CN108386280B - 一种用于车辆的降噪方法、降噪系统及车辆 - Google Patents

一种用于车辆的降噪方法、降噪系统及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于车辆的降噪方法、降噪系统及车辆，涉及车辆降噪领域。降噪方法用于主动对车辆的增程器进行降噪，车辆包括增程器，其包括发动机模块和发电机模块，降噪方法包括设定增程器的功率与转速的对应关系和发动机模块的燃烧参数；调节发动机、发电机模块产生的声音的相位，以使它们产生的声音的频率相同且相位相反；控制发动机模块和发电机模块的相位相反的声音的幅值相互抵消。降噪系统包括发动机模块和与发电机模块；其中，发动机模块和发电机模块配置成在工作时相同频率内所产生的声音的相位相反，以使得它们的声音的幅值相互抵消。本发明解决了现有技术中由于大量的隔音材料导致车身重量增加从而影响车辆的动力和增加油耗的问题。

Description

一种用于车辆的降噪方法、降噪系统及车辆
技术领域
本发明涉及车辆降噪领域，特别是涉及一种用于车辆的降噪方法、降噪系统及车辆。
背景技术
车辆噪音的降噪方法通常有被动降噪和主动降噪两种方法，其中，被动降噪就是通过物理降噪的方式使得车辆的噪音减小，而主动降噪一般多为ANC主动降噪技术，具体为通过音响系统，采集并检测车内总和噪音，经过一个控制器总和处理之后，利用消音扬声器产生与车内噪音频率和幅值相同、相位相差180度的音频信号。当噪音信号与抑制噪音信号交汇叠加后便中和以相互抵消，最终达到降噪目的。
但是，一方面，采用传统的被动降噪方法只能通过增加大量的隔音材料以减小车辆中所产生的噪音，从而使得车身自身的重量大幅度地增加，由此，影响了车辆的动力并增加了车辆的油耗；另一方面，采用ANC主动降噪技术由于需要在车内增加很多诸如麦克风，控制计算系统等零部件，从而使得车辆的制造成本得到大幅度地上升。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种用于车辆的降噪方法、降噪系统及车辆，以解决现有技术中由于大量的隔音材料导致车身重量增加从而影响车辆的动力和增加油耗的问题。
本发明一个进一步的目的是要解决现有技术中由于车内增加很多诸如麦克风、控制计算系统等零部件而导致车辆制造成本上升的问题。
特别地，本发明提供了一种用于车辆的降噪方法，用于主动地对所述车辆的增程器进行降噪，所述车辆包括增程器，所述增程器包括发动机模块和发电机模块，所述降噪方法包括：
设定所述增程器的功率与转速的对应关系和所述发动机模块的燃烧参数；
根据所述增程器的功率与转速的对应关系和所述发动机模块的燃烧参数调节所述发动机模块和所述发电机模块产生的声音的相位，以使所述发动机模块和所述发电机模块产生的声音的频率相同且相位相反；
控制所述发动机模块和所述发电机模块的相位相反的声音的幅值相互抵消。
进一步地，还包括：
根据所述增程器的功率与转速的对应关系和所述发动机模块的燃烧参数调节所述发动机模块和所述发电机模块产生的声音的幅值，以使所述发动机模块和所述发电机模块产生的声音的幅值相同；
控制所述发动机模块和所述发电机模块的相位相反的声音的幅值能够完全相互抵消。
本发明还提出一种用于车辆的降噪系统，用于主动地对所述车辆的增程器进行降噪，所述降噪系统包括发动机模块和与所述发动机模块通信连接的发电机模块；
其中，所述发动机模块和所述发电机模块配置成在工作时所产生的声音的频率相同且相位相反，以使得所述发动机模块和所述发电机模块的声音的幅值能够相互抵消，从而降低所述车辆的增程器所产生的噪音。
进一步地，所述发动机模块和所述发电机模块配置成在工作时所产生的声音的频率相同、幅值相同且相位相反，以使得所述发动机模块和所述发电机模块的声音的幅值完全相互抵消，从而降低所述车辆的增程器所产生的噪音。
进一步地，所述降噪系统通过预先设定所述车辆的增程器的功率与转速的对应关系和所述发动机模块的燃烧参数调节所述发动机模块和所述发电机模块所产生的声音的幅值和相位；
其中，所述发动机模块的燃烧参数包括点火提前角、燃油喷射压力、二次喷射模式。
进一步地，所述发动机模块包括发动机和控制所述发动机运转的发动机控制器，以根据预先设定的所述发动机的燃烧参数使所述发动机产生与所述燃烧参数相匹配的声音幅度和相位；
所述发电机模块包括发电机和控制所述发电机运转的发电机控制器，以根据预先设定的所述发动机的燃烧参数使所述发电机产生与所述燃烧参数相匹配的声音幅度和相位。
进一步地，还包括增程控制器，与所述发动机模块和所述发电机模块通信连接，以控制所述发动机模块和所述发电机模块在相同频率内所产生的声音的相位相反，从而使得相位相反的声音的幅值能够得到抵消。
进一步地，还包括增程控制器，与所述发动机模块和所述发电机模块通信连接，以控制所述发动机模块和所述发电机模块在相同频率内所产生的声音的幅值相同且相位相反，从而使得相位相反的声音的幅值能够完全抵消。
进一步地，所述发动机模块和所述发电机模块通过飞轮和花键进行硬件相连。
本发明还提出一种车辆，其中，包括所述的降噪系统，以通过所述降噪系统主动地对所述车辆的增程器进行降噪。
本发明的有益效果可以为：
首先，由于降噪方法或降噪系统通过对发动机模块和发电机模块的设置，使它们在工作时相同频率内所产生的声音的相位相反，从而使得发动机模块和发电机模块的声音的幅值相互抵消，最终实现车辆增程器所产生的噪音得到降低的功能。与现有技术中通过物理降噪的方案相比，本发明的降噪系统只需要通过软件控制对车辆的噪声源(这里指发动机模块和发电机模块)的工作性能(如声音频率、声音幅值以及相位)进行设置，即可实现主动地对车辆的增程器进行降噪，解决了现有技术中由于物理降噪需要大量的隔音材料导致车身重量增加从而影响车辆的动力和增加油耗的问题。
进一步地，本发明的降噪系统无需ANC主动降噪技术中需要在车内增加很多诸如麦克风、控制计算系统等零部件即可实现车辆的主动降噪，从而节约了现有技术中需要通过增加硬件以实现对车辆进行主动降噪的成本。
再者，通过将发动机模块和发电机模块设置成在工作时相同频率内所产生的声音的相位相反，同时使得它们的声音的幅值相同，以使得发动机模块和发电机模块的声音的幅值完全相互抵消，从而车辆增程器所产生的噪音能够得到进一步地降低。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的一种用于车辆的降噪方法的示意性流程图；
图2是根据本发明的另一个实施例的一种用于车辆的降噪方法的示意性流程图；
图3是根据本发明的一个实施例的一种用于车辆的降噪系统的示意性结构框图。
具体实施方式
图1是根据本发明的一个实施例的一种用于车辆的降噪方法的示意性流程图，用于主动地对车辆的增程器进行降噪，车辆包括增程器，增程器包括发动机模块和发电机模块，降噪方法可包括：
S10.设定增程器的功率与转速的对应关系和发动机模块的燃烧参数；
S20.根据增程器的功率与转速的对应关系和发动机模块的燃烧参数调节发动机模块和发电机模块产生的声音的相位，以使发动机模块和发电机模块所产生的声音的频率相同且相位相反；
S30.控制发动机模块和发电机模块的相位相反的声音的幅值相互抵消。
由于用于车辆的降噪方法通过设定增程器的功率与转速的对应关系和发动机模块的燃烧参数，调节发动机模块和发电机模块产生的声音的相位，使它们在工作时相同频率内所产生的声音的相位相反，并控制它们的声音的幅值相互抵消，最终实现车辆增程器所产生的噪音得到降低的功能。与现有技术中通过物理降噪的方案相比，本发明的降噪方法只需要通过软件控制对车辆的噪声源(这里指发动机模块和发电机模块)的工作性能(如声音频率、声音幅值以及相位)进行设置，并通过软件控制发动机模块和发电机模块的声音的幅值相互抵消，即可实现主动地对车辆的增程器进行降噪，解决了现有技术中由于物理降噪需要大量的隔音材料导致车身重量增加从而影响车辆的动力和增加油耗的问题。
在另一个实施例中，如图2所示，降噪方法可包括：
S10.设定增程器的功率与转速的对应关系和发动机模块的燃烧参数；
S20.根据增程器的功率与转速的对应关系和发动机模块的燃烧参数调节发动机模块和发电机模块产生的声音的相位，以使发动机模块和发电机模块所产生的声音的频率相同且相位相反；
S200.根据增程器的功率与转速的对应关系和发动机模块的燃烧参数调节发动机模块和发电机模块产生的声音的幅值，以使发动机模块和发电机模块产生的声音的幅值相同；
S300.控制发动机模块和发电机模块的相位相反的声音的幅值可以完全相互抵消。
其中，步骤S20和步骤S200也可同时进行。
由于通过将发动机模块和发电机模块设置成在工作时相同频率内所产生的声音的相位相反，同时使得它们的声音的幅值相同，使得发动机模块和发电机模块的声音的幅值可以完全相互抵消，从而车辆增程器所产生的噪音可得到进一步地降低。
在图1或图2的实施例中，设定增程器的功率与转速的对应关系，具体可以为：当增程控制器向增程器发送工作指令时，通过发电机控制增程器的功率输出、发动机控制增程器的转速输出，使得增程器在每个工作点可以按照预设的功率和与功率相对应的转速进行工作，如在某一工作点，增程器的功率和与其对应的转速分别可以为：30kW，2500rpm。发动机的燃烧参数的具体设定可以由EMS标定工程师依据发动机的实际情况进行标定。
图3是根据本发明的一个实施例的一种用于车辆的降噪系统的示意性结构框图，用于主动地对所述车辆的增程器进行降噪，降噪系统可包括发动机模块1和与发动机模块通信连接的发电机模块2；其中，发动机模块1和发电机模块2可配置成在工作时所产生的声音的频率相同且相位相反，以使得发动机模块1和发电机模块2的声音的幅值可以相互抵消，从而降低车辆的增程器所产生的噪音。发动机模块1和发电机模块2可统称为增程器。
由于降噪系统通过对发动机模块1和发电机模块2的设置，在增程器工作时，可以使发动机模块1和发电机模块2在相同频率内所产生的声音的相位相反，从而使得它们的声音的幅值可以相互抵消(即发动机模块1和发电机模块2各自所发出的声音的波峰和波谷至少部分区域重叠)，最终可实现车辆增程器所产生的噪音得到降低的功能。与现有技术中通过物理降噪的方案相比，本发明的降噪系统只需要通过软件控制对车辆的噪声源(这里指发动机模块和发电机模块)的工作性能(如声音频率、声音幅值以及相位)进行设置，并通过软件控制发动机模块和发电机模块的声音的幅值相互抵消，即可实现主动地对车辆的增程器进行降噪，解决了现有技术中由于物理降噪需要大量的隔音材料导致车身重量增加从而影响车辆的动力和增加油耗的问题。
在上述实施例中，为了进一步地降低车辆增程器所产生的噪音，可将发动机模块1和发电机模块2配置成在工作时相同频率内所产生的声音的幅值相同且相位相反，以使得发动机模块1和发电机模块2的声音的幅值完全相互抵消，从而进一步降低车辆的增程器所产生的噪音。也就是说，通过调节增程器的功率与转速的对应关系和发动机模块的燃烧参数调节发动机模块1和发电机模块2各自所发出的声音的波峰和波谷，并使它们的声音的波峰和波谷可以完全重叠，从而使得它们的声音的幅值完全相互抵消，以进一步提高降噪的效果。
此外，由于图1或图2所示的降噪方法无需ANC主动降噪技术中需要在车内增加很多诸如麦克风、控制计算系统等零部件即可实现车辆的主动降噪，因此，可节约现有技术中需要通过增加硬件以实现对车辆进行主动降噪的成本。
在上述进一步实施例中，降噪系统可通过预先设定车辆的增程器的功率与转速的对应关系和发动机模块的燃烧参数调节发动机模块1和发电机模块2所产生的声音的幅值和相位；其中，发动机模块的燃烧参数可包括点火提前角、燃油喷射压力、二次喷射模式等等。
发动机工作时，点火时刻对发动机的工作性能有很大的影响。提前点火就是活塞到达压缩上止点之前火花塞跳火，点燃燃烧室内的可燃混合气。从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。能使发动机获得最佳动力性、经济性和最佳排放时的点火提前角称为最佳点火提前角。缸内混合气燃烧有一定的速度，即火花塞跳火到气缸内的可燃混合气完全燃烧时需要一定时间，但是由于发动机的转速很高，在这样短的时间内曲轴却可以转过很大的角度。若恰好在活塞到达上止点时点火，混合气开始燃烧时，活塞已经开始向下运动，导致发动机的功率下降，因此，通过提前点火的设置可保证可燃混合气产生的能量有效的利用，从而提高发动机的输出功率。
在进一步上述实施例中，发动机模块1可包括发动机和控制发动机运转的发动机控制器，以根据预先设定的发动机的燃烧参数使发动机产生与燃烧参数相匹配的声音幅度和相位；发电机模块2可包括发电机和控制发电机运转的发电机控制器，以根据预先设定的发动机的燃烧参数使发电机产生与燃烧参数相匹配的声音幅度和相位。
其中，发动机控制器具有连续监控并控制发动机正常运转的功能，发动机控制器可根车辆各路传感器的输入数据测试和计算所需的空气与燃料混合比及发动机点火提前角度，发动机控制器直接控制发动机在各工况下燃料供给量、燃料喷射正时、点火闭合角、发动机怠速运转以及车辆其他附件系统状态。
在上述任一项实施例中，降噪系统还可包括增程控制器3，与发动机模块1和发电机模块2通信连接，以控制发动机模块1和发电机模块2在相同频率内所产生的声音的相位相反，从而使得相位相反的声音的幅值可以得到抵消。或增程控制器3控制发动机模块1和发电机模块2在相同频率内所产生的声音的幅值相同且相位相反，从而使得相位相反的声音的幅值可以完全抵消，以进一步对车辆的噪声源进行降噪。也就是说，增程控制器3收到降噪指令后，其控制发动机控制器和发电机控制器分别控制发动机、发电机产生与发动机燃烧参数相匹配的声音幅度和相位，并使得发动机和发电机在相同频率内所产生的噪音的相位相反或相位相反且幅度相同，并根据降噪指令控制它们所产生的声音的幅值可以得到抵消，以达到降噪的目的。
在上述任一项实施例中，设定增程器的功率与转速的对应关系，具体可以为：当增程控制器向增程器发送工作指令时，通过发电机控制增程器的功率输出、发动机控制增程器的转速输出，使得增程器在每个工作点可以按照预设的功率和与功率相对应的转速进行工作，如在某一工作点，增程器的功率和与其对应的转速分别可以为：30kW，2500rpm。
发动机的燃烧参数的具体设定可以由EMS标定工程师依据发动机的实际情况进行标定。
在上述一些实施例中，发动机模块1和发电机模块2可通过飞轮和花键进行硬件相连。
在上述任一项实施例中，由于本发明的降噪系统无需ANC主动降噪技术中需要在车内增加很多诸如麦克风、控制计算系统等零部件即可实现车辆的主动降噪，因此，可节约现有技术中需要通过增加硬件以实现对车辆进行主动降噪的成本。
在另一些实施例中，可以首先收集发动机和发电机转动所发出的规律性噪音，此时，位于车内的校准麦克风对环境进行噪音检测，并将所检测的两种声音数据进行汇总后，经过ANC系统以综合运算，从而计算出噪音相位相反的声音波，并对相位相反的声音波进行抵消，以实现降噪的目的。
本发明还提出一种车辆，其包括根据上述任一项实施例所述的降噪系统，从而通过降噪系统主动地对车辆的增程器进行降噪。以解决现有技术中由于物理降噪需要大量的隔音材料导致车身重量增加从而影响车辆的动力和增加油耗的问题。同时，车辆通过降噪系统可节约现有技术中需要通过增加硬件以实现对车辆进行主动降噪的成本。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆的降噪方法，用于主动地对所述车辆的增程器进行降噪，所述车辆包括增程器，所述增程器包括发动机模块和发电机模块，所述降噪方法包括：
设定所述增程器的功率与转速的对应关系和所述发动机模块的燃烧参数；
根据所述增程器的功率与转速的对应关系和所述发动机模块的燃烧参数调节所述发动机模块和所述发电机模块产生的声音的相位，以使所述发动机模块和所述发电机模块所产生的声音的频率相同且相位相反；
控制所述发动机模块和所述发电机模块的相位相反的声音的幅值相互抵消。
2.根据权利要求1所述的降噪方法，其中，还包括：
根据所述增程器的功率与转速的对应关系和所述发动机模块的燃烧参数调节所述发动机模块和所述发电机模块产生的声音的幅值，以使所述发动机模块和所述发电机模块产生的声音的幅值相同；
控制所述发动机模块和所述发电机模块的相位相反的声音的幅值能够完全相互抵消。
3.一种用于车辆的降噪系统，用于主动地对所述车辆的增程器进行降噪，其中，所述降噪系统包括发动机模块和与所述发动机模块通信连接的发电机模块；
其中，所述发动机模块和所述发电机模块配置成在工作时所产生的声音的频率相同且相位相反，以使得所述发动机模块和所述发电机模块的声音的幅值能够相互抵消，从而降低所述车辆的增程器所产生的噪音。
4.根据权利要求3所述的降噪系统，其中，所述发动机模块和所述发电机模块配置成在工作时所产生的声音的频率相同、幅值相同且相位相反，以使得所述发动机模块和所述发电机模块的声音的幅值完全相互抵消，从而降低所述车辆的增程器所产生的噪音。
5.根据权利要求4所述的降噪系统，其中，所述降噪系统通过预先设定所述车辆的增程器的功率与转速的对应关系和所述发动机模块的燃烧参数调节所述发动机模块和所述发电机模块所产生的声音的幅值和相位；
其中，所述发动机模块的燃烧参数包括点火提前角、燃油喷射压力、二次喷射模式。
6.根据权利要求5所述的降噪系统，其中，
所述发动机模块包括发动机和控制所述发动机运转的发动机控制器，以根据预先设定的所述发动机的燃烧参数使所述发动机产生与所述燃烧参数相匹配的声音幅度和相位；
所述发电机模块包括发电机和控制所述发电机运转的发电机控制器，以根据预先设定的所述发动机的燃烧参数使所述发电机产生与所述燃烧参数相匹配的声音幅度和相位。
7.根据权利要求6所述的降噪系统，其中，还包括增程控制器，与所述发动机模块和所述发电机模块通信连接，以控制所述发动机模块和所述发电机模块在相同频率内所产生的声音的相位相反，从而使得相位相反的声音的幅值能够得到抵消。
8.根据权利要求7所述的降噪系统，其中，还包括增程控制器，与所述发动机模块和所述发电机模块通信连接，以控制所述发动机模块和所述发电机模块在相同频率内所产生的声音的幅值相同且相位相反，从而使得相位相反的声音的幅值能够完全抵消。
9.根据权利要求3-8任一项所述的降噪系统，其中，所述发动机模块和所述发电机模块通过飞轮和花键进行机械连接。
10.一种车辆，其中，包括根据权利要求3-9中任一项所述的降噪系统，以通过所述降噪系统主动地对所述车辆的增程器进行降噪。
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