DE102005030993A1

DE102005030993A1 - Verfahren zur Geräuschgestaltung bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005030993A1
Application number: DE102005030993A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Brusius; Dirk Dr.-Ing. Lieske; Walter Dipl.-Ing. Zipp (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-07-02
Filing date: 2005-07-02
Publication date: 2007-01-04

Abstract

Bei einem Verfahren zur Geräuschgestaltung bei einer Brennkraftmaschine (1) werden über eine Abgasrückführleitung (8) in der Brennkraftmaschine (1) erzeugte Abgase einer zu der Brennkraftmaschine (1) führenden Ansaugleitung (3) zugeführt und die in die Ansaugleitung (3) rückgeführte Abgasmenge wird durch ein Abgasrückführventil (10) gesteuert. Das Abgasrückführventil (10) wird in seiner zumindest teilweise geöffneten Stellung mit einer derartigen Frequenz in Schwingungen versetzt, dass das Ansauggeräusch innerhalb der Ansaugleitung (3) beeinflusst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geräuschgestaltung bei einer Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

In der EP 1 431 536 A1 ist ein Schallwandler für ein Kraftfahrzeug beschrieben, welcher einen hohlen Übertragungskörper aufweist, der an seinem Eingang mit der Brennkraftmaschine verbunden und dessen Ausgang zu dem Motorraum oder dem Innenraum des Kraftfahrzeugs gerichtet ist, um das von der Brennkraftmaschine erzeugte Geräusch zu beeinflussen. Dabei kann der Übertragungskörper an eine Sekundärluftleitung oder eine Abgasrückführleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen sein. Auf diese Weise soll sich eine kostengünstigere Ausführungsform des Schallwandlers ergeben, da der Übertragungskörper niedrigeren Temperaturen als üblich ausgesetzt ist.

Eine Vorrichtung, mit welcher ein weiteres derartiges Verfahren durchgeführt werden kann, ist in der DE 102 22 507 A1 beschrieben. Dabei sind wenigstens zwei gasführende Leitungen der Brennkraftmaschine akustisch miteinander gekoppelt, so dass einzelne Motorordnungen verstärkt bzw. eliminiert werden können.

Bei beiden Vorrichtungen lässt sich auf die dort beschriebene Art und Weise zwar tatsächlich der von der Brennkraftmaschine erzeugte Klang beeinflussen, es sind jedoch zum einen zusätzliche Bauteile erforderlich und die dort beschriebenen Vor richtungen müssen zum anderen an jede Brennkraftmaschine angepasst werden.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht darin, dass die Beeinflussung des von der Brennkraftmaschine erzeugten Geräuschs meist dauerhaft ist, so dass der Fahrer diese Beeinflussung auch dann hinnehmen muss, wenn er dies an sich nicht möchte.

Bei auf Komfort ausgelegten Kraftfahrzeugen wird das Geräusch der Brennkraftmaschine meist auf ein leises und unauffälliges Klangbild hin optimiert, wozu diverse elementare Baugruppen der Brennkraftmaschine konkret festgelegt werden müssen. Falls eine solche Brennkraftmaschine in eine andere Fahrzeugvariante eingebaut werden soll, bei welcher der sportliche Charakter mehr im Vordergrund steht als der Komfort, so kann ein entsprechendes Geräuschverhalten der Brennkraftmaschine erwünscht sein.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Geräuschgestaltung bei einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welchem mit einem möglichst geringen zusätzlichen Bauteil- und Kostenaufwand eine Veränderung des von der Brennkraftmaschine erzeugten Geräuschs möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu der Brennkraftmaschine führende Ansaugleitung und die in die Ansaugleitung mündende Abgasrückführleitung genutzt, um das von der Brennkraftmaschine erzeugte Geräusch zu beeinflussen. Hierbei wird der die Ansaugleitung durchströmenden Ansaugluft eine Druckpulsation aus der Abgasrückführleitung überlagert, was zu der Geräuschbeeinflussung führt. Die Abgasrückführung wird also dynamisch angesteuert. Vorteilhafterweise ist hierzu im Prinzip kein zusätzliches Bauteil erforderlich. Es ist lediglich notwendig, das Abgasrückführventil so auszulegen, dass es in der Lage ist, die für die gewünschten Frequenzbereiche erforderlichen Verstellgeschwindigkeiten zu erreichen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Frequenz und die Amplitude der Schallwellen innerhalb der Ansaugleitung auf sehr flexible Art und Weise modulieren und es können verschiedene Modulationsalgorithmen gleichzeitig in unterschiedlichen Frequenzbereichen überlagert werden. So können beispielsweise eine Schwingung im Bereich der zweiten Motorordnung reduziert, eine dritte und eine sechste Motorordnung verstärkt und gleichzeitig diese beiden Motorordnungen beispielsweise lastabhängig moduliert werden. Selbstverständlich sind die genannten Motorordnungen nur beispielhaft zu sehen und das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei vollkommen anderen Motorordnungen und in völlig anderen Kombinationen angewendet werden.

Der dominierende Pfad des Schalls ist dabei stets die dem Volumenstrom der Ansaugluft überlagerte Druckpulsation aus der Abgasrückführleitung, wohingegen die Oberflächenabstrahlung, zum Beispiel über das Luftfiltergehäuse, ein Nebenpfad der Schallabstrahlung ist.

In diesem Zusammenhang liegt der besondere Vorteil des Verfahrens darin, dass es für jede Brennkraftmaschine und/oder jedes Kraftfahrzeug mit sehr geringem Aufwand verändert werden kann, um den gewünschten Klangcharakter der Brennkraftmaschine zu erzielen. Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch ein Eingriff in die Geräuschgestaltung seitens des Fahrers.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Abgasrückführventil von einem Steuergerät gesteuert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer Ansaug- und einer Abgasanlage, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
Zu einer sehr schematisch dargestellten, zum Einbau in ein in der Figur nicht gezeigtes Kraftfahrzeug vorgesehenen Brennkraftmaschine 1 führt eine Abgasanlage 2, welche eine Abgasleitung 3 mit einem darin angeordneten Luftfilter 4 und mit einem dem Luftfilter 4 in der mit "X" angedeuteten Strömungsrichtung der Ansaugluft nachfolgenden Ladeluftkühler 5 aufweist.
In der Brennkraftmaschine 1 in an sich bekannter Weise erzeugte Abgase verlassen dieselbe durch eine Abgasanlage 6, welche eine Abgasleitung 7 aufweist. Von der Abgasleitung 7 zweigt eine Abgasrückführleitung 8 ab, welche in einem sogenannten Mischgehäuse 9 in die Abgasleitung 7 einmündet. Da die Funktion und die Wirkung der Rückführung von Abgas über die Abgasrückführleitung 8 in die Ansaugleitung 3 prinzipiell bekannt sind, wird hierin nicht näher darauf eingegangen. Zur Dosierung der Menge des rückgeführten Abgases dient ein Abgasrückführventil 10, welches zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung stufenlos verstellbar ist.
Die Stellung des Abgasrückführventils 10 wird durch ein Steuergerät 11 bestimmt, welches mit unterschiedlichen Daten versorgt wird, beispielsweise mit einem Gaspedal-Sollwert 12 und mit Betriebsdaten 13, welche die Brennkraftmaschine 1 und das Kraftfahrzeug, in dem die Brennkraftmaschine 1 eingebaut ist, betreffen.
Mit der beschriebenen Anordnung kann ein Verfahren zur Geräuschgestaltung bei der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt werden, wenn das Abgasrückführventil 10 in seiner zumindest teilweise geöffneten Stellung mit einer derartigen Frequenz in Schwingungen gebracht wird, dass die in dem über das Mischgehäuse 9 in die Ansaugleitung 3 eingeleiteten Abgasstrom vorhandenen Druckpulsationen mit dem Volumenstrom der Ansaugluft überlagert werden, wodurch sich eine Beeinflussung des Ansauggeräuschs innerhalb der Ansaugleitung 3 ergibt. Hierzu wird das Abgasrückführventil 10 mit der gewünschten Frequenz um seine zur Einstellung einer bestimmten Abgasrückführrate notwendige Mittellage in Schwingungen versetzt. Da es sich hierbei um Schwingungen mit hoher Frequenz handelt, ist es erforderlich, das Abgasrückführventil 10 so schnell reagierend auszulegen, dass es die gewünschten Frequenzbereiche für die Geräuschmodulation erreicht. Mit anderen Worten, es sollte sich um ein hochdynamisches Abgasrückführventil 10 handeln. Für den zu diesem Zweck erforderlichen Antrieb des elektrisch betätigten Abgasrückführventils 10 können an sich bekannte Einrichtungen verwendet werden. Eventuell ist ein ausgleichender Gasspeicher zur Durchmischung erforderlich, um zu verhindern, dass die Zylinderfüllung dem Takt der akustischen Modulation folgt.
Auch das das Abgasrückführventil 10 ansteuernde Steuergerät 11 sollte hochdynamisch ausgelegt sein, wozu es beispielsweise auf CAN-Bus gestützte Motorbetriebsdaten, wie oben kurz angegeben, zurückgreifen kann.
Durch die beschriebene Ansteuerung des Abgasrückführventils 10 und die damit verbundene Einflussnahme auf den Volumenstrom der Ansaugluft innerhalb der Ansaugleitung 3 können bestimmte Motorordnungen der Brennkraftmaschine 1 verstärkt, reduziert und/oder moduliert werden. Dies ist vollkommen flexibel möglich und kann, je nach Auslegung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise von der Drehzahl oder der Motorlast derselben abhängig sein. Als weitere Einflussfaktoren kommen außerdem beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, der eingelegte Gang, der Lenkwinkel, die Öffnung bestimmter Fenster oder sogar GPS-Daten in Frage, beispiels weise wenn innerhalb von Wohngebieten ein bestimmter Geräuschpegel nicht überschritten werden soll oder außerhalb von Wohngebieten überschritten werden darf. Des weiteren kann innerhalb des Kraftfahrzeugs auch ein Wählhebel vorgesehen sein, mit dem der Fahrer Einfluss auf die Art der Geräuschgestaltung nehmen kann. Wie bereits erwähnt können alle genannten Faktoren als Eingangsgrößen für das Steuergerät 11 dienen, wo sie entsprechend verarbeitet werden.
Als Beispiel für das beschriebene Verfahren kann bei einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine 1 mit vier Zylindern ein Ansauggeräusch mit einem sportlichen Charakter erzeugt werden, wenn die 3,5te, die vierte und die 4,5te Motorordnung im mittleren Lastbereich dazukommen und bei höherer Last gleichmäßig ansteigen. Dagegen kann vorgesehen sein, dass im unteren Lastbereich, bei dem lediglich eine bestimmte Geschwindigkeit gehalten werden soll, kein zusätzliches Geräusch aufmoduliert wird. Hierbei besteht also eine Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast.
Eine andere Anwendung des Verfahrens zur Geräuschgestaltung bei der Brennkraftmaschine 1 könnte bei einer Dieselbrennkraftmaschine mit acht Zylindern in der Reduzierung einer resonanzbedingten Überhöhung des Ansauggeräuschs bei einer bestimmten Frequenz liegen. Diese Überhöhung kann nach dem Mechanismus der destruktiven Interferenz kompensiert werden, indem mittels des Abgasrückführventils 10 über die Abgasrückführleitung 8 ein phaseninvertiertes Pulsationssignal in die Ansaugleitung 3 eingeleitet und damit die beschriebene Überhöhung ausgelöscht oder zumindest verringert wird.

Claims

Verfahren zur Geräuschgestaltung bei einer Brennkraftmaschine, wobei über eine Abgasrückführleitung in der Brennkraftmaschine erzeugte Abgase einer zu der Brennkraftmaschine führenden Ansaugleitung zugeführt werden, und wobei die in die Ansaugleitung rückgeführte Abgasmenge durch ein Abgasrückführventil gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführventil (10) in seiner zumindest teilweise geöffneten Stellung mit einer derartigen Frequenz in Schwingungen versetzt wird, dass das Ansauggeräusch innerhalb der Ansaugleitung (3) beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführventil (10) von einem Steuergerät (11) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (11) von einem Gaspedal-Sollwert (12) und Betriebsdaten (13) der Brennkraftmaschine (1) und/oder eines Kraftfahrzeugs versorgt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Motorordnungen der Brennkraftmaschine (1) verstärkt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Motorordnungen der Brennkraftmaschine (1) reduziert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Motorordnungen der Brennkraftmaschine (1) moduliert werden.