CN102483914B - 用于产生发动机声发射的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于产生发动机声发射的方法。该方法的特别特征在于包括以下步骤：-提供基于该发动机的构造的扩音器构造(100)；以及-将用于提供所期望的声发射的信号馈送至所述扩音器构造(100)。本发明还涉及一种装置、一种计算机程序和一种计算机程序产品。
Description
技术领域
本发明涉及根据所附的权利要求1的前序部分的方法。
本发明进一步涉及根据所附的权利要求11的前序部分的装置。
本发明还涉及根据权利要求23的计算机程序和根据权利要求24和25的计算机程序产品。
背景技术
例如车辆的发动机，例如初级重型车辆，诸如卡车或公共汽车的内燃机，是严重声发射、适用于外部噪声以及车辆室内侧的内部噪声的噪声的源头，并且人们进行了大量努力和研究以减小来自这种发动机的声发射。
这种努力和研究除其他之外还包括声音的强度和等级以及频率分布、源头的分析等等。这种努力和研究包括调查关于真实声音特征和尝试修复该声音特征，例如减小声音发射、改变频率分布等的结果。
进一步地，声发射怎样从例如发动机传输至并贯穿车辆并由此从车辆发射，是极其复杂的现象。通常，人们使用复杂的经验方法。
更进一步地，人们进行尝试以找到用于计算进入车辆结构和来自车辆结构的声传播的理论模型。
由此，根据之前所已知的，发动机的发射分布图主要通过麦克风构造来检测，借助于该麦克风构造可以检测不同方向上的声发射。关于声发射分布的修改借助于所谓的铅包裹来进行，该铅包裹包括借助于比较薄的铅板部分包裹发动机的各个部分，以将所要求的部分隔离，以调查发动机的各个部分是怎样影响声发射分布的。铅容易围绕所要求的发动机的部分成形并且具有极好的衰减特性。然而，除了铅具有毒性特性之外，这种覆盖极其耗时，所以此技术远非完美。
当涉及到产生用于计算模型的基准的关于车辆主体中的声发射、声传 输的等的详细调查时，此之前已知的技术是非常无效的工具，并且不能提供必要的信息。
本发明的一个目的主要在于提供用于产生发动机声发射、关于在车辆主体中的声传输的信息、声参数值和变量的影响、用于计算模型的基准等等的新的改进技术。
发明内容
这些目的以及进一步的目的借助于具有分别根据权利要求1和11的特征的方法和装置，以及分别根据权利要求23、24和25的数据程序和数据程序产品而获得。
进一步的优点通过从属权利要求所具体化的内容而获得。
附图说明
通过阅读下文的结合附图的详细说明，会获得对本发明的更好的理解，在附图中
图1a示意性地示出了在透视图中朝向对应的真实发动机的安装状态中的前端看去的根据本发明的扩音器构造的第一实施例，
图1b示意性地示出了在透视图中朝向对应的真实发动机的安装状态中的后端看去的图1a的扩音器构造，
图1c示意性地示出了朝向扩音器膜看去的扩音器单元，
图1d示意性地示出了从图1c中的左边看去的图1c的扩音器单元，
图2示意性地示出了用于根据图1a和1b的扩音器构造的骨架或支撑框架的透视图，该骨架是实质上从与图1b中的扩音器构造相同的方向看去的，
图3a示意性地示出了根据本发明的方法的总体实施例的步骤，
图3b更详细地示意性地示出了根据本发明的方法的一个实施例的步骤，
图4示意性地示出了按照根据本发明的装置的一个实施例的装置的子系统，以及
图5示意性地图示了包括按照根据本发明的一个实施例的数据处理装 置的设备。
具体实施方式
在图1a和1b中按照根据本发明的一个扩音器构造实施例的扩音器构造由100来指代。如下文将要讨论的，该扩音器构造包括多个扩音器单元101，该多个扩音器单元101优选地施加在图2的骨架200中。
根据本发明的扩音器构造被布置成提供所期望的发动机构造的声发散分布。根据一个实施例，该优选的发动机构造是用于重型车辆，例如卡车或公共汽车的内燃机。
由此，根据优选的实施例，根据本发明的扩音器构造设置有扩音器单元，各扩音器单元被构造成模拟至少所要调查的真实期望发动机的最主要声发射源被相互构造的方式。
根据图1a和1b中所描绘的示范性实施例，根据本发明的扩音器构造具有实质上平行六面体的细长构造，该构造具有由在该构造100的顶部部分111处的向上朝向的扩音器单元101构成的组件110(其为一排)、由在每个侧底部部分121上的侧向朝向的扩音器单元101构成的组件120、由在每个侧部分131上的侧向朝向的扩音器单元构成的组件130、由在后侧141上的纵向朝向的扩音器单元构成的组件140、由在前侧151上的纵向朝向的扩音器单元构成的组件150、在后侧141处的实质上圆柱形部分160以及由优选地在纵向且中心的底部部分处的向下朝向的扩音器构成的组件170，它们都如在相应真实发动机的安装状态中所见。
在这种示范性实施例中，组件110意图对应于具有燃料注射、燃烧等的发动机气缸结构以及自其产生的声发射，组件120意图对应于集油盘和自其产生的声发射，组件130意图对应于发动机机体和自其产生的声发射，位于前部的组件150意图对应于带驱动结构和自其产生的声发射，并且在后部的组件140对应于发动机变速器部分和自其产生的声发射，并且组件170对应于集油盘的底部部分，由于集油盘的非刚度及位置接近地面，集油盘是重要的发射源。
根据本发明的优选实施例，提供用于扩音器构造的骨架200或支撑框架200，所述骨架被布置成以一个或多个期望的构造来接收和支撑扩音器。 尤其是，该骨架被布置成接收不同的扩音器的组件并且提供期望的各组件的理想相互定位。由此，根据所示出的实施例(该实施例将所有线条以连续线条示出，以更清楚地示出该骨架布置)，上支撑部210提供给组件110，在每个侧底部部分121为组件120提供支撑空间221，在每个侧部分122上为组件130提供支撑空间222，分别在后侧141和前侧151上为组件140和组件150提供有支撑空间241和支撑空间251，它们都如在相应真实发动机的安装状态中所见。
根据所图示的实施例，该骨架包括顶部壁260、中央纵向延伸壁261、底部壁262、后部山墙(gable)部分263、前部山墙部分264、水平壁部分266和竖直壁部分267的朝前打开的盒状空间265、两个水平架部分——上部水平架部分268和下部水平架部分269、布置在所述架部分之间的纵向、竖直和中心的支撑壁270、以及在壁270的每侧相对于该支撑壁270竖直布置并侧向延伸的实质上圆形的前部件271。
在图1a和1b中，示意性地将扩音器示出为盒，每个盒具有对应于扩音器膜的外围的圆。
在更具体的图1c和d中，每个扩音器单元101具有膜102，信号接收部件103等设置在密封的、气密的盒104中，该盒104设有封闭的腔105，设置有用于麦克风107的凹进部106，从而可以测量由扩音器所产生体积流量，用于扩音器的校准。
由此，根据本发明，扩音器构造还意图并布置为几何学地模拟要研究的发动机，该发动机提供用于声发射的边界条件，并且该扩音器构造意图被控制成提供要研究的发动机的边界条件。
因此，优选地，该扩音器构造的所有表面都应当布置成如真实发动机那样能够参与到声发射中，扩音器膜102和扩音器构造的覆盖表面180都作为扩音器构造的边界表面的部件而参与到发射中。
出于相同的原因，也就是为模拟要研究的真实发动机，该扩音器构造将意图作为真实发动机的替代物安装在车辆中。因此，如图1a和1b所示，该扩音器构造设置有普通的发动机紧固装置190，即支腿，并且优选地，还设置有提升耳191。进一步地，优选地，对应于真实发动机的变速器紧固部分的圆柱形部分160设置有一组螺栓孔192，该组螺栓孔192具有与真实发 动机相同的分布，从而该扩音器构造可以连接至真实车辆变速器。
根据一个根据本发明方法的主要实施例，进行发动机和车辆声发射研究和调查的以下主要步骤：
-识别出一个期望的真实发动机构造，并借助于与该发动机构造的声发射源相关联地分布的多个麦克风，优选详细地记录来自所述发动机构造的声发射；
-选择并提供扩音器构造，用于在声发射方面模拟所述发动机构造；
-借助于施加至扩音器构造的扩音器单元的麦克风，对照所记录的真实发动机声发射来校准该扩音器构造，
-将该扩音器构造作为真实发动机施加到意图车辆中；
-由该扩音器构造产生所期望的声发射；以及
-在期望位置检测声发射。
图3a示意性地图示了根据本发明的一个总体实施例的方法的步骤。
第一步骤S300包括
-选择并提供适于要就声发射进行模拟和研究的发动机构造的扩音器构造，以及
-产生所期望的声发射分布图。
当进行了步骤S300时，该方法结束。
图3b更详细地示意性地图示了用于产生所期望的发动机声发射的根据本发明的方法的一个实施例。
该方法包括第一方法步骤310。该方法步骤310包括以下步骤
-选择一种扩音器构造。
-在步骤310之后，进行随后的方法步骤320。
该方法步骤320包括以下步骤
-选择要被所选择的扩音器构造利用的一种声发射，也就是记录的声发射或人为产生的声发射或其组合。
在方法步骤320之后，进行随后的方法步骤330。
方法步骤330包括以下步骤
-选择所期望的发动机操作条件。
在方法步骤330之后，进行随后的方法步骤340。
方法步骤340包括以下步骤
-根据所选择的发动机操作条件产生要馈送至所选扩音器构造的扩音器的信号S1、…、Sn，并将所述信号馈送至所述扩音器。
在方法步骤340之后，该方法结束。
如图4中所示，根据一个根据本发明装置的实施例，提供作为该装置的一部分的子系统499。
在下文中，术语“链接”指代通信链接，其可以为诸如光电通信线的物理连接器，或者诸如无线连接(例如无线电或微波链接)的非物理连接器。
该子系统包括数据处理单元400，所述数据处理单元400被布置成控制信号产生装置401，所述信号产生装置401被布置成用于产生信号S1、…、Sn并将信号S1、…、Sn馈送至扩音器构造以产生声发射，并且由此提供对应于所期望的发动机声发射分布图的声发射分布图。根据所示出的实施例，设置有用于控制信号示产生装置401的链接402和用于将信号馈送至扩音器单元101或扩音器单元的组件的链接403，这种组件在上文中有讨论。在图4中，由链接403传送的信号S1、…、Sn由箭头405来示意性地图示。根据一个实施例，设置有附加的数据处理单元410，该数据处理单元410可以被布置成执行与单元400实质上相同的功能。
根据本发明的一个实施例，该扩音器构造被馈送基于所记录的要考虑的真实发动机的声发射的信号S。
根据本发明的一个实施例，该扩音器构造被馈送基于人为地产生的声发射的信号S。
根据本发明的一个实施例，该扩音器被馈送基于所记录的和人为地产生的声发射的组合的信号S。
参考图5，示出了设备500的一个实施例。图4中所描绘的数据处理单元400可以包括该设备500。该设备500包括非易失性存储器520、数据处理装置510和读/写存储器550。该非易失性存储器520具有第一存储器部分530，在该第一存储器部分530中存储有诸如操作系统的计算机程序，用于控制该设备500的功能。进一步地，该设备500包括总线控制器、串行通信端口、I/O装置、A/D转换器、时间日期输入口和传输单元、事件计数 器和中断控制器(未示出)。该非易失性存储器还具有第二存储器部分540。
数据处理装置510可以借助于数据总线515与数据端口599通信。非易失性存储器520适于经由数据总线512与数据处理装置510通信。分离的存储器560适于经由数据总线511与数据处理装置510通信。读/写存储器550适于经由数据总线514与数据处理装置510通信。
当在数据端口599上接收到数据时，该数据暂时地存储在第二存储器部分540中。当所接收的输入数据被暂时地存储时，数据处理装置510被设置成开始以上文所说明的方式进行代码的执行。根据一个实施例，在数据端口599上接收的数据可以包括有关期望的扩音器构造、声发射的种类(也就是所记录的和/或人为地产生的发射)、以及期望的发动机操作构造(包括期望的发动机类型和特殊发动机构造)的信息。根据优选的实施例，所期望的发动机类型和发动机构造以及发动机操作构造由发动机意图安装入的车辆的总体全面控制系统即CPU来提供。所述信息(其全部或其部分)能够被设备500使用，以产生所要求的声发射。
设置有计算机程序P，其包括用于接收涉及所要求的发动机操作条件的信息的例行程序。该程序P进一步包括用于根据所要求的发动机操作条件控制信号产生装置401的例行程序，该信号产生装置401用于产生信号S1、…、Sn并将信号S1、…、Sn馈送至扩音器构造。要由程序P接收的涉及所要求的发动机操作条件的信息可以包括有关要被馈送至扩音器构造的信号是应当基于所记录的声发射或是应当基于人为地产生的声发射或其组合的信息。该程序P还包括用于接收涉及所要求的扩音器构造的信息的例行程序，从而能够选择包括包含一个或多个扩音器101的构造的特殊扩音器构造。尤其，这种特殊扩音器构造可以包括代表如之前所说明的特定的发动机技术功能的一个或多个扩音器组件110、120、130、140、150，从而可以隔离特定发动机功能声发射。该程序P可以在分离的存储器560和/或读/写存储器550中以可执行方式或在压缩状态下被存储。
当谈到数据处理装置510执行特定功能时，应当理解，数据处理装置510执行程序P的存储在分离的存储器560的特定部分，或程序P的存储在读/写存储器550中的特定部分。
本文所说明的方法的部分能够由设备500，借助于数据处理装置510 运行存储在分离的存储器560或读/写存储器550中的程序而进行。当设备500运行该程序时，执行了本文所说明的方法的部分。
本发明的一个方面涉及计算机程序，该计算机程序包括用于当该计算机程序在计算机上运行时执行分别参考附图3a和3b所描绘的方法步骤的程序代码。
本发明的一个方面涉及计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在计算机可读介质中的程序代码，该程序代码用于当该计算机程序在计算机上运行时执行分别参考附图3a和3b所描绘的方法步骤。
本发明的一个方面涉及能直接存储在计算机的内部存储器中的计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序用于当该计算机程序在计算机上运行时执行分别参考附图3a和3b所描绘的方法步骤。
根据本发明的方法以及装置的功能应当已经由上文所给出的说明在相当大且充分的程度上解释清楚了。
由此，根据所示出和讨论的实施例，基于发动机类型、发动机安装构造等形式的发动机特征，优选地借助于扩音器构造骨架或支撑框架200来选择并提供扩音器构造。为子系统499的数据处理单元400提供涉及所要求的操作条件等的信息，并且该信息由该子系统499的数据处理单元400接收，并且产生信号S并将该信号S馈送至扩音器以产生所要求的声发射。
所要求的声发射可以分离地或以期望的组合用于整个发动机、用于一个或多个特殊发动机技术功能，例如具有燃料注射的气缸。
为了车辆研究的目的，将扩音器构造引入至车辆。
所产生的声发射借助于麦克风构造来检测，所述麦克风构造适用于实际研究，以用于反馈、文件整理等。
与现有技术比较，根据本发明的方法和装置提供了进行发动机声发射的研究和控制的极其灵活和容易的可能性。
借助于该扩音器构造骨架或支撑框架200，获得了较高的构造灵活度，获得了关于单个扩音器以及扩音器组件的相互定位，还容易进行一个或多个扩音器的互换。
在上文中结合优选的实施例和示例说明了本发明。
当然，在不脱离基本发明思想的前提下，可以想象进一步的实施例以 及较小的增加和修改。
根据一个实施例，扩音器单元的膜布置为要封锁的，从而封锁的扩音器单元不会与任何一个或多个其他扩音器单元(诸如相邻单元)干涉。
进一步地，从上文的说明可以推断，优选地，每个扩音器单元分离地被馈送信号S，从而例如相邻单元可以同相地或相互反向地被馈送，以产生不同的所要求的声发射。
由此不应当认为本发明限制于所示出的实施例和示例，而是可以在所附的权利要求书的范围内变化。
Claims (23)
1.一种产生来自发动机的声发射的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-识别出一个期望的真实发动机构造，该发动机构造的声发射意欲被模拟，
-提供基于所识别出的发动机构造的扩音器构造(100)，该所识别出的发动机构造具有用于所述声发射的边界条件，并且所述扩音器构造意欲被控制以提供所述发动机的边界条件；
-借助于与该真实发动机构造的声发射源相关联而分布的麦克风，记录来自所述真实发动机构造的声发射；
-借助于施加至所述扩音器构造的扩音器单元的麦克风(107)，相对于所记录的来自所述真实发动机的声发射校准该扩音器构造；
-将用于提供期望的声发射的信号(S)馈送至所述扩音器构造(100)；以及
-将该扩音器构造作为一个真实发动机的代替物引入至车辆中，用于包括所述车辆的声发射模拟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-提供具有扩音器单元(101)的扩音器构造(100)，各扩音器单元(101)被构造成模拟至少该发动机的各最主要声发射源被相互构造的方式，其中所述最主要声发射源包括用于燃烧的气缸结构、具有驱动结构的凸轮轴以及发动机的集油盘。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-作为骨架或支撑框架(200)来提供该扩音器构造，用于以所期望的构造安装所期望的扩音器单元。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-作为骨架或支撑框架(200)来提供该扩音器构造，用于以所期望的构造可拆卸地安装所期望的扩音器单元。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-将基于被记录的真实发动机的声发射的信号(S)馈送至该扩音器构造。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-将基于人为地产生的声发射的信号(S)馈送至该扩音器构造。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-提供数据处理单元，用于根据所期望的发动机声发射来控制信号(S)的产生以及信号(S)至扩音器构造的馈送。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-为该扩音器构造提供组件形式的扩音器，每个组件包括一个或多个扩音器并代表特定的发动机技术功能，以及
-将一个或多个所述特定的发动机技术功能声发射隔离，以得到分离的声发射。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤
-由在期望位置处的麦克风来检测来自扩音器构造和车辆的声发射，用于研究车辆中的声发射。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机是用于重型车辆的内燃机。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述重型车辆为重型卡车或公共汽车。
12.一种产生来自发动机的声发射的装置，其特征在于，包括基于一个识别出的期望真实发动机构造的扩音器构造(100)，该真实发动机的声发射意欲被模拟，且在这方面基于所识别出的发动机构造，该所识别出的发动机构造具有用于所述声发射的边界条件，并且所述扩音器构造意欲被控制以提供所述发动机的边界条件，其特征还在于，具有向所述扩音器构造(100)馈送用于提供期望声发射的信号(S)的装置，
其中所述扩音器构造被布置成作为真实发动机的代替物引入至车辆中，用于包括所述车辆的声发射模拟，并且
借助于与该发动机构造的声发射源相关联而分布的麦克风来记录来自所述真实发动机构造的声发射，以及借助于施加至所述扩音器构造的扩音器单元的麦克风以便相对于所记录的来自所述真实发动机的声发射校准该扩音器构造的装置。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述扩音器构造设置有扩音器单元(101)，各扩音器单元(101)被构造成与至少该发动机的各最主要声发射源被定位和相互构造的方式相对应，其中所述最主要声发射源包括用于燃烧的气缸结构、具有驱动结构的凸轮轴以及发动机的集油盘。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，该发动机是内燃机。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述扩音器构造作为骨架或支撑框架(200)而被提供，所述骨架或支撑框架(200)被布置成用于以所期望的构造安装扩音器单元。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述扩音器构造作为骨架或支撑框架(200)而被提供，所述骨架或支撑框架(200)被布置成用于以所期望的构造可拆卸地安装扩音器单元。
17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，馈送至扩音器构造中的信号(S)基于被记录的期望真实发动机的声发射。
18.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，馈送至扩音器构造中的信号(S)基于人为地产生的声发射。
19.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述扩音器单元(101)设置为用于扩音器膜(102)的密封的盒(104)，并设置有用于麦克风(107)的麦克风凹进部(106)，以测量该盒中的体积流量用于校准。
20.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述扩音器构造(100)为实质上平行六面体的细长构造，该构造具有组件(110)，其为由在构造(100)的顶部部分(111)处的向上朝向的扩音器单元(101)构成的排；由在每个侧底部部分(121)上的侧向朝向的扩音器单元(101)构成的组件(120)；由在每个侧部分(131)上的侧向朝向的扩音器单元构成的组件(130)；由在后侧(141)上的纵向朝向的扩音器单元构成的组件(140)；由在前侧(151)上的纵向朝向的扩音器单元构成的组件(150)，它们都如在发动机的安装状态中所见。
21.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述骨架(200)包括顶部壁(260)、中央纵向延伸壁(261)、底部壁(262)、后部山墙部分(263)、前部山墙部分(264)、水平壁部分(266)和竖直壁部分(267)的朝前打开的盒状空间(265)、两个水平架部分即上部水平架部分(268)和下部水平架部分(269)、布置在所述水平架部分之间的纵向、竖直和中央的支撑壁(270)、以及在支撑壁(270)的每侧相对于该支撑壁(270)竖直布置并侧向延伸的实质上圆形的前部件(271)。
22.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，该扩音器构造包括紧固装置(190)，该紧固装置(190)对应于一个真实发动机的紧固装置，用于将该扩音器构造紧固至车辆中。
23.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，包括数据处理单元(400)，其用于根据所期望的发动机声发射来控制信号(S)的产生以及信号(S)至扩音器构造的馈送。
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