DE102011106647A1

DE102011106647A1 - Antischall-system für abgasanlagen und verfahren zum steuern desselben

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Publication number: DE102011106647A1
Application number: DE102011106647A
Authority: DE
Inventors: Christof Lücking; Andre Mengel
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-01-10
Also published as: JP2013015839A; CN102867509B; ES2431540T3; JP5551214B2; EP2543835B1; US8930071B2; CN102867509A; US20130013147A1; EP2543835A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Antischall-Systems für eine Abgasanlage eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs zur Erzeugung eines Anti-Luftschalls in der Abgasanlage anhand von gemessenem Schall offenbart, um in der Abgasanlage geführten, von einem Verbrennungsmotor erzeugten Luftschall im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird, zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Betrag und Phase auszulöschen. Anhand von im Inneren der Abgasanlage gemessenen Schall (S1) werden Komponenten eines ersten idealen Steuersignals berechnet (S2), wobei die Komponenten zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene erste Sinusschwingungen mit ersten Amplituden umfassen. Aus den ersten Amplituden wird eine erste Gesamtamplitude berechnet (S3), die mit einer vorgegebenen Bezugsamplitude verglichen wird (S4). Falls die erste Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist, folgen die Schritte eines (S5) Berechnens eines Korrekturfaktors aus der Bezugsamplitude und der ersten Gesamtamplitude, eines (S6) Gewichtens der ersten Amplituden mit dem Korrekturfaktor, um gewichtete erste Amplituden zu erhalten, und eines (S7) Bildens der Summe der Produkte der gewichteten ersten Amplituden mit den zugehörigen zueinander um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen und Ausgeben der Summe als Steuersignal an wenigstens einen Lautsprecher. Anderenfalls, falls die erste Gesamtamplitude kleiner oder gleich der Bezugsamplitude ist, folgt der Schritt eines (S8) Bildens der Summe der Produkte der ersten Amplituden des ersten idealen Steuersignals mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen und Ausgeben der Summe als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher. Weiter wird ein Antischall-System für Abgasanlagen eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs, und ein dieses Antischall-System enthaltendes Kraftfahrzeug offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antischall-System für Abgasanlagen und ein Verfahren zum Steuern desselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine aktive Auslöschung oder Beeinflussung von Schallwellen in Abgasanlagen von verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen.
Unabhängig von der Bauform eines Verbrennungsmotors (beispielsweise Hubkolbenmotor, Rotationskolbenmotor oder Freikolbenmotor) werden infolge der hintereinander ablaufenden Arbeitstakte (insbesondere Ansaugen und Verdichten eines Kraftstoff-Luftgemischs, Arbeiten und Ausstoßen des verbrannten Kraftstoff-Luftgemischs) Geräusche erzeugt. Diese durchlaufen zum einen als Körperschall den Verbrennungsmotor und werden außen am Verbrennungsmotor als Luftschall abgestrahlt. Zum anderen durchlaufen die Geräusche als Luftschall zusammen mit dem verbrannten Kraftstoff-Luftgemisch eine Abgasanlage des Verbrennungsmotors.
Diese Geräusche werden häufig als nachteilig empfunden. Zum einen gibt es gesetzliche Vorgaben zum Lärmschutz, die von Herstellern von verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen einzuhalten sind. Diese gesetzlichen Vorgaben geben in der Regel einen im Betrieb des Fahrzeugs maximal zulässigen Schalldruck vor. Zum anderen versuchen Hersteller, den von ihnen erzeugten verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen eine charakteristische Geräuschentwicklung aufzuprägen, welche zum Image des jeweiligen Herstellers passen und die Kunden ansprechen soll. Diese charakteristische Geräuschentwicklung lässt sich bei modernen Motoren mit geringem Hubraumvolumen häufig nicht mehr auf natürlichem Wege sicherstellen.
Die den Verbrennungsmotor als Körperschall durchlaufenden Geräusche lassen sich gut dämmen und stellen daher in der Regel kein Problem hinsichtlich des Lärmschutzes dar.
Die eine Abgasanlage des Verbrennungsmotors zusammen mit dem verbrannten Kraftstoff-Luftgemisch als Luftschall durchlaufenden Geräusche werden durch vor der Mündung der Abgasanlage angeordnete Schalldämpfer reduziert, welche ggf. vorhandenen Katalysatoren nachgeschaltet sind. Derartige Schalldämpfer können beispielsweise nach dem Absorptions- und/oder Reflexionsprinzip arbeiten. Beide Arbeitsweisen weisen den Nachteil auf, dass sie ein vergleichsweise großes Volumen beanspruchen und dem verbrannten Kraftstoff-Luftgemisch einen relativ hohen Widerstand entgegen setzen, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeuges sinkt und der Kraftstoffverbrauch steigt.
Als Alternative oder zur Ergänzung von Schalldämpfern werden seit einiger Zeit sogenannte Antischall-Systeme entwickelt, die dem vom Verbrennungsmotor erzeugten und in der Abgasanlage geführten Luftschall elektroakustisch erzeugten Anti-Schall überlagern. Derartige Systeme sind beispielsweise aus den Dokumenten US 4,177,874 , US 5,229,556 , US 5,233,137 , US 5,343,533 , US 5,336,856 , US 5,432,857 , US 5,600,106 , US 5,619,020 , EP 0 373 188 , EP 0 674 097 , EP 0 755 045 , EP 0 916 817 , EP 1 055 804 , EP 1 627 996 , DE 197 51 596 , DE 10 2006 042 224 , DE 10 2008 018 085 , DE 10 2009 031 848 bekannt.
Derartige Antischall-Systeme verwenden üblicherweise einen sogenannten Filtered-x Least mean squares (FxLMS) Algorithmus, der versucht, ein mittels eines Fehlermikrofons gemessenes Fehlersignal durch Ausgabe von Schall über wenigstens einen mit der Abgasanlage in Fluidverbindung stehenden Lautsprecher auf Null zu regeln. Zum Erzielen einer destruktiven Interferenz der Schallwellen des in der Abgasanlage geführten Luftschalls und des vom Lautsprecher erzeugten Anti-Schalls müssen die vom Lautsprecher herrührenden Schallwellen nach Amplitude und Frequenz den in der Abgasanlage geführten Schallwellen entsprechen, relativ zu diesen jedoch eine Phasenverschiebung von 180 Grad aufweisen. Für jedes Frequenzband des im Abgasrohr geführten Luftschalls wird der Anti-Schall mittels des FxLMS-Algorithmus gesondert berechnet, indem eine geeignete Frequenz und Phasenlage von zwei zueinander um 90 Grad verschobenen Sinusschwingungen bestimmt wird, und die Amplituden für diese Sinusschwingungen berechnet werden. Ziel von Antischall-Systemen ist, dass die Schallauslöschung zumindest außerhalb, ggf. aber auch innerhalb der Abgasanlage hörbar und messbar ist.
Ein entsprechendes Antischall-System kann von der Firma J. Eberspächer GmbH & Co. KG, Eberspächerstrasse 24, 73730 Esslingen, Deutschland bezogen werden.
Durch Verwendung eines Antischall-Systems lässt sich das Bauvolumen einer Abgasanlage um bis zu 60%, das Gewicht um bis zu 40% und der Abgasgegendruck um bis zu 150 mbar reduzieren.
Die Bezeichnung Anti-Schall dient zur Unterscheidung zu dem in der Abgasanlage geführten Luftschall. Für sich alleine betrachtet handelt es sich um gewöhnlichen Luftschall.
Bei vorbekannten Antischall-Systemen und Verfahren zum Steuern derselben ist es nachteilig, dass es zu einer Überlastung des wenigstens einen Lautsprechers kommen kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antischall-System für Abgasanlagen und ein Verfahren zum Steuern desselben bereitzustellen, welche eine Überlastung des wenigstens einen Lautsprechers auf wirksame Weise vermeiden.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Steuern eines Antischall-Systems für eine Abgasanlage eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs zur Erzeugung eines Anti-Luftschalls in der Abgasanlage anhand von gemessenem Schall, um in der Abgasanlage geführten, von einem Verbrennungsmotor erzeugten Luftschall im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird, zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Betrag und Phase auszulöschen. Diese Schallauslöschung soll zumindest außerhalb der Abgasanlage, bevorzugt aber auch innerhalb der Abgasanlage hörbar und messbar sein. Dabei bedeutet ”im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird”, dass die Stelle, an welcher der Schall zumindest teilweise ausgelöscht wird, bezüglich der Abgasströmung stromabwärts oder stromaufwärts um nicht mehr als das zehnfache und insbesondere um nicht mehr als das fünffache und weiter insbesondere um nicht mehr als das doppelte des maximalen Durchmessers der Abgasanlage an der Stelle, an welcher der Schall gemessen wird, entlang der Abgasströmung beabstandet ist. In einem ersten Schritt erfolgt ein Messen von Schall im Inneren der Abgasanlage. Anschließend werden Komponenten eines ersten idealen Steuersignals anhand des gemessenen Schalls berechnet, wobei die Komponenten zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene erste Sinusschwingungen mit ersten Amplituden umfassen. Es folgt ein Berechnen einer ersten Gesamtamplitude aus den ersten Amplituden, woran sich ein Vergleichen der ersten Gesamtamplitude mit einer vorgegebenen Bezugsamplitude anschließt, um festzustellen, ob die erste Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist.
Falls die erste Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist, wird darauf geschlossen, dass eine Beschädigung eines mit dem idealen Steuersignal beaufschlagten Lautsprechers nicht ausgeschlossen werden kann. Daher wird aus der Bezugsamplitude und der ersten Gesamtamplitude ein Korrekturfaktor berechnet, mit dem die ersten Amplituden gewichtet werden, so dass gewichtete erste Amplituden erhalten werden. Die Summe der Produkte der gewichteten ersten Amplituden mit den zugehörigen zueinander um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen wird als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher ausgegeben. Bei einem derart hergeleiteten Steuersignal für den wenigstens einen Lautsprecher kann eine Beschädigung des wenigstens einen Lautsprechers mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden.
Falls die erste Gesamtamplitude hingegen kleiner oder gleich der Bezugsamplitude ist, wird die Summe der Produkte der ersten Amplituden des ersten idealen Steuersignals mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen gebildet und als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher ausgegeben, da dann eine Beschädigung des wenigstens einen Lautsprechers mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann.
Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt eine leichte Anpassung an für die Erzeugung von Anti-Schall verwendete Lautsprecher. Da eine Beschädigung der Lautsprecher mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann, ist es nicht mehr erforderlich, die Lautsprecher an eine theoretisch höchstmögliche Belastung beispielsweise infolge von Instabilitäten anzupassen. Vielmehr können die Lautsprecher an eine demgegenüber niedrigere, durchschnittliche Höchstbelastung angepasst werden. Hierdurch können Lautsprecher mit vergleichsweise niedriger elektrischer Belastbarkeit verwendet werden.
Da zudem nicht einfach das an den wenigsten einen Lautsprecher auszugebende Steuersignal insgesamt gekappt wird, sondern die einzelnen Amplituden des das Steuersignal bildenden Sinusschwingungen einzeln gedämpft werden, bleibt die Klangfarbe des Anti-Schalls unverändert, so dass sich lediglich das Maß der Auslöschung des von dem Verbrennungsmotor erzeugten und in der Abgasanlage geführten Luftschalls ändert.
Gemäß einer Ausführungsform wird die erste Gesamtamplitude durch Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der ersten Amplituden erhalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Korrekturfaktor der Quotient der Bezugsamplitude und der ersten Gesamtamplitude.
Gemäß einer Ausführungsform werden parallel zum Schritt des Berechnens der Komponenten des ersten idealen Steuersignals Komponenten von wenigstens einem zweiten idealen Steuersignal berechnet, welches zueinander um 90 Grad phasenverschobene zweite Sinusschwingungen mit zweiten Amplituden umfasst. Dabei unterscheidet sich die Frequenz der beiden zueinander um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen des ersten idealen Steuersignals von der Frequenz der beiden zueinander um 90 Grad phasenverschobenen zweiten Sinusschwingungen des wenigstens einen zweiten idealen Steuersignals. Entsprechend wird parallel zum Berechnen der ersten Gesamtamplitude aus den zweiten Amplituden eine zweite Gesamtamplitude berechnet. Noch vor dem Schritt des Vergleichens der ersten Gesamtamplitude mit der vorgegebenen Bezugsamplitude werden die erste und zweite Gesamtamplitude miteinander verglichen. Weiter werden noch vor dem Schritt des Vergleichens der ersten Gesamtamplitude mit der vorgegebenen Bezugsamplitude die Amplituden derjenigen Sinusschwingungen desjenigen idealen Steuersignals gleich Null gesetzt, das die kleinere Gesamtamplitude aufweist, wenn die größere Gesamtamplitude mehr als 1,5-mal so groß und insbesondere mehr als 2-mal so groß und weiter insbesondere mehr als 5-mal so groß wie die kleinere Gesamtamplitude ist.
Konkret kann dies beispielsweise ein Setzen der Amplituden der zweiten Sinusschwingungen des wenigstens einen zweiten idealen Steuersignals gleich Null bedeuten, wenn die erste Gesamtamplitude mehr als 1,5-mal so groß wie die zweite Gesamtamplitude ist, oder ein Setzen der Amplituden der ersten Sinusschwingung des ersten idealen Steuersignals gleich Null, wenn die zweite Gesamtamplitude mehr als 1,5-mal so groß wie die erste Gesamtamplitude ist.
Auf diese Weise wird ein dominierendes ideales Steuersignal ermittelt und dieses im weiteren Verfahren alleine verwendet. Hierdurch wird der erforderliche Rechenaufwand gering gehauen.
Dabei kann gemäß einer Ausführungsform der Schritt des Berechnens der ersten Gesamtamplitude aus den ersten Amplituden und des Berechnens der zweiten Gesamtamplitude aus den zweiten Amplituden ein Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der ersten bzw. zweiten Amplituden umfassen.
Weitere Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Steuern eines Antischall-Systems für Abgasanlagen eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs, um in der Abgasanlage geführten, von einem Verbrennungsmotor erzeugten Luftschall im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird, zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Betrag und Phase auszulöschen. Diese Schallauslöschung soll zumindest außerhalb der Abgasanlage, bevorzugt aber auch innerhalb der Abgasanlage hörbar und messbar sein. Dabei bedeutet ”im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird”, dass die Stelle, an welcher der Schall zumindest teilweise ausgelöscht wird, bezüglich der Abgasströmung stromabwärts oder stromaufwärts um nicht mehr als das zehnfache und insbesondere um nicht mehr als das fünffache und weiter insbesondere um nicht mehr als das doppelte des maximalen Durchmessers der Abgasanlage an der Stelle, an welcher der Schall gemessen wird, entlang der Abgasströmung beabstandet ist. Das Verfahren umfasst ein Messen von Schall im Inneren einer Abgasanlage und ein Berechnen von Komponenten eines ersten und wenigstens eines zweiten idealen Steuersignals zur Erzeugung eines Anti-Luftschalls in der Abgasanlage anhand des gemessenen Schalls, wobei die Komponenten jeweils zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene erste und zweite Sinusschwingungen mit ersten und zweiten Amplituden umfassen, wobei sich die Frequenz der beiden um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen des ersten idealen Steuersignals von der Frequenz der beiden um 90 Grad phasenverschobenen zweiten Sinusschwingungen des zweiten idealen Steuersignals unterscheidet. Anschließend wird aus den ersten Amplituden eine erste Gesamtamplitude und aus den zweiten Amplituden eine zweite Gesamtamplitude berechnet. Die Beträge der ersten und zweiten Gesamtamplituden werden addiert, um eine absolute Gesamtamplitude zu erhalten. Diese absolute Gesamtamplitude wird mit einer vorgegebenen Bezugsamplitude verglichen, um festzustellen, ob die absolute Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist. Hierdurch wird ermittelt, ob die absolute Gesamtamplitude der idealen Steuersignale die Belastbarkeit eines verwendeten Lautsprechers überschreitet, oder nicht.
Falls die absolute Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist, und damit mit einer Überlastung des wenigstens einen Lautsprechers gerechnet werden muss, wird aus der Bezugsamplitude und der absoluten Gesamtamplitude ein absoluter Korrekturfaktor berechnet. Die ersten und zweiten Amplituden werden jeweils mit dem absoluten Korrekturfaktor gewichtet, um gewichtete erste und zweite Amplituden zu erhalten. Die Summen der jeweiligen Produkte der gewichteten ersten und zweiten Amplituden mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen werden als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher ausgegeben.
Falls die absolute Gesamtamplitude hingegen kleiner oder gleich der Bezugsamplitude ist, und eine Überlastung des wenigstens einen Lautsprechers damit nicht zu befürchten ist, werden die Summen der Produkte der ersten und zweiten Amplituden des ersten und zweiten idealen Steuersignals mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher ausgegeben.
Auf diese Weise kann ein mehrere Frequenzen des Anti-Schalls enthaltendes Steuersignal auf einfache Weise begrenzt werden, ohne dass die sich stetig ändernde Phasenbeziehung zwischen den Frequenzen berücksichtigt werden muss.
Gemäß einer Ausführungsform ist der absolute Korrekturfaktor der Quotienten aus Bezugsamplitude und der absoluten Gesamtamplitude.
Weitere Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Steuern eines Antischall-Systems für Abgasanlagen eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs, um in der Abgasanlage geführten, von einem Verbrennungsmotor erzeugten Luftschall im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird, zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Betrag und Phase auszulöschen. Diese Schallauslöschung soll zumindest außerhalb der Abgasanlage, bevorzugt aber auch innerhalb der Abgasanlage hörbar und messbar sein. Dabei bedeutet ”im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird”, dass die Stelle, an welcher der Schall zumindest teilweise ausgelöscht wird, bezüglich der Abgasströmung stromabwärts oder stromaufwärts um nicht mehr als das zehnfache und insbesondere um nicht mehr als das fünffache und weiter insbesondere um nicht mehr als das doppelte des maximalen Durchmessers der Abgasanlage an der Stelle, an welcher der Schall gemessen wird, entlang der Abgasströmung beabstandet ist. Das Verfahren umfasst ein Messen von Schall im Inneren einer Abgasanlage und ein Berechnen von Komponenten eines ersten und wenigstens eines zweiten idealen Steuersignals zur Erzeugung eines Anti-Luftschalls in der Abgasanlage anhand des gemessenen Schalls, wobei die Komponenten jeweils zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene erste und zweite Sinusschwingungen mit ersten und zweiten Amplituden umfassen, wobei sich die Frequenz der beiden um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen des ersten idealen Steuersignals von der Frequenz der beiden um 90 Grad phasenverschobenen zweiten Sinusschwingungen des zweiten idealen Steuersignals unterscheidet. Anschließend wird eine momentane Phasenverschiebung zwischen den Komponenten des ersten idealen Steuersignals und den Komponenten des wenigstens einen zweiten idealen Steuersignals bestimmt, und wird aus den ersten Amplituden eine erste Gesamtamplitude und aus den zweiten Amplituden wenigstens eine weitere Gesamtamplitude berechnet. Die Beträge der ersten und der wenigstens einen weiteren Gesamtamplituden werden unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung durch Vektoraddition addiert, um eine momentane Gesamtamplitude zu erhalten. Diese momentane Gesamtamplitude wird (ihrem Betrage nach) mit einer vorgegebenen Bezugsamplitude verglichen, um festzustellen, ob die momentane Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist. Hierdurch wird ermittelt, ob die momentane Gesamtamplitude der idealen Steuersignale die Belastbarkeit eines verwendeten Lautsprechers überschreitet, oder nicht.
Falls die momentane Gesamtamplitude (ihrem Betrage nach) größer als die Bezugsamplitude ist, und damit mit einer Überlastung des wenigstens einen Lautsprechers gerechnet werden muss, wird aus der Bezugsamplitude und der momentanen Gesamtamplitude ein momentaner Korrekturfaktor berechnet. Es ist offensichtlich, dass dieser Korrekturfaktur ständig angepasst werden muss, da er von der momentanen Phasenverschiebung zwischen den Komponenten des ersten idealen Steuersignals und den Komponenten des wenigstens einen zweiten idealen Steuersignals abhängt. Die ersten und zweiten Amplituden werden jeweils mit dem momentanen Korrekturfaktor gewichtet, um gewichtete erste und zweite Amplituden zu erhalten. Die Summen der jeweiligen Produkte der gewichteten ersten und zweiten Amplituden mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen werden als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher ausgegeben.
Falls die momentane Gesamtamplitude (ihrem Betrage nach) hingegen kleiner oder gleich der Bezugsamplitude ist, und eine Überlastung des wenigstens einen Lautsprechers damit nicht zu befürchten ist, werden die Summen der Produkte der ersten und zweiten Amplituden des ersten und zweiten idealen Steuersignals mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher ausgegeben.
Auf diese Weise kann ein mehrere Frequenzen des Anti-Schalls enthaltendes Steuersignal auf einfache Weise begrenzt werden, wobei auch die sich stetig ändernde Phasenbeziehung zwischen den Frequenzen berücksichtigt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform wird der momentane Korrekturfaktor aus einem Quotienten der Bezugsamplitude und der momentanen Gesamtamplitude erhalten.
Gemäß einer Ausführungsform wird die erste Gesamtamplitude durch Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der ersten Amplituden erhalten, und wird die zweite Gesamtamplitude durch ein Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der zweiten Amplituden erhalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Bezugsamplitude an die maximale elektrische Belastbarkeit des wenigstens einen Lautsprechers angepasst.
Ausführungsformen eines Antischall-Systems für Abgasanlagen eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs weisen eine Antischall-Steuerung, wenigstens einen Lautsprecher, und ein Fehlermikrofon auf. Dabei ist der wenigstens eine Lautsprecher zum Empfang von Steuersignalen mit der Antischall-Steuerung verbunden und ausgebildet, in Abhängigkeit eines von der Antischall-Steuerung empfangenen Steuersignals in einem Schallerzeuger, welcher mit der Abgasanlage in Fluidverbindung gebracht werden kann, einen Anti-Schall zu erzeugen. Weiter ist das Fehlermikrofon mit der Antischall-Steuerung verbunden und an einer im Bereich der Fluidverbindung zwischen Schallerzeuger und Abgasanlage gelegenen Stelle der Abgasanlage anordenbar und ausgebildet, Schall im Inneren der Abgasanlage zu messen und ein entsprechendes Messsignal an die Antischall-Steuerung auszugeben. Dabei bedeutet ”im Bereich der Fluidverbindung”, dass das Fehlermikrophon von der Fluidverbindung zwischen Schallerzeuger und Abgasanlage bezüglich der Abgasströmung stromabwärts oder stromaufwärts um nicht mehr als das zehnfache und insbesondere um nicht mehr als das fünffache und weiter insbesondere um nicht mehr als das doppelte des maximalen Durchmessers der Abgasanlage an dieser Fluidverbindung entlang der Abgasströmung beabstandet ist. Die Antischall-Steuerung ist zum Ausführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet, um von dem Fehlermikrofon erhaltene Signale (und damit in der Abgasanlage geführten Luftschall) durch Ausgabe des Steuersignals an den wenigstens einen Lautsprecher zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Betrag und Phase auszulöschen. Diese Schallauslöschung soll zumindest außerhalb der Abgasanlage, bevorzugt aber auch innerhalb der Abgasanlage hörbar und messbar sein.
Ausführungsformen eines Kraftfahrzeugs weisen einen Verbrennungsmotor, eine Abgasanlage, die mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht, und das vorstehend beschriebene Antischall-System auf, wobei der Schallerzeuger mit der Abgasanlage verbunden und das Fehlermikrofon in oder an der Abgasanlage angeordnet ist.
In diesem Zusammenhang wird darauf verwiesen, dass in dieser Schrift, sofern im Einzelnen nicht explizit anders angegeben, durchgehend und abweichend vom deutschen Sprachgebrauch der Begriff 'steuern' gleichbedeutend mit dem Begriff 'regeln' verwendet wird. Dies betrifft auch alle grammatikalischen Abwandlungen beider Begriffe. In dieser Schrift kann daher der Begriff 'Steuerung' ebenso eine Rückführung einer Regelgröße bzw. deren Messwerts umfassen, wie sich der Begriff 'Regelung' auf eine einfache Steuerkette beziehen kann.
Weiter wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe ”umfassen”, ”aufweisen”, ”beinhalten”, ”enthalten” und ”mit”, sowie deren grammatikalische Abwandlungen, generell als nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z. B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen aufzufassen sind, und in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. In den Figuren werden gleiche bzw. ähnliche Elemente mit gleichen bzw. ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können die einzelnen Merkmale bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen in anderer Anzahl und Kombination als bei den untenstehend angeführten Beispielen verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen
1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Antischall-Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
2 schematische ein Blockdiagramm des Antischall-Systems aus 1 im Zusammenwirken mit einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors zeigt,
3A, 3B ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Steuern des Antischall-Systems für Abgasanlagen aus 1 und 2 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Steuern des Antischall-Systems für Abgasanlagen aus 1 und 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt; und
5 ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Steuern des Antischall-Systems für Abgasanlagen aus 1 und 2 gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
Ein Antischall-System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Das Antischall-System weist einen Schallerzeuger 3 in Form eines schallisolierten Gehäuses auf, welches einen Lautsprecher 12 enthält und im Bereich eines Endstückes 2 mit einer Abgasanlage 4 in Fluidverbindung steht.
Das Endrohr 1 weist eine Mündung 2 auf, um in der Abgasanlage 4 geführtes Abgas nach außen abzugeben.
An dem Endrohr 1 ist ein Fehlermikrofon 5 in Form eines Drucksensors vorgesehen. Das Fehlermikrofon 5 misst Druckschwankungen und damit Schall im Inneren des Endrohrs 1 in einem Abschnitt stromabwärts eines Bereichs, in dem die Fluidverbindung zwischen Abgasanlage 4 und Schallerzeuger 3 bereitgestellt wird. Es wird jedoch betont, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Anordnung des Fehlermikrophons beschränkt ist. Allgemein ist es ausreichend, wenn das Fehlermikrophon von der Fluidverbindung zwischen Schallerzeuger und Abgasanlage bezüglich der Abgasströmung stromabwärts oder stromaufwärts um nicht mehr als das zehnfache und insbesondere um nicht mehr als das fünffache und weiter insbesondere um nicht mehr als das doppelte des maximalen Durchmessers der Abgasanlage an dieser Fluidverbindung entlang der Abgasströmung beabstandet ist.
Der Lautsprecher 12 und das Fehlermikrofon 5 sind elektrisch mit einer Antischall-Steuerung 10 verbunden. Dabei ist zwischen der Antischall-Steuerung 10 und dem Lautsprecher 12 ein Verstärker 11 zwischengeschaltet.
Die Abgasanlage 4 weist in der gezeigten Ausführungsform weiter einen zwischen einem Verbrennungsmotor 6 und dem Endstück 1 angeordneten Katalysator 7 zur Reinigung des von dem Verbrennungsmotor 5 emittierten und in der Abgasanlage 4 geführten Abgases auf.
Die Funktionsweise des vorstehenden Antischall-Systems wird nachfolgend anhand der Flussdiagramme aus 3A, 3B, 4 und 5 näher erläutert.
1. Beschreibung der ersten Ausführungsform nach Fig. 3A, Fig. 3B
1.1 Beschreibung des Hauptasts des in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigten Flussdiagramms
Im ersten Schritt S1 wird durch das Fehlermikrofon 5 Schall im Inneren des Endrohrs 1 der Abgasanlage 4 gemessen und ein entsprechender Wert an die Antischall-Steuerung 10 ausgegeben.
In Schritt S2 berechnet die Antischall-Steuerung 10 anhand des vom Fehlermikrofon 5 gemessenen Wertes Komponenten eines ersten und wenigstens eines zweiten idealen Steuersignals. Die Komponenten der idealen Steuersignale umfassen jeweils zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene Sinusschwingungen mit zugehörigen Amplituden.
In der in 3A gezeigten Ausführungsform (und auch in der in 4 und 5 gezeigten Ausführungsform) werden jeweils die Komponenten von zwei idealen Steuersignalen berechnet. Die Komponenten des ersten idealen Steuersignals umfassen zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene erste Sinusschwingungen sin(ωt), sin(ωt + π / 2) mit ersten Amplituden A₁, A₂. Die Komponenten des zweiten idealen Steuersignals umfassen zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene zweite Sinusschwingungen sin(ω't), sin(ω't + π / 2) mit zweiten Amplituden A₁', A₂'. Dabei unterscheidet sich die Frequenz der beiden zueinander um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen sin(ωt), sin(ωt + π / 2) des ersten idealen Steuersignals von der Frequenz der beiden zueinander um 90 Grad phasenverschobenen zweiten Sinusschwingungen sin(ω't), sin(ω't + π / 2) des zweiten idealen Steuersignals. Dies hat zur Folge, dass sich eine Phasenverschiebung zwischen den Komponenten des ersten Steuersignals und den entsprechenden Komponenten des zweiten Steuersignals kontinuierlich ändert.
Selbstverständlich können auch mehrere zweite ideale Steuersignale mit jeweils zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobenen Sinusschwingungen berechnet werden, wobei die Sinusschwingungen unterschiedlicher idealer Steuersignale dann jeweils unterschiedliche Frequenzen aufweisen. Auch ist es möglich, nur die Komponenten eines idealen Steuersignals zu berechnen. Im letztgenannten Fall kann nur die Hauptfrequenz des von dem Verbrennungsmotor 6 emittierten und in der Abgasanlage 4 geführten Abgases durch erzeugten Anti-Schall ausgelöscht oder reduziert werden.
Im nachfolgenden Schritt S3 wird aus den ersten Amplituden A₁, A₂ des ersten idealen Steuersignals eine erste Gesamtamplitude A_ges und aus den zweiten Amplituden A₁', A₂' des zweiten idealen Steuersignals eine zweite Gesamtamplitude A_ges' berechnet.
Dies erfolgt in der gezeigten Ausführungsform durch Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der ersten Amplituden A₁, A₂, um die erste Gesamtamplitude A_ges zu erhalten (A_ges = √(A₁² + A₂²)), und durch Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der zweiten Amplituden A₁', A₂', um die zweite Gesamtamplitude A_ges' zu erhalten (A_ges' = √(A₁'² + A₂'²)). Die vorliegende Erfindung ist auf diese Vorgehensweise jedoch nicht beschränkt.
Anschließend werden die ersten und zweiten Gesamtamplituden A_ges, A_ges' in Schritt S32 miteinander verglichen, um festzustellen, ob die Gesamtamplitude eines der idealen Steuersignale um mehr als das 1,5-fache (und insbesondere um mehr als das zweifache und weiter insbesondere um mehr als das fünffache) größer als die Gesamtamplitude des wenigstens einen anderen idealen Steuersignals ist.
Ist dies der Fall, so werden die Amplituden desjenigen idealen Steuersignals, welche die kleinere Gesamtamplitude bilden, in Schritt S35 gleich Null gesetzt. Auf diese Weise kann das weitere Verfahren auf das dominierende ideale Steuersignal fokussiert werden.
Konkret bedeutet das in der vorliegenden Ausführungsform, dass die Amplituden der zweiten Sinusschwingungen des wenigstens einen zweiten idealen Steuersignals gleich Null gesetzt werden, wenn die erste Gesamtamplitude mehr als 1,5-mal so groß (und insbesondere mehr als 2-mal so groß und weiter insbesondere mehr als 5-mal so groß) wie die zweite Gesamtamplitude ist (A_ges > 1,5·A_ges' bzw. A_ges > 2·A_ges' bzw. A_ges > 5·A_ges'). Entsprechend werden die Amplituden der ersten Sinusschwingung des ersten idealen Steuersignals gleich Null gesetzt, wenn die zweite Gesamtamplitude mehr als 1,5-mal so groß (und insbesondere mehr als 2-mal so groß und weiter insbesondere mehr als 5-mal so groß) wie die erste Gesamtamplitude ist (A_ges' > 1,5·A_ges bzw. A_ges' > 2·A_ges bzw. A_ges' > 5·A_ges).
Falls die Gesamtamplitude keines der idealen Steuersignale um mehr als das 1,5-fache (und insbesondere mehr als das zweifache und weiter insbesondere mehr als das fünffache) größer als die Gesamtamplitude des wenigstens einen anderen idealen Steuersignals ist, wechselt das Verfahren zu Ast ”A” des Flussdiagramms von 3A und 3B. Dieser Ast wird später näher erläutert.
Es wird betont, dass die Schritte S32 und S35 fakultativ sind. Auf diese Schritte kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn in Schritt S2 nur Komponenten eines einzigen idealen Steuersignals berechnet werden.
Anschließend wird die verbleibende Gesamtamplitude A_ges (die Gesamtamplitude des Signals, dessen Amplituden nicht zu Null gesetzt wurden) in Schritt S4 mit einer vorgegebenen Bezugsamplitude A_max verglichen, um festzustellen, ob diese Gesamtamplitude A_ges größer als die Bezugsamplitude A_max ist.
Die Bezugsamplitude A_max ist ein Parameter, der vorliegend an die maximale elektrische Belastbarkeit des Lautsprechers 12 angepasst ist.
Falls die Gesamtamplitude A_ges größer als die Bezugsamplitude A_max ist (A_ges > A_max), wird in Schritt S5 durch Berechnen des Quotienten der Bezugsamplitude A_max und der Gesamtamplitude A_ges ein Korrekturfaktor Q_korr berechnet
Falls die Gesamtamplitude A_ges hingegen kleiner oder gleich der Bezugsamplitude A_max ist (A_ges ≤ A_max), wechselt das Verfahren zu Ast ”B” des Flussdiagramms von 3A und 3B. Dieser Ast wird später näher erläutert.
Anschließend werden die nicht zu Null gesetzten Amplituden A₁, A₂ in Schritt S6 mit dem Korrekturfaktor Q_korr gewichtet, um gewichtete Amplituden A_1gew, A_2gew zu erhalten (A_1gew = Q_korr·A₁, A_2gew = Q_korr·A₂).
Diese gewichteten Amplituden A_1gew, A_2gew werden in Schritt S7 mit den zugehörigen zueinander um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen sin(ωt); sin(ωt + π / 2) multipliziert, und die Produkte zur Bildung eines an den wenigstens einen Lautsprecher 12 auszugebenden Steuersignals Z addiert (Z = A_1gew·sin(ωt) + A_2gew·sin(ωt + π / 2), bevor das Verfahren neu von vorne beginnt.
1.2 Beschreibung des Asts ”A” des in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigten Flussdiagramms
Falls die Gesamtamplitude keines der idealen Steuersignale um mehr als das 1,5-fache (und insbesondere mehr als das zweifache und weiter insbesondere mehr als das fünffache) größer als die Gesamtamplitude des wenigstens einen anderen idealen Steuersignals ist, werden die Beträge der ersten und zweiten Gesamtamplituden A_ges, A_ges' nach dem Schritt S3 des Berechnens der Gesamtamplituden A_ges, A_ges' in Schritt S37' zum Bilden einer absoluten Gesamtamplitude miteinander addiert (A_gesabsol = |A_ges| + |A_ges'|).
Die so erhaltene absolute Gesamtamplitude A_gesabsol wird in Schritt S4' mit einer vorgegebenen Bezugsamplitude A_max verglichen, um festzustellen, ob die absolute Gesamtamplitude A_gesabsol größer als die Bezugsamplitude A_max ist.
Falls die absolute Gesamtamplitude A_gesabsol größer als die Bezugsamplitude A_max ist (A_gesabsol > A_max), wird in Schritt S5' aus der Bezugsamplitude A_max und der absoluten Gesamtamplitude A_gesabsol ein absoluter Korrekturfaktor Q_korrabsol berechnet.
Das Berechnen des absoluten Korrekturfaktors Q_korrabsol erfolgt auch hier durch Bilden des Quotienten der Bezugsamplitude A_max und der absoluten Gesamtamplitude A_gesabsol, um den absoluten Korrekturfaktor Q_korrabsol zu erhalten
Falls die absolute Gesamtamplitude A_gesabsol hingegen kleiner oder gleich der Bezugsamplitude A_max ist (A_gesabsol ≤ A_max), wechselt das Verfahren zu Ast ”C” des Flussdiagramms. Dieser Ast wird später näher erläutert.
Es folgt in Schritt S6 ein Gewichten der ersten und zweiten Amplituden A₁, A₂, A₁', A₂' mit dem absoluten Korrekturfaktor Q_korrabsol, um gewichtete erste und zweite Amplituden A_1gew, A_2gew, A_1gew', A_2gew' zu erhalten (A_1gew = Q_korrabsol·A₁, A_2gew = Q_korrabsol·A₂, A_1gew' = Q_korrabsol·A₁', A_2gew' = Q_korrabsol·A₂').
Anschließend werden in Schritt S7' die Summen der Produkte der gewichteten ersten und zweiten Amplituden A_1gew, A_2gew, A_1gew', A_2gew' mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen sin(ωt), sin(ωt + π / 2), sin(ω't), sin(ω't + π / 2) gebildet (Z = A_1gew·sin(ωt) + A_2gew·sin(ωt + π / 2), Z' = A_1gew'·sin(ω't) + A_2gew'·sin(ω't + π / 2)) und diese als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher 12 ausgegeben, bevor das Verfahren neu von vorne beginnt.
1.3 Beschreibung des Asts ”C” des in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigten Flussdiagramms
Falls die absolute Gesamtamplitude A_gesabsol kleiner oder gleich der Bezugsamplitude A_max ist (A_gesabsol ≤ A_max), werden in Schritt S8' die Summen der Produkte der ersten und zweiten Amplituden A_1gew, A_2gew, A_1gew', A_2gew' des ersten und zweiten idealen Steuersignals mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen sin(ωt), sin(ωt + π / 2), sin(ω't), sin(ω't + π / 2) ohne Gewichtung gebildet (Z = A₁·sin(ωt) + A₂·sin(ωt + π / 2), Z' = A₁·sin(ω't) + A₂'·sin(ω't + π / 2), und als Steuersignale an den wenigstens einen Lautsprecher 12 ausgegeben, bevor das Verfahren neu von vorne beginnt.
1.4 Beschreibung des Asts ”B” des in Fig. 3A, Fig. 3B gezeigten Flussdiagramms
Falls die Gesamtamplitude A_ges hingegen kleiner oder gleich der Bezugsamplitude A_max ist A_ges ≤ A_max, wird in Schritt 58 die Summe der Produkte der nicht zu Null gesetzten Amplituden A₁, A₂ des jeweiligen idealen Steuersignals mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen Sinusschwingungen sin(ωt); sin(ωt + π / 2) gebildet, um das an den wenigstens einen Lautsprecher 12 auszugebende Steuersignal Z zu erhalten (Z = A₁·sin(ωt) + A₂·sin(ωt + π / 2), bevor das verfahren neu von vorne beginnt.
2. Beschreibung der zweiten Ausführungsform nach Fig. 4
Die Schritte S1* bis S3* der zweiten Ausführungsform entsprechen den Schritten S1 bis S3 der vorstehend unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschriebenen ersten Ausführungsform. Die Schritte S37* bis S8* entsprechen den Schritten S37' bis S8' der vorstehend unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschriebenen ersten Ausführungsform. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass in Schritt S2* durch die Antischall-Steuerung 10 in jedem Fall die Komponenten von mehr als einem idealen Steuersignal berechnet werden. Weiter wird in der zweiten Ausführungsform darauf verzichtet, das Verfahren auf ein dominierendes ideales Steuersignal zu fokussieren und die Amplituden des wenigstens einen anderen idealen Steuersignals gleich Null zu setzen. In der Folge werden in der zweiten Ausführungsform die Komponenten aller idealen Steuersignale gewichtet, wenn dies zur Vermeidung einer Überlastung des wenigstens einen Lautsprechers 12 erforderlich ist.
3. Beschreibung der dritten Ausführungsform nach Fig. 5
Die Schritte S1~, S2~, S3~ und S4~ bis S8~ der dritten Ausführungsform entsprechen grundsätzlich den Schritten S1*, S2*, S3* und S4* bis S8* der vorstehend unter Bezugnahme auf die 4 beschriebenen zweiten Ausführungsform. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass in Schritt S25~ in Echtzeit die momentane Phasenverschiebung zwischen den Komponenten des ersten idealen Steuersignals und den Komponenten des zweiten (und jeden weiteren) idealen Steuersignals bestimmt wird. Diese Phasenverschiebung wird in Schritt S37~ bei der Addition der ersten und zweiten Gesamtamplitude zum Bilden einer momentanen Gesamtamplitude berücksichtigt. Dies erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, dass die ersten und zweiten Gesamtamplituden als Vektoren betrachtet werden, und zur Berücksichtigung der Phasenverschiebung eine Vektoraddition durchgeführt wird. Alternativ können die ersten und zweiten Gesamtamplituden auch als komplexe Zahlen betrachtet und die Addition unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung im komplexen Zahlenraum durchgeführt werden.
Da in der dritten Ausführungsform die aktuelle Phasenverschiebung zwischen den idealen Steuersignalen berücksichtigt wird, wird in den Schritten S4~ fortfolgende eine momentane Gesamtamplitude (ihrem Betrage nach) mit der Bezugsamplitude verglichen, und ein momentaner Korrekturfaktor berechnet. Es ist offensichtlich, dass sich die momentane Gesamtamplitude und der momentane Korrekturfaktor mit der Zeit permanent ändern.
In der Folge werden in der dritten Ausführungsform die Komponenten aller idealen Steuersignale in Echtzeit gewichtet, wenn dies zur Vermeidung einer Überlastung des wenigstens einen Lautsprechers 12 erforderlich ist.
In den Figuren sind im Interesse einer übersichtlichen Darstellung nur diejenigen Elemente, Komponenten und Funktionen dargestellt, die einem Verständnis der vorliegenden Erfindung förderlich sind. Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf die dargestellten Elemente, Komponenten und Funktionen beschränkt, sondern enthalten weitere Elemente, Komponenten und Funktionen, soweit sie für ihre Verwendung oder ihren Funktionsumfang erforderlich sind.
Auch wenn die Erfindung vorstehend anhand von maximal zwei idealen Steuersignalen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht begrenzt. Vielmehr lässt sich die Erfindung auf eine beliebige Anzahl von idealen Steuersignalen erweitern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4177874 [0006]
US 5229556 [0006]
US 5233137 [0006]
US 5343533 [0006]
US 5336856 [0006]
US 5432857 [0006]
US 5600106 [0006]
US 5619020 [0006]
EP 0373188 [0006]
EP 0674097 [0006]
EP 0755045 [0006]
EP 0916817 [0006]
EP 1055804 [0006]
EP 1627996 [0006]
DE 19751596 [0006]
DE 102006042224 [0006]
DE 102008018085 [0006]
DE 102009031848 [0006]

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antischall-Systems für eine Abgasanlage eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs zur Erzeugung eines Anti-Luftschalls in der Abgasanlage anhand von gemessenem Schall, um in der Abgasanlage geführten, von einem Verbrennungsmotor erzeugten Luftschall im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird, zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Betrag und Phase auszulöschen, aufweisend die folgenden Schritte: (S1) Messen von Schall im Inneren der Abgasanlage; (S2) Berechnen von Komponenten eines ersten idealen Steuersignals anhand des gemessenen Schalls, wobei die Komponenten zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene erste Sinusschwingungen mit ersten Amplituden umfassen; (S3) Berechnen einer ersten Gesamtamplitude aus den ersten Amplituden; (S4) Vergleichen der ersten Gesamtamplitude mit einer vorgegebenen Bezugsamplitude, um festzustellen, ob die erste Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; (S5) Berechnen eines Korrekturfaktors aus der Bezugsamplitude und der ersten Gesamtamplitude, falls die erste Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; (S6) Gewichten der ersten Amplituden mit dem Korrekturfaktor, um gewichtete erste Amplituden zu erhalten, falls die erste Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; und (S7) Bilden der Summe der Produkte der gewichteten ersten Amplituden mit den zugehörigen zueinander um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen und Ausgeben der Summe als Steuersignal an wenigstens einen Lautsprecher, falls die erste Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; oder (S8) Bilden der Summe der Produkte der ersten Amplituden des ersten idealen Steuersignals mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen und Ausgeben der Summe als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher, falls die erste Gesamtamplitude kleiner oder gleich der Bezugsamplitude ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (S3) des Berechnens der ersten Gesamtamplitude aus den ersten Amplituden ein Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der ersten Amplituden umfasst, um die erste Gesamtamplitude zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt (S5) des Berechnens des Korrekturfaktors aus der Bezugsamplitude und der ersten Gesamtamplitude das Berechnen des Quotienten der Bezugsamplitude und der ersten Gesamtamplitude umfasst, um den Korrekturfaktor zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei der Schritt (S2) des Berechnens von Komponenten des idealen Steuersignals das Berechnen von wenigstens einem zweiten idealen Steuersignal beinhaltet, welches zueinander um 90 Grad phasenverschobene zweite Sinusschwingungen mit zweiten Amplituden umfasst, wobei sich die Frequenz der beiden zueinander um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen des ersten idealen Steuersignals von der Frequenz der beiden zueinander um 90 Grad phasenverschobenen zweiten Sinusschwingungen des zweiten idealen Steuersignals unterscheidet; wobei der Schritt (S3) des Berechnens der ersten Gesamtamplitude aus den ersten Amplituden ein Berechnen einer zweiten Gesamtamplitude aus den zweiten Amplituden umfasst; und wobei das Verfahren vor dem Schritt (S4) des Vergleichens der ersten Gesamtamplitude mit der vorgegebenen Bezugsamplitude weiter folgende Schritte aufweist: (S32) Vergleichen der ersten und zweiten Gesamtamplituden miteinander; und (S35) Setzen der Amplituden der zweiten Sinusschwingungen des wenigstens einen zweiten idealen Steuersignals gleich Null, wenn die erste Gesamtamplitude mehr als 1,5-mal so groß und insbesondere mehr als 2-mal so groß und weiter insbesondere mehr als 5-mal so groß wie die zweite Gesamtamplitude ist oder Setzen der Amplituden der ersten Sinusschwingung des ersten idealen Steuersignals gleich Null, wenn die zweite Gesamtamplitude mehr als 1,5-mal so groß und insbesondere mehr als 2-mal so groß und weiter insbesondere mehr als 5-mal so groß wie die erste Gesamtamplitude ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt (S3) des Berechnens der ersten Gesamtamplitude aus den ersten Amplituden und des Berechnens der zweiten Gesamtamplitude aus den zweiten Amplituden ein Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der ersten bzw. zweiten Amplituden umfasst, um die erste und zweite Gesamtamplitude zu erhalten.
Verfahren zum Steuern eines Antischall-Systems für Abgasanlagen eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs, um in der Abgasanlage geführten, von einem Verbrennungsmotor erzeugten Luftschall im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird, zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Betrag und Phase auszulöschen, aufweisend die folgenden Schritte: (S1*) Messen von Schall im Inneren einer Abgasanlage; (S2*) Berechnen von Komponenten eines ersten und wenigstens eines zweiten idealen Steuersignals zur Erzeugung eines Anti-Luftschalls in der Abgasanlage anhand des gemessenen Schalls, wobei die Komponenten jeweils zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene erste und zweite Sinusschwingungen mit ersten und zweiten Amplituden umfassen, wobei sich die Frequenz der beiden um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen des ersten idealen Steuersignals von der Frequenz der beiden um 90 Grad phasenverschobenen zweiten Sinusschwingungen des zweiten idealen Steuersignals unterscheidet; (S3*) Berechnen einer ersten Gesamtamplitude aus den ersten Amplituden und einer zweiten Gesamtamplitude aus den zweiten Amplituden; (S35*) Addieren der Beträge der ersten und zweiten Gesamtamplituden zum Bilden einer absoluten Gesamtamplitude; (S4*) Vergleichen der absoluten Gesamtamplitude mit einer vorgegebenen Bezugsamplitude, um festzustellen, ob die absolute Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; (S5*) Berechnen eines absoluten Korrekturfaktors aus der Bezugsamplitude und der absoluten Gesamtamplitude, falls die absolute Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; (S6*) Gewichten der ersten und zweiten Amplituden mit dem absoluten Korrekturfaktor, um gewichtete erste und zweite Amplituden zu erhalten, falls die absolute Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; und (S7*) Bilden der Summen der Produkte der gewichteten ersten und zweiten Amplituden mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen und Ausgeben der Summen als Steuersignal an wenigstens einen Lautsprecher, falls die absolute Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; oder (S8*) Bilden der Summen der Produkte der ersten und zweiten Amplituden des ersten und zweiten idealen Steuersignals mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen und Ausgeben der Summen als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher, falls die absolute Gesamtamplitude kleiner oder gleich der Bezugsamplitude ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt (S5*) des Berechnens des absoluten Korrekturfaktors aus der Bezugsamplitude und der absoluten Gesamtamplitude ein Bilden des Quotienten der Bezugsamplitude und der absoluten Gesamtamplitude umfasst, um den absoluten Korrekturfaktor zu erhalten.
Verfahren zum Steuern eines Antischall-Systems für Abgasanlagen eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs, um in der Abgasanlage geführten, von einem Verbrennungsmotor erzeugten Luftschall im Bereich der Stelle in der Abgasanlage, an welcher der Schall gemessen wird, zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Betrag und Phase auszulöschen, aufweisend die folgenden Schritte: (S1~) Messen von Schall im Inneren einer Abgasanlage; (S2~) Berechnen von Komponenten eines ersten und wenigstens eines zweiten idealen Steuersignals zur Erzeugung eines Anti-Luftschalls in der Abgasanlage anhand des gemessenen Schalls, wobei die Komponenten jeweils zwei zueinander um 90 Grad phasenverschobene erste und zweite Sinusschwingungen mit ersten und zweiten Amplituden umfassen, wobei sich die Frequenz der beiden um 90 Grad phasenverschobenen ersten Sinusschwingungen des ersten idealen Steuersignals von der Frequenz der beiden um 90 Grad phasenverschobenen zweiten Sinusschwingungen des zweiten idealen Steuersignals unterscheidet; (S25~) Bestimmen einer momentanen Phasenverschiebung zwischen den Komponenten des ersten idealen Steuersignals und den Komponenten des wenigstens einen zweiten idealen Steuersignals; (S3~) Berechnen einer ersten Gesamtamplitude aus den ersten Amplituden und wenigstens einer weiteren Gesamtamplitude aus den zweiten Amplituden; (S35~) Addieren der Beträge der ersten Gesamtamplitude und der wenigstens einen weiteren Gesamtamplitude unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung durch Vektoraddition zum Bilden einer momentanen Gesamtamplitude; (S4~) Vergleichen der momentanen Gesamtamplitude mit einer vorgegebenen Bezugsamplitude, um festzustellen, oh die momentane Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; (S5~) Berechnen eines momentanen Korrekturfaktors aus der Bezugsamplitude und der momentanen Gesamtamplitude, falls die momentane Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; (S6~) Gewichten der ersten und zweiten Amplituden mit dem momentanen Korrekturfaktor, um gewichtete erste und zweite Amplituden zu erhalten, falls die momentane Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; und (S7~) Bilden der Summen der Produkte der gewichteten ersten und zweiten Amplituden mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen und Ausgeben der Summen als Steuersignal an wenigstens einen Lautsprecher, falls die momentane Gesamtamplitude größer als die Bezugsamplitude ist; oder (S8~) Bilden der Summen der Produkte der ersten und zweiten Amplituden des ersten und zweiten idealen Steuersignals mit den zugehörigen um 90 Grad phasenverschobenen ersten und zweiten Sinusschwingungen und Ausgeben der Summen als Steuersignal an den wenigstens einen Lautsprecher, falls die momentane Gesamtamplitude kleiner oder gleich der Bezugsamplitude ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Schritt (S5~) des Berechnens des momentanen Korrekturfaktors aus der Bezugsamplitude und der momentanen Gesamtamplitude ein Bilden des Quotienten der Bezugsamplitude und der momentanen Gesamtamplitude umfasst, um den momentanen Korrekturfaktor zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Schritt (S3*; S3~) des Berechnens der ersten Gesamtamplitude aus den ersten Amplituden und der zweiten Gesamtamplitude aus den zweiten Amplituden ein Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der ersten Amplituden, um die erste Gesamtamplitude zu erhalten, und ein Ziehen der Wurzel aus der Summe der Quadrate der zweiten Amplituden, um die zweite Gesamtamplitude zu erhalten, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Bezugsamplitude an die maximale elektrische Belastbarkeit des wenigstens einen Lautsprechers angepasst ist.
Antischall-System für Abgasanlagen eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs, aufweisend: eine Antischall-Steuerung (10); wenigstens einen Lautsprecher (12), welcher zum Empfang von Steuersignalen mit der Antischall-Steuerung (10) verbunden ist, wobei der Lautsprecher (12) in Abhängigkeit eines von der Antischall-Steuerung (10) empfangenen Steuersignals zum Erzeugen eines Anti-Schalls in einem Schallerzeuger (3), welcher mit der Abgasanlage (4) in Fluidverbindung gebracht werden kann, ausgebildet ist; und ein Fehlermikrofon (5), welches mit der Antischall-Steuerung (10) verbunden und an einer bezüglich der Abgasströmung im Bereich der Fluidverbindung zwischen Schallerzeuger (3) und Abgasanlage (4) gelegenen Stelle der Abgasanlage (4) anordenbar ist, wobei das Fehlermikrofon (5) ausgebildet ist, Schall im Inneren der Abgasanlage (4) zu messen und ein entsprechendes Messsignal an die Antischall-Steuerung (10) auszugeben; wobei die Antischall-Steuerung (10) ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, um von dem Fehlermikrofon (5) erhaltene Signale durch Ausgabe des Steuersignals an den wenigstens einen Lautsprecher (12) zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Betrag und Phase auszulöschen.
Kraftfahrzeug aufweisend: einen Verbrennungsmotor; eine Abgasanlage (4), die mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht; und ein Antischall-System nach Anspruch 12, wobei der Schallerzeuger (3) und das Fehlermikrofon (5) mit der Abgasanlage (4) verbunden sind.