DE10248607A1

DE10248607A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Frequenzspektrums in einer Auspuffrohrleitung einer Hubkolbenmaschine

Info

Publication number: DE10248607A1
Application number: DE10248607A
Authority: DE
Inventors: Jörg Hansen
Original assignee: Deutsche Montan Technologie GmbH
Current assignee: Akuvib Engineering And Testing 44795 Bochum GmbH
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2004-05-06
Also published as: DE50311740D1; WO2004036001A1; EP1982055B1; EP1982055A1; ATE437296T1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines Frequenzspektrums in einer Auspuffrohrleitung einer Hubkolbenmaschine, bei dem in der Auspuffrohrleitung eine als Durchflussmodulator fungierende Drosselklappe derart in Schwingungen versetzt wird, dass das Frequenzspektrum in dem Abgasstrom verändert wird, wobei über einen Signalgenerator der Antrieb der Drosselklappe derart gesteuert wird, dass die schwingende Drosselklappe das gewünschte Frequenzspektrum erzeugt (Figur 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Frequenzspektrums in einer Auspuffrohrleitung einer Hubkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine dafür geeignete Vorrichtung.
Aus der EP 0 649 494 B1 ist es bekannt, durch eine in der Auspuffrohrleitung als Durchflussmodulator fungierende Drosselklappe den Schallpegel bzw. die Klangfarbe der durch den Abgasstrom erzeugt wird, zu verändern. Es wird auch vorgeschlagen, durch Dämpfung eines bevorzugten Frequenzbereiches die Klangfarbe der Auspuffrohrleitung zu verändern. So soll erreicht werden, dass die Auspuffanlage entweder Geräusche von sportlichem Klang oder stärker gedämpfte Geräusche abstrahlt.
Gemäß der technischen Lehre der EP 0 649 494 B1 ist vorgesehen, eine Verminderung der Schallpegel bzw. eine Veränderung der Klangfarbe durch Dämpfung mit der in der Auspuffrohrleitung angeordneten als Durchflussmodulator fungierenden Drosselklappe zu erzielen. Die Schwingung der Drosselklappe dient einzig der Strömungsberuhigung. Somit ist eine Veränderung der Klangfarbe nur in einem sehr begrenzten Umfang möglich. Eine Erhöhung der Rauhigkeit, gleichbedeutend mit einem sportlicheren Klang, ist nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen eines Frequenzspektrums in einer Auspuffrohrleitung einer Hubkolbenmaschine zur Verfügung zu stellen, bei dem durch zusätzliche Schallerzeugung ein Frequenzspektrum im Sinne eines Sounddesigns erzeugt wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, für das Sounddesign geeignete Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung wird der Antrieb der Drosselklappe mit einem Signalgenerator derart gesteuert, dass die schwingende Drosselklappe das gewünschte Frequenzspektrum erzeugt. Auf diese Weise können Geräusche bzw. Druckpulsationen und -modulationen zusätzlich erzeugt und der Strömung in der Auspuffrohrleitung überlagert werden.
Es ist auch möglich, über einen Regelkreis das gewünschte Frequenzspektrum zu überwachen und zu regeln.
Zusätzlich können über eine Programmiereinheit Signalmuster, die in keiner Beziehung zum Motor bzw. der Strömung stehen, generiert und überlagert werden.
Erfindungsgemäß wird die Drosselklappe nicht nur zur Bedämpfung, sondern auch zur Schallgenerierung bzw. der Erzeugung von zusätzlichen Druckfluktuationen benutzt.
Durch eine geeignete Dimensionierung der angeschlossenen Rohrleitungen können diese gezielt in Resonanz versetzt werden bzw. als Resonanzkörper zur gewollten Verstärkung bestimmter Frequenzen benutzt werden.
Durch die Erfindung ist es möglich, ein Sound-Design im Abgasstrom einer Hubkolbenmaschine vorzunehmen, wobei unter Hubkolbenmaschinen in erster Linie Verbrennungsmaschinen wie Otto- und Dieselmotoren zu verstehen sind.
Es ist auch möglich, die Auspuffrohrleitung im Bereich der Drosselklappe gemäß der technischen Lehre der DE 100 61 760 C1 als achteckigen Kanal auszuführen. Durch Veränderung der Eingangsimpedanz wird ein Teil der Energie der höheren Moden zurück in die Rohrleitung reflektiert und es verringern sich die dementsprechenden Schalldrücke.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der – beispielhaft – zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Sound-Designs dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Steuerung des Sound-Designs in einer Auspuffrohrleitung mit einer angeflanschten Resonanzrohrleitung und
2 eine Darstellung, in der die Auspuffrohrleitung segmentiert ist.
In der 1 ist eine Auspuffrohrleitung 1 mit einem Flansch 2 und einer Resonanzrohrleitung 3 dargestellt. In der Auspuffrohrleitung 1 ist eine Drosselklappe 4 mit einem Antrieb 5 angeordnet. An der Auspuffrohrleitung 1 sind Sensoren 6a, 6b, 6c und 6d angeordnet, die mit einem Signalgenerator 8 und einer Steuereinheit 11 für den Antrieb 5 verbunden sind. Der Signalgenerator 8 ist außerdem mit einer Programmiereinheit 9 verbunden. Mit dem Signalgenerator 8 sind außerdem Motordatensensoren 7 (Drehzahl, Geschwindigkeit, Motorordnung etc.) verbunden sowie externe Sensoren 10 aus dem Fahrzeuginnenraum.
Aus der 2 geht hervor, dass eine Auspuffrohrleitung 20 durch ein Blech 21 geteilt bzw. segmentiert wird. Die Innenseite der Auspuffrohrleitung 20 und das Blech 21 sind mit einer absorbierenden Auskleidung versehen. An der Auspuffrohrleitung 20 sind Sensoren 23a, 23b, 23c, 23d, 23e und 23f angeordnet. In den durch das Blech 21 in der Auspuff rohrleitung 20 gebildeten Segmenten sind jeweils eine Drosselklappe 24 und 25 mit einer Achse 26 und einem Antrieb 27a und einer Dämpfung 27b angeordnet. Der Antrieb 27a ist mit einer mehrkanaligen Steuereinheit 28 und einem Signalgenerator 29 verbunden. Der Signalgenerator 29 ist mit einer Programmiereinheit 31 verbunden. In den Signalgenerator 29 und in die mehrkanalige Steuereinheit 28 werden die Daten von externen Sensoren 30 und den Sensoren 23a bis 23f geführt.

1: Auspuffrohrleitung
2: Flansch
3: Resonanzrohrleitung
4: Drosselklappe
5: Antrieb
6a: Sensor
6b: Sensor
6c: Sensor
6d: Sensor
7: Motordatensensoren
8: Signalgenerator
9: Programmiereinheit
10: Sensor Fahrzeuginnenraum
11: Steuereinheit
20: Auspuffrohrleitung
21: Blech
22: absorbierende Auskleidung
23a: Sensor
23b: Sensor
23c: Sensor
23d: Sensor
23e: Sensor
23f: Sensor
24: Drosselklappe
25: Drosselklappe
26: Achse
27a: Antrieb
27b: Dämpfung
28: mehrkanalige Steuereinheit
29: Signalgenerator
30: externe Sensoren
31: Programmiereinheit

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Frequenzspektrums in einer Auspuffrohrleitung einer Hubkolbenmaschine, bei dem in der Auspuffrohrleitung eine als Durchflussmodulator fungierende Drosselklappe derart in Schwingungen versetzt wird, dass das Frequenzspektrum in dem Abgasstrom verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Signalgenerator der Antrieb der Drosselklappe derart gesteuert wird, dass die schwingende Drosselklappe das gewünschte Frequenzspektrum erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Regelkreis das gewünschte Frequenzspektrum überwacht und geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Programmiereinheit Signalmuster erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der angeschlossenen Rohrleitungen derart dimensioniert werden, dass Resonanzen entstehen.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Antrieb (5) der Drosselklappe (4) ein Signalgenerator (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Signalgenerator eine Programmiereinheit (9) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auspuffrohrleitung (1) im Bereich der Drosselklappe (4) als achteckiger Kanal ausgebildet ist.