DE102006061564A1

DE102006061564A1 - Verfahren zur Betriebsart-abhängigen Schallbeeinflussung

Info

Publication number: DE102006061564A1
Application number: DE102006061564A
Authority: DE
Inventors: Uwe Kassner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-03
Also published as: CN101210506A; US20080173496A1; FR2918410B1; FR2918410A1

Abstract

Verfahren zur Schallbeeinflussung in einem Aggregat (3) der Brennkraftmaschinenperipherie einer Brennkraftmaschine (1) eines Fahrzeugs, insbesondere in einem Abgassystem (2, 3) der Brennkraftmaschine (1), wobei auf Grund einer erfassten Schallabgabe des Aggregats (3) ein Schallbeeinflussungssignal erzeugt wird und in das Aggregat (3) eingekoppelt wird und wobei das Schallbeeinflussungssignal auch in Abhängigkeit der Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) erzeugt wird.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schallbeeinflussung in einem Aggregat der Brennkraftmaschinenperipherie einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, insbesondere in einem Abgassystem der Brennkraftmaschine, wobei auf Grund einer erfassten Schallabgabe des Aggregats ein Schallbeeinflussungssignal erzeugt wird und in das Aggregat eingekoppelt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Schallbeeinflussungsvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte eines solchen Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, unerwünschte Schallsignale des Abgassystems eines Fahrzeugs mit Brennkraftmaschine durch eine aktive Geräuschbeeinflussung mit einem geeigneten kompensierenden Schallfeld zu beeinflussen. Dazu wird in einem Regelkreis in Abhängigkeit von einem mit einem Mikrofon aufgenommenen Schallsignal ein Schallbeeinflussungssignal erzeugt, das wiederum über einen Schallwandler in den Schalldämpfer des Abgassystems eingekoppelt wird. Der Regelkreis enthält einen Regler mit Parameter, die betriebspunktabhängig gespeichert sind. Der Regler wird in Abhängigkeit beispielsweise von der Motordrehzahl, der Motorlast und dem Zündwinkel, d. h. betriebspunktabhängigen Größen, angepasst, um ein bestimmtes Regelziel, beispielsweise eine minimale Geräuschentwicklung an dem Abgassystem, zu erreichen. Zur Ausführung einer entsprechenden Vorrichtung wird noch auf die Veröffentlichung „Variable Gestaltung des Abgasmündungsgeräuschs am Beispiel eines V6-Motors", Heil, Enderle, MTZ 10/2001, S. 786–794 verwiesen. Weiterhin zeigen die EP 0 840 285 und die DE 199 49 685 A1 Vorrichtungen zur Schallbeeinflussung am Abgassystem oder am Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine.
Aus dem Stand der Technik ist weiterhin bekannt, dass Brennkraftmaschinen mit unterschiedlichen Takt-Verfahren, unter anderem mit einem 4-Takt-Varfahren, betrieben werden können, wobei das Takt-Verfahren einen deutlichen Einfluss auf das vom Abgassystem der Brennkraftmaschine abgegebene Geräusch hat. Inzwischen werden auch Verfahren vorgeschlagen, bei denen Brennkraftmaschinen unmittelbar aufeinander folgend mit unterschiedlichen Takt-Verfahren betrieben werden können. Bei einer solchen Betriebsweise versagen die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Schallbeeinflussung.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine umfassendere Beeinflussung der von einem Aggregat der Brennkraftmaschinenperipherie einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs abgegebenen Schallemission zu ermöglichen, wobei insbesondere eine Anpassung an verschiedene Takt-Verfahren möglich sein soll. Allgemein ist es Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, zu verbessern.
Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Schallbeeinflussung in einem Aggregat der Brennkraftmaschinenperipherie einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, insbesondere in einem Abgassystem der Brennkraftmaschine, wobei auf Grund einer erfassten Schallabgabe des Aggregats ein Schallbeeinflussungssignal erzeugt wird und in das Aggregat eingekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallbeeinflussungssignal auch in Abhängigkeit der Betriebsart der Brennkraftmaschine erzeugt wird. Das Aggregat der Brennkraftmaschine kann das Abgassystem der Brennkraftmaschine oder der Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine sein. Das Schallbeeinflussungssignal wird vorzugsweise durch einen Regler erzeugt und einem Schallwandler, beispielsweise einem Magnetspulenlautsprecher oder einem Piezolautsprecher zugeführt und in das Aggregat eingekoppelt. Der Schallwandler setzt das elektrische Schallbeeinflussungssignal in ein akustisches Signal um. Der Regler ist eingangsseitig vorzugsweise mit einem Mikrofon verbunden, das eine Erfassung der Schallabgabe des Aggregats ermöglicht, wobei das Mikrofon vorzugsweise in der Nähe des Aggregats angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird das Schallbeeinflussungssignal auch in Abhängigkeit der Betriebsart der Brennkraftmaschine erzeugt. Dies bietet den Vorteil, dass die Schallbeeinflussung an die Betriebsart der Brennkraftmaschine angepasst werden kann, so dass auch bei verschiedenen Betriebsarten eine Geräuschentwicklung, die beispielsweise mit gesetzlichen Vorschriften in Übereinstimmung ist oder die entsprechend eines Geräuschziels „Geräuschdesign" gestaltet ist, an dem Aggregat der Brennkraftmaschinenperipherie eingestellt werden kann.
Vorzugsweise ist die Betriebsart der Brennkraftmaschine das Takt-Verfahren der Brennkraftmaschine, so dass das Schallbeeinflussungssignal auch in Abhängigkeit von dem Takt-Verfahren, mit dem die Brennkraftmaschine betrieben wird, erzeugt wird. Das Takt-Verfahren kann beispielsweise ein 2-Takt-Verfahren, ein 4-Takt-Verfahren, ein 6-Takt-Verfahren oder ein anderes Takt-Verfahren sein. Die Erfindung eignet sich besonders für eine Brennkraftmaschine, die in einem 2-Takt-Verfahren und in einem 4-Takt-Verfahren betrieben werden kann. Vorzugsweise wird das Schallbeeinflussungssignal in Abhängigkeit von dem Takt-Verfahren erzeugt, so dass ein vorgegebenes Geräuschdesign erfüllt wird. Brennkraftmaschinen, die mit verschiedenen Betriebsarten oder Takt-Verfahren betrieben werden können, bieten den Vorteil, dass sie je nach Leistungsanforderung unterschiedlich betrieben werden können, so dass gegebenenfalls eine Kraftstoffersparnis ermöglicht wird. Vorteilhafterweise ist die Brennkraftmaschine in einem 2-Takt-Verfahren oder in einem 4-Takt-Verfahren oder einem 6-Takt-Verfahren betreibbar, wobei sich besondere Vorteile ergeben, wenn die Brennkraftmaschine dazu eingerichtet ist, in einem der genannten Takt-Verfahren betrieben zu werden.
Vorzugsweise wird das Schallbeeinflussungssignal erzeugt, so dass bei einem Wechsel der Betriebsart der Brennkraftmaschine die Schallabgabe des Aggregats im Wesentlichen unverändert bleibt. Der Wechsel der Betriebsart ist vorzugsweise der Wechsel zwischen verschiedenen Takt-Verfahren, mit denen die Brennkraftmaschine betrieben wird. Dies bietet den Vorteil, dass der Fahrer oder die Umgebung keine eindeutigen akustischen Hinweise auf den Wechsel der Betriebsart der Brennkraftmaschine bekommen.
Vorteilhafterweise wird ein Regler vorgesehen, der aus der erfassten Schallabgabe das Schallbeeinflussungssignal erzeugt, wobei der Regler dazu eingerichtet ist, dass sein Verhalten durch eine Auswahl eines Parameters vorgebbar ist und der Parameter für den Regler in Abhängigkeit von der Betriebsart ausgewählt wird. Besonders bevorzugt wird, falls der Regler durch Auswahl eines Parametersatzes beeinflusst werden kann, so dass sein Verhalten durch die Auswahl des Parametersatzes vorgebbar ist, wobei der Parametersatz für den Regler in Abhängigkeit von der Betriebsart ausgewählt wird. So sind beispielsweise Regler von Vorteil, die über mehrere Filter verfügen, wobei in dem Parametersatz für jeden Filter ein einzelner oder eine Gruppe von Parameter abgespeichert werden kann, so dass die Filter durch den Parameter eindeutig angesteuert werden. Allgemein bietet dieses Merkmal den Vorteil, dass bei einem Wechsel der Betriebsart oder bei einer Änderung des Takt-Verfahrens, mit dem die Brennkraftmaschine betrie ben wird, eine schnelle Umschaltung möglich ist, so dass die Schallabgabe des Aggregats im Wesentlichen unverändert bleibt.
Vorteilhafterweise wird bei der Erzeugung des Schallbeeinflussungssignals auch ein Betriebspunkt-Parameter, der von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängt, berücksichtigt. Dieser Betriebspunkt-Parameter kann beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine oder die Drosselklappenstellung der Brennkraftmaschine sein. Dies bietet den Vorteil, dass das Schallbeeinflussungssignal besser an den Betrieb der Brennkraftmaschine angepasst werden kann.
Vorteile bietet auch die Berücksichtigung eines Zusatz-Parameters bei der Erzeugung des Schallbeeinflussungssignals, wobei der Zusatz-Parameter von dem Betriebspunkt und von der Betriebsart der Brennkraftmaschine unabhängig ist. Der Betriebspunkt-Parameter oder der Zusatz-Parameter werden vorteilhafterweise als Vorgabe für den Regler verwendet, so dass das Verhalten des Reglers durch die Auswahl des Betriebspunkt-Parameters oder des Zusatz-Parameters vorgebbar ist. Der Zusatz-Parameter kann beispielsweise das Verhalten oder die Vorlieben des Fahrers wiedergeben. Der Vorteil ist, dass auf diese Weise eine Anpassung des durch das Aggregat der Brennkraftmaschinenperipherie abgegebenen Schalls an Vorlieben des Fahrers möglich ist.
Anstelle der oben genannten Parametersätze, vorzugsweise zwei Parametersätze für das 2-Takt-Verfahren und das 4-Takt-Verfahren, können auch verschiedene Regelalgorithmen verwendet werden, zwischen denen umgeschaltet wird, so dass sich der Klang des Aggregats bei der Umschaltung der Betriebsart nicht ändert. Vorzugsweise ist das Aggregat ein Schalldämpfer des Abgassystems der Brennkraftmaschine oder der Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine. Eine Beeinflussung des von diesen beiden Aggregaten abgegebenen Schalls bietet den Vorteil, dass zwei Hauptschallquellen eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine eingebaut ist, beeinflusst werden, so dass das von dem Fahrzeug abgegebene Geräusch maßgeblich beeinflusst werden kann. Daher bietet eine Beeinflussung beider genannter Aggregate besondere Vorteile. Alternativ ist jedoch auch lediglich die Beeinflussung nur eines Aggregats vorteilhaft, beispielsweise zur Vermeidung von unnötigen Kosten, falls auf eine Beeinflussung des vom Ansaugtrakt abgegebenen Schalls verzichtet werden kann, da er im Vergleich zu dem vom Schalldämpfer abgegebenen Schall nur eine untergeordnete Rolle spielt. Allerdings kann auch umgekehrt eine Beeinflussung lediglich des vom Ansaugtrakt abgegebenen Schalls vorteilhaft sein, beispielsweise falls der vom Ansaugtrakt abgegebene Schall in der Gesamtschallabgabe der Brennkraftmaschinenperipherie dominierend ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Schallbeeinflussungsvorrichtung, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, ggf. mit einem oder mehreren der oben genannten vorteilhaften Merkmale eingerichtet ist.
Ebenso ist ein Computerprogramm Gegenstand der Erfindung, das Programmcodes zur Durchführung aller Schritte nach einem der oben dargestellten vorteilhaften Verfahren umfasst, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen eingehender beschrieben, wobei die Zeichnungen zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Schallbeeinflussungsvorrichtung; und
2 ein erfindungsgemäßes Verfahren, das mit der Schallbeeinflussungsvorrichtung der 1 ausgeführt wird.
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schallbeeinflussungsvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, den Schall zu beeinflussen, der von einem Schalldämpfer 3 abgegeben wird. Der Schalldämpfer 3 ist über ein Rohr 2 mit einer Brennkraftmaschine 1 eines Fahrzeugs verbunden. Zur Beeinflussung des von dem Schalldämpfer 3 abgegebenen Schalls ist ein Regler 4 vorgesehen, der ein Schallbeeinflussungssignal erzeugt, mit dem ein Verstärker 5 angesteuert wird, der wiederum einen Schallwandler 6 ansteuert, der an dem Schalldämpfer 3 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das verstärkte Schallbeeinflussungssignal in den Schalldämpfer 3 einzukoppeln, so dass der von dem Schalldämpfer 3 abgegebene Schall entsprechend beeinflusst wird. Der Regler 4 ist weiterhin mit einem Mikrofon 7 verbunden, das den von dem Schalldämpfer 3 abgegebenen Schall, in diesem Fall an einem Mündungsrohr der aus dem Rohr 2 und dem Schalldämpfer 3 bestehenden Abgasanlage, abgegebenen Schalls zu erfassen. Weiterhin ist der Regler 4 mit der Brennkraftmaschine 1 bzw. einer Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine 1 verbunden, so dass der Regler 4 Informationen über die Betriebsart und den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erhält. Der Betrieb der in der 1 gezeigten Schallbeeinflussungsvorrichtung wird im Folgenden im Zusammenhang mit der 2 anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren eingehender erläutert. Dabei wird in der Figurenbeschreibung der 2 auf die 1 Bezug genommen.
Die 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Beeinflussen des Schalls, der von dem Schalldämpfer 3 als Aggregat der Brennkraftmaschinenperipherie abgegeben wird. Das Verfahren startet in einem Schritt 11 mit dem Start der Brennkraftmaschine 1 des Fahrzeugs. Anschließend wird in einem Schritt 12 abgefragt, in welcher Betriebsart die Brennkraftmaschine 1 betrieben wird. Konkret wird abgefragt, ob die Brennkraftmaschine im 2-Takt-Verfahren betrieben wird. Falls dies der Fall ist, so wird das Verfahren in einem Schritt 13 fortgesetzt. Die andere mögliche Betriebsart der Brennkraftmaschine 1 ist das 4-Takt-Verfahren, so dass bei einer negativen Antwort der Abfrage des Schritts 12 angenommen wird, dass die Brennkraftmaschine 1 im 4-Takt-Verfahren betrieben wird. In diesem Fall springt das Verfahren zu einem Schritt 14. In den Schritten 13 und 14 wird der für das jeweilige Takt-Verfahren abgespeicherte Parametersatz aufgerufen. Diese Parametersätze dienen dazu, den Regler 4 mit dem jeweiligen Parametersatz anzusteuern, so dass der Regler 4 über den Schallwandler 6 den von dem Schalldämpfer 3 abgegebenen Schall entsprechend der Parametersätze beeinflusst. Die beiden Parametersätze sind so aufeinander abgestimmt, dass der abgegebene Schall nach der Beeinflussung durch das Schallbeeinflussungssignal keine wesentlichen Unterschiede zeigt, egal ob die Brennkraftmaschine im 2-Takt-Verfahren oder im 4-Takt-Verfahren betrieben wird. Nach Auswahl einer dieser beiden Parametersätze in den Schritten 13 und 14 fährt das Verfahren in jedem Fall mit einem Schritt 15 fort, in dem weitere Parameter in den Regler 4 eingespeist werden, beispielsweise die Winkellage der Brennkraftmaschine 1, so dass der Regler 4 eine Information über das Pulsationsverhalten des Abgases in dem Rohr 2 und in dem Schalldampfer 3 erhält. Weiterhin werden im Schritt 15 gegebenenfalls weitere betriebspunktabhängige Parameter oder betriebspunktunabhängige Parameter dem Regler 4 zugeführt. So kann dem Regler 4 eine Information über vom Fahrer bevorzugte Geräuschkulissen zugeführt werden.
In einem nachfolgenden Schritt 16 erfolgt dann die Beeinflussung des Schalls durch den Regler 4. Diese Beeinflussung wird fortgesetzt, wobei parallel nachfolgend in einem Schritt 17 abgefragt wird, ob die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird. Falls die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird, so springt das Verfahren zu einem Schritt 18, in dem es beendet wird. Wird die Brennkraftmaschine jedoch im Schritt 17 als noch laufend erkannt, so springt das Verfahren zu rück zu dem Schritt 12, in dem wiederum abgefragt wird, ob sich die Betriebsart der Brennkraftmaschine geändert hat. Nachfolgend wird die beschriebene Schleife durchlaufen, bis im Schritt 17 festgestellt wird, dass die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird.
Das Verfahren wurde hier im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine erklärt, die dazu ausgelegt ist, im 2-Takt-Verfahren oder im 4-Takt-Verfahren betrieben zu werden. Alternativ ist jedoch auch vorstellbar, das Verfahren bei anderen Takt-Verfahren anzuwenden, beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine, die dazu eingerichtet ist, auch ein 6-Takt-Verfahren zum Betrieb zu verwenden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schallbeeinflussungsvorrichtung an dem Mittelschalldämpfer 2 und dem Endschalldämpfer 3 angeordnet, die ein Aggregat der Brennkraftmaschinenperipherie der Brennkraftmaschine 1, nämlich das Abgassystem der Brennkraftmaschine 1, bilden. Die Erfindung kann jedoch auch an anderen Aggregaten der Brennkraftmaschinenperipherie, wie beispielsweise dem Luftzuführsystem der Brennkraftmaschine 1 angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0840285 [0002]
- DE 19949685 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Variable Gestaltung des Abgasmündungsgeräuschs am Beispiel eines V6-Motors", Heil, Enderle, MTZ 10/2001, S. 786–794 [0002]

Claims

Verfahren zur Schallbeeinflussung in einem Aggregat (3) der Brennkraftmaschinenperipherie einer Brennkraftmaschine (1) eines Fahrzeugs, insbesondere in einem Abgassystem (2, 3) der Brennkraftmaschine (1), wobei auf Grund einer erfassten Schallabgabe des Aggregats (3) ein Schallbeeinflussungssignal erzeugt wird und in das Aggregat (3) eingekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallbeeinflussungssignal auch in Abhängigkeit der Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) das Takt-Verfahren der Brennkraftmaschine (1) ist, so dass das Schallbeeinflussungssignal auch in Abhängigkeit von dem Takt-Verfahren, mit dem die Brennkraftmaschine (1) betrieben wird, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) in einem 2-Takt-Verfahren und/oder in einem 4-Takt-Verfahren und/oder in einem 6-Takt-Verfahren betreibbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallbeeinflussungssignal erzeugt wird, so dass bei einem Wechsel der Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) die Schallabgabe des Aggregats (3) im wesentlichen unverändert bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler (4) vorgesehen wird, der aus der erfassten Schallabgabe das Schallbeeinflussungssignal erzeugt, wobei der Regler (4) dazu eingerichtet ist, dass sein Verhalten durch eine Auswahl eines Parameters vorgebbar ist, und der Parameter für den Regler (4) in Abhängigkeit von der Betriebsart ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung des Schallbeeinflussungssignals auch ein Betriebspunkt-Parameter, der von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) abhängt, berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung des Schallbeeinflussungssignals auch ein Zusatz-Parameter berücksichtigt wird, der von dem Betriebspunkt und von der Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) unabhängig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat (3) ein Schalldämpfer (3) des Abgassystems (2, 3) der Brennkraftmaschine (1) und/oder der Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine (1) ist.
Schallbeeinflussungsvorrichtung, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.