エンジン回転数とスロットル開度とによるエフェクター処理マップである。 本発明の第２実施形態に係る車両用音発生装置の構成図である。 本発明の第３実施形態に係る車両用音発生装置の構成図である。 本発明の第４実施形態に係る車両用音発生装置の構成図である。 本発明の第５実施形態に係る車両用音発生装置が備える圧力センサの取付位置を示した概略図である。 本発明の第６実施形態に係る車両用音発生装置が備える圧力センサの取付位置を示した概略図である。 後部にエンジンが配置された自動車の概略を示した平面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両用音発生装置２０（図３参照）を備えた自動車１０の概略を示している。この自動車１０は、車体１１の前部中央にエンジン１２が配置されたＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車、またはＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）車で構成されており、車体１１の前後の左右にそれぞれ設けられた一対の前輪と後輪（図示せず）およびハンドル１３を備えている。また、図２に示したように、エンジン１２には、サージタンク１４および吸気ダクト１５を介してエアクリーナ１６が接続されており、サージタンク１４と吸気ダクト１５との連結部分にスロットルボディ１７が設置され、吸気ダクト１５におけるエアクリーナ１６側の端部にはエアフローメータ１８が設置されている。

外部の空気は外部側に設けられたエアダクトを介してエアクリーナ１６内に取り込まれ、エアクリーナ１６内で異物を除去されて吸気ダクト１５に送られる。スロットルボディ１７内には、軸を中心として回転することによりスロットルボディ１７内の通気路を開閉するスロットルバルブが配置されており、吸気ダクト１５内を通過する空気は、スロットルバルブの開度に応じてサージタンク１４内に吸引される。サージタンク１４は、空気を一時的に蓄えて流量を緩和し、エンジン１２が備える複数の気筒に対する空気の供給量を均等化する。そして、エンジン１２は、燃料系から供給される燃料にサージタンク１４から供給される空気を混合させて爆発を生じさせることにより駆動力を発生する。エアフローメータ１８は、エアクリーナ１６から吸気ダクト１５に流れる空気の流量を検出する。

車両用音発生装置２０は、図３に示したように、第１の圧力センサ２１ａ、第２の圧力センサ２１ｂ、ミキサー２２、Ａ／Ｄ変換器２３、信号処理部２４、Ｄ／Ａ変換器２６、増幅器２７およびスピーカー２８ａ，２８ｂを備えており、信号処理部２４には、制御部３０が接続されている。さらに、車両用音発生装置２０には、制御部３０に接続された回転センサ３１、開度センサ３２、車速センサ３３、操作部３４およびメモリ部３５も備わっている。第１の圧力センサ２１ａは、吸気ダクト１５におけるエアフローメータ１８の近傍部分（図２参照）の外周上部に、図４（ａ），（ｂ）に示したようにして、管状の連通部２９ａに含まれる管２９ｃによって接続されており、吸気ダクト１５内の吸気脈動の圧力変動を電圧変動として出力する。

管２９ｃは、内径が３ｍｍ、外径が６ｍｍ、長さが４ｃｍ以内の可撓性を備えた樹脂製の管やゴムホース管からなっており、内部を吸気ダクト１５内に連通させて吸気ダクト１５の外周上部から上方に向かって延びている。そして、管２９ｃの上部側に第１の圧力センサ２１ａが取り付けられている。第１の圧力センサ２１ａは感圧部２１ｃを連通部２９ａに向けて設置されている。感圧部２１ｃは、管２９ｃの上端を閉塞しているケース２１ｄ内に収容されており、ケース２１ｄにおける管２９ｃと反対側の内面に設けられた台座２１ｅに設置されている。そして、吸気ダクト１５と感圧部２１ｃとの間の部分で連通部２９ａが構成されている。また、連通部２９ａにおける吸気ダクト１５側の基端部１５ａの中心部は、エアフローメータ１８から２０ｃｍ以内の部分に位置している。

第２の圧力センサ２１ｂは、スロットルボディ１７の下流に配置されたサージタンク１４の外壁面に取り付けられており、第１の圧力センサ２１ａと同じセンサからなっている。したがって、図４（ｂ）の対応する部分に、サージタンク１４および第２の圧力センサ２１ｂの符号を記している。この第２の圧力センサ２１ｂは、スロットルボディ１７の下流側で生じる吸気脈動を電圧変動として出力するものであり、サージタンク１４の外壁面に、連通部２９ｂに含まれる管２９ｄ（図４（ｂ）参照）によって接続されている。この管２９ｄは、内径および外径が第１の圧力センサ２１ａで使用した管２９ｃと同じで、長さが５０ｃｍ以内の可撓性を備えた樹脂製の管やゴムホース管で構成されている。なお、連通部２９ｂに絞りを設ければ、連通部２９ｂの長さをもっと短くすることも可能であり、調整次第で両連通部２９ａ，２９ｂの長さを等しくすることも可能である。

図５は、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂの圧力特性を表しており、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂに負荷される圧力とそれによって生じる電圧とが比例することが示されている。また、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂは、正圧と負圧の双方を検出するセンサで構成されており、図６の実線は、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂで圧力を検出したときの圧力と時間との関係を示した出力波形の一例である。なお、図６の破線は、実線で示した圧力と同じ圧力を負圧のみを検出する圧力センサを用いて検出した場合の圧力と時間との関係を示した出力波形であり、これによると圧力が「０」以上の値はすべてカットされる。

また、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂの感度範囲は、１ＨＺから２ｋＨＺの間である。なお、感度範囲が０ＨＺ以上の圧力センサを用いてもよく、その際は、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂが出力する圧力信号は、直流成分をカットして交流成分だけを通すフィルタ（図示せず）によって直流成分が除去され交流成分だけがミキサー２２に送られる。ミキサー２２に送られた圧力信号は、合成されたのちに電気信号はＡ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換されて信号処理部２４に送られる。

信号処理部２４は、Ａ／Ｄ変換器２３から送られるデジタル信号をフィルタリングして周波数特性を変更させるものであり、フィルタ２５、マップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備えている。フィルタ２５は、例えば、図７に示した複数のフィルタａ，ｂ等からなっている。図７に実線で示したフィルタａは、低周波数の領域と高周波数の領域とでそれぞれゲインを上げ、その間の領域ではゲインを下げている。また、図７に破線で示したフィルタｂは、低周波数の領域と高周波数の領域とでそれぞれゲインを下げ、その間の領域ではゲインを上げている。図示は省略しているが、フィルタ２５には、フィルタａ，ｂ以外のフィルタも含まれており、これらのフィルタの中の任意のフィルタを選択することができる。

そして、例えば、図７のフィルタａ，ｂのうちの一方を選択することにより、音質をスポーツタイプの車のエンジン音にしたりするなど種々の変更ができる。マップ２５ａは、Ａ／Ｄ変換器２３から送られる音圧信号や、フィルタ２５のフィルタ特性の全体のゲインを変更するもので、例えば、図８に示した音圧増幅マップで構成されている。この音圧増幅マップは、回転センサ３１が検出するエンジン１２の回転速度と、開度センサ３２が検出するスロットルバルブの開度とに基づいて、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂの出力信号や、フィルタ２５のゲインを全体的に上げる。

図８の音圧増幅マップでは、横軸に示されたエンジン回転数ｒｐｍの最小値（０）と最大値との間を４等分するとともに、縦軸に示されたスロットル開度の最小値（０）と最大値（１００）との間を５等分して、各エンジン回転数の領域と各スロットル開度の領域との交差する領域に増加させるゲインが記載されている。そして、このマップ２５ａによって、エンジン回転数とスロットル開度から求められる数値をもとに補間して、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂの出力信号や、フィルタ２５のゲインが全体的に増加される。

マップ２５ｂは、Ａ／Ｄ変換器２３から送られる音圧信号や、フィルタ２５のフィルタ特性の一部のゲインを変更するもので、図９に示した回転センサ３１が検出するエンジンの回転数と１／３オクターブ中心周波数との関係を示した１／３オクターブ中心周波数グラフと、図１０に示したゲイン調整グラフとで構成されている。図９の１／３オクターブ中心周波数グラフを用いて、回転センサ３１が検出するエンジンの回転数から１／３オクターブ中心周波数が求められ、図１０に示したゲイン調整グラフを用いて、その１／３オクターブ中心周波数におけるゲインの値が求められる。そして、その値分、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂの出力信号や、フィルタ特性マップにおける対応する周波数でゲインが上げられる。

マップ２５ｃは、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂから出力される圧力信号や、フィルタ２５のフィルタ特性に基づいて加工される音圧信号に、さらに、コンプレッサー処理やリバーブレータ処理を行うもので、図１１に示したエフェクター処理マップで構成されている。図１１のエフェクター処理マップでは、横軸に示されたエンジン回転数ｒｐｍの最小値（０）と最大値との間を４等分するとともに、縦軸に示されたスロットル開度の最小値（０）と最大値（１００）との間を５等分して、各エンジン回転数の領域と各スロットル開度の領域との交差する領域が、それぞれコンプレッサー処理が行われる領域と、リバーブレータ処理が行われる領域とに区分されている。そして、このエフェクター処理マップによって、エンジン回転数とスロットル開度から求められる数値に応じて、音圧信号に対してエフェクター処理が行われる。

この場合、図１１に領域ｃで示した、回転センサ３１が検出するエンジンの回転数および開度センサ３２が検出するスロットル開度の双方の値が小さい低回転低負荷時には、音圧を増強するコンプレッサー処理が行われる。また、図１１に領域ｄで示した、回転センサ３１が検出するエンジンの回転数の値が大きい高回転時、開度センサ３２が検出するスロットル開度の値が大きい高負荷時および双方の値が大きい高回転高負荷時には、リバーブレータ処理が行われる。これによって、低回転低負荷時には音圧を増強し、その他の時にはスピーカーから発生する吸気音に残響効果を与えて伸び感が出るようにする。

信号処理部２４で、処理されたデジタル信号は、Ｄ／Ａ変換器２６でアナログ信号に変換され、増幅器２７で増幅されたのちに、スピーカー２８ａ，２８ｂから発音される。スピーカー２８ａ，２８ｂは車体１１の前部の左右に設けられており、図１に示したように、スピーカー２８ａは、車体１１の前部に設けられたダッシュボードの左側に設けられた小物入れの内部に設置され、スピーカー２８ｂは、ダッシュボードの右側の壁面パネルの内部に設置されている。スピーカー２８ａ，２８ｂは、ともにエンジン１２側から車内に向かって発音できる向きに設置されている。

制御部３０は、メモリ部３５に接続されており、メモリ部３５には、車両用音発生装置２０を制御するための制御プログラムや、各種のデータなどが記憶されている。そして、制御部３０は、後述する各センサからの信号に基づいてメモリ部３５に記憶された制御プログラムを実行する。回転センサ３１は、エンジン１２に設置されてエンジン１２の回転速度を検出し、その検出値を信号として制御部３０に送る。開度センサ３２はスロットルバルブの軸に設置されて、軸の回転角をスロットルバルブの開度として検出し、その検出値を信号として制御部３０に送る。

車速センサ３３は、変速機の前部に設置されて、自動車１０の走行速度を検出し、その検出値を信号として制御部３０に送る。また、操作部３４は、ダッシュボードの表面に設置されており、切替スイッチ、３個の押圧スイッチおよびその他の操作子を備えている。切替スイッチは、操作されることによりフィルタ２５の中の任意のフィルタを選択する。なお、この切替スイッチでは、どのフィルタも選択しないことを設定することもできる。３個の押圧スイッチは、それぞれマップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに対応するもので、オンオフ操作することにより、各マップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃによる処理を行うか否かの設定ができる。

他の操作子は、車両用音発生装置２０をオンオフするためのメインスイッチ、スピーカー２８ａ，２８ｂの全体的な音量を調節するための操作子、スピーカー２８ａ，２８ｂから発音される音の音量バランスを変更して音の定位を調整する定位操作子などで構成されている。また、操作部３４の切替スイッチ等は、無線を用いた遠隔操作をすることができ、例えば携帯電話を用いて各種の切替操作ができる。信号処理部２４は、携帯電話等の通信手段を介して書き換えることができる。

つぎに、以上のように構成された自動車１０の走行時に、車両用音発生装置２０を作動させてスピーカー２８ａ，２８ｂからエンジン１２の吸気音を発音させるときの操作および制御部３０が行う制御について説明する。まず、操作部３４の切替スイッチを操作して、フィルタ２５の中の任意のフィルタを選択するとともに、３個の押圧スイッチをそれぞれ操作して、各マップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃによる処理を行うか否かを設定する。また、第２の圧力センサ２１ｂが出力する圧力信号のレベルが、第１の圧力センサ２１ａが出力する圧力信号のレベルよりも低くなるように設定しておく。

つぎに、始動スイッチをオン状態にしてエンジン１２を作動させるとともに、車両用音発生装置２０のメインスイッチをオン状態にする。そして、アクセルを踏んで自動車１０を走行させる。これによって、制御部３０は、回転センサ３１と開度センサ３２から送られてくる検出値に基づいて、各マップ２５ａ，２５ｂ，２５ｃから所定の値を決定して、その値をフィルタ２５の中の選択したフィルタに加える。これによって、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂが出力した圧力信号は、信号処理部２４によって処理され、スピーカー２８ａ，２８ｂは信号処理部２４によって処理されたフィルタ特性に応じて発音する。

このスピーカー２８ａ，２８ｂから発音される吸気音は、第１の圧力センサ２１ａ、第２の圧力センサ２１ｂ、回転センサ３１および開度センサ３２の検出値の変化にしたがって変化していく。なお、操作部３４が、フィルタ２５の中のすべてのフィルタを選択しない設定になり、３個の押圧スイッチがすべてオフ状態に設定されている場合は、音圧信号は加工されることなく、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂが出力した圧力信号に基づいてスピーカー２８ａ，２８ｂから発音される。また、このスピーカー２８ａ，２８ｂから発音される吸気音は、自動車１０の窓を閉めた状態では、車外に対しては殆ど漏れることなく車内の乗員にのみ聞こえる。

以上のように、本実施形態に係る車両用音発生装置２０では、第１の圧力センサ２１ａを、吸気ダクト１５におけるエアフローメータ１８の近傍部分に設け、第２の圧力センサ２１ｂをサージタンク１４の外壁面に設けている。このため、スロットルボディ１７の上流側だけでなく、下流側の吸気脈動も検出できるようになり、これによって、スピーカー２８ａ，２８ｂから再生される吸気音がエアクリーナ１６を通過する空気量だけでなく、エンジン１２の駆動による脈動にも対応したものになる。

この場合、通常の運転時には、第１の圧力センサ２１ａが出力する圧力信号に、第２の圧力センサ２１ｂが出力する圧力信号が加味された圧力信号に基づいた音がスピーカー２８ａ，２８ｂから発生され、減速時、アイドリング時または軽負荷時には、主として第２の圧力センサ２１ｂが出力する圧力信号に基づいた音がスピーカー２８ａ，２８ｂから発生されるようになる。これによって、スピーカー２８ａ，２８ｂから発生される吸気音が実際のエンジン１２の吸気音に近いものになる。このように、アイドリング時、減速時または軽負荷時等、スロットルボディ１７のスロットルバルブが閉じているときにも、エンジン１２の脈動による音を発生させることができる。

なお、前述した第１の圧力センサ２１ａを吸気ダクト１５に接続する連通部２９ａの基端部１５ａの中心部とエアフローメータ１８との間の長さは実験から求めたものであり、この長さは２０ｃｍ以内にすることが好ましい。この実験では、吸気ダクト１５の長さを、最短長さとして４０ｃｍに設定した場合に、連通部２９ａの基端部１５ａの中心部とエアフローメータ１８との間の長さを２０ｃｍ以内にしたときに良好な結果を得ることができた。また、吸気ダクト１５の長さが４０ｃｍ以上である場合には、連通部２９ａの基端部１５ａの中心部とエアフローメータ１８との間の長さを２０ｃｍ以上にすることもできるが、その場合でも吸気ダクト１５の中央よりもエアフローメータ１８側に連通部２９ａを接続することによって良好な結果を得ることができた。

また、本実施形態では、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂとして、感度範囲が１ＨＺから２ｋＨＺのものを用いている。そして、第１の圧力センサ２１ａを管２９ｃで吸気ダクト１５の外周部に接続して連通部２９ａの長さを４ｃｍ以内にし、第２の圧力センサ２１ｂを管２９ｄでサージタンク１４の外壁面に接続して連通部２９ｂの長さを５０ｃｍ以内にしている。このように、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂの感度範囲を１ＨＺから２ｋＨＺにすることにより、乗員にとって不快な音を除いて快適な音だけをスピーカー２８ａ，２８ｂに発生させることができる。

また、連通部２９ａの長さを４ｃｍ以内に設定することにより、連通部２９ａ内で共振が生じることを防止できる。すなわち、連通部２９ａのように吸気ダクト１５側の基端部１５ａが開口して先端部が第１の圧力センサ２１ａによって閉塞された管体の場合、共振が発生するのは、長さが波長の１／４以上の場合であるため、連通部２９ａの長さを４ｃｍ以内に設定することにより、求めようとしている周波数の１／４波長よりも短くすることができる。これによって共振の発生を防止でき、第１の圧力センサ２１ａを連通部２９ａを介して設けることによって、第１の圧力センサ２１ａの検出に悪影響が生じることを防止できる。

一方、第２の圧力センサ２１ｂは、エンジン１２の近傍に位置しているため、エンジン１２の脈動による荒々しい音を拾いやすくなる。このため、サージタンク１４の外壁面と第２の圧力センサ２１ｂの感圧部との間の連通部２９ｂの長さを５０ｃｍと長くして、エンジン１２の脈動による荒々しい音を緩和するようにしている。実験によると、連通部２９ｂの長さを、４ｃｍ以上５０ｃｍ以下にしたときに良好な結果を得ることができた。また、連通部２９ａを吸気ダクト１５の外周面上部から上方に向けて延ばしたため、吸気ダクト１５の内部にオイルが溜まっても、そのオイルが第１の圧力センサ２１ａ側に流れることを防止できる。さらに、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂが正圧と負圧との双方を計測できるため、すべての吸気脈動を消去することなく忠実に取り出すことができる。

また、本実施形態では、フィルタ２５のフィルタ特性を用いて信号処理が行えるため、各周波数に応じてゲインを任意に変更することができる。そして、フィルタ２５には、複数のフィルタ特性が備わっているため、スピーカー２８ａ，２８ｂが出力する吸気音の音質を種々のものにすることができる。また、信号処理部２４によって行われる信号処理に、マップ２５ａの音圧増幅マップを用いることにより、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂが出力する圧力信号や、フィルタ特性のゲインを全体的に上げることができる。これによると、スピーカー２８ａ，２８ｂが出力する吸気音を、実際のエンジン１２の吸気音に近い減衰特性や、透過損失を備えた吸気音として車室内に再生することができる。

さらに、信号処理部２４によって行われる信号処理に、マップ２５ｂのゲイン調整マップを用いることにより、エンジン回転数から次数成分に応じて音圧信号を強調することができる。また、信号処理部２４によって行われる信号処理に、マップ２５ｃのエフェクター処理マップを用いることにより、エンジンの回転数およびスロットル開度の双方の値が小さい低回転低負荷時のときにコンプレッサー処理を行い、エンジンの回転数の値が大きい高回転時、スロットル開度の値が大きい高負荷時および双方の値が大きい高回転高負荷時にリバーブレータ処理を行うことができる。

このように、自動車１０の運転状態に応じてコンプレッサー処理またはリバーブレータ処理を行うことにより、音圧を増強したり、スピーカー２８ａ，２８ｂから発生する吸気音に残響効果を与えて伸び感を出したりすることができる。さらに、スピーカー２８ａ，２８ｂを、車体１１の前部のダッシュボードの左右両側に配置して、エンジン１２側から車内に向かって発音できるようにしたため、スピーカー２８ａ，２８ｂから出力される吸気音が、エンジン１２の方向から聞こえるようになり、実際のエンジン１２の吸気音が聞こえるように感じることができる。

（第２実施形態）
図１２は、本発明の第２実施形態に係る車両用音発生装置４０を示している。この車両用音発生装置４０には、ノイズゲート処理部４２とノイズ抑制処理部４３とが備わっている。この車両用音発生装置４０のそれ以外の部分の構成については、前述した車両用音発生装置２０と同一である。したがって、図１２において、同一部分に同一符号を記している。ノイズゲート処理部４２は、ミキサー２２で合成された音圧信号に対してノイズゲート処理を行う。このノイズゲート処理は、雑音の軽減を目的として行うものであり、入力信号の値が所定のしきい値以下の場合に、周波数スペクトルのゲインを下げることによりゲートを閉じ、所定のしきい値以上の場合にゲートを開いてＡ／Ｄ変換器２３に送る。すなわち、ノイズゲート処理部４２によって、ある音量以下の音をノイズとみなして除去する処理が行われる。そして、Ａ／Ｄ変換器２３に送られた電気信号はデジタル信号に変換されてノイズ抑制処理部４３に送られる。なお、このノイズゲート処理は、デジタル信号に変換された信号に対して行ってもよい。

ノイズ抑制処理部４３は、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換された電気信号に対してノイズ抑制処理を行う。このノイズ抑制処理は、電気信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を活用した処理を行うもので、Ａ／Ｄ変換器２３から送られる信号のデータと、所定の周期で現れるノイズのデータとにフーリエ変換を行ってそれぞれの変換値を求め、信号データの変換値からノイズの変換値を引いたのちに元の信号データに戻すことで、ノイズを除去する。この場合、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換して、この信号に含まれるノイズを推定し、周波数領域の信号からノイズを除去したのちに、周波数領域の信号を時間領域の信号に逆変換することが行われる。このような、いわゆるスペクトルサブトラクション処理によって、ノイズのない電気信号が得られ、この電気信号は、信号処理部２４に送られる。この場合、スペクトルサブトラクション処理以外のノイズ抑制処理用いてもよいことは言うまでもない。

この車両用音発生装置４０が備えるノイズゲート処理部４２とノイズ抑制処理部４３以外の部分は、前述した車両用音発生装置２０の対応する部分と同様の機能を有している。以上のように、車両用音発生装置４０を構成したため、スピーカー２８ａ，２８ｂから出力される吸気音に含まれる不要な領域の雑音を除去したり抑制したりして自然な音を発生することができる。この車両用音発生装置４０のそれ以外の作用効果は、前述した車両用音発生装置２０の作用効果と同様である。なお、前述した第２実施形態においては、ノイズゲート処理部４２とノイズ抑制処理部４３との双方が備わっているが、これらの一方は省略してもよい。また、これらの処理は、アナログ信号に対して行ってもよいし、デジタル信号に対して行ってもよい。

（第３実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態に係る車両用音発生装置５０を示している。この車両用音発生装置５０は、前述した車両用音発生装置４０に備わっている回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３に代えて加速度センサ５１を設けた構成をしている。この加速度センサ５１は、例えば、図１に示した自動車１０の車体１１における中央底部に設置することができる。この車両用音発生装置５０のそれ以外の部分の構成は、前述した車両用音発生装置４０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

以上のように、車両用音発生装置５０には加速度センサ５１が備わっているため、加速度センサ５１が検出する加速度の値に基づいて第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂが出力する圧力信号に対して音圧増幅処理を行ったり、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂが出力する圧力信号を加工するフィルタ特性のゲインを全体的に上げたりすることができる。この場合、フィルタ２５やマップ２５ａ等は、自動車１０の加速度に応じて、ゲインを上げたり下げたりする周波数領域を決定したり、第１の圧力センサ２１ａおよび第２の圧力センサ２１ｂの出力信号や、フィルタ２５のゲインを全体的に上げたりする。また、加速度センサ５１は、車両における任意の場所に取り付けることができるため、自動車１０を加工したり煩雑な配線をしたりする必要がなくなり、設置が容易になる。この車両用音発生装置５０のそれ以外の作用効果は、前述した車両用音発生装置４０の作用効果と同様である。

（第４実施形態）
図１４は、本発明の第４実施形態に係る車両用音発生装置６０を示している。この車両用音発生装置６０には、第１の圧力センサ６１ａおよび第２の圧力センサ６１ｂが備わっており、前述した第２実施形態に係る車両用音発生装置４０に備わっている回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３は備わっていない。そして、第２の圧力センサ６１ｂは、ミキサー２２だけでなく制御部３０にも接続されている。この車両用音発生装置６０のそれ以外の部分の構成については、前述した車両用音発生装置４０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

本実施形態によると、第２の圧力センサ６１ｂをノイズゲート処理部４２、Ａ／Ｄ変換器２３およびノイズ抑制処理部４３等を介して制御部３０に接続することによって、制御部３０に交流成分の信号が送られてエンジン１２の回転数を認識でき、第２の圧力センサ６１ｂを直接制御部３０に接続することによって、制御部３０に直流成分の信号が送られエンジン１２の負荷を認識することができる。この場合、第２の圧力センサ６１ｂが出力する圧力信号の一部は、直流成分をカットして交流成分だけを通すフィルタ（図示せず）によって直流成分が除去され交流成分だけがミキサー２２に送られる。また、第２の圧力センサ６１ｂが出力する他の圧力信号は、交流成分をカットして直流成分だけを通すフィルタ（図示せず）によって交流成分が除去され直流成分だけが制御部３０に送られる。

交流成分の信号は、ノイズ抑制処理部４３によってノイズ抑制処理を施されることによってエンジン１２の回転数を認識できる信号になる。この場合、ノイズが存在する周波数帯域が除去され、吸気音が存在する周波数帯域だけが残るため、エンジン１２の回転数をより確実に認識できるようになる。また、直流成分の信号は、直接制御部３０に送られることにより、エンジン１２の負荷を認識できる信号となる。これらの情報から運転状態を判断して適切な音圧増減を行うことができるようになる。この場合、フィルタ２５やマップ２５ａ等は、第１の圧力センサ６１ａおよび第２の圧力センサ６１ｂの出力信号に応じて、ゲインを上げたり下げたりする周波数領域を決定したり、フィルタ２５のゲインを全体的に上げたりする。

この車両用音発生装置６０によると、センサの数を少なくすることができ、構成が簡単になるとともに安価になる。この車両用音発生装置６０のそれ以外の作用効果については、前述した第２実施形態と同様である。なお、第４実施形態の変形例として、車両用音発生装置６０に、第２実施形態に係る車両用音発生装置４０に備わっている回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３を設けたり、第３実施形態に係る車両用音発生装置５０に備わっている加速度センサ５１を設けたりすることもできる。

（第５実施形態）
図１５は、本発明の第５実施形態に係る車両用音発生装置が備える第２の圧力センサ７１ｂの取付位置を示した概略図である。本実施形態では、エンジン７２とサージタンク７４との間に、本発明に係るスロットルバルブを構成する複数のスロットルボディ７７ａが設けられ、サージタンク７４の上流側にスロットルボディは設けられていない。このスロットルボディは、４個のスロットルボディ７７ａをユニット化した独立スロットル方式のもので、各スロットルボディ７７ａは内部にスロットルバルブ７７ｂを備えており、それらは１個のモータ（図示せず）と一本のスロットル軸７７ｃによって同期して操作される。各スロットルボディ７７ａは、それぞれに設けられたスロットルバルブ７７ｂより下流側においてバランスパイプ部７７ｄで連通され、第２の圧力センサ７１ｄはバランスパイプ部７７ｄに設けられている。

また、スロットル軸７７ｃの端部には、スロットルバルブ７７ｂの開度を検出するための開度センサ７８が設けられている。この第５実施形態に係る車両用音発生装置および車両用音発生装置が取り付けられる自動車のそれ以外の部分の構成は、前述した第１実施形態と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

本実施形態によると、独立スロットルボディ７７を備えた自動車においても、運転者の操作による運転状況に応じたエンジン７２の吸気音を、外部に対しては小さな音で放出しながら車内ではっきりと聞くことができる。また、第２の圧力センサ７１ｂをバランスパイプ部７７ｃに設けることによって、エンジン７２に備わっているバランスパイプ部７７ｄによってつながる全ての気筒の脈動成分を検出することができる。この第５実施形態に係る車両用音発生装置のそれ以外の作用効果については、前述した第１実施形態と同様である。

なお、第５実施形態の変形例として、第２実施形態に備わっているノイズゲート処理部４２とノイズ抑制処理部４３とを含ませることができる。また、他の変形例として、回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３に代えて、第３実施形態に係る車両用音発生装置５０に備わっている加速度センサ５１を設けたり、第４実施形態のように、回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３は設けず、第２の圧力センサ７１ｂを、ミキサー２２と制御部３０とに接続したりすることもできる。これらの変形例によると、第５実施形態が奏する作用効果に、第２実施形態、第３実施形態または第４実施形態が奏する作用効果が加わるようになる。

（第６実施形態）
図１６は、本発明の第６実施形態に係る車両用音発生装置が備える第１の圧力センサ８１ａおよび第２の圧力センサ８１ｂの取付位置を示した概略図である。本実施形態に係る車両用音発生装置が取り付けられる車両には、コンプレッサー８２ａとタービン８２ｂとを備えたターボチャージャー８２が備わっている。そして、エンジン８３に、インテークマニホールド８４および吸気ダクト８５を介してエアクリーナ８６が接続されており、インテークマニホールド８４と吸気ダクト８５との連結部分にスロットルボディ８７が設置されている。また、吸気ダクト８５の中間部にはインタークーラー８８およびコンプレッサー８２ａが設置され、吸気ダクト８５におけるエアクリーナ８６側の端部にはエアフローメータ８９が設置されている。

また、エンジン８３の排気側には、エグゾーストマニホールド９１を介して排気ダクト９２が接続されており、この排気ダクト９２の上流側にタービン８２ｂが設置され、排気ダクト９２の下流側に触媒９３が設置されている。また、排気ダクト９２におけるタービン８２ｂの上流側部分と下流側部分とがバイパス９２ａによって接続されており、このバイパス９２ａにウエイストゲート９４が設けられている。吸気ダクト８５に設けられたコンプレッサー８２ａと、排気ダクト９２に設けられたタービン８２ｂとは連結軸８２ｃで連結されてターボチャージャー８２を構成している。

コンプレッサー８２ａは、エアクリーナ８６を通過した空気を圧縮してインタークーラー８８に送り、インタークーラー８８は、コンプレッサー８２ａを通過して熱くなった空気を冷却して空気の密度を高める。インタークーラー８８を通過した空気は、スロットルボディ８７およびインテークマニホールド８４を通ってエンジン８３に送られる。また、エンジン８３で燃料と空気との混合ガスが燃焼されることにより発生する排気ガスは、エグゾーストマニホールド９１を通ってタービン８２ｂに送られる。この排気ガスがタービン８２ｂを回転させることで、コンプレッサー８２ａがより多くの空気をエンジン８３に取り込む。

ウエイストゲート９４は、タービン８２ｂの回転を制御するためのもので、必要に応じて排気ガスの一部をバイパス９２ａに逃がし、一定以上の排気ガスがタービン８２ｂに送られることを抑制する。触媒９３は、排気ガス中の有害成分を還元、酸化によって浄化する装置で、浄化された排気ガスが排気ダクト９２の下流端から外部に放出される。この第６実施形態に係る車両用音発生装置および車両用音発生装置が取り付けられる自動車のそれ以外の部分の構成は、前述した第１実施形態と同一である。

本実施形態によると、ターボチャージャー８２を備えた自動車においても、運転者の操作による運転状況に応じたエンジン８３の吸気音を、外部に対しては小さな音で放出しながら車内ではっきりと聞くことができる。また、第１の圧力センサ８１ａは、吸気ダクト８５におけるコンプレッサー８２ａ側に設けてもよいが、その場合でもエアクリーナ８６とスロットルボディ８７との中間部よりもエアクリーナ８６側に設けておく。

これによって、第１の圧力センサ８１ａは、車外の音やエンジンの運転音の影響を受けることなく、吸気脈動の圧力変動を効果的に検出できるようになる。また、エンジンの駆動音は第２の圧力センサ８１ｂによって検出される。これによって、乗員が車内で聞く音が実際のエンジンの吸気音に近いものになる。この場合、ターボチャージャー８２を設けたことによって、発生されるエンジンの吸気音はより迫力のあるものになる。この第６実施形態に係る車両用音発生装置のそれ以外の作用効果については、前述した第１実施形態と同様である。

なお、第６実施形態の変形例として、第２実施形態に備わっているノイズゲート処理部４２とノイズ抑制処理部４３とを含ませることができる。また、他の変形例として、回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３に代えて、第３実施形態に係る車両用音発生装置５０に備わっている加速度センサ５１を設けたり、第４実施形態のように、回転センサ３１、開度センサ３２および車速センサ３３は設けず、第２の圧力センサ７１ｂを、ミキサー２２と制御部３０とに接続したりすることもできる。これらの変形例によると、第６実施形態が奏する作用効果に、第２実施形態、第３実施形態または第４実施形態が奏する作用効果が加わるようになる。

また、本発明に係る車両用音発生装置は、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、車両として、ＦＦ車またはＦＲ車からなる自動車１０を用いているが、この自動車１０に代えて、図１７に示したＭＲ（ミッドシップエンジン・リアドライブ）車、またはＲＲ（リアエンジン・リアドライブ）車からなる自動車１００を用いることができる。この自動車１００では、一対のスピーカー１０８ａ，１０８ｂが、車体１０１の後部座席の後方の左右に設けられている。スピーカー１０８ａ，１０８ｂは、ともにエンジン１０２側から車内に向かって発音できる向きに設置されている。

また、回転センサ１０３はエンジン１０２に設けられている。この自動車１００に備わっている車両用音発生装置のそれ以外の部分の構成については、前述した車両用音発生装置２０と同一である。この自動車１００では、スピーカー１０８ａ，１０８ｂを、車体１０１の後部座席の後方の左右両側に配置して、車体１０１の後部に設置されたエンジン１０２側から車内に向かって発音できるようにしたため、スピーカー１０８ａ，１０８ｂから発生される吸気音が、エンジン１０２の方向から聞こえるようになり、実際のエンジン１０２の吸気音が聞こえるように感じることができる。

さらに、本発明に備わっているスピーカーの数は奇数でも偶数でもよいが、奇数にする場合には、一つのスピーカーを車両の幅方向の中央に配置することが好ましい。これによって、吸気音が車両の幅方向の一方から聞こえてくることがなくなり吸気音が聞こえてくる方向のバランスがよくなる。また、スピーカーは、車両の車室前部に位置するダッシュボード内などの見えない部分や車室内の見える部分などに配置することができるが、ダッシュボードの壁面等、車体側の部分に直接固定することが好ましい。これによると、車体の奥側から吸気音が聞こえるようになり、吸気音の変動感が自然になる。また、車体の振動伝播を利用して車体全体から吸気音を感じることができる。

さらに、前述した各スピーカー２８ａ，２８ｂ等は、車両用音発生装置２０等の専用スピーカーとして設けてもよいし、自動車１０等に備わっているオーディオ用のスピーカーと併用してもよい。また、前述した第１および第２実施形態では、信号処理部２４が、回転センサ３１が検出するエンジン回転数および開度センサ３２が検出するスロットル開度を用いて音圧信号を変化させる処理を行っているが、この処理には、車速センサ３３が検出する車速をパラメータとして加えることもできる。

さらに、前述した各実施形態では、第１の圧力センサと第２の圧力センサとをそれぞれ１個設けているが、これらの一方または双方を複数個設けてもよい。この場合、第１の圧力センサは、吸気ダクトの外周面の周方向に沿って配置してもよいし、吸気ダクトの長手方向に沿って配置してもよい。また、第２の圧力センサは、サージタンク等の外壁面に互いに間隔を保って設けることが好ましい。これによると、圧力信号を増幅できるとともに種々の部分に対応した音を発生することができる。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、エンジンとスロットルバルブとの間における第２の圧力センサが取り付けられる部分（１４，７７ｄ，８４）に、外側に向かって延びる連通部（２９ｂ）を設けて連通部の先端に第２の圧力センサの感圧部を設置し、連通部における基端部と、第２の圧力センサの感圧部との間の通路長を、第１の圧力センサが設置された連通部における基端部と、第１の圧力センサの感圧部との間の通路長以上に設定したことにある。この場合、第２の圧力センサが設置された連通部に おける基端部と、第２の圧力センサの感圧部との間の通路長を４ｃｍ以上に設定すること が好ましい。本発明に係る車両音響装置によると、第２の圧力センサを取り付けるための管状の連通部を長めに設定することで、荒々しいエンジンの脈動による音を減衰して緩和することができる。

本発明に係る車両用音発生装置のさらに他の構成上の特徴は、第１の圧力センサ（６１ａ）の出力信号が、フィルタによって直流成分を除かれることにあり、さらに他の構成上 の特徴は、第２の圧力センサ（６１ｂ）が交流成分と直流成分とを含む脈流信号を出力することにある。

Claims (17)

1. 車両のエンジンの吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音発生装置において、
   外部の空気を取り込む吸気口側に設けられたエアクリーナと、前記エンジン側に設けられたスロットルボディとを接続する吸気ダクトにおける前記エアクリーナと前記スロットルボディに備わっているスロットルバルブとの間の中央よりも前記エアクリーナ側部分に設けられ前記エンジンの吸気脈動の圧力を検出し圧力信号として出力する第１の圧力センサと、
   前記エンジンと前記スロットルバルブとの間に設けられ前記エンジンの吸気脈動の圧力を検出し圧力信号として出力する第２の圧力センサと、
   前記車両の運転状態に応じて、前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサとが出力する圧力信号を変化させる処理を行う信号処理部と、
   前記車両内に設置され前記信号処理部によって処理された音圧信号を前記エンジンの吸気音として出力するスピーカーと
   を備えたことを特徴とする車両用音発生装置。
2. 前記信号処理部により処理される前の前記圧力信号にノイズゲート処理を行うノイズゲート処理部を備えた請求項１に記載の車両用音発生装置。
3. 前記信号処理部により処理される前または後の前記圧力信号にノイズ抑制処理を行うノイズ抑制処理部を備えた請求項１または２に記載の車両用音発生装置。
4. 周波数とゲインとの関係に基づいて作成したフィルタを備え、前記信号処理部が、前記フィルタを用いて前記音圧信号を変化させる処理を行う請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
5. 前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、前記スロットルバルブの開度を検出する開度センサと、前記回転センサが検出するエンジンの回転数と前記開度センサが検出するスロットル開度との関係に基づいて作成した音圧増幅マップとを備え、前記信号処理部が、前記音圧増幅マップを用いて前記音圧信号に対して音圧増幅処理を行う請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
6. 前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、周波数とゲインとの関係に基づいて作成したゲイン調整マップと備え、前記信号処理部が、前記回転センサが検出するエンジンの回転数と前記エンジンの気筒数から周波数を求め、求められた周波数の値と前記ゲイン調整マップとを用いて前記音圧信号に対するゲインの調整を行う請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
7. 前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、前記スロットルバルブの開度を検出する開度センサと、前記回転センサが検出するエンジンの回転数と前記開度センサが検出するスロットル開度との関係に基づいて作成したコンプレッサー処理領域とリバーブレータ処理領域とを有するエフェクター処理マップとを備え、前記信号処理部が、前記エフェクター処理マップを用いて、前記音圧信号に対してコンプレッサー処理またはリバーブレータ処理を行う請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
8. 前記回転センサが検出するエンジンの回転数および前記開度センサが検出するスロットル開度の双方の値が小さいときに、コンプレッサー処理が行われ、前記回転センサが検出するエンジンの回転数および前記開度センサが検出するスロットル開度の一方または双方の値が大きいときに、リバーブレータ処理が行われる請求項７に記載の車両用音発生装置。
9. 前記車両の加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサが検出する前記車両の加速度に基づいて作成した音圧増幅マップとを備え、前記信号処理部が、前記音圧増幅マップを用いて前記音圧信号に対して音圧増幅処理を行う請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
10. 前記吸気ダクトにおける前記エアクリーナの下流側近傍に空気の流量を検出するエアフローメータを設置して、前記第１の圧力センサを前記エアフローメータから前記スロットルバルブに向かって２０ｃｍ以内の部分に設けた請求項１ないし９のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
11. 前記吸気ダクトの外周部から外側に向かって延びる連通部を設けて前記連通部の先端に前記第１の圧力センサの感圧部を設置し、前記連通部における前記吸気ダクト側の基端部と、前記第１の圧力センサの感圧部との間の通路長を、共振が発生する長さ以下に設定した請求項１ないし１０のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
12. 前記エンジンと前記スロットルバルブとの間における前記第２の圧力センサが取り付けられる部分に、外側に向かって延びる連通部を設けて前記連通部の先端に前記第２の圧力センサの感圧部を設置し、前記連通部における基端部と、前記第２の圧力センサの感圧部との間の通路長を、前記第１の圧力センサが設置された連通部における基端部と、前記第１の圧力センサの感圧部との間の通路長以上に設定した請求項１１に記載の車両用音発生装置。
13. 前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサとがそれぞれ正圧と負圧との双方を計測する請求項１ないし１２のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
14. 前記第１の圧力センサの出力信号が、フィルタによって直流成分を除かれ、前記第２の圧力センサが交流成分と直流成分とを含む脈流信号を出力する請求項１ないし１３のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
15. 前記エンジンが気筒ごとにスロットルボディが配置された独立スロットル方式のものであり、各スロットルボディは、それぞれに設けられた前記スロットルバルブより下流側においてバランスパイプ部で連通され、第２の圧力センサは前記バランスパイプ部に設けられている請求項１ないし１４のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
16. 前記エンジンに、コンプレッサーを前記吸気ダクトの中間部に位置させたターボチャージャーが設けられ、前記第１の圧力センサが前記コンプレッサーよりも前記エアクリーナ側部分に設けられている請求項１ないし１４のうちのいずれか一つに記載の車両用音発生装置。
17. 車両のエンジンの吸気音を車内の乗員に伝えるための車両用音発生方法において、
    外部の空気を取り込む吸気口側に設けられたエアクリーナと、前記エンジン側に設けられたスロットルボディとを接続する吸気ダクトにおける前記エアクリーナと前記スロットルボディに備わっているスロットルバルブとの間の中央よりも前記エアクリーナ側部分に設けられた第１の圧力センサと、前記エンジンと前記スロットルバルブとの間に設けられた第２の圧力センサとで、前記エンジンの吸気脈動の圧力を検出して圧力信号として出力する圧力信号出力工程と、
    前記車両の運転状態に応じて前記圧力信号を変化させる処理を信号処理部が行う信号処理工程と、
    前記車両内に設置されたスピーカーが、前記信号処理された音圧信号を、前記エンジンの吸気音として出力する吸気音出力工程と
    を備えたことを特徴とする車両用音発生方法。
    

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