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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinrichtung, mit deren Hilfe Ansauggeräusche in einem zu einer Brennkraftmaschine führenden Ansaugstrang eines Kraftfahrzeugs beeinflusst werden können.
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Aus
DE 10 2005 019 459 B3 ist es bekannt Ansauggeräusche in einem zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs führenden Ansaugrohr mit Hilfe eines Mikrofons aufzunehmen und auf Grundlage der aufgenommenen Ansauggeräusche mit Hilfe eines Lautsprechers einen zu den Ansauggeräuschen phasenversetzten Kompensationsschall in das Ansaugrohr abzustrahlen, um die Ansauggeräusche durch Interferenz auszulöschen.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis von einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs wahrnehmbare Ansauggeräusche eines Ansaugstrangs kostengünstig zu beeinflussen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine kostengünstige Beeinflussung von Ansauggeräuschen in einem Ansaugstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Beeinflussung von Ansauggeräuschen in einem zu einer Brennkraftmaschine führenden Ansaugstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit den Schritten Identifizieren eines aktuellen Ist-Geräuschprofils in dem Ansaugstrang, Vergleichen des Ist-Geräuschprofils mit einem hinterlegten Soll-Geräuschprofil und Verändern eines Massenstroms von in dem Ansaugstrang angesaugter Ansaugluft, wenn das Ist-Geräuschprofils von dem Soll-Geräuschprofil abweicht.
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Ansauggeräusche können beispielsweise durch Druckänderungen im Ansaugstrang aufgrund der intermittierenden Arbeitsweise einer als Hubkolbenverbrennungsmotor ausgestalteten Brennkraftmaschine entstehen. Die Druckänderungen können hierbei beispielsweise Teile des Ansaugstrangs zum Schwingen anregen, wodurch ein der Schwingung entsprechender Körperschall entstehen kann, der von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrgenommen werden kann. Bei dem Verfahren wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass durch eine Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft auftretenden Druckänderungen, die ansonsten zu akustisch wahrnehmbaren Ansauggeräuschen führen würden, entgegen gewirkt werden kann. Beispielsweise kann der Gesamtmassenstrom der Ansauglauft abweichend zu einer korrespondierenden Gaspedalstellung etwas verringert oder vergrößert werden, um bei der aktuell abgeforderten Motorleistung durch eine von Fahrer kaum wahrnehmbare Änderung des Gesamtmassenstroms der Ansauglauft Ansauggeräusche zu vermeiden ohne die gewünschte Motorleistung signifikant zu beeinträchtigen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Aufteilung des Gesamtmassenstroms der Ansauglauft auf unterschiedliche Teilkanäle des Ansaugstrangs vorgesehen sein, indem beispielsweise verschiedene Zylinder der Brennkraftmaschine mit zur Vermeidung von Ansauggeräuschen abgeänderten Massenströmen der Ansaugluft angesprochen werden. Die Notwenigkeit, ob überhaupt eine Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft erfolgen soll, die Richtung der Änderung des Massenstroms sowie das Ausmaß der Änderung des Massenstroms ergibt sich aus dem Vergleich des Ist-Geräuschprofils des Ansaugstrangs mit einem für einen bestimmten Betriebspunkt hinterlegten Soll-Geräuschprofils. Hierbei ist es möglich das Ist-Geräuschprofil und das Soll-Geräuschprofil auf für diese Profile relevante Kenngrößen, beispielsweise Lautstärke und Frequenzbereich, zu reduzieren. Das Soll-Geräuschprofil kann insbesondere einen Toleranzbereich abbilden, innerhalb dessen das Ist-Geräuschprofil mit hinreichender Genauigkeit dem Soll-Geräuschprofil entspricht und eine Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft nicht erfolgen soll. Durch die Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft, wenn bei einem Vergleich des Ist-Geräuschprofils mit dem Soll-Geräuschprofil die Gefahr unerwünschter Ansauggeräusche erkannt wird, ist eine kostengünstige Beeinflussung von Ansauggeräuschen in einem Ansaugstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Insbesondere weist der Ansaugstrang einen Turbolader zum Aufladen der Ansaugluft und eine den Turbolader umgehende Bypassleitung auf, wobei bei dem Verändern des Massenstroms der Ansaugluft in dem Ansaugstrang die Aufteilung des Luftdurchsatzes der Ansaugluft auf den Turbolader und die Bypassleitung verändert wird. Die Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft kann dadurch bei einem im Wesentlichen unveränderten Gesamtmassenstrom dadurch erfolgen, dass lediglich die Aufteilung des Massenstroms im Ansaugstrang verändert wird. Durch den über die Bypassleitung an der Verdichterstufe des Turboladers vorbeigeleiteten Anteil des Massenstroms der Ansaugluft kann leicht das Druckniveau stromabwärts der Verdichterstufe des Turboladers in dem Ansaugstrang beeinflusst werden, um Ansauggeräusche zu beeinflussen.
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Vorzugsweise weist der Ansaugstrang ein Bypassventil, insbesondere eine Bypassklappe, zur Aufteilung des Luftdurchsatzes der Ansaugluft auf den Turbolader und die Bypassleitung auf, wobei bei dem Verändern des Luftdurchsatzes der Ansaugluft in dem Ansaugstrang eine Regelstellung des Bypassventils, insbesondere eine Winkelstellung der Bypassklappe, verändert wird. Zur akustischen Verringerung unerwünschter Ansauggeräusche und/oder zur akustischen Verstärkung erwünschter Ansauggeräusche kann das bei einer derartigen Turbolader-Bauart sowieso vorhandene auch als „Wastegate“ bezeichnete Bypassventil genutzt werden. Der konstruktive Aufwand durch eine Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft Ansauggeräusche zu beeinflussen ist dadurch sehr gering.
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Besonders bevorzugt werden zum Identifizieren des aktuellen Ist-Geräuschprofils im Ansaugstrang auftretende Ansauggeräusche mit Hilfe eines Mikrofons direkt oder indirekt aufgenommen. Das Mikrofon kann beispielsweise im Inneren oder in unmittelbarer Nachbarschaft des Ansaugstrangs, im Motorraum und/oder im Fahrzeuginnenraum positioniert sein. Mit Hilfe des Mikrofons kann das Ist-Geräuschprofil der Ansauggeräusche sehr exakt aufgenommen werden und in einem nachfolgenden Analyeschritt mit dem Soll-Geräuschprofil verglichen werden.
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Insbesondere werden die vom Mikrofon aufgenommenen Ansauggeräusche vor dem Vergleich mit dem Soll-Geräuschprofil gefiltert, so dass in den gefilterten Ansauggeräuschen im Wesentlichen nur als angenehm und/oder als unangenehm vordefinierte Frequenzbereiche verbleiben. Die das Ist-Geräuschprofil beschreibende Datenmenge kann durch die Filterung auf die notwenigen Daten reduziert werden. Beispielsweise können aufgrund ihrer Lautstärke und/oder Frequenz nicht hörbare Frequenzbereiche herausgefiltert werden, so dass es nicht erforderlich ist Daten zu vergleichen, die auf die hörbaren Ansauggeräusche sowieso keinen Einfluss haben.
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Vorzugsweise werden zum Identifizieren des aktuellen Ist-Geräuschprofils einen Einfluss auf die im Ansaugstrang auftretenden Ansauggeräusche besitzende Parameter gemessen, wobei insbesondere eine Temperatur in dem Ansaugstrang, eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, ein Drehmoment der Brennkraftmaschine, ein Druck und/oder Druckverlauf in dem Ansaugstrang, vorzugsweise vor und/oder nach dem Bypassventil, und/oder ein Massenstrom der Ansaugluft gemessen wird. Mit Hilfe dieser Parameter kann abgeschätzt werden, ob und welche Ansauggeräusche auftreten können. Eine Analyse von akustischen Geräuschen ist hierbei nicht erforderlich. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass es häufig gar nicht erforderlich ist die genaue Ausformung des Geräuschprofils der Ansauggeräusche zu erkennen und es ausreichend sein kann Randbedingungen zu erkennen, in denen ein zu vermeidendes Ist-Geräuschprofil auftreten kann. Dadurch ist es insbesondere möglich auf die Geräuschentwicklung der Ansauggeräusche durch eine Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft zu reagieren, bevor sich die unerwünschten Ansauggeräusche bereits ausgebildet haben. Zudem kann ein Vergleich von insbesondere in der Motorsteuerung bereits bekannter und für das Ist-Geräuschprofil relevanter Parameter mit den entsprechenden für das Soll-Geräuschprofil hinterlegten Parametern besonders leicht und schnell erfolgen. Beispielsweise kann eine Schwingungsanalyse akustisch gemessener Ansauggeräusche mit Fourier-Transformationen zur Identifizierung eines Ist-Geräuschprofils eingespart werden.
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Besonders bevorzugt wird bei einem Vergleich des Ist-Geräuschprofils mit dem hinterlegten Soll-Geräuschprofil ein Überschreiten eines Maximalschwellwerts und/oder ein Unterschreiten eines Minimalschwellwerts geprüft und nur bei einem Überschreiten des Maximalschwellwerts und/oder einem Unterschreiten des Minimalschwellwerts eine Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft veranlasst. Die Schwellwerte können leicht in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine hinterlegt werden, um für den jeweiligen Betriebspunkt eine gewünschte Akustik der Ansauggeräusche ermöglichen zu können. Insbesondere definieren die Schwellwerte einen Toleranzbereich, in dem das aktuelle Ist-Geräuschprofil als akzeptabel definiert ist und einen Eingriff auf den Massenstrom der Ansaugluft nicht auslöst.
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Insbesondere wird durch die Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft die Lautstärke von im Wesentlichen als angenehm vordefinierten Frequenzbereichen erhöht und/oder die Lautstärke von im Wesentlichen als unangenehm vordefinierten Frequenzbereichen verringert. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass nicht alle Ansauggeräusche von einem Fahrer als unangenehm empfunden werden. Stattdessen ist es sogar möglich als angenehm empfundene Ansauggeräusche als eine Maßnahme zur Verbesserung des Motorsounds der Brennkraftmaschine sogar bewusst zu verstärken. Das Fahrgefühl kann dadurch verbessert werden.
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Vorzugsweise erfolgt die Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft in Abhängigkeit von einem hinterlegten Kennfeld, wobei in dem Kennfeld eine Abhängigkeit der Ansauggeräusche von dem Massenstrom der Ansaugluft abgebildet ist. In dem Kennfeld kann beispielsweise abgebildet sein, wie sich die Ansauggeräusche bei unterschiedlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine bei verschiedenen Einstellungen für den Massestrom der Ansaugluft verhalten. Das Kennfeld kann beispielsweise empirisch mit einer ausreichenden Anzahl von gemessenen Stützstellen erstellt worden sein. Dadurch können in dem Kennfeld leicht zu vermeidende Regionen und alternativ anzusteuernde Regionen definiert werden, um durch die Änderung des Massestroms der Ansaugluft unerwünschte Ansauggeräusche zu vermeiden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung von Ansauggeräuschen in einem zu einer Brennkraftmaschine führenden Ansaugstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere hergerichtet zur Durchführung des Verfahrens, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, mit einem Eingangsport zum Einlesen von einem aktuellen Ist-Geräuschprofil in dem Ansaugstrang entsprechenden Identifikationsdaten, einer Speichereinheit zum Speichern von einem Soll-Geräuschprofil entsprechenden Vergleichsdaten, einer Recheneinheit zum Vergleichen der Identifikationsdaten mit den Vergleichsdaten und einem Ausgangsport zum Verändern eines Massenstroms von in dem Ansaugstrang angesaugter Ansaugluft in Abhängigkeit von dem Vergleich der Identifikationsdaten mit den Vergleichsdaten. Durch die Veränderung des Massenstroms der Ansaugluft, wenn bei einem Vergleich des Ist-Geräuschprofils mit dem Soll-Geräuschprofil die Gefahr unerwünschter Ansauggeräusche erkannt wird, ist eine kostengünstige Beeinflussung von Ansauggeräuschen in einem Ansaugstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Regelkreises,
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2: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Steuereinrichtung für den Regelkreis aus 1 und
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3: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Steuereinrichtung für den Regelkreis aus 1.
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Der in 1 dargestellte Regelkreis 10 bildet ein Verfahren ab, bei dem von einem Ansaugstrang 12 emittierte Ansauggeräusche 14 beispielsweise mit Hilfe eines Mikrofons 16 aufgenommen und nach einer Filterung in einem Filter 18 als ein Ist-Geräuschprofil 20 abgebildet werden. Das Ist-Geräuschprofil 20 wird mit einem für den aktuellen Betriebspunkt einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs hinterlegtem Soll-Geräuschprofil 22 verglichen. Wenn die Differenz zwischen dem Ist-Geräuschprofil 20 und dem Soll-Geräuschprofil 22 so groß ist, dass unerwünschte Ansauggeräusche zu erwarten sind, kann basierend auf dieser Differenz eine als Regler wirkende Steuereinrichtung 24 den Massenstrom von Ansaugluft in dem Ansaugstrang 12 verändern, um die Ansauggeräusche 14 zu beeinflussen. Hierzu kann die Steuereinrichtung 24 insbesondere ein Bypassventil 26 („Wastegate“) eines Turboladers verstellen, um eine Aufteilung der angesaugten Ansaugluft auf den Turbolader und eine an dem Turbolader vorbei zur Brennkraftmaschine führenden Bypassleitung zu verändern. Dadurch können in dem Ansaugstrang 12 die vorherrschenden Druckverhältnisse zur Vermeidung unerwünschter Ansauggeräusche 14 geeignet eingestellt werden, ohne dass der Gesamtmassenstrom der Ansaugluft verändert werden muss.
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Bei der in 2 dargestellten Steuereinrichtung 24 zur Umsetzung des in 1 dargestellten Regelkreises 10 werden die gefilterten Ansauggeräusche 14 als Ist-Geräuschprofil 20 eingespeist und mit den in der Steuereinrichtung 24 gespeicherten Soll-Geräuschprofil verglichen. In die Steuereinrichtung 24 werden auch beispielsweise über einen CAN-Bus zur Verfügung gestellte allgemeine Motorsteuerdaten 28 eingespeist. Aus den allgemeinen Motorsteuerdaten 28 ergibt sich ein einer reguläre Stellung des Bypassventils 26 entsprechendes Steuersignal 30, das bei einer hinreichenden Differenz zwischen dem Ist-Geräuschprofil 20 und dem Soll-Geräuschprofil 22 entsprechend korrigiert werden kann. In der Steuereinrichtung 24 können Kennlinien, Kennfelder, Konstanten und logische Verknüpfungen hinterlegt sein, aus denen das Steuersignal 30 für die reguläre Stellung des Bypassventils 26 und/oder die aus der Differenz zwischen dem Ist-Geräuschprofil 20 und dem Soll-Geräuschprofil 22 korrigierte Stellung des Bypassventils 26 aus den Eingangsgrößen abgeleitet werden kann.
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Bei der in 3 dargestellten Steuereinrichtung 24 wird im Vergleich zu der in 2 dargestellten Steuereinrichtung 24 das Ist-Geräuschprofil 20 nicht durch eine akustische Aufnahme der Ansauggeräusche 14 mit Hilfe eines Mikrofons 16 direkt identifiziert, sondern über die Ansauggeräusche 14 beeinflussende Parameter 32 indirekt bestimmt, indem der Filter 18 ein Modell enthält, das aus diesen Parametern 32 die für einen Vergleich mit dem Soll-Geräuschprofil relevanten Daten des Ist-Geräuschprofil 20 identifizieren kann. Vorzugsweise können die die Ansauggeräusche 14 beeinflussenden Parameter 32 teilweise oder zur Gänze aus den allgemeinen Motorsteuerdaten 28 gewonnen werden. In dem in dem Filter 18 vorgesehenen Modell können beispielsweise der Druck und die Temperatur beziehungsweise deren zeitlicher Verlauf an mindestens einer Stelle des Ansaugstrangs 12 mit einem aus den allgemeinen Motorsteuerdaten 28 ermittelbaren aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine eines Kennfelds abgeglichen werden. Dadurch können sich aus dem Kennfeld empirisch ermittelte und/oder zwischen gemessenen Stützstellen extrapolierte Lautstärken für verschiedene relevante Frequenzbereiche ergeben, die zur Identifizierung des Ist-Geräuschprofils 20 ausreichend sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005019459 B3 [0002]
