DE4308398A1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Geräuschver
minderungssystem für den Fahrgastraum eines Kraftfahr
zeugs. Die Geräuschverminderung wird dadurch erreicht,
daß zwangsläufig ein Ton (Klang, Schallereignis) erzeugt
wird, der das Geräusch im Fahrgastraum auslöscht oder
annulliert.
Es ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen wor
den, das dazu dient, Geräusche, die hauptsächlich von
Motorvibrationen herrühren und auf den Fahrgastraum
übertragen werden, dadurch vermindert werden, daß von
einer zusätzlichen Tonquelle ein Annullier- oder Lösch
ton erzeugt wird. Die Amplitude des Löschtones ist
gleich der Amplitude des Motorgeräusches, jedoch hat
der Löschton eine zum Motorgeräusch entgegengesetzte
Phase.
Beschrieben ist ein solches Geräuschverminderungs
system in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. 3-5255. Bei diesem Geräuschverminderungssystem, das
einen Löschton erzeugt, werden numerische Daten, die
eine gegenphasige, jedoch mit den Komponenten zweiter
Ordnung der Motordrehzahl synchrone Sinusgrundschwin
gung darstellen, vorab gespeichert und die Phase und
Amplitude der Sinusgrundschwingung wird korrigiert auf
der Grundlage der Motordrehzahl, die von einem Kurbel
winkelsensor erfaßt wird, und auf der Grundlage der
Motorbelastung, die von einem Drucksensor erfaßt wird,
ohne daß dabei Motorvibrationen von irgendeinem Motor
vibrationssensor direkt erfaßt werden.
Bei diesem Geräuschverminderungssystem muß eine
große Anzahl von Daten gespeichert werden, um verschie
dene Geräuschschwingungsformen zu vermindern, die bei
verschiedenen Motorbetriebsbedingungen erzeugt werden.
Deshalb ist es schwierig, das Motorvibrationsgeräusch
bei verschiedenen Motorbetriebsbedingungen stabil zu ver
mindern. Da das vom Motor erzeugte Geräusch in Abhängig
keit von den Übertragungscharakteristiken der jeweili
gen Fahrzeugaufbauten unterschiedlich ist, muß man die
oben erwähnten Daten individuell für die jeweiligen
Kraftfahrzeuge speichern.
Kürzlich wurde ein Geräuschverminderungssystem
in der Praxis in Benutzung genommen, bei dem ein LMS-
Algorithmus (LMS = least means square = kleinster
quadratischer Mittelwert) auf der Grundlage einer
Theorie verwendet wurde, daß ein mittlerer quadrati
scher Fehler angenähert werden kann durch einen momen
tanen quadratischen Fehler aufgrund des Umstandes, daß
die Filterkorrekturgleichungen rekursive Gleichungen
sind, und zwar mit dem Ziel, die Rechengleichungen zum
Erhalten optimaler Filterkoeffizienten zu vereinfachen.
Ferner wurde ein Geräuschverminderungssystem in Be
nutzung genommen, das von einem MEFX-Algorithmus
(MEFX = Multiple Error Filtered X = Mehrfachfehler
filterung) verwendet wird, den man dadurch erhält, daß
der LMS-Algorithmus auf eine Mehrfachkanalanordnung
ausgedehnt wird. Bei dem Fahrgastraum-Geräuschverminde
rungssystem, das auf dem LMS-Algorithmus beruht, wird
zum Vermindern von Fahrgastraumgeräuschen, die haupt
sächlich durch Motorvibration hervorgerufen werden,
unter Verwendung eines Vibrationssensors ein Geräusch
vibrationsquellensignal erzeugt, das eine hohe Korrela
tion mit der Motorvibration hat und deshalb das Haupt
quellensignal darstellt. Ein Löschtonsignal zum Vermin
dern des Geräusches wird auf der Grundlage des Haupt
quellensignals durch ein adaptives Filter synthetisiert.
Das synthetisierte Signal wird von einem Lautsprecher
wiedergegeben. Der Rauschverminderungszustand bei einer
Rauschempfangsstelle wird von einem Fehlermikrophon er
faßt, um ein Fehlersignal zu gewinnen, und die Filter
koeffizienten des adaptiven Filters werden gemäß einem
LMS-Algorithmus auf der Grundlage des Fehlersignals und
des Hauptquellensignals aktualisiert, und zwar mit dem
Ziel, daß das Geräusch bei der Geräuschempfangsstelle so
klein wie möglich wird.
Bei dem oben beschriebenen Geräuschverminderungs
system, das von dem LMS-Algorithmus Gebrauch macht, ist
es möglich, das Geräusch unter verschiedenen Betriebs
bedingungen stabil zu vermindern, ohne daß eine große
Anzahl von Daten gespeichert werden muß. Darüber hinaus
können verschiedenartige Motorgeräusche, die sich auf
grund unterschiedlicher Fahrzeugaufbauten voneinander
unterscheiden, wirksam vermindert werden.
Bei diesem Geräuschverminderungssystem wird je
doch zusätzlich ein Motorvibrationssensor benötigt, um
ein Signal zu erfassen, das in hoher Korrelation mit der
Motorvibration ist. Um somit das Hauptquellensignal zu
gewinnen, muß der Vibrationssensor von hoher Präzision
und Zuverlässigkeit sein, was mit der Schwierigkeit ver
bunden ist, daß das Geräuschverminderungssystem einen
hohen Kostenaufwand bedingt. Ferner ist es äußerst
schwierig, dieses Geräuschverminderungssystem in einem
Kraftfahrzeug neu zu installieren, das bisher ein sol
ches System noch nicht besaß.
Andererseits ist in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung Nr. 63-3 15 346 eine Technik beschrieben,
bei der die Motordrehzahl auf der Grundlage der Abstän
de oder Zwischenräume des Zündsignals erfaßt wird. Lösch
töne, die zuvor festgelegt wurden, werden für jede
Motordrehzahl wiedergewonnen. Der wiedergewonnene Lösch
ton wird an einen Lautsprecher ausgegeben. Andererseits
wird ein Baßton innerhalb des Fahrgastraumes von einem
Mikrophon erfaßt, das bei einer Geräuschempfangsstelle
angeordnet ist. Der momentane Baßton wird mit dem voran
gegangenen Baßton verglichen. Wenn der momentane Baßton
niedriger (oder höher) im Eingangspegel ist, wird der
momentane Löschton in der Phase vorgeschoben (oder ver
zögert) oder mit einem hohen (oder niedrigen) Verstär
kungsfaktor verstärkt, bevor er über den Lautsprecher
ausgegeben wird, so daß der von dem Mikrophon erfaßte
Baßton minimiert wird.
Da jedoch während der Fahrt des Kraftfahrzeugs
die Motordrehzahl schwankt und sich insbesondere bei
einem transienten Motorbetrieb stark ändert, ist bei
dieser Technik, selbst wenn für jeden Motordrehzahlbe
reich ein geeigneter Löschton ausgegeben wird, die Aus
gangsschwingungsform des Löschtonsignals nicht konti
nuierlich, so daß das Auftreten abnormaler Geräusche
unabänderlich ist, es sei denn, daß der Löschton recht
zeitig und weich auftritt.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeit ist in der
offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 3-90 448
ein Verfahren beschrieben, das das Auftreten abnormaler
Töne verhindern soll, und zwar dadurch, daß eine Warte
zeit vorgesehen ist, während der der Löschton nicht aus
gegeben wird, so daß sich der Löschton vor und nach
Schwankungen der Motordrehzahl glatt anschließen kann.
Bei dieser Art der Tiefton- oder Baßverminderungs
technik wird jedoch, wenn das Fahrzeug gestartet wird,
ein vom Motor hervorgerufener Baßton direkt in den
Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen, da während eines
transienten Motorbetriebs der Baßton nicht mit Sicher
heit vermindert wird. Darüber hinaus tritt, wenn das
Kraftfahrzeug eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit
annimmt, ein Problem dahingehend auf, daß der Baßton,
weil er durch den vom Lautsprecher erzeugten Löschton
ausgelöscht werden soll, gemäß den Fahrzeugbetriebs
bedingungen vermindert oder erhöht wird, so daß sich
der Fahrgast nicht wohlfühlt.
Um mit einem Fahrgastraum-Geräuschverminderungs
system, das den LMS-Algorithmus verwendet, eine effektive
Geräuschverminderung durchzuführen, ist es notwendig,
die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken
Cmn in Abhängigkeit vom Einfluß von Fahrgastsitz-Besetzt-
Bedingungen, Raumtemperatur, Raumfeuchtigkeit, die Ände
rung dieser Größen in Abhängigkeit von der Zeit genau zu
bestimmen. Bei dem herkömmlichen Verfahren ist daher der
Fahrgast genötigt, vorab die Übertragungscharakteristi
ken Cmn festzulegen oder zu bestimmen, und zwar da
durch, daß nach der Platzeinnahme durch einen Fahrgast
das System identifiziert wird, bevor das Geräuschver
minderungssystem aktiviert wird.
Ein solcher Vorgang ist jedoch mühsam. Darüber
hinaus wird bei der Ausführung der Systemidentifikation
ein Zufallsgeräusch oder statistisches Rauschen er
zeugt, das für den Fahrgast unangenehm ist.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeit könnte man
in Betracht ziehen, aufgrund experimenteller Ergeb
nisse fest Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharak
teristiken festzulegen und auf diese Weise die mühsame
Arbeit zu umgehen und das für die Fahrgäste unangenehme
Gefühl zu vermeiden. Es tritt dann allerdings das Pro
blem auf, daß die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristiken aufgrund von Veränderungen verschiede
ner Umgebungsbedingungen mit der Zeit und aufgrund der
Anordnung von Gegenständen, wie Kissen, Zubehör, Kinder
sitze usw., von den tatsächlichen Übertragungscharakte
ristiken abweichen. Selbst wenn daher die Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungscharakteristiken unter bestimmten
Fahrgastraumbedingungen einmal festgelegt sind, tritt
das Problem auf, daß es unmöglich ist, die Fähigkeit
des Geräuschverminderungssystems mit dem LMS-Algorith
mus vollständig zur Wirkung zu bringen, da sich die
Übertragungscharakteristiken in einem hohen Maße von
anderen Bedingungen ändern und daher von den tatsächlich
eingestellten Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharak
teristiken abweichen.
Unter Berücksichtigung der oben aufgeführten Schwie
rigkeiten ist es ein Hauptziel der Erfindung, ein Fahr
gastraum-Geräuschverminderungssystem zu schaffen, das in
der Lage ist, ein Hauptquellensignal mit hoher Korrela
tion zu dem Motorvibrationsgeräusch zu erzeugen, und das
eine hohe Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Stabilität
hat, ferner einen geringen Kostenaufwand verursacht
und leicht an einem Fahrzeugaufbau oder Fahrzeugchassis
anbringbar ist, ohne daß irgendwelche zusätzlichen Vi
brationssensoren verwendet werden müssen.
Ferner soll das zu schaffende Fahrgastraum-
Geräuschverminderungssystem in der Lage sein, unabhän
gig von transienten Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs
die von ihm gewünschte Funktion zu erfüllen, ohne daß
es erforderlich ist, die Anzahl der für den Systemauf
bau erforderlichen Teile zu erhöhen (erstes weiteres Ziel).
Ferner soll es bei dem zu schaffenden Geräusch
verminderungssystem möglich sein, die Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungscharakteristiken in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Fahrzeugbedingungen genau zu
bestimmen, ohne daß dazu eine komplizierte Einstellar
beit notwendig ist und ohne daß dabei für den Fahrer
oder den Fahrgast unangenehme Testgeräusche erzeugt
werden (zweites weiteres Ziel).
Schließlich soll das zu schaffende Geräuschvermin
derungssystem auch die Möglichkeit eröffnen, daß gemäß
dem Wunsche des Fahrers oder Fahrgastes ein angenehmer
Motorklang oder Motorsound gehört werden kann, so daß
der Fahrer oder Fahrgast ein angenehmes Fahrgefühl
haben. Es soll somit die Möglichkeit geschaffen werden,
daß nicht alle Geräuschfrequenzkomponenten vermindert
werden (drittes weiteres Ziel).
Zum Erreichen des Hauptziels der Erfindung ist
für ein Kraftfahrzeug ein Fahrgastraum-Geräuschverminde
rungssystem vorgesehen, das sich auszeichnet durch:
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Motorbe
triebsbedingungen und zum Ausgeben eines Motorbetriebs
signals, eine auf das erfaßte Motorbetriebssignal an
sprechende Transformierungseinrichtung zum Umformen
oder Transformieren des Motorbetriebssignals in ein
Vibrationsgeräuschquellensignal mit einem Frequenzspek
trum, das aus Komponenten vorbestimmter Ordnung der
Motorbetriebsbedingungen zusammengesetzt ist, und zum
Ausgeben des transformierten Vibrationsgeräuschquellen
signals, eine auf das ausgegebene Vibrationsgeräusch
quellensignal ansprechende Zusammensetz- oder Syntheti
siereinrichtung zum Synthetisieren des transformierten
Vibrationsgeräuschquellensignals in ein Löschsignal
auf der Grundlage von Filterkoeffizienten eines adap
tiven Filters und zum Ausgeben des synthetisierten
Löschsignals, eine auf das synthetisierte Löschsignal
ansprechende Tonerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines
Löschtons zum Auslöschen des Vibrationsgeräuschtones
innerhalb des Kraftfahrzeugfahrgastraumes, eine Emp
fangseinrichtung zum Empfangen eines Geräuschtones
als ein Fehlersignal bei einer Geräuschempfangsstelle,
und eine auf das empfangene Fehlersignal und das trans
formierte Vibrationsgeräuschquellensignal ansprechende
Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren der Filter
koeffizienten des adaptiven Filters auf der Grundlage
sowohl des erfaßten Motorbetriebssignals als auch des
empfangenen Fehlersignals.
Die Einrichtung zum Erfassen der Motorbetriebs
bedingung oder des Motorbetriebszustands ist vorzugs
weise eine Einrichtung zum Erfassen der Motordrehzahl.
Die Transformierungseinrichtung ist vorzugsweise eine
Einrichtung zum Erzeugen des Vibrationsgeräuschquellen
signals mit einem Frequenzspektrum, das sich aus Kompo
nenten der 0,5·nten Ordnung der Motordrehzahl zusam
mensetzt, wobei n eine ganze Zahl ist. Die Synthetisier
einrichtung ist vorzugsweise ein adaptives FIR-Filter
mit aktualisierbaren Filterkoeffizienten, wobei unter
FIR (finite impuls response) ein begrenztes Ansprechen
auf einen Impuls zu verstehen ist. Die Tonerzeugungs
einrichtung enthält vorzugsweise wenigstens einen
Lautsprecher. Die Empfangseinrichtung enthält vorzugs
weise wenigstens ein Mikrophon. Die Aktualisierungs
einrichtung ist vorzugsweise eine nach der Methode
der kleinsten Quadrate arbeitende Recheneinrichtung
zum Berechnen eines momentanen Quadrats der Differenz
zwischen dem Vibrationsgeräuschquellensignal und dem
empfangenen Fehlersignal. Diese Recheneinrichtung oder
Rechenschaltung wird auch LMS-Rechenschaltung (LMS =
least means square) genannt. Die Filterkoeffizienten
des adaptiven Filters werden auf der Grundlage des
berechneten momentanen Quadrats der Differenz zwischen
den beiden in Betracht gezogenen Signalen so berechnet,
daß der Fehlersignalwert so klein wie möglich wird.
Zum Erreichen des nach dem Hauptziel genannten
ersten weiteren Ziels enthält die Motorbetriebszu
standserfassungseinrichtung vorzugsweise eine Einrich
tung zum Erfassen der Motordrehzahl als auch eine Ein
richtung zum Erfassen der Motorbelastung. Die Trans
formiereinrichtung ist eine Eingangssignaltransformier
schaltung mit einer Wellenformerschaltung zum Wellen
formen der Eingangssignale, nämlich der Motordrehzahl-
und Motorbelastungssignale, und mit einer Frequenzkom
ponenteneliminierungsschaltung zum Eliminieren von
Frequenzkomponenten höherer Ordnung aus dem Motordreh
zahlsignal, um das Vibrationsgeräuschquellensignal mit
einem Frequenzspektrum zu erhalten, das sich zusammen
setzt aus Komponenten der 0,5·nten Ordnung der Dreh
zahl, und mit einer Amplitude, die sich in Abhängigkeit
von der Größe der Motorbelastung ändert, wobei n eine
ganze Zahl ist.
Zum Erreichen des im Anschluß an das Hauptziel ge
nannten zweiten Ziels enthält die Aktualisierungsein
richtung vorzugsweise eine Einrichtung zum Speichern
und Einstellen fahrgastbeeinflußter Charakteristiken,
wobei diese Speicher- und Einstelleinrichtung enthält:
eine auf das von der Motorbetriebssignalerfassungsein
richtung ausgegebene Motorbetriebssignal ansprechende
Nichtbesetzt-Zustand-Einstelleinrichtung zum Einstel
len oder Setzen von Nichtbesetzt-Zustand-Übertragungs
charakteristiken C′Omn zwischen der Tonerzeugungsein
richtung und der Fehlersignalempfangseinrichtung,
wenigstens eine Sitzabfühleinrichtung zum Erfassen
des Vorhandenseins oder der Abwesenheit eines Fahrers
oder eines Fahrgastes und zum Ausgeben eines Fahrgast-
Vorhanden-Signals, eine auf das erfaßte Fahrgast-Vor
handen- Signal ansprechende Diskriminiereinrichtung zum
Diskriminieren bzw. zum Unterscheiden von Fahrgastsitz-
Besetzt-Zuständen, eine Speichereinrichtung zum vor
herigen Speichern verschiedener fahrgastbeeinflußter
Übertragungscharakteristiken Cxmn in Abhängigkeit von
den verschiedenen Fahrgastsitz-Besetzt-Zuständen, eine
auf die Speichereinrichtung ansprechende Besetzt-Zu
stand-Einstelleinrichtung zum Einstellen oder Setzen
von fahrgastbeeinflußten Übertragungscharakteristiken
CXmn zwischen der Tonerzeugungseinrichtung und der
Fehlersignalempfangseinrichtung, welche Übertragungs
charakteristiken in der Speichereinrichtung in Ab
hängigkeit von den diskriminierten Fahrgastsitz-
Besetzt-Zuständen gespeichert sind, und eine auf die
Nichtbesetzt-Zustand-Einstelleinrichtung und die
Besetzt-Zustand-Einstelleinrichtung ansprechende
Schätzeinrichtung zum Schätzen der momentanen oder
gegenwärtigen Übertragungscharakteristiken CMN
zwischen der Tonerzeugungseinrichtung und der Fehler
signalempfangseinrichtung auf der Grundlage sowohl
der Nichtbesetzt-Zustand-Übertragungscharakteristiken
C′Omn als auch der eingestellten oder gesetzten fahrgast
beeinflußten Übertragungscharakteristiken CXmn, wobei
das Vibrationsgeräuschquellensignal mit den geschätzten
Übertragungscharakteristiken CMN gefaltet ist.
Zum Erreichen des im Anschluß an das Hauptziel
genannten dritten Ziels oder vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung transformiert die Transformiereinrichtung
das erfaßte Motorbetriebssignal in ein Vibrationsge
räuschquellensignal mit einem Frequenzspektrum, das
sich aus Komponenten nter Ordnung der Motordrehzahl
zusammensetzt, aus dem jedoch spezifische höhere Har
monische selektiv entfernt sind, wobei n eine ganze
Zahl ist, um einen Motorvibrationsgeräuschton, der
von einem Motor mit einer gegebenen ausgewählten Anzahl
S von Motorzylindern erzeugt wird, nicht auszulöschen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachstehend an Hand von Zeichnungen beschrie
ben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das das Konzept
eines Geräuschverminderungssystems nach der Erfindung
aufzeigt,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild, das
das Systemarbeitsprinzip eines ersten Ausführungsbei
spiels des Fahrgastraum-Geräuschverminderungssystems
nach der Erfindung aufzeigt,
Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung einer
Zündsignaltransformationsschaltung des ersten Ausfüh
rungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 4 eine Korrelationsdarstellung, die die
Beziehung zwischen dem Vibrationsgeräuschsignal und
dem Primärquellensignal des ersten Ausführungsbeispiels
aufzeigt,
Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung der
Komponierelementanordnung des ersten Ausführungsbei
spiels des Geräuschverminderungssystems nach der
Erfindung,
Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild zum
Aufzeigen des Systemarbeitsprinzips eines zweiten Aus
führungsbeispiels des Geräuschverminderungssystems
nach der Erfindung,
Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung einer
Eingangssignaltransformationsschaltung des zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild zum
Aufzeigen des Systemarbeitsprinzips eines dritten
Ausführungsbeispiels des Geräuschverminderungssystems
nach der Erfindung,
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht zum Aufzeigen
der Komponierelementanordnung des dritten Ausführungs
beispiels des Geräuschverminderungssystems, wie in
Fig. 8 gezeigt, nach der Erfindung,
Fig. 10 eine Konzeptdarstellung zum Aufzeigen der
Anfangseinstellung (vor dem Versand) der Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungskenneigenschaften im unbesetzten
Zustand bei dem in Fig. 8 gezeigten dritten Ausführungs
beispiel der Erfindung,
Fig. 11 eine Konzeptdarstellung zum Aufzeigen der
Anfangseinstellung (vor dem Versand) der fahrgastbeeinfluß
ten Kenneigenschaften des in Fig. 8 dargestellten dritten
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 12 eine Konzeptdarstellung der Einstellung
vor Benutzung (nach dem Versand) der Lautsprecher-Mikro
phon-Übertragungskenneigenschaften im leeren oder unbe
setzten Zustand bei dem in Fig. 8 dargestellten dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 13 und 14 Darstellungen zur Erläuterung der
Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungseigenschaften im unbe
setzten Zustand und der fahrgastbeeinflußten Übertragungs
kenneigenschaften bei dem in Fig. 8 dargestellten dritten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 15 Konzeptdarstellung zum Aufzeigen der
Einstellung der Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungskenn
eigenschaften des ersten Ausführungsbeispiels zum
Vergleich,
Fig. 16 ein schematisches Blockschaltbild des
Systemarbeitsprinzips eines vierten Ausführungsbeispiels
des Geräuschverminderungssystems nach der Erfindung,
Fig. 17 ein Blockschaltbild zum Aufzeigen der
Signaltransformationsschaltung des vierten Ausführungs
beispiels der Erfindung,
Fig. 18 eine Darstellung zur Erläuterung der
Ausgangssignale der Signaltransformationsschaltung des
vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
Fig. 19 und 20 Darstellungen zur Erläuterung des
Prinzips der Signaltransformationsschaltung des vierten
Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele des Fahrgast
raum-Geräuschverminderungssystems nach der Erfindung werden
nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrie
ben.
Fig. 1 zeigt ein konzeptionelles Blockschaltbild zur
Erläuterung des Konzepts der Ausführungsbeispiele des nach
der Erfindung ausgebildeten Geräuschverminderungssystems.
In Fig. 1 wird ein Motorsignal eines Kraftfahrzeugs in
eine Motorsignaltransformationseinrichtung M1 eingegeben.
Der Ausgang der Transformationseinrichtung M1 wird an eine
Löschsignalsynthetisiereinrichtung M2 gelegt. Der Ausgang
der Löschsignalsynthetisiereinrichtung M2 gelangt dann zu
einer Löschklang- oder Löschtonerzeugungseinrichtung M3
zum Erzeugen des Löschklangs oder Löschtons. Klang oder
Ton ist hier allgemein im Sinne von Schall (sound) aufzu
fassen. Der Geräuschton innerhalb des Fahrgastraums wird
von einer Fehlersignalempfangseinrichtung M4 empfangen.
Andererseits werden der Ausgang der Motorsignaltransforma
tionseinrichtung M1 und der Ausgang der Fehlersignal
empfangseinrichtung M4 zu einer Löschsignalaktualisier
einrichtung M5 übertragen. Ein Aktualisierungssignal der
Aktualisierungseinrichtung M5 wird zur Löschsignalsynthe
tisiereinrichtung M2 übertragen, um das Löschsignal zu
aktualisieren.
Fig. 2 ist ein mehr an der Praxis orientiertes Block
schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Dieses Blockschaltbild zeigt ein Fahrgastraum-Geräusch
verminderungssystem NR zum Vermindern von Vibrations
geräuschen, die von einem 4-Zylinder-4-Takt-Motor 1 erzeugt
und zu einem Fahrgastraum übertragen werden. Das Geräusch
verminderungssystem NR enthält eine Zündsignaltransforma
tionsschaltung 2 (dies ist die Motorsignaltransformations
einrichtung M1), ein adaptives Filter 3 (dies ist die
Löschsignalsynthetisiereinrichtung M2), einen Verstärker
4a und einen Lautsprecher 4 (diese sind die Löschtonerzeu
gungseinrichtung M3), ein Fehlermikrophon 5 (dies ist die
Fehlersignalempfangseinrichtung M4), eine LMS-Rechenschal
tung 6 (dies ist die Löschsignalaktualisierungseinrich
tung M5), wobei LMS (least means square) kleinstes qua
dratisches Mittel (Methode der kleinsten Quadrate) bedeutet,
eine Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristik-
Korrekturschaltung 7, verschiedene Filterschaltungen (z. B.
Tiefpaßfilterschaltungen), einen A/D-Umsetzer 9 (A/D =
Analog/Digital), einen D/A-Umsetzer 10 (D/A = Digital/
Analog), usw.
Wie es aus Fig. 3 hervorgeht, besteht die Zündsignal
transformationsschaltung 2 aus einer Wellenformerschaltung
2a und einer Frequenzkomponenteneliminierungsschaltung 2b.
Ein einer Zündspule (nicht gezeigt) zuzuführendes Zündim
pulssignal Ig wird der Zündsignaltransformationsschaltung 2
zugeführt. Das Zündimpulssignal Ig ist ein Impulssignal, das
jeweils für zwei Motorumdrehungen einmal synchron mit der
Drehzahl des Motors 1 erzeugt wird. Das Zündimpulssignal Ig
wird in der Zündsignaltransformationsschaltung 2 verarbei
tet (wellengeformt und dann frequenzkomponenteneliminiert).
Das verarbeitete Zündsignal gelangt dann zum adaptiven
Filter 3 und zur Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscha
rakteristik-Korrekturschaltung 7 als Vibrationsgeräusch
quellensignal PSe (d. h. Hauptgeräuschquellensignal).
Ein beispielhafter Wellenzug des Vibrationsgeräusch
quellensignals, das von einem 4-Takt-Motor erzeugt wird,
ist in Fig. 4 bei b dargestellt. Der Motor 1 vollendet
vier Hübe, nämlich Ansaugen, Komprimieren, Verbrennen und
Ausstoßen, während zwei Motorumdrehungen, d. h. 720° CA,
wobei CA Kurbelwellenwinkel (crankshaft angle) bedeutet.
Folglich entspricht eine Periode des oben erwähnten
Geräuschquellensignals zwei Motorumdrehungen. Wie es in
Fig. 4 bei d gezeigt ist, hat das Vibrationsgeräuschsignal
ein Frequenzspektrum, das sich hauptsächlich zusammensetzt
aus einer Teilschwingung oder Komponente halber oder 0,5ter
Ordnung bezogen auf die Anzahl der Motorumdrehungen (eine
Periode einer Sinusschwingung bei jeweils zwei Umdrehungen
des Motors) als Grundschwingung und Teilschwingungen oder
Komponenten höherer Ordnung (1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; usw.)
bezogen auf die Anzahl der Motorumdrehungen als Ober
schwingungen oder Harmonische. Mit anderen Worten, der
Motorvibrationsgeräuschton setzt sich zusammen aus Fre
quenzkomponenten 0,5 · nter der Anzahl der Motorumdrehun
gen (Umdrehungen/s), wobei n eine ganze Zahl ist. Wenn
somit das Zündimpulssignal Ig durch die Zündsignaltransfor
mationsschaltung 2 in der oben beschriebenen Weise verar
beitet wird, ist es möglich, ein Primärquellensignal PSe
zu erhalten, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, das in einer
extrem hohen Korrelation mit dem Vibrationsgeräuschton
steht, der ausgelöscht werden soll, wie es aus Fig. 4 bei
a und c hervorgeht.
Das adaptive Filter 3 ist ein FIR-Filter, das auf
einen Impuls begrenzt anspricht (FIR = finite impulse
response), mit Filterkoeffizienten W(n), die durch die
LMS-Rechenschaltung 6 (wie später noch beschrieben) aktua
lisierbar sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das
adaptive Filter 3 mit 256 Abgriffen versehen. Es ist
selbstverständlich möglich, ein Filter mit mehr als 256
Abgriffen zu verwenden, wenn man eine hinreichende Rechen
geschwindigkeit und einen annehmbaren Kostenaufwand errei
chen kann. Erzielt man andererseits eine hinreichende Ge
nauigkeit, ist es möglich, ein Filter mit weniger als 256
Abgriffen zu verwenden. Das adaptive Filter 3 berechnet
die Summe von Faltungsprodukten aus dem von der Zündsignal
transformationsschaltung 2 kommenden Hauptquellensignal und
den Filterkoeffizienten. Das adaptive Filter 3 gibt die
berechnete Summe von Faltungsprodukten daraus als Löschsi
gnal zum Löschen oder Annullieren des Vibrationsrauschtons
ab.
Das von dem adaptiven Filter 3 ausgegebene Löschsignal
wird über den D/A-Umsetzer 10 und den Verstärker 4a einem
Innenlautsprecher 4 zugeführt. Der Lautsprecher 4 gibt
den Löschton zum Löschen des Vibrationsgeräuschtones bei
einer vorbestimmten Geräuschempfangsstelle 8 des Fahrgast
raumes ab, bei der das Geräusch vermindert werden soll und
die beispielsweise der Kopfposition des Fahrersitzes ent
spricht. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel ist der oben
erwähnte Lautsprecher 4 mit dem in der Rückseite des Fahr
gastraumes montierten Audiolautsprecher gemeinsam ausgebil
det. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Geräusch
verminderungslautsprecher in einer anderen Weise vorzusehen.
Ein Fehlermikrophon 5 ist nahe bei der oben genannten
Geräuschempfangsstelle 8 angeordnet, das Fehlermikrophon 5
erfaßt die Interferenzergebnisse zwischen dem Vibrations
geräuschton und dem Löschton. Die erfaßten Interferenzer
gebnisse werden der LMS-Rechenschaltung 6 als Fehlersignal
zugeführt. Die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakte
ristiken CMN sind zuvor bestimmt und in die Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungscharakteristik-Korrekturschaltung 7
eingegeben worden. Das von der Zündsignaltransformations
schaltung 2 gelieferte Hauptquellensignal PSe wird daher
dadurch korrigiert, daß das Hauptquellensignal PSe mit den
Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken CMN
multipliziert wird. Das so korrigierte Signal wird in die
LMS-Rechenschaltung 6 eingegeben. Die LMS-Rechenschaltung
6 berechnet ein momentanes Quadrat der Differenz zwischen
dem vom Fehlermikrophon 5 empfangenen Fehlersignal und dem
oben genannten korrigierten Primär- oder Hauptquellensignal.
Ferner aktualisiert die LMS-Rechenschaltung 6 die Filter
koeffizienten W(n) des adaptiven Filters 3, so daß das vom
Fehlermikrophon 5 empfangene Fehlersignal so klein wie mög
lich gemacht werden kann.
In der Fig. 2 bezeichnet das Symbol C die Übertra
gungscharakteristiken auf der Grundlage, auf der der Motor
vibrationsgeräuschton vom Motor 1 zur Geräuschempfangs
stelle 8 voranschreitet.
Die Zündsignaltransformationsschaltung 2, das adaptive
Filter 3, die LMS-Rechenschaltung 6, die Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungs-Korrekturschaltung 7, der A/D-Um
setzer 5a, der D/A-Umsetzer 10, usw. sind alle zusammen
gefaßt und als Fahrgastraum- Geräuschverminderungssystem-
Steuereinheit 9 beispielsweise im hinteren Teil des Fahr
zeugaufbaus untergebracht, wie es in Fig. 5 dargestellt
ist.
Die Arbeitsweise des so ausgebildeten Geräuschver
minderungssystems wird nachstehend beschrieben.
Der Motorvibrationsgeräuschton wird vom Motor 1
über eine Motorhalterung (nicht gezeigt) in den Fahrgast
raum übertragen, und zwar als ein im Fahrgastraum auftre
tender Innengeräuschton. Zusätzlich wird während der Motor
ansaug- und Motorauspuffhübe ein Motorgeräuschton erzeugt.
Der motorbezogene Geräuschton hat ein Frequenzspektrum,
das sich hauptsächlich zusammensetzt aus Teilschwingungen
oder Komponenten der 0,5·nten Ordnung (n ist ganzzahlig)
der Anzahl der Motorumdrehungen, wie es in Fig. 4 bei b
gezeigt ist. Der mit den Fahrzeugaufbauübertragungscharak
teristiken C multiplizierte Geräuschton wird zu der Ge
räuschempfangsstelle 8 übertragen.
Das der Zündspule (nicht gezeigt) des Motors 1 zu
zuführende Zündimpulssignal ist ein Impulssignal, das einmal
für jeweils zwei Motorumdrehungen synchron mit den Motor
umdrehungen erzeugt wird. Das Zündsignal Ig wird wellen
geformt und frequenzkomponenteneliminiert, um ein Signal
mit Frequenzkomponenten der 0,5·nten Ordnung (n ist
ganzzahlig) der Anzahl der Motorumdrehungen zu erhalten,
und zwar als Vibrationsgeräuschquellensignal (Primär-
oder Hauptquellensignal) PSe. Das erhaltene Hauptquellen
signal PSe wird ausgegeben an das adaptive Filter 3 und
die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs-Korrekturschal
tung 7.
Das Hauptquellensignal PSe, das von der Zündsignal
transformationsschaltung 2 dem adaptiven Filter 3 zuge
führt wird, wird einem Rechenvorgang unterzogen, um die
Summe von Faltungsprodukten des Hauptquellensignals PSe
und der Filterkoeffizienten W(n) zu erhalten. Die auf
diese Weise berechnete Summe von Faltungsprodukten wird
dann über den D/A-Umsetzer 10 und den Verstärker 4a zum
Innenlautsprecher 4 übertragen, und zwar als das Lösch
signal zum Löschen des Vibrationsgeräuschtones. Mit
anderen Worten, ein Löschton zum Löschen des Vibrations
geräuschtones bei der Geräuschempfangsstelle 8 wird über
den Lautsprecher 4 ausgegeben. In diesem Fall ist der
vom Lautsprecher 4 erzeugte Löschton dadurch korrigiert
worden, daß das Hauptquellensignal PSe mit den Laut
sprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken CMN mul
tipliziert worden ist, bevor es vom Lautsprecher 4 zur
Geräuschempfangsstelle 8 ausgegeben wird.
Bei der Geräuschempfangsstelle 8 überlagern sich
daher der motorbezogene Vibrationsgeräuschton und der
Löschton, um bei der Geräuschempfangsstelle 8 den Vibra
tionsgeräuschton zu vermindern. Die Interferenz- oder
Überlagerungsergebnisse zwischen dem Vibrationsgeräusch
ton und dem Löschton werden von dem Fehlermikrophon 5
erfaßt, das nahe bei der Geräuschempfangsstelle 8 ange
ordnet ist, und die erfaßten Ergebnisse werden der LMS-
Rechenschaltung 6 als Abweichungs- oder Fehlersignal
zugeführt.
Das von der Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs-
Korrekturschaltung 7 ausgegebene Hauptquellensignal wird
mit den zuvor ermittelten Lautsprecher-Mikrophon-Über
tragungscharakteristiken CMN multipliziert. Die multipli
zierten Ergebnisse werden der LMS-Rechenschaltung 6 zu
geführt. Die LMS-Rechenschaltung 6 berechnet ein momen
tanes Quadrat der Differenz zwischen dem Fehlersignal des
Fehlermikrophons 5 und dem von der Korrekturschaltung 7
korrigierten Hauptfehlersignal, und sie führt ferner
einen Algorithmus aus, um die Filterkoeffizienten W(n)
des adaptiven Filters so zu aktualisieren, daß das Feh
lersignal so klein wie möglich gemacht werden kann.
Da, wie es oben beschrieben ist, das Zündimpulssignal,
das in einem weiten Umfang zur Steuerung verschiedenartiger
Funktionen eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, als das
Primär- oder Hauptquellensignal benutzt wird, ist es mög
lich, das Fahrgastraum-Geräuschverminderungssystem in
zuverlässiger Weise bei geringen Kosten zu realisieren,
ohne daß irgendwelche zusätzliche Motorvibrationssensoren
erforderlich sind.
Da der motorbezogene Vibrationsgeräuschton verschie
denartige Geräusche enthält, beispielsweise das Luftan
sauggeräusch, Auspuffgeräusch usw., und zwar zusätzlich
zum Motorvibrationsgeräusch, ist es möglich, ein wir
kungsvolleres Geräuschverminderungssystem im Vergleich zu
einem Fall zu realisieren, bei dem die Motorvibrationen
mit Hilfe von irgendwelchen Vibrationssensoren teilweise
erfaßt werden, um das Hauptquellensignal zu gewinnen.
Da das Hauptquellensignal, das in extrem hoher Kor
relation mit dem motorbezogenen Vibrationsgeräuschton ist,
ohne die Hilfe von irgendwelchen zusätzlichen Sensoren,
wie beispielsweise einem Vibrationssensor, gewonnen werden
kann, ist es möglich, das nach der Erfindung ausgebildete
Geräuschverminderungssystem leicht in einem Kraftfahrzeug
einzubauen, das bisher noch kein Geräuschverminderungs
system hatte.
Das oben betrachtete Ausführungsbeispiel des Ge
räuschverminderungssystems ist lediglich unter Bezugnahme
auf einen einzigen LMS-Algorithmus für einen Kanal (ein
Fehlermikrophon und ein Lautsprecher) beispielhaft be
schrieben worden. Es ist selbstverständlich möglich, das
oben beschriebene Prinzip des Geräuschverminderungssystems
auf einen MEFX-LMS-Algorithmus für mehrere Kanäle (bei
spielsweise vier Fehlermikrophone und vier Lautsprecher)
anzuwenden, und zwar durch eine entsprechende Erweiterung
des oben beschriebenen einzigen LMS-Algorithmus, wobei
MEFX (multiple error filtered X) als Mehrfachfehlerfilte
rung angesprochen werden kann. In diesem Fall ist es dann
möglich, das Hauptquellensignal mit extrem hoher Korrela
tion zu dem motorbezogenen Vibrationsgeräuschton zu er
halten, und zwar durch Wellenformung und anschließende
weitere Verarbeitung des Motorzündsignals.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
nachstehend an Hand von Fig. 6 und 7 beschrieben. Ein
Merkmal dieses zweiten Ausführungsbeispiels ist es, die
Amplitude des Hauptquellensignals PSe gemäß dem Betrag
der erfaßten Motorbelastung zu variieren, so daß die Fähig
keit zur Geräuschverminderung selbst während einem tran
sienten Motorbetrieb weiter verbessert werden kann.
Nach Fig. 6 ist ein Luftreiniger 13 auf der strom
aufwärts gelegenen Seite eines Ansaugkrümmers 11 eines
Motors 1 in einem Ansaugrohr 12 vorgesehen. Ein Einlaß-
oder Ansaugluftmengensensor 14 ist auf der stromabwärts
gelegenen Seite nahe beim Luftreiniger 13 als Motorbela
stungserfassungsvorrichtung vorgesehen. Ein Kurbelwinkel
erfassungsrotor 15 ist an einer Kurbelwelle 1a des Mo
tors 1 angebracht. Ein Kurbelwinkelsensor 16 beispiels
weise nach Art eines elektromagnetischen Abtasters zum
Erfassen von am Rotor 15 ausgebildeten Vorsprüngen ist
nahe bei der äußeren Umfangsoberfläche des Kurbelwinkel
erfassungsrotors 15 vorgesehen, wobei der Rotor allgemein
als abzutastender oder zu erfassender Körper anzusehen
ist.
Bei dem Geräuschverminderungssystem NR dieses Aus
führungsbeispiels werden ein Ansaugluftmengensignal Ia
des Ansaugluftmengensensors 14 und ein Kurbelwinkelsignal
Cr des Kurbelwinkelsensors 16 beide einer Eingangssignal
transformationsschaltung 2A des Rauschverminderungssystems
NR zugeführt.
Wie es aus Fig. 7 hervorgeht, nimmt die Eingangs
signaltransformationsschaltung 2A sowohl am Ansaugluft
mengensignal Ia, das vom Ansaugluftmengensensor 14 stammt,
als auch am Kurbelwinkelsignal Cr, das vom Kurbelwinkel
sensor 16 stammt, eine Wellenformung und Verarbeitung vor,
um ein Vibrationsgeräuschquellensignal (Primär- oder
Hauptquellensignal) synchron mit der Anzahl der Motor
umdrehungen auszugeben. Der Frequenzbereich des Haupt
quellensignals wird durch ein Frequenzspektrum dargestellt,
das sich aus Komponenten der 0,5·nten Ordnung (n ist
ganzzahlig) zusammensetzt, und zusätzlich die Amplitude
des Hauptquellensignals gemäß der Motorbelastung variiert.
Das verarbeitete Hauptquellensignal PSe wird an das
adaptive Filter 3 (das ist die Löschsignalsynthetisier
einrichtung) und die Lautsprecher-Mikrophon-Übertra
gungscharakteristik-Schätzschaltung (CMNO) 7 ausgegeben.
Der übrige Aufbau des Systems ist im wesentlichen dem
jenigen des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 ähn
lich.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist die Abtast
frequenz des vom Fehlermikrophon 5 empfangenen Fehlersignals
gleich 3 kHz. Deshalb werden die Filterkoeffizienten W(n)
des adaptiven Filters 10 mit einer Frequenz von 3 kHz
(3000mal pro Sekunde) aktualisiert. Die Abtastfrequenz
ist jedoch nicht auf den genannten Wert von 3 kHz be
schränkt.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann man das
Hauptquellensignal, das in extrem hoher Korrelation mit
dem zu eliminierenden Vibrationsgeräuschton ist, unter
Verwendung der Motorbelastungserfassungseinrichtung und
der Motordrehzahlerfassungseinrichtung gewinnen, die
beide bereits in üblichen Kraftfahrzeugen vorhanden sind.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Geräuschverminderungs
system zu realisieren, das eine hohe Zuverlässigkeit hat
und geringe Kosten verursacht, ohne daß irgendwelche zu
sätzlichen Vibrationssensoren erforderlich sind.
Da weiterhin das Hauptquellensignal den Umstand oder
Faktor der Motorbelastung beinhaltet, kann man die Ant
wortcharakteristiken der Geräuschverminderung weiter ver
bessern, und zwar selbst während eines transienten Be
triebs des Motors.
Da der motorbezogene Vibrationsgeräuschton ferner
andere Umstände oder Faktoren beinhaltet, die das Ansaugen,
Ausstoßen usw. betreffen, ist es möglich, die Geräuschver
minderung im Vergleich zu einem Fall wirksamer zu erzie
len, bei dem das Hauptquellensignal lediglich durch Er
fassen teilweiser Motorvibrationen unter Verwendung eines
Vibrationssensors gewonnen wird.
Da man weiterhin das Hauptquellensignal, das in
extrem hoher Korrelation mit dem motorbezogenen Vibra
tionsgeräuschton ist, ohne Verwendung irgendeines Vibra
tionssensors gewinnen kann, ist es möglich, das Geräusch
verminderungssystem sehr leicht und ohne weiteres im Fahr
gastraum zu installieren.
Obgleich bei diesem Ausführungsbeispiel die Motor
belastungsinformation von einem Ansaugluftmengensensor er
faßt wird, ist es selbstverständlich möglich, die Motor
belastungsinformation von verschiedenen anderen Motorbe
lastungserfassungseinrichtungen als dem Ansaugluftmengen
sensor zu erhalten, beispielsweise von einem Drosselklap
penöffnungssensor, einem Motoransaugrohrlastsensor usw.
Obgleich bei diesem Ausführungsbeispiel die Motor
drehzahlinformation vom Kurbelwinkelsensor erfaßt wird,
ist es selbstverständlich möglich, die Motordrehzahlinfor
mation von verschiedenen anderen Motordrehzahlerfassungs
einrichtungen als dem Kurbelwinkelsensor zu gewinnen, bei
spielsweise von einem Nockenwinkelsensor, Brennstoffinjek
tionsimpuls, Zündimpulssignal usw.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben. Das Besondere
dieses dritten Ausführungsbeispiels ist eine Bestimmung
oder Festlegung der Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristiken unter Einbeziehung sowohl des unbesetzten
als auch des besetzten Zustands, und zwar ohne die Not
wendigkeit irgendwelcher komplizierter Einstellarbeiten
und ohne die Erzeugung unangenehmer Prüfgeräusche für die
Fahrgäste.
Ein in Fig. 8 dargestelltes Fahrgastraum-Geräusch
verminderungssystem 20 enthält zwei adaptive Filter 3A und
3B (dies ist die Löschsignalsynthetisiereinrichtung M2),
denen ein Vibrationsgeräuschquellensignal (Primär- oder
Hauptquellensignal) PSe zugeführt wird, das in hoher
Korrelation mit dem motorbezogenen Vibrationsgeräuschton
steht, der vom Motor (nicht gezeigt) erzeugt wird. Diese
adaptiven Filter 3A und 3B sind mit zwei Lautsprechern
4A und 4B (dies ist die Löschtonerzeugungseinrichtung M3)
verbunden, und zwar über jeweils einen D/A-Umsetzer
(nicht gezeigt). Zwei Fehlermikrophone 5A und 5B zum Er
fassen von Geräuschverminderungszuständen und zum Erzeu
gen von Fehlersignalen (diese sind die Fehlersignalemp
fangseinrichtung M4) sind an jeweils einer von zwei
Geräuschempfangsstellen angeordnet. Vier Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungscharakteristik-Schätzschaltungen
17, 18, 19 und 20 zum Empfangen des Hauptquellensignals
PSe und zwei LMS-Rechenschaltungen 6A und 6B (diese
bilden die Löschsignalaktualisierungseinrichtung M5)
sind ebenfalls vorgesehen. Die LMS-Rechenschaltung 6A
erhält Signale von den Lautsprecher-Mikrophon-Übertra
gungscharakteristik-Schätzschaltungen 17 und 18 sowie
die Fehlersignale von den Fehlermikrophonen 5A und 5B.
Auf der Grundlage dieser Eingangssignale aktualisiert
die LMS-Rechenschaltung 6A die Filterkoeffizienten des
adaptiven Filters 3A (dies ist die Löschsignalsyntheti
siereinrichtung M2). In ähnlicher Weise erhält die LMS-
Rechenschaltung 6B Signale von den Lautsprecher-Mikrophon
übertragungscharakteristik-Schätzschaltungen 19 und 20
und die Fehlersignale von den Fehlermikrophonen 5A und
5B. Auf der Grundlage dieser Eingangssignale aktualisiert
die LMS-Rechenschaltung 6B die Filterkoeffizienten des
adaptiven Filters 3B (dies ist die Löschsignalsyntheti
siereinrichtung M2). Das Hauptquellensignal PSe ist ein
Signal, das man dadurch erhält, daß Signale wie Zünd
impulse, Kraftstoffinjektionsimpulse, Kurbelwinkelsensor
signale usw. verarbeitet werden, die die Motordrehzahl und
Motorbelastung darstellen, so daß das gewonnene Signal in
hoher Korrelation mit dem Motorvibrationsgeräuschton steht.
Die Lautsprecher 4A und 4B sind in den Kraftfahr
zeugvordertüren (nicht gezeigt) angeordnet, und die
Fehlermikrophone 5A und 5B sind bei den Geräuschempfangs
stellen angeordnet, beispielsweise bei Positionen in der
Nähe der Ohren von Fahrgästen auf den Vordersitzen 26 und
27, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Die Mikrophone 5A
und 5B erfassen die Interferenz- oder Überlagerungsergeb
nisse zwischen dem Vibrationsgeräuschton und dem Löschton,
und die erfaßten Ergebnisse werden den LMS-Rechenschal
tungen 6A und 6B als Fehlersignale zugeführt.
Die LMS-Rechenschaltung 6A berechnet zwei momentane
Quadrate der Differenzen (Filterkorrekturrate) zwischen
dem Fehlersignal des Fehlermikrophons 5A bzw. 5B und dem
Signal der Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakte
ristik-Schätzschaltung 17 bzw. 18 und aktualisiert die
Filterkoeffizienten des adaptiven Filters 3A in einer
solchen Weise, daß die von den Fehlermikrophonen 5A und
5B erfaßten Fehlersignale minimiert werden. In ähnlicher
Weise berechnet die LMS-Rechenschaltung 6B zwei momentane
Quadrate der Differenzen (Filterkorrekturrate) zwischen
den Fehlersignalen der Fehlermikrophone 5A bzw. 5B und
den Signalen der Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristik-Schätzschaltungen 19 bzw. 20 und aktuali
siert die Filterkoeffizienten des adaptiven Filters 3B
in einer solchen Weise, daß die von den Fehlermikrophonen
5A und 5B erfaßten Fehlersignale minimiert werden.
Jede der Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscha
rakteristik-Schätzschaltungen 17, 18, 19 und 20 enthält
eine Übertragungscharakteristik-Setzschaltung (C′Omn) 17a,
18a, 19a und 20a für den leeren oder unbesetzten Zustand
und Übertragungscharakteristik-Setzschaltungen (C Xmn)
17b, 18b, 19b und 20b für den besetzten Zustand, d. h. für
die fahrgastbeeinflußte Übertragungscharakteristik. Eine
fahrgastbeeinflußte Charakteristikeinstellschaltung 23
ist mit den C Xmn-Schaltungen 17b, 18b, 19b und 20b ver
bunden. Hierbei bezeichnet im in den C′Omn-Schaltungen und
den CXmn-Schaltungen die Anzahl der Mikrophone 5A und 5B
(das Fehlermikrophon 5A ist mit der Nr. 1 und das Fehler
mikrophon 5B mit der Nr. 2 bezeichnet), und n in den C′Omn-
Schaltungen und den CXmn-Schaltungen bezeichnet die Anzahl
der Lautsprecher 4A und 4B (der Lautsprecher 4A trägt
die Nr. 1 und der Lautsprecher 4B trägt die Nr. 2). Mit
anderen Worten, die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristiken zwischen dem Lautsprecher 4A und dem
Fehlermikrophon 5A werden dargestellt durch C11, die
Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken zwi
schen dem Lautsprecher 4A und dem Fehlermikrophon 5B
durch C21, die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharak
teristiken zwischen dem Lautsprecher 43 und dem Fehler
mikrophon 5A durch C12, und die Lautsprecher-Mikrophon-
Übertragungscharakteristiken zwischen dem Lautsprecher 4B
und dem Fehlermikrophon 5B durch C22. Die oben erwähnten
C′Omn-Schaltungen werden somit dargestellt durch eine
C′O11-Schaltung 17a, eine C′O21-Schaltung 18a, eine C′O12-
Schaltung 19a und eine C′O22-Schaltung 20a. Gleichermaßen
werden die jeweiligen CXmn-Schaltungen dargestellt durch
eine CX11-Schaltung 17b, eine CX21-Schaltung 18b, eine
CX12-Schaltung 19b und eine CX22-Schaltung 20b.
Die fahrgastbeeinflußte Charakteristikeinstellschal
tung 23 besteht aus einer Fahrgastsitz-Besetzt-Diskriminier
schaltung 23a und einer Speicherschaltung (CX-Speicher
schaltung) 23b für eine fahrgastbeeinflußte Übertragungs
charakteristik. Die Diskriminierschaltung 23a ist mit
zwei Sitzsensoren 24 und 25 verbunden, die feststellen sollen,
ob ein Fahrgast Platz genommen hat oder nicht. Die Speicher
schaltung 23b speichert zuvor bestimmte fahrgastbeeinfluß
te Übertragungscharakteristiken CXmn, die man unter Be
rücksichtigung von verschiedenen Fahrgastsitz-Besetzt-
Zustandskombinationen ermittelt hat, und sie setzt die
gespeicherten fahrgastbeeinflußten Übertragungscharakte
ristiken CXmn in die CXmn-Schaltungen 17b, 18b, 19b und
20b in Abhängigkeit von Fahrgast-Vorhanden-Signalen der
Fahrgastsitz-Besetzt-Diskriminierschaltung 23a. Die
Schaltung 23 zum Speichern und Setzen der fahrgastbeein
flußten Charakteristiken, die C′Omn-Schaltungen 17a, 18a,
19a und 20a sowie die CXmn-Schaltungen 17b, 18b, 19b und
20b bilden in Kombination eine fahrgastbeeinflußte Über
tragungscharakteristikspeicher- und -setzeinrichtung.
Der Sitzsensor 24 ist im vorderen linken Fahrgast
sitz 26 angeordnet, und der Sitzsensor 25 ist im vorderen
rechten Fahrgastsitz 27 angeordnet. Jeder dieser Sitz
sensoren kann die Anwesenheit oder Abwesenheit eines
Fahrgastes dadurch erfassen, daß beispielsweise in Ab
hängigkeit vom Fahrgastgewicht beim Überschreiten eines
bestimmten Wertes ein Schalter ein- oder ausgeschaltet
wird. Andererseits ist es auch möglich, einen optischen
Sensor, beispielsweise einen Infrarotsensor einzusetzen,
und als Gewichtssensor eine Kraftmeßdose für den Sitz
sensor 24 bzw. 25 zu verwenden. Wird als Gewichtssensor
eine Kraftmeßdose zum Erfassen des Gewichts verwendet,
ist eine Feststellung dahingehend möglich, ob der Fahrgast
ein Erwachsener oder ein Kind ist, d. h., der Zustand des
durch einen Fahrgast besetzten Sitzes kann mit hoher Ge
nauigkeit erfaßt werden. Selbstverständlich kann man so
wohl optische Sensoren, wie Infrarotsensoren, als auch
Gewichtssensoren, wie Kraftmeßdosen, in Kombination ein
setzen, um die Besetzt-Zustände noch genauer zu erfassen.
Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, ist damit die
Möglichkeit gegeben, den Besetzt-Zustand des Fahrer
sitzes festzustellen. In einem solchen Fall kann auf dem
vorderen Fahrersitz ein Sitzsensor entfallen.
Die Methode des Setzens der Charakteristiken der
jeweiligen C′Omn-Schaltungen 17a, 18a, 19a und 20a sowie
der jeweiligen CXmn-Schaltungen 17b, 18b, 19b und 20b
wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 10 bis 12
eingehender beschrieben.
Wie aus Fig. 10 hervorgeht, wird das System zwi
schen den Fehlermikrophonen 5A und 5B und dem Laut
sprecher 4A in den anfänglichen Nichtbesetzt-Zuständen
(beispielsweise vor dem Versand) als ein unbekanntes
System 31a mit tatsächlichen Übertragungscharakteristiken
COmn1 eingestellt. Ein Zufallsgeräuschton RN einschließ
lich vorbestimmter Frequenzkomponenten wird eingegeben in
das unbekannte System 31a und die Übertragungscharakte
ristik-Setzschaltung (COmn-Setzschaltung) 32 mit aktua
lisierbaren Übertragungscharakteristiken COmn (CO11,
CO21). Der in das unbekannte System 31a eingegebene
Zufallsgeräuschton RN (Zufallsgeräusch = statistisches
Rauschen, Geräuschstörung) wird vom Lautsprecher 4A
ausgegeben und dann von den Fehlermikrophonen 5A und 5B
im Anschluß an die Beeinflussung durch die tatsächlichen
Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken
(CO111, CO211) empfangen. Die von den Fehlermikrophonen
5A und 5B erfaßten Signale und das Signal, das von der
COmn-Setzschaltung 32 ausgegeben wird, werden einander
überlagert und dann der LMS-Schaltung 33 als Fehlersignal
zugeführt. Die LMS-Schaltung 33 aktualisiert die Über
tragungscharakteristiken COmn der COmn-Setzschaltung 32
in einer solchen Weise, daß das Fehlersignal minimiert
wird. Der aktualisierte Wert wird für die anfängliche
Nichtbesetzt-Zustand-Lautsprecher-Mikrophon-Übertra
gungscharakteristik CO11 bzw. CO21 genommen. In der
gleichen Weise wird das System zwischen den Fehlermikro
phonen 5A und 5B und dem Lautsprecher 4B als unbekanntes
System identifiziert, und es werden die anfänglichen
Nichtbesetzt-Zustand-Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristiken CO12 und CO22 gesetzt oder eingestellt.
Anschließend wird, wie es in Fig. 11 dargestellt ist,
das System zwischen den Fehlermikrophonen 5A und 5B und
dem Lautsprecher 4A im anfänglichen Besetzt-Zustand (bei
spielsweise vor dem Versand) als ein unbekanntes System
31b mit tatsächlichen Übertragungscharakteristiken COmn2
gesetzt oder eingestellt. Ein Zufallsgeräuschton RN
(Zufallsgeräusch = statistisches Rauschen, Rauschstörung)
einschließlich vorbestimmter Frequenzkomponenten wird
eingegeben in das unbekannte System 31b und die fahrgast
beeinflußte Übertragungscharakteristik-Setzschaltung
(CXmn-Setzschaltung) 34, die aktualisierbare fahrgast
beeinflußte Charakteristiken CXmn (CX11, CX21) hat und
in Reihe mit der COmn-Setzschaltung 32 geschaltet ist.
Der in das unbekannte System 31b eingegebene Zufalls
geräuschton RN wird von dem Lautsprecher 4A ausgegeben
und dann von den Fehlermikrophonen 5A und 5B empfangen,
nachdem er dem Einfluß der tatsächlichen Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungscharakteristiken (CO112, CO212)
ausgesetzt gewesen ist. Die von den Fehlermikrophonen 5A
und 5B erfaßten Signale und das von der CXmn-Setzschal
tung 34 aus gegebene Signal werden einander überlagert
und dann der LMS-Schaltung 33 als Fehlersignal zugeführt.
Die LMS-Schaltung 33 aktualisiert die Übertragungscharak
teristiken CXmn der CXmn-Setzschaltung 34 in einer solchen
Weise, daß das Fehlersignal minimiert wird. Der aktuali
sierte Wert wird als anfängliche Besetzt-Zustand-Laut
sprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristik CX11 bzw.
CX21 genommen, die fahrgastbeeinflußt ist. In der gleichen
Weise wird das System zwischen den Fehlermikrophonen 5A
und 5B und dem Lautsprecher 4B als unbekanntes System
identifiziert, und die anfänglichen Besetzt-Zustand-
Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken CX12
und CX22 werden gesetzt oder eingestellt, die fahrgast
beeinflußt sind. Zusätzlich wird das System, wenn ein
anderer Fahrgast als der Fahrer auf einem Vordersitz
Platz nimmt, das System in der gleichen Weise identifi
ziert. D. h., die fahrgastbeeinflußten Charakteristiken
CXmn werden gemessen, und die so erhaltenen fahrgastbe
einflußten Charakteristiken CXmn werden in der CX-Speicher
schaltung 23b gespeichert. Weiterhin können die Anzahl
von Kombinationen der Fahrgastsitz-Besetzt-Zustände mit
der Anzahl von Kombinationen der Signale festgelegt
werden, die von den Sitzsensoren erfaßt werden.
Fig. 15 ist eine Darstellung, die das Setzen oder
Einstellen der Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristiken CMN bei dem in Fig. 2 gezeigten ersten
Ausführungsbeispiel des Geräuschverminderungssystems im
Vergleich zum dritten Ausführungsbeispiel darstellt.
Bei dem oben betrachteten dritten Ausführungsbei
spiel wurden bei den fahrgastbeeinflußten Charakteristiken
lediglich zwei verschiedene Arten und Weisen in Betracht
gezogen, nämlich das Vorhandensein eines Fahrers einerseits
und das Vorhandensein eines Fahrers und eines weiteren
Fahrgastes auf dem anderen Vordersitz andererseits. Wenn
jedoch zwei weitere Fehlermikrophone bei den Rücksitzen
angeordnet sind, kann man die nachstehenden acht fahrgast
beeinflußten Charakteristiken gewinnen und speichern, um
auch für die Fahrgäste auf den Rücksitzen eine Geräusch
verminderung zu erzielen: nur der Fahrer; der Fahrer und
ein Fahrgast auf dem Vordersitz; der Fahrer und ein Fahr
gast auf dem Rücksitz auf der Fahrerseite; der Fahrer und
ein Fahrgast auf dem Rücksitz der Fahrgastseite; der
Fahrer, ein Fahrgast auf dem vorderen Fahrgastsitz, und
ein Fahrgast auf dem Rücksitz auf der Fahrerseite; der
Fahrer, ein Fahrgast auf dem vorderen Fahrgastsitz, ein
Fahrgast auf dem hinteren Fahrgastsitz der Fahrgastseite;
der Fahrer, ein Fahrgast auf dem Rücksitz der Fahrerseite
und ein Fahrgast auf dem Rücksitz der Fahrgastseite; der
Fahrer, ein Fahrgast auf dem Vordersitz, ein Fahrgast
auf dem Rücksitz der Fahrerseite und ein Fahrgast auf
dem Rücksitz der Fahrgastseite.
Die fahrgastbeeinflußten Übertragungscharakteristi
ken nach dem Versand oder der Auslieferung sind einge
stellt worden, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Wenn der
Nichtbesetzt-Zustand erfaßt wird, bevor ein Fahrgast oder
Fahrgäste in das Kraftfahrzeug gelangt sind oder nachdem
ein Fahrgast oder Fahrgäste das Kraftfahrzeug verlassen
haben, wird das System zwischen den Fehlermikrophonen 5A
und 5B und dem Lautsprecher 4A im Nichtbesetzt-Zustand als
ein unbekanntes System 31c eingestellt, und die Nicht
besetzt-Zustand-Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharak
teristiken C′Omn (C′O11, C′O21, C′O12 und C′O22) vor dem
Gebrauch (nach Auslieferung) werden so eingestellt, wie
es die Situation erfordert, und zwar in der gleichen Weise
wie die anfänglichen Nichtbesetzt-Zustand-Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungscharakteristiken COmn.
Wie es mit weiteren Einzelheiten aus Fig. 13 und 14
hervorgeht, wird eine Impulsantwort unter dem anfänglichen
Besetzt-Zustand korrigiert auf der Grundlage sowohl der
anfänglichen Nichtbesetzt-Zustand-Lautsprecher-Mikrophon-
Übertragungscharakteristiken COmn als auch der fahrgast
beeinflußten Charakteristiken CXmn. Es werden nämlich zu
erst die anfänglichen Nichtbesetzt-Zustand-Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungscharakteristiken COmn erhalten und
dann die fahrgastbeeinflußten Charakteristiken CXmn auf
der Grundlage der erhaltenen Nichtbesetzt-Zustand-Über
tragungscharakteristiken COmn. Diese erhaltenen Charakte
ristiken werden vorab gespeichert. Die Lautsprecher-Mikro
phon-Übertragungscharakteristiken C′Omn im Nichtbesetzt-
Zustand vor dem Fahrzeuggebrauch (nach dem Versand) werden
zu irgendeiner Zeit erhalten, und der Einfluß des Fahrgastes
wird korrigiert auf der Grundlage der vorab gespeicherten
fahrgastbeeinflußten Charakteristiken CXmn, so daß man
genaue Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken
erhält, bevor das Geräuschverminderungssystem aktiviert
wird.
Die Funktionen des dritten Ausführungsbeispiels
werden nachstehend erläutert.
Wie es oben beschrieben worden ist, sind zunächst
sowohl die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteri
stiken CO11 und CO21 zwischen den Fehlermikrophonen 5A
und 5B und dem Lautsprecher 4A unter dem anfänglichen
Nichtbesetzt-Zustand (vor dem Versand) als auch ferner die
Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken CO12
und CO22 zwischen den Fehlermikrophonen 5A und 5B und
dem Lautsprecher 4B unter dem anfänglichen Nichtbesetzt-
Zustand (vor dem Versand) auf der Grundlage der System
identifikation erhalten worden. Danach werden die jewei
ligen fahrgastbeeinflußten Charakteristiken CXmn (CX11,
CX21, CX12, CX22) gemäß den verschiedenen Platz-Besetzt-
Zuständen (beispielsweise nur der Fahrer; der Fahrer und
ein Fahrgast auf dem Vordersitz) unter Verwendung der an
fänglichen Nichtbesetzt-Zustand-Lautsprecher-Mikrophon-
Übertragungscharakteristiken COmn (CO11, CO21, CO12, CO22)
auf der Grundlage der Systemidentifikation gewonnen. Die
so gewonnenen Charakteristiken COmn werden vorab in der
CX-Speicherschaltung 23b gespeichert. Nach dem Versand
werden die Nichtbesetzt-Zustände, bevor der Fahrgast ein
steigt oder nachdem der Fahrgast aus dem Fahrzeug ausge
stiegen ist, erfaßt, und die Nichtbesetzt-Zustand-Laut
sprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken C′O11 und
C′O12 vor dem Gebrauch (nach dem Versand) zwischen den
Fehlermikrophonen 5A und 5B und dem Lautsprecher 4A und
ferner die Nichtbesetzt-Zustand-Lautsprecher-Mikrophon
Übertragungscharakteristiken C′O12 und C′O22 zwischen den
Fehlermikrophonen 5A und 5B und dem Lautsprecher 4A vor
dem Gebrauch (nach dem Versand) werden auf der Grundlage
der Systemidentifikation gewonnen. Diese gewonnenen
Werte werden jeweils alle in die jeweiligen C′Omn-Schal
tungen eingebracht (C′O11-Schaltung 17a, C′O21-Schaltung
18a, C′O12-Schaltung 19a, C′O22-Schaltung 20a).
Wenn dann danach ein Fahrgast oder Fahrgäste Platz
nehmen, stellt die Fahrgastsitz-Besetzt-Diskriminierschal
tung 23a der fahrgastbeeinflußten Charakteristik-Einstell
schaltung 23 den Fahrgastsitz-Besetzt-Zustand (beispiels
weise nur der Fahrer; der Fahrer und ein Fahrgast auf dem
Frontsitz) auf der Grundlage der Signale fest, die die
Sitzsensoren 24 und 25 in den Sitzen 26 bzw. 27 erfassen.
Die Diskriminierschaltung 23a gibt ein dementsprechendes
Signal an die CX-Speicherschaltung 23b ab, um die fahr
gastbeeinflußten Übertragungscharakteristiken CXmn (CX11,
CX21, CX12, CX22), die dem Fahrgastsitz-Besetzt-Zustand
entsprechen, an die CXmn-Schaltung (CX11-Schaltung 17b,
CX21-Schaltung 18b, CX12-Schaltung 19b, CX22-Schaltung 20b)
auszugeben, so daß vorbestimmte fahrgastbeeinflußte Charak
teristiken CXmn (CX11, CX21, CX12, CX22) in der CX11-Schal
tung 17b, CX21-Schaltung 18b, CX12-Schaltung 19b und CX22-
Schaltung 22b gesetzt werden.
Sobald der Motor 1 startet, wird ein Motorvibrations
geräuschton über die Motorhalterungen in den Fahrgastraum
als Geräusch übertragen. Weiterhin wird ein Ton, der
während der Ansaug- und Ausstoßhübe erzeugt wird und mit
einer vorbestimmten Fahrzeugaufbauübertragungscharakteristik
C multipliziert ist, in den Fahrgastraum übertragen. Folg
lich erreicht der übertragene Geräuschton die Geräusch
empfangsstellen in der Nähe der Ohren des Fahrgastes auf
dem Vordersitz 26 und des Fahrers auf dem Fahrersitz 27.
Gleichzeitig werden die Motorsignale (gewonnen durch Wellen
formung und Verarbeitung des Zündimpulssignals, Kraft
stoffinjektionsimpulssignals, Kurbelwinkelsensorsignals
usw. unter Einschluß von Motordrehzahl und Belastungs
informationsdaten) und das Hauptquellensignal PSe
(in hoher Korrelation mit dem motorbezogenen Fahrgastraum-
Vibrationsgeräuschton) beide den adaptiven Filtern 3A
und 33 sowie den Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristik-Schätzschaltungen 17, 18, 19 und 20 zuge
führt.
Das adaptive Filter 3A berechnet die Summe von
Faltungsprodukten aus dem zugeführten Hauptquellensignal PSe
und den Filterkoeffizienten und gibt die berechnete Summe
als das Löschsignal zum Löschen des Vibrationsgeräuschtones
bei den Geräuschempfangsstellen an den Lautsprecher 4A
aus, beispielsweise über einen D/A-Umsetzer und einen
Verstärker (beide nicht gezeigt). Der vom Lautsprecher 4A
erzeugte Löschton wird in diesem Moment mit den Laut
sprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristiken Cmn (C11,
C21) multipliziert. Der multiplizierte Ton erreicht die
Geräuschempfangsstelle. In ähnlicher Weise berechnet das
adaptive Filter 3B die Summe von Faltungsprodukten aus dem
dem Filter zugeführten Hauptquellensignal PSe und den
Filterkoeffizienten und gibt die berechnete Summe als
Löschsignal zum Löschen des Vibrationsgeräuschtones bei
den Geräuschempfangsstellen auf den Lautsprecher 4B,
beispielsweise über einen D/A-Umsetzer und den Verstär
ker (beide nicht gezeigt). Der vom Lautsprecher 4B er
zeugte Löschton wird in diesem Moment mit der Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungscharakteristik Cmn (C12, C22)
multipliziert. Der multiplizierte Ton erreicht die
Geräuschempfangsstelle.
Bei den Geräuschempfangsstellen überlagern sich so
mit der motorbezogene Vibrationsgeräuschton und der Lösch
ton und reduzieren auf diese Weise das Vibrationsgeräusch.
Gleichzeitig werden die Interferenz- oder Überlagerungs
ergebnisse zwischen dem Vibrationsgeräuschton und dem
Löschton abgefühlt oder erfaßt, und die erfaßten Ergeb
nisse werden als Fehlersignale zu den LMS-Rechenschaltungen
6A bzw. 6B übertragen.
Das in die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscha
rakteristik-Schätzschaltung 17 eingegebene Hauptquellen
signal PSe wird durch die C′O11-Schaltung 17a und die
CX11-Schaltung 17b korrigiert. Das in die Lautsprecher-
Mikrophon-Übertragungscharakteristik-Schätzschaltung 18
eingegebene Hauptquellensignal PSe wird durch die C′O21-
Schaltung 18a und die CX21-Schaltung 18b korrigiert. Die
beiden korrigierten Signale werden der LMS-Rechenschaltung
6A zugeführt. Die LMS-Rechenschaltung 6A berechnet die
Filterkorrekturrate auf der Grundlage der Fehlersignale,
die von den Fehlermikrophonen 5A und 5B stammen, sowie
auf der Grundlage der Hauptquellensignale, die durch die
Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristik-Schätz
schaltungen 17 und 18 korrigiert sind, und sie führt einen
Algorithmus zur Aktualisierung der Filterkoeffizienten
des adaptiven Filters 3A in einem solchen Sinne aus, daß
die von den Fehlermikrophonen 5A und 5B empfangenen Feh
lersignale so klein wie möglich werden.
Das der Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakte
ristik-Schätzschaltung 19 zugeführte Hauptquellensignal PSe
wird durch C′O12-Schaltung 19a und die CX12-Schaltung 19b
korrigiert. Das der Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristik-Schätzschaltung 20 zugeführte Hauptquellen
signal PSe wird durch die C′O22-Schaltung 20a und die
CX22-Schaltung 20b korrigiert. Die beiden korrigierten
Signale werden der LMS-Rechenschaltung 6B zugeführt. Die
LMS-Rechenschaltung 6B berechnet die momentanen Quadrate
von Fehlern oder Abweichungen auf der Grundlage der von
den Fehlermikrophonen 5A und 5B stammenden Fehlersignale
und der durch die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristik-Schätzschaltungen 19 und 20 korrigierten
Hauptquellensignale, und sie führt ferner einen Algorith
mus zum Aktualisieren der Filterkoeffizienten des adap
tiven Filters 3B in einem solchen Sinne aus, daß die
von den Fehlermikrophonen 5A und 5B empfangenen Fehler
signale minimiert werden.
Wie es oben beschrieben worden ist, wird bei diesem
Ausführungsbeispiel die Systemidentifikation zu irgendeiner
Zeit ausgeführt, immer wenn sich innerhalb des Fahrzeugs
keine Fahrgäste befinden, um den Einfluß der Innenumgebung
des Kraftfahrzeugs (Raumtemperatur, Raumfeuchtigkeit,
Änderungen in der Temperatur und Feuchtigkeit in Abhängig
keit von der Zeit, Anordnung von Gegenständen, usw. mit
Ausnahme von Fahrgästen) auf die Lautsprecher-Mikrophon-
Übertragungscharakteristiken zu erhalten und entsprechende
Einstellungen vorzunehmen. Der Einfluß der Sitz-Besetzt-
Zustände auf die Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungs
charakteristiken ist zuvor in Form von fahrgastbeeinfluß
ten Charakteristiken gespeichert worden. Wenn Fahrgäste
Plätze einnehmen, werden die fahrgastbeeinflußten Charak
teristiken entsprechend den Fahrgastsitz-Besetzt-Zuständen
eingestellt. Da in diesem Fall die Lautsprecher-Mikro
phon-Übertragungscharakteristiken unter Erzeugung eines
durch die Lautsprecher erzeugten Zufallsrauschtones ein
gestellt werden, wenn keine Fahrgäste vorhanden sind, ist
es möglich, diese Übertragungscharakteristiken ohne unan
genehme Geräusche für die Fahrgäste einzustellen.
Da ferner die Systemidentifikation nur ausgeführt
wird, wenn keine Fahrgäste im Fahrgastraum sind, um den
Einfluß der Innenraumumstände (Fahrgastraumtemperatur,
Fahrgastfeuchtigkeit, Änderungen in der Temperatur und
Feuchtigkeit in Abhängigkeit von der Zeit, Anordnung von
Gegenständen oder sonstigen Einrichtungen usw. mit Aus
nahme von Fahrgästen) auf die Lautsprecher-Mikrophon-
Übertragungscharakteristiken zu erhalten und diese ein
zustellen, ist es möglich, die Lautsprecher-Mikrophon-
Übertragungscharakteristikänderungen gemäß dem Kraftfahr
zeuginneren genau zu gewinnen und auf diese Weise eine
wirksame und stabile Rauschverminderung zu erzielen.
Bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel wird der
MEFX-LMS-Algorithmus dadurch erhalten, daß der Zwei-Mikro
phon- und Zwei-Lautsprecher-LMS-Algorithmus auf eine
Vielzahl von Kanälen ausgedehnt wird, um auf diese Weise
das Geräuschunterdrückungssystem nach der Erfindung aus
zugestalten. Die Erfindung kann jedoch auch auf ein
Rauschverminderungssystem angewendet werden, daß einen
anderen MEFX-LMS-Algorithmus (beispielsweise vier Fehler
mikrophone und zwei Lautsprecher) oder einen Einzelkanal
algorithmus (ein Mikrophon und ein Lautsprecher) benutzt.
Ein viertes Ausführungsbeispiel des Geräuschvermin
derungssystems nach der Erfindung wird nachstehend an
Hand von Fig. 16 beschrieben. Die Besonderheit dieses
Ausführungsbeispiels besteht darin, nicht alle Motor
geräuschkomponenten zu vermindern, sondern spezifisches
Motorgeräusch entsprechend den Wünschen des Fahrers oder
der Fahrgäste zu erzeugen, um ein komfortables Fahrgefühl
zu vermitteln.
Nach der Zeichnung ist ein Kurbelwinkelerfassungs
rotor 15 an einer Kurbelwelle 1a des Motors 1 angebracht,
und ferner ist ein Kurbelwinkelsensor 16, beispielsweise
ein elektromagnetischer Abtaster, zum Erfassen von Vor
sprüngen des Rotors 15 nahe bei der äußeren Umfangsober
fläche des Kurbelwinkelerfassungsrotors 15 vorgesehen.
Der Kurbelwinkelsensor 16 erzeugt 24 Impulssignale
beispielsweise für jeweils zwei Motorumdrehungen (720° CA).
Die erzeugten Impulssignale werden in eine Signaltransfor
mationsschaltung 2B (das ist die Signaltransformations
einrichtung M1) des Geräuschverminderungssystems NR als
Korrelationssignal eingegeben.
Wie es aus Fig. 17 hervorgeht, führt die Signal
transformationsschaltung 2B eine Wellenformung und Ver
arbeitung an dem vom Kurbelwinkelsensor 16 zugeführten
Korrelationssignal aus, um ein Vibrationsgeräuschquellen
signal (Hauptquellensignal) PSe zu erhalten. Das erhal
tene Hauptquellensignal PSe wird an ein adaptives Filter 3
und eine Lautsprecher-Mikrophon-Übertragungscharakteristik-
Schätzschaltung (CMNO-Schaltung) 7 (dies ist die Lösch
signalaktualisierungseinrichtung M5) ausgegeben. In der
Signaltransformationsschaltung 2B ist eine Vielzahl Aus
gangssignale zuvor eingestellt, die über ein Betriebs
pult (nicht gezeigt) frei wählbar oder schaltbar sind.
Die in der Signaltransformationsschaltung 2B zuvor ein
gegebenen oder eingestellten Ausgangssignale sind alle
mit den Motorumdrehungen synchronisiert und gemäß den
Frequenzbereichen wie folgt klassifiziert:
Ein Signal, aus dem die Frequenzspektrumkomponenten der 1,5·nten Ordnung (n ist ganzzahlig) eliminiert sind, wie es bei I in Fig. 18 gezeigt ist;
Ein Signal, aus dem die Frequenzspektrumkomponenten der 2,0·nten Ordnung eliminiert sind, wie es in Fig. 18 bei II gezeigt ist;
Ein Signal, aus dem die Frequenzspektrumkomponenten der 3,0 · nten Ordnung eliminiert sind, wie es in Fig. 18 bei III gezeigt ist; und
Ein Signal, aus dem die Frequenzspektrumkomponenten der 4,0 · nten Ordnung eliminiert sind, wie es in Fig. 18 bei IV gezeigt ist.
Ein Signal, aus dem die Frequenzspektrumkomponenten der 1,5·nten Ordnung (n ist ganzzahlig) eliminiert sind, wie es bei I in Fig. 18 gezeigt ist;
Ein Signal, aus dem die Frequenzspektrumkomponenten der 2,0·nten Ordnung eliminiert sind, wie es in Fig. 18 bei II gezeigt ist;
Ein Signal, aus dem die Frequenzspektrumkomponenten der 3,0 · nten Ordnung eliminiert sind, wie es in Fig. 18 bei III gezeigt ist; und
Ein Signal, aus dem die Frequenzspektrumkomponenten der 4,0 · nten Ordnung eliminiert sind, wie es in Fig. 18 bei IV gezeigt ist.
Wie es bereits beschrieben worden ist, ist der auf
einen 4-Takt-Motor bezogene Vibrationsgeräuschton ein
Vibrationsgeräuschsignal mit einer Periode, die zwei
Motorumdrehungen entspricht, und mit einem Frequenzspek
trum, das sich zusammensetzt aus einer Grundschwingung
mit einer Frequenzkomponente der 0,5ten Ordnung bezogen
auf die Anzahl der Motorumdrehungen (Sinusschwingung mit
einer Periode, die über zwei Motorumdrehungen reicht) und
aus Oberschwingungen mit Komponenten höherer (0,5·n)
Ordnung bezogen auf die Anzahl der Motorumdrehungen. Es
gibt allerdings den Fall, daß das Rauschsignal ein Fre
quenzspektrum hat, das sich hauptsächlich aus spezifischen
Komponenten höherer Ordnung in Abhängigkeit von der An
zahl der Motorzylinder zusammensetzt (beispielsweise im
Falle eines 4-Zylinder-Motors, dessen Rauschsignal ein
Frequenzspektrum hat, das sich aus Teilschwingungen der
2,0·nten Ordnung bezogen auf die Anzahl der Motor
umdrehungen zusammensetzt). Bei diesem Ausführungsbei
spiel ist daher das Rauschverminderungssystem dahin
gehend modifiziert, daß man den Motorvibrationsgeräusch
ton einer spezifischen Anzahl von Motorzylindern gemäß
dem Vorzug des Fahrers oder des Fahrgastes hören kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können daher die Motor
geräuschtöne von vier verschiedenen Zylindern entspre
chend dem Fahrer- oder Fahrgastwunsch ausgewählt werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf eine Aus
wahl von vier verschiedenen Arten von Tönen beschränkt.
Es ist möglich, andere Motorgeräuschtöne mit einer anderen
Anzahl von Zylindern auszuwählen (beispielsweise ein
12-Zylinder-Motorgeräusch.
Das Prinzip des Eliminierens spezifischer Frequenz
spektrumkomponenten unter Verwendung der Signaltransfor
mationsschaltung 2B bei diesem Ausführungsbeispiel wird
nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 19 und 20 beschrie
ben.
Die Fourier-Transformation eines Impulsfunktions
zuges mit regelmäßigen Zwischenräumen kann man auf der
Grundlage eines Impulszuges mit denselben regelmäßigen
Zwischenräumen wie folgt ausdrücken:
Darin ist n eine ganze Zahl, t bezeichnet die Zeit, f
bezeichnet eine Frequenz und T bedeutet eine Periode.
Da man hier die Impulsfunktion ausdrücken kann als
δ (0) = 1 | |
δ (t) = 0 | (t ≠ 0) |
kann die obige Gleichung (1) wie folgt dargestellt werden
h (t) = 1 | |
(t = nT) | |
h (t) = 0 | (t ≠ nT) |
H (f) = 1/T | (f = n/T) |
H (f) = 0 | (f = n/T) |
Da der Impulsfunktionszug eine Periode T und eine
Amplitude a hat, wie es im Zeitbereich nach Fig. 19(A)
dargestellt ist, kann er dargestellt werden durch einen
Impulszug mit einem Frequenzspektrum aus Komponenten 1/T
und höherer Ordnung und einer Amplitude von a/T, wie es
in Fig. 19 bei A′ im Frequenzbereich gezeigt ist.
Wird die Größe des Impulses mit dem K-fachen multi
pliziert, kann, da die Größe des Spektrums ebenfalls mit
dem K-fachen multipliziert wird, der Impulsfunktionszug
mit einer Periode K·T und einer Amplitude -K·a, wie
es im Zeitbereich der Fig. 19(B) gezeigt ist, dargestellt
werden durch einen Impulszug mit einem Frequenzspektrum aus
Komponenten 1/(K·T) und höherer Ordnung und einer Amplitude
von -a/T, wie es im Frequenzbereich in Fig. 19(B′) gezeigt
ist.
Wenn man die oben erwähnten bei (A), (A′), (B) und (B′)
dargestellten Signale im Zeitbereich bzw. Frequenzbereich syn
thetisiert, erhält man ein Signal aus Impulsen mit einer Am
plitude -(K-1)·a für jede Periode von K·T und Impulse mit
einer Amplitude von a für jede Periode von n·T (n ganzzahlig),
die anders als die Periode K·T ist, wie es für den Zeitbereich
in Fig. 20(C) gezeigt ist. Da die Komponenten der Ordnung n/T
des Frequenzspektrums eliminiert werden, kann, wie es für den
Frequenzbereich als Fig. 20(C′) hervorgeht, ein Frequenzspektrum
aus Komponenten 1/(K·T) und höherer Ordnung ohne die obigen
Komponenten als ein Impulszug mit einer Amplitude -a/T dar
gestellt werden.
Wenn dementsprechend die Frequenzspektrumkomponente
eines Geräuschtones, die einem S-Zylindermotor mit vier
Takten pro zwei Motorumdrehungen (720° CA) entspricht, aus
dem Geräuschquellensignal entfernt werden soll (um das
Motorgeräusch zu hören), ist der Geräuschton ein Signal
mit einer Periode von zwei Motorumdrehungen, und der
Motorvibrationsgeräuschton hat daher ein Frequenzspektrum,
das sich aus 0,5·nten Komponenten zusammensetzt. Ferner
hat jeder der 5-Zylinder eine Periode von 720° CA. Folg
lich, wenn K = S, dann gilt
1/K · T = 1/2,
so daß man die folgende Beziehung erhält:
K · T = S · T = 2 (2)
Auf der Grundlage der obigen Beziehung ist es mög
lich, ein Hauptgeräuschquellenton zu erhalten, aus dem
die Frequenzspektrumkomponente des S-Zylinder-Motors ent
fernt ist, und zwar durch Ausgabe von S-Stück Impulsen
erzeugt bei regelmäßigen Zeitabständen von 720° CA in
einer solchen Weise, daß ein Impuls mit einer Amplitude
(S-1) mal größer als diejenige der anderen restlichen
(S-1)-Stück Impulse in einer Richtung erzeugt wird, die
entgegengesetzt zu derjenigen der restlichen Impulse ist.
Der erzeugte Ton wird als das Vibrationsgeräuschquellen
signal (das Hauptquellensignal) genommen und synchron mit
der Motordrehzahl ausgegeben. Auf diese Weise ist es
möglich, einen Motorton mit einer spezifischen Anzahl
von Zylindern selektiv zu erhalten.
Die Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels wird
nachstehend beschrieben.
Das Signal (beispielsweise 24 Impulse auf zwei
Motorumdrehungen (720° CA)), das von dem Kurbelwinkel
sensor 16 des Motors 1 erfaßt wird, wird eingegeben in
die Signaltransformationsschaltung 2B des Geräuschvermin
derungssystems NR. Wenn jetzt der Fahrer beispielsweise
das Betriebspult (nicht gezeigt) so betätigt, daß man
den Geräuschton eines 4-Zylinder-Motors hören kann,
verarbeitet die Signaltransformationsschaltung 2B das
Signal des Kurbelwinkelsensors 16 in ein wie folgt zu
beschreibendes Signal: Vier Impulse werden in regel
mäßigen Abständen von 720° CA in einer solchen Weise
erzeugt, daß ein Impuls mit einer Amplitude, die dreimal
größer als diejenigen der restlichen 3-Stück Impulse ist,
in einer Richtung erzeugt wird, die entgegengesetzt zu
derjenigen der übrigen Impulse bezüglich des Zeitbereiches
ist, und zusätzlich Komponenten der 2,0·nten Ordnung
(n ganzzahlig) werden aus den Frequenzspektrumkomponenten
bezüglich des Frequenzbereiches entfernt. Der so erzeugte
Geräuschton wird als das Vibrationsgeräuschquellensignal
(Hauptquellensignal) verwendet und ausgegeben an das
adaptive Filter 3 und die Lautsprecher-Mikrophon-Über
tragungscharakteristik-Schätzschaltung (CMNO-Schaltung) 7.
Wo das Geräuschverminderungssystem nach der Erfin
dung mit anderem Geräuschsteuergerät (beispielsweise
Auspuff) kombiniert wird, ist es möglich, einen für den
Fahrer und Fahrgast angenehmen Ton oder Sound zu erzeu
gen, und zwar unter gleichzeitiger Verminderung des Ge
räuschtones, der in der äußeren Umgebung außerhalb des
Fahrgastraumes erzeugt wird.
Obgleich bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel
der Kurbelwinkelsensor als Korrelationssignalerfassungs
einrichtung dient, ist es selbstverständlich möglich,
eine andere Erfassungseinrichtung zu verwenden, bei
spielsweise einen Nockenwinkelsensor als Korrelations
signalerfassungseinrichtung, oder der Signaltransforma
tionseinrichtung als Korrelationssignal andere Korrela
tionssignale zuzuführen, beispielsweise ein Zündimpuls
signal, Kraftstoffinjektionsimpulssignal usw.
Da, wenn Motorbelastungsinformationsdaten (bei
spielsweise Ansaugluftmenge, Drosselklappenöffnungsrate
usw.) der Signaltransformationseinrichtung zugeführt
werden, die Korrelation mit dem Motorvibrationsgeräusch
weiter verbessert werden kann, ist es möglich, ein Fahr
gastraum-Baßton-Steuergerät zu realisieren, das insbe
sondere bei einem transienten Betrieb des Motors schnelle
Ansprechcharakteristiken hat.
Da der Fahrer oder die Fahrgäste, wie es in den
Ausführungsbeispielen der Erfindung oben beschrieben ist,
einen angenehmen Ton, Klang oder Sound empfinden können,
und zwar dadurch, daß bestimmte Frequenzspektrumkomponen
ten höherer Ordnung des Motorvibrationsgeräusches nicht
ausgelöscht werden, ist es möglich, für den Fahrer und die
Fahrgäste ein komfortables Fahrgefühl bereitzustellen.
Die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbei
spiele der Erfindung dient lediglich dem Zweck der Er
läuterung. Für den Fachmann sind zahlreiche Abwandlungen
und Modifikationen möglich, ohne daß der Schutzbereich
der Erfindung verlassen wird.
Claims (27)
1. Geräuschverminderungssystem für den Fahrgastraum
eines Kraftfahrzeugs,
gekennzeichnet durch
eine Erfassungseinrichtung (1; 14, 16) zum Erfassen von Motorbetriebszuständen und zum Ausgeben eines Motor betriebssignals (Ig, Ia, Cr),
eine auf das Motorbetriebssignal ansprechende Trans formiereinrichtung (2, 2A, 2B) zum Transformieren dieses Signals in ein Vibrationsgeräuschquellensignal (Pse) mit einem Frequenzspektrum, das sich aus Komponenten vorbe stimmter Ordnung der Motorbetriebszustände zusammensetzt, und zum Ausgeben des transformierten Vibrationsgeräusch quellensignals (PSe),
eine auf das Vibrationsgeräuschquellensignal (PSe) ansprechende Synthetisiereinrichtung (M2) zum Synthetisie ren des transformierten Vibrationsgeräuschquellensignals in ein Löschsignal auf der Grundlage von Filterkoeffizien ten eines adaptiven Filters (3) und zum Ausgeben des syn thetisierten Löschsignals,
eine auf das synthetisierte Löschsignal ansprechende Tonerzeugungseinrichtung (4) zum Erzeugen eines Löschtones zur Löschung eines Vibrationsgeräuschtones innerhalb des Fahrgastraumes des Kraftfahrzeugs,
eine Empfangseinrichtung (5) zum Empfangen eines Geräuschtones als ein Fehlersignal bei einer Geräusch empfangsstelle (8), und
eine auf das Fehlersignal und das transformierte Vibrationsgeräuschquellensignal ansprechende Aktualisie rungseinrichtung (M5) zum Aktualisieren von Filterkoeffi zienten des adaptiven Filters (3) auf der Grundlage sowohl des erfaßten Motorbetriebssignals als auch des empfangenen Fehlersignals.
eine Erfassungseinrichtung (1; 14, 16) zum Erfassen von Motorbetriebszuständen und zum Ausgeben eines Motor betriebssignals (Ig, Ia, Cr),
eine auf das Motorbetriebssignal ansprechende Trans formiereinrichtung (2, 2A, 2B) zum Transformieren dieses Signals in ein Vibrationsgeräuschquellensignal (Pse) mit einem Frequenzspektrum, das sich aus Komponenten vorbe stimmter Ordnung der Motorbetriebszustände zusammensetzt, und zum Ausgeben des transformierten Vibrationsgeräusch quellensignals (PSe),
eine auf das Vibrationsgeräuschquellensignal (PSe) ansprechende Synthetisiereinrichtung (M2) zum Synthetisie ren des transformierten Vibrationsgeräuschquellensignals in ein Löschsignal auf der Grundlage von Filterkoeffizien ten eines adaptiven Filters (3) und zum Ausgeben des syn thetisierten Löschsignals,
eine auf das synthetisierte Löschsignal ansprechende Tonerzeugungseinrichtung (4) zum Erzeugen eines Löschtones zur Löschung eines Vibrationsgeräuschtones innerhalb des Fahrgastraumes des Kraftfahrzeugs,
eine Empfangseinrichtung (5) zum Empfangen eines Geräuschtones als ein Fehlersignal bei einer Geräusch empfangsstelle (8), und
eine auf das Fehlersignal und das transformierte Vibrationsgeräuschquellensignal ansprechende Aktualisie rungseinrichtung (M5) zum Aktualisieren von Filterkoeffi zienten des adaptiven Filters (3) auf der Grundlage sowohl des erfaßten Motorbetriebssignals als auch des empfangenen Fehlersignals.
2. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei
dem die Motorbetriebszustandserfassungseinrichtung eine
Einrichtung zum Erfassen der Motordrehzahl ist.
3. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 2, bei
dem die Einrichtung zum Erfassen der Motordrehzahl eine
Zündsignalerzeugungseinrichtung ist.
4. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 2, bei
dem die Einrichtung zum Erfassen der Motordrehzahl eine
Kraftstoffinjektionsimpulssignalerzeugungseinrichtung ist.
5. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 2, bei dem
die Einrichtung zum Erfassen der Motordrehzahl eine Kurbel
winkelsensoreinrichtung (16) ist.
6. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 2, bei dem
die Einrichtung zum Erfassen der Motordrehzahl eine Motor
nockenwinkelsensoreinrichtung ist.
7. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei dem
die Motorbetriebszustandserfassungseinrichtung eine Ein
richtung (14) zum Erfassen der Motorbelastung ist.
8. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 7, bei dem
die Motorbelastungserfassungseinrichtung (14) eine Ein
richtung zum Erfassen der Drosselklappenöffnungsrate ist.
9. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 7, bei dem
die Motorbelastungserfassungseinrichtung (14) eine Ein
richtung zum Erfassen des Motoransaugrohrvakuums ist.
10. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei dem
die Transformiereinrichtung eine Zündsignaltransformier
schaltung (2) ist, die eine Wellenformerschaltung (2a)
zum Wellenformen eines Zündsignals (Ig) als eines der
Motorbetriebssignale und eine Frequenzkomponenteneliminier
schaltung (2b) zum Eliminieren von Frequenzkomponenten
höherer Ordnung aus dem Zündsignal enthält, um das Vibra
tionsgeräuschquellensignal (PSe) mit einem Frequenzspektrum
zu erhalten, das sich zusammensetzt aus Komponenten der
0,5·nten Ordnung der Motordrehzahl, wobei n eine ganze
Zahl ist.
11. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei dem
die Transformiereinrichtung eine Eingangssignaltransfor
mierschaltung (2A) ist, die eine Wellenformschaltung zum
Wellenformen von Eingangssignalen wie Motordrehzahl- und
Motorbelastungssignale (Cr, Ia) und eine Frequenzkompo
nenteneliminierschaltung zum Eliminieren von Frequenz
komponenten höherer Ordnung aus dem Motordrehzahlsignal
enthält, um das Vibrationsgeräuschquellensignal (Pse) mit
einem Frequenzspektrum zu erhalten, das sich zusammensetzt
aus Komponenten der 0,5·nten Ordnung der Motordrehzahl,
und mit einer in Abhängigkeit von der Größe der Motor
belastung veränderbaren Amplitude, wobei n eine ganze
Zahl ist.
12. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei dem
die Synthetisiereinrichtung (M2) ein auf einen Impuls be
grenzt ansprechendes adaptives Filter (3) mit aktualisier
baren Filterkoeffizienten zum Synthetisieren des Vibra
tionsquellensignals (PSe) in das Löschsignal ist, und
zwar durch Berechnen einer Summe von Faltungsprodukten aus
dem Hauptquellensignal und den Filterkoeffizienten.
13. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei dem
die Geräuscherzeugungseinrichtung wenigstens einen inner
halb des Fahrgastraumes angeordneten Lautsprecher (4)
aufweist.
14. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 13, bei dem
die Tonerzeugungseinrichtung wenigstens einen Lautsprecher
(4) aufweist, der gemeinsam mit einem innerhalb des Fahr
gastraumes vorgesehenen Audiolautsprecher ausgebildet ist.
15. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei dem
die Empfangseinrichtung wenigstens ein innerhalb des Fahr
gastraumes angeordnetes Mikrophon (5) ist.
16. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei dem
die Aktualisiereinrichtung (M5) enthält eine Schätzschaltung
(7) zum vorangehenden Speichern von Übertragungscharakteri
stiken (CMN) zwischen der Tonerzeugungseinrichtung (4)
und der Fehlersignalempfangseinrichtung (5) und ferner zum
Multiplizieren des transformierten Vibrationsgeräusch
quellensignals (PSe) mit den gespeicherten Übertragungs
charakteristiken (CMN) zum Schätzen des Vibrationsgeräusch
quellensignals gemäß den Zuständen oder Bedingungen inner
halb des Fahrgastraumes und eine das kleinste quadratische
Mittel berechnende Schaltung (6) zum Berechnen eines mo
mentanen Quadrates der Differenz zwischen dem korrigierten
Vibrationsgeräuschquellensignal und dem empfangenen Fehler
signal, wobei die Filterkoeffizienten des adaptiven Fil
ters (3) der Synthetisiereinrichtung auf der Grundlage des
berechneten momentanen Quadrats der Differenz zwischen
diesen beiden Größen so aktualisiert werden, daß der
Fehlersignalwert minimiert wird.
17. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei dem
die Aktualisiereinrichtung (M5) ferner eine Setz- oder
Einstelleinrichtung (23) zum Einstellen oder Setzen fahr
gastbeeinflußter Charakteristiken enthält, welche Charak
teristiksetzeinrichtung (23) aufweist:
eine auf das Motorbetriebssignal ansprechende Nichtbesetzt- Zustand-Setzeinrichtung (17a, 18a, 19a, 20a) zum Setzen von Unbesetzt-Zustand-Übertragungscharakteristiken (C′Omn) zwi schen der Tonerzeugungseinrichtung (4A, 4B) und der Fehler signalempfangseinrichtung,
wenigstens eine Sitzsensoreinrichtung (24, 25) zum Er fassen des Vorhandenseins eines Fahrgastes und zum Ausgeben eines Fahrgast-Vorhanden-Signals,
eine auf das Fahrgast-Vorhanden-Signal ansprechende Dis kriminiereinrichtung (23a) zum Diskriminieren von Fahrgast sitz-Besetzt-Zuständen,
eine Speichereinrichtung (23b) zum vorausgehenden Speichern einer fahrgastbeeinflußten Übertragungscharakte ristik (CXmn) gemäß einem Fahrgastsitz-Besetzt-Zustand, eine auf die Speichereinrichtung (23b) ansprechende Besetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17b, 18b, 19b, 20b) zum Einstellen oder Setzen der fahrgastbeeinflußten Übertra gungscharakteristik (CXmn) zwischen der Tonerzeugungsein richtung (4A, 4B) und der Fehlersignalempfangseinrichtung (5A, 5B), die aufgrund der diskriminierten Fahrgastsitz- Besetzt-Zustände in der Speichereinrichtung (23b) ge speichert ist, und
eine auf die Nichtbesetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17a, 18a, 19a, 20a) und die Besetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17b, 18b, 19b, 20b) ansprechende Schätzeinrichtung (17, 18, 19, 20) zum Schätzen einer gegenwärtigen oder momenta nen Übertragungscharakteristik (CMN) zwischen der Toner zeugungseinrichtung (4A, 4B) und der Fehlersignalempfangs einrichtung (5A, 5B) auf der Grundlage sowohl der Nicht besetzt-Zustand-Übertragungscharakteristik (C′Omn) und der gesetzten fahrgastbeeinflußten Übertragungscharakteristik (CXmn), wobei das Vibrationsgeräuschquellensignal (PSe) mit den geschätzten Übertragungscharakteristiken (CMN) multipliziert wird.
eine auf das Motorbetriebssignal ansprechende Nichtbesetzt- Zustand-Setzeinrichtung (17a, 18a, 19a, 20a) zum Setzen von Unbesetzt-Zustand-Übertragungscharakteristiken (C′Omn) zwi schen der Tonerzeugungseinrichtung (4A, 4B) und der Fehler signalempfangseinrichtung,
wenigstens eine Sitzsensoreinrichtung (24, 25) zum Er fassen des Vorhandenseins eines Fahrgastes und zum Ausgeben eines Fahrgast-Vorhanden-Signals,
eine auf das Fahrgast-Vorhanden-Signal ansprechende Dis kriminiereinrichtung (23a) zum Diskriminieren von Fahrgast sitz-Besetzt-Zuständen,
eine Speichereinrichtung (23b) zum vorausgehenden Speichern einer fahrgastbeeinflußten Übertragungscharakte ristik (CXmn) gemäß einem Fahrgastsitz-Besetzt-Zustand, eine auf die Speichereinrichtung (23b) ansprechende Besetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17b, 18b, 19b, 20b) zum Einstellen oder Setzen der fahrgastbeeinflußten Übertra gungscharakteristik (CXmn) zwischen der Tonerzeugungsein richtung (4A, 4B) und der Fehlersignalempfangseinrichtung (5A, 5B), die aufgrund der diskriminierten Fahrgastsitz- Besetzt-Zustände in der Speichereinrichtung (23b) ge speichert ist, und
eine auf die Nichtbesetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17a, 18a, 19a, 20a) und die Besetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17b, 18b, 19b, 20b) ansprechende Schätzeinrichtung (17, 18, 19, 20) zum Schätzen einer gegenwärtigen oder momenta nen Übertragungscharakteristik (CMN) zwischen der Toner zeugungseinrichtung (4A, 4B) und der Fehlersignalempfangs einrichtung (5A, 5B) auf der Grundlage sowohl der Nicht besetzt-Zustand-Übertragungscharakteristik (C′Omn) und der gesetzten fahrgastbeeinflußten Übertragungscharakteristik (CXmn), wobei das Vibrationsgeräuschquellensignal (PSe) mit den geschätzten Übertragungscharakteristiken (CMN) multipliziert wird.
18. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 17, bei
dem die Nichtbesetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17a, 18a, 19a,
20a) die Nichtbesetzt-Zustand-Übertragungscharakteristiken
(COmn) zwischen der Tonerzeugungseinrichtung (4A, 4B) und
der Fehlersignalempfangseinrichtung (5A, 5B) dadurch
setzt, daß zu irgendeiner Zeit, bei der sich kein Fahrgast
in dem Fahrgastraum vor dem Versand befindet, durch die
Tonerzeugungseinrichtung ein Zufallsgeräusch oder stati
stisches Rauschen erzeugt wird und die Übertragungscha
rakteristiken (COmn) derart aktualisiert werden, daß der
Fehlersignalwert minimiert wird, wenn das empfangene
Fehlersignal, dem ein Ausgangssignal der Nichtbesetzt-
Zustand-Setzeinrichtung überlagert ist, in die Aktualisier
einrichtung eingegeben wird.
19. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 17, bei dem
die Besetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17b, 18b, 19b, 20b)
die fahrgastbeeinflußten Übertragungscharakteristiken
(CXmn) zwischen der Tonerzeugungseinrichtung (4A, 4B) und
der Fehlersignalempfangseinrichtung (5A, 5B) dadurch
setzt, daß durch die Tonerzeugungseinrichtung ein Zufalls
geräusch oder,statistisches Rauschen erzeugt wird, wenn
sich ein Fahrgast innerhalb des Fahrgastraumes vor dem
Versand befindet, und die Übertragungscharakteristik
(CXmn) so aktualisiert wird, daß der Fehlersignalwert mi
nimiert wird, wenn das empfangene Fehlersignal, dem ein
Ausgangssignal der Besetzt-Zustand-Setzeinrichtung über
lagert ist, der Aktualisiereinrichtung zugeführt wird.
20. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 17, bei dem
die Nichtbesetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17a, 18a, 19a,
20a) die Nichtbesetzt-Zustand-Übertragungscharakteristik
(C′Omn) zwischen der Tonerzeugungseinrichtung (4A, 4B)
und der Fehlersignalempfangseinrichtung (5A, 5B) dadurch
setzt, daß durch die Tonerzeugungseinrichtung ein Zufalls
geräusch oder statisches Rauschen zu irgendeiner Zeit
erzeugt wird, wenn sich innerhalb des Fahrgastraumes kein
Fahrgast nach dem Versand befindet, und daß die Übertra
gungscharakteristiken (C′Omn) derart aktualisiert werden,
daß der Fehlersignalwert minimiert wird, wenn das empfan
gene Fehlersignal, dem ein Ausgangssignal der Nichtbesetzt-
Zustand-Setzeinrichtung überlagert ist, der Aktualisier
einrichtung eingegeben wird.
21. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 17, bei dem
die Besetzt-Zustand-Setzeinrichtung (17b, 18b, 19b, 20b)
die fahrgastbeeinflußte Übertragungscharakteristik (CXmn)
zwischen der Tonerzeugungseinrichtung (4A, 4B) und der
Fehlersignalempfangseinrichtung (5A, 5B) in Abhängigkeit
von den diskriminierten Fahrgastsitz-Besetzt-Zuständen
setzt, die von der Sitzsensoreinrichtung (24, 25) erfaßt
werden, wenn ein Fahrgast oder Fahrgäste nach dem Versand
im Fahrgastraum Platz nehmen.
22. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 20, bei dem
die Nichtbesetzt-Zustand-Übertragungscharakteristiken
(C′Omn) unter Berücksichtigung der Fahrgastraumtemperatur,
Fahrgastraumfeuchtigkeit und Änderung dieser Temperatur
und Feuchtigkeit in Abhängigkeit von der Zeit sowie der
Anordnung von Gegenständen nach dem Versand bestimmt
werden.
23. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 17, bei dem
die fahrgastbeeinflußten Übertragungscharakteristiken
(CXmn) unter Berücksichtigung von Kombinationen aus der
Anzahl der Fahrgäste und aus den Positionen, bei denen
die Fahrgäste Platz genommen haben, bestimmt werden.
24. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 17, bei dem
eine Vielzahl der Nichtbesetzt-Zustand-Setzeinrichtungen
(17a, 18a, 19a, 20a) und der Besetzt-Zustand-Setzeinrich
tungen (17b, 18b, 19b, 20b) in derselben Anzahl wie
Geräuschempfangsstellen (8) in dem System vorhanden ist.
25. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, bei dem
die Transformiereinrichtung (2, 2A, 2B) das erfaßte Motor
betriebssignal in ein Vibrationsgeräuschquellensignal (PSe)
mit einem Frequenzspektrum transformiert, das aus Kompo
nenten der nten Ordnung der Motordrehzahl zusammengesetzt
ist und aus dem spezifische höhere Harmonische selektiv
entfernt sind, wobei n eine ganze Zahl ist, um einen
Motorvibrationsgeräuschton, der von einem Motor mit einer
gegebenen ausgewählten Anzahl (S) von Motorzylindern er
zeugt wird, nicht zu löschen.
26. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 25, bei dem
die selektiv entfernten spezifischen höheren Harmonischen
irgendwelche Komponenten der m·nten Ordnung der Motor
drehzahl sind, wobei m gleich 1,5, 2,0, 3,0, 4,0, 5,0
und 6,0 ist.
27. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 25, bei dem
das Vibrationsgeräuschquellensignal (PSe) aus dem die
einer gegebenen ausgewählten Anzahl (S) von Motorzylindern
entsprechende Frequenzspektrumkomponente entfernt ist,
einen Impulszug aufweist, der aus S Impulsen besteht, die
in regelmäßigen Abständen voneinander in einer solchen
Weise erzeugt werden, daß ein Impuls, dessen Amplitude
(S-1) mal größer als diejenige der übrigen (S-1) Impulse
ist, der Richtung dieser übrigen Impulse entgegengesetzt
ist, und zusätzlich die Komponenten der 2,0·nten
Ordnung aus den Frequenzspektrumkomponenten entfernt sind.
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