DE69029230T2

DE69029230T2 - System zur Verringerung des Lärmpegels in Fahrzeugkabinen

Info

Publication number: DE69029230T2
Application number: DE69029230T
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Nakaji
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2010-07-25
Also published as: JPH0778680B2; EP0410685B1; US5111507A; DE69029230D1; EP0410685A3; JPH0354994A; EP0410685A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Technologie zur Verringerung des Lärmpegels in einer Fahrzeugkabine. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Technologie zum Auslöschen einer synchron zu der Motorumdrehung hervorgerufenen, lärmerzeugenden akustischen Schwingung durch Erzeugen einer akustischen Schwingung, die die Amplitude der lärmerzeugenden akustischen Schwingung unterdrückt oder zumindest reduziert. Solche Lärmauslöscher sind aufgrund von EP-A-098594 und FR-A- 2531023 bekannt. Die Synchronisation mit dem Motor erfolgt nur einmal pro Periode der lärmerzeugenden Schwingung.
Eine Technologie zum Auslöschen einer lärmerzeugenden akustischen Schwingung, die nachstehend als "Lärmschwingung" bezeichnet wird, durch Erzeugen einer akustischen Schwingung, die nachstehend als "Lärmauslöschschwingung" bezeichnet wird, und die ausgelegt ist, um mindestens einen Teil der lärmerzeugenden akustischen Schwingung auszulöschen, wurde in der ersten (ungeprüften) Veröffentlichung des japanischen Gebrauchsmusters 62- 127052 von (Jikkai) Showa beschrieben. Bei diesem früheren Vorschlag wird in Beziehung zu einem Funkenzündungssignal in Form eines Impulssignals ein Rechteckwellensignal erzeugt, wobei dieses Funkenzündungssignal eine mit der Lärmschwingung übereinstimmende Periode hat. Um die Einschaltdauer des Rechteckimpulses auf 50% zu halten, wird als Impulsbreite des Rechteckwellensignals die Hälfte des Intervalls der Anstiegsflanken der Funkenzündungsimpulse bei dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus gewählt.
Das so erzeugte Rechteckwellensignal wird einer Phasenbearbeitung unterworfen und dann in ein Sinuswellensignal umgewandelt. Das Sinuswellen signal wird durch einen Verstärker verstärkt. Ein Steuersignal zur Ausführung der Verstärkung bei dem Sinuswellensignal ist ein durch eine Digital-Analog-Umsetzung abgeleitetes analoges Signal.
Bei einem solchen früheren System muß ein Mikroprozessor verwendet werden, um die Funkenzündungsimpulse zu verarbeiten und eine Impulsbreite abzuleiten, bei der die Einschaltdauer des Rechteckwellensignals im wesentlichen auf 50% gehalten wird. Weiterhin ist ein Digital-Analog- Umsetzer erforderlich, um das Steuersignal in analoger Form zu erhalten. Sowohl der Mikroprozessor, als auch der Digital-Analog-Umsetzer sind relativ teuer und verursachen hohe Kosten bei dem Gesamtsystem. Wenn die Verstärkung des Sinuswellensignals mit einem Analogverstärker erfolgt, können andererseits die Schwankung der Linearität und die Phaseneigenschaften des Verstärkungsgrades inakzeptabel werden.
Was gewünscht wird, ist ein System zur Verringerung des Lärmpegels in einer Fahrzeugkabine, das bei reduzierten Kosten hergestellt werden kann.
Es wäre auch wünschenswert, ein System zur Verringerung des Lärmpegels in einer Fahrzeugkabine verwirklichen zu können, bei dem der Einfluß der Toleranz der Eigenschaften der Komponenten und die säkulare Variation vermieden werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in den angefügten Patentansprüchen definiert ist, erzeugt ein System zur Verringerung des Lärmpegels in einer Fahrzeugkabine eine akustische Schwingung, die die synchron zu der Motorumdrehung hervorgerufene, lärmerzeugende Schwingung auslöscht. Das System erzeugt ein Rechteckwellensignal, das eine Einschaltdauer von 50% hat. Das System umfaßt Mittel, um ein periodisches Signal zu erzeugen, das ein Intervall hat, das gleich der halben Periode der lärmerzeugenden Schwingung ist. Der Signalpegel des Rechtecksignals wird bei jedem Impuls des periodischen Signals abwechselnd zwischen dem HOHEN und dem NIEDRIGEN Pegel hin- und hergeschaltet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein System zur Verringerung des Lärmpegels in einer Fahrzeugkabine auf:
erste Mittel, um synchron zu einer Motorumdrehung ein erstes Impulssignal periodisch zu erzeugen, wobei das erste Impulssignal eine Impulsperiode hat, die gleich der halben Hauptperiode einer synchron zu der Motorumdrehung hervorgerufenen, lärmerzeugenden Schwingung ist;
zweite Mittel, die auf das erste Impulssignal ansprechen, um ein Rechteckwellensignal zu erzeugen, das den Signalpegel bei jedem Impuls des ersten Impulssignals abwechselnd zwischen einem ersten, niedrigeren Pegel und einem zweiten, höheren Pegel umschaltet;
dritte Mittel, um das Rechteckwellensignal in ein dafür repräsentatives digitales Signal umzuwandeln;
vierte Mittel zum Verarbeiten des digitalen Signals, um die Signalphase und die Signalamplitude anzupassen, und ein angepaßtes digitales Signal auszugeben, das eine angepaßte Amplitude hat; und
fünfte Mittel zum Reproduzieren einer akustischen Schwingung, die eine durch das angepaßte Signal repräsentierte Frequenz und Amplitude hat, um die lärmerzeugende Schwingung auszulöschen
Das System kann weiterhin sechste Mittel zum Überwachen des Motorantriebszustandes aufweisen, um Daten über den Motorantriebszustand zu erhalten, wobei die vierten Mittel die Größe der Phasenverschiebung und die Amplitude aufgrund der Daten über den Motorantriebszustand ableiten. Das System kann weiterhin auch ein Filtermittel aufweisen, um das angepaßte digitale Signal zu empfangen und eine überlagerte hohe harmonische Komponente aus zufiltern.
Die ersten Mittel können das erste Impulssignal mit einem Intervall erzeugen, das halb so groß wie das Intervall des Kurbel-Bezugssignals ist. Andererseits setzen die dritten Mittel das Rechteckwellensignal in ein digitales Signal durch Berechnung des UND-Signals aus dem Rechteckwellensignal und einem Abtastimpuls.
Bei der bevorzugten Konstruktionsweise weisen die Filterungsmittel eine Vielzahl von Bandpaßfiltern auf, die gegenseitig verschiedene Durchlaßbereiche haben. Weiterhin weisen die Filterungsmittel mindestens ein erstes Filter auf, das einen minimalen Durchlaßbereich hat, der einer minimalen Frequenz der lärmerzeugenden Schwingung entspricht, und einen vorgegebenen maximalen Durchlaßbereich hat, und ein zweites Filter auf, das einen minimalen Durchlaßbereich hat, der dem maximalen Durchlaßbereich des ersten Filters entspricht.
Die ersten Mittel können einen Kurbelwinkelsensor aufweisen, der ein zu der Motorumdrehung synchrones, periodisches Signal erzeugt, und die sechsten Mittel weisen Mittel auf, um aufgrund des periodischen Signals Motordrehzahldaten abzuleiten. In diesem Fall empfangen die sechsten Mittel Motorbelastungsdaten, um die Größe der Phasenanpassung abzuleiten, und aufgrund der Motordrehzahldaten und der Motorbelastungsdaten stellen sie die Größe der Amplitude ein. Die Motorbelastungsdaten können ein Kraftstoffeinspritz-Steuersignal sein.
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich werden aufgrund der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die jedoch nicht als Begrenzung der Erfindung angesehen werden sollten, sondern nur zur Erklärung und zum besseren Verständnis bestimmt sind.

Die Zeichnungen stellen Folgendes dar:

Die Figur 1 ist ein Blockschaltbild der ersten Ausführungsform eines Kabinen-Geräuschpegelverringerungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Figur 2 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise einer Rechteckwellen-Erzeugungsschaltung bei der ersten Ausführungsform des Kabinen-Geräuschpegelverringerungssystems der Figur 1 wiedergibt.
Die Figur 3 ist ein Diagramm, das die Kennlinie einer Integrationsschaltung bei der ersten Ausführungsform des Kabinen- Geräuschpegelverringerungssystems der Figur 1 wiedergibt.
Die Figur 4 ist ein Diagramm, das die Frequenzkennlinie einer Bandpaßfiltereinheit wiedergibt, die bei der ersten Ausführungsform des Kabinen-Geräuschpegelverringerungssystems der Figur 1 verwendet wird.
Die Figuren 5 und 6 sind Blockschaltbilder, die die zweite bzw. dritte Ausführungsform des Kabinen-Geräuschpegelverringerungssystems der vorliegenden Erfindung wiedergeben.
Die Figur 7 ist ein Diagramm, das die Kennlinie des Tiefpaßfilters bei dem System der Figur 6 wiedergibt.
Die Figur 8 ist ein Blockschaltbild der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabinen-Geräuschpegelverringerungssystems.
Die Figur 9 ist ein Flußdiagramm das den Prozeß wiedergibt, der im allgemeinen bei allen Ausführungsformen des Kabinen-Geräuschpegelverringerungssystems ausgeführt wird.
Im Folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, und zwar zunächst auf die Figur 1, wo die erste Ausführungsform eines Kabinen- Geräuschpegelverringerungssystems der vorliegenden Erfindung einen Kurbelwinkelsensor 1 umfaßt. Wie gut bekannt ist, überwacht der Kurbelwinkelsensor 1 die Winkelposition der Kurbelwelle (nicht wiedergegeben), um bei jeder vorgegebenen Winkelposition, z.B. 60º vor dem oberen Totpunkt (60º VOTP) ein Kurbelbezugssignal, und bei jeder vorgegebenen Winkelverschiebung, z.B. 1º, ein Kurbelpositionssignal zu erzeugen. Der bei der wiedergegebenen Ausführungsform verwendete Kurbelwinkelsensor 1 erzeugt weiter ein Impulssignal, das eine Impulsperiode hat, die einer Kurbelwellen-Winkelverschiebung von 90º entspricht, wobei dieses Impulssignal nachstehend als "90º-Signal" bezeichnet wird. Bei einem Vierzylindermotor wird daher das 90º-Signal mit der halben Periode des Kurbelbezugssignals erzeugt. Wie gut bekannt ist, werden das Kurbelbezugssignal und das Kurbelpositionssignal verwendet, um die Kraftstoffeinspritzung, die Funkenzündungszeit, und so weiter zu steuern. Zu diesem Zweck werden das Kurbelbezugssignal und das Kurbelpositionssignal auf eine Motorsteuereinheit 2 gegeben, die im wesentlichen einen Mikroprozessor aufweist. Das Kurbelpositionssignal wird auch auf die Frequenzerfassungsschaltung 12 gegeben.
Obwohl bei der wiedergegebenen Ausführungsform der Kurbelwinkelsensor 1 zusätzlich zu dem Kurbelbezugssignal und dem Kurbelpositionssignal ein 90º-Signal ausgibt, ist es möglich, das von dem Kurbelwinkelsensor erzeugte 90º-Signal nicht zu verwenden. In diesem Fall wird, wie in der Figur 5 gezeigt ist, ein Zähler 17 vorgesehen, um das Kurbelpositionssignal zu zählen, wobei der Zählerwert als Reaktion auf das Kurbelbezugssignal so zurückgestellt wird, daß das 90º-Signal alle 90º der Kurbelwellenumdrehung erzeugt wird. In alternativer Weise ist es weiter möglich, das 90º-Signal durch Frequenzteilung bei dem Kurbelpositionssignal zu erzeugen, so daß das impulsförmige 90º-Signal alle 90º der Kurbelwellen-Winkelverschiebung erzeugt wird.
Die Frequenzerfassungsschaltung 12 weist eine Art Zähler auf, der dazu bestimmt ist, das Kurbelpositionssignal innerhalb einer vorgegebenen Zeiteinheit zu zählen. Aufgrund des Zählerwertes leitet die Frequenzerfassungsschaltung 12 für die Motordrehzahl repräsentative Daten in Form eines digitalen Signals ab.
Obwohl bei der wiedergegebenen Ausführungsform das Kurbelpositions signal verwendet wird, um die Motordrehzahldaten abzuleiten, ist es möglich, das Kurbelbezugssignal zu verwenden, um die Motordrehzahl abzuleiten, da die Impulsperiode des Kurbelbezugssignals umgekehrt proportional zu der Motordrehzahl ist.
Eine Rechteckwellen-Generatorschaltung 11 empfängt das 90º-Signal von dem Kurbelwinkelsensor 1, oder bei der anderen Ausführung von dem Zähler 17. Die Rechteckwellen-Generatorschaltung 11 weist eine Flip-flop-schaltung und eine Schaltung zum Erzeugen eines digitalen Ausgangssignals auf. Wie in der Figur 2 gezeigt ist, spricht die Flip-flop-schaltung der Rechteckwellen-Generatorschaltung 11 auf die Anstiegsflanke des 90º-Signals an, um zwischen dem Stell- und dem Rückstellzustand umzuschalten. Daher wird, wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, der Ausgangssignalpegel der Rechteckwellen-Generatorschaltung 11 abwechselnd zwischen HOCH und NIEDRIG umgeschaltet, wobei das Intervall dem Intervall der Anstiegsflanke des 90º- Signals entspricht. Die Rechteckwellen-Generatorschaltung 11 erhält weiterhin ein Abtast-Taktsignal von einem Taktgeber (nicht wiedergegeben). Während der Ausgangspegel der Rechteckwellen-Generatorschaltung 11 auf einem HOHEN Pegel gehalten wird, wird synchron zu dem Abtast-Taktsignal ein digitales Signal ausgegeben.
Bei der wiedergegebenen Ausführungsform erzeugt die Steuereinheit 2 als Belastungssignal ein Kraftstoffeinspritz-Steuersignal, das auf das Kraftstoffeinspritzventil 3 gegeben wird. Das Kraftstoffeinspritz- Steuersignal ist ein Impulssignal, das eine Impulsbreite hat, die der offenen Periode des Kraftstoffeinspritzventils 3 entspricht. Daher kann das Kraftstoffeinspritz-Steuersignal den Belastungszustand des Motors widerspiegeln. Bei der folgenden Erörterung wird das Ausgangssignal der Steuereinheit 2 aus dem oben angegebenen Grund als "Belastungssignal" bezeichnet.
Das von der Steuereinheit 2 ausgegebene Belastungssignal wird auf das Kraftstoffeinspritzventil 3 gegeben, um die Kraftstoffeinspritzzeit und die Kraftstoffeinspritzmenge zu steuern. Weiterhin wird das Belastungssignal der Steuereinheit 2 auf eine Integratorschaltung 21 gegeben. Die Integratorschaltung 21 erzeugt ein Ausgangssignal, das einen Spannungspegel hat, der proportional zu der Impulsbreite des Ausgangssignals der Rechteckwellensignal-Generatorschaltung 11 ist, wie in der Figur 3 veranschaulicht ist. Die Integratorschaltung 21 kann entweder eine analoge Schaltung oder eine digitale Schaltung sein.
Das Ausgangssignal der Integratorschaltung 21 wird auf einen Komparator 22 gegeben. Der bei der wiedergegebenen Ausführungsform verwendete Komparator 22 ist dazu bestimmt, den Spannungspegel des Integrator-Ausgangssignals zu vergleichen, um ein digitales Signal zu erzeugen, das repräsentativ für den Spannungspegel des Integrator- Ausgangssignals ist. Obwohl das Eingangssignals des Komparators ein Spannungssignal in Form eines seriellen analogen Signal ist, ist das Ausgangssignal des Komparators ein diskretes Signal. Dadurch können Motorbelastungsdaten in digitaler Form abgeleitet werden.
Die Frequenzerfassungsschaltung 12 und der Komparator 22 sind mit einer Speichereinheit 23 verbunden, um die Motordrehzahldaten und die Motorbelastungsdaten zu übermitteln. Die Speichereinheit 23 leitet auf der Grundlage der darin gespeicherten Daten die Phaseninformation und die Amplitudeninformation ab, und gibt die Information auf eine Phasenverschiebungsschaltung 13 und ein UND-Gate 14. Die Phasenverschiebungsschaltung 13 spricht auf die von der Speichereinheit 23 übermittelte Phaseninformation an, um einen Verzögerungswert für das von der Rechteckwellen-Generatorschaltung 11 übermittelte Rechteckwellensignal zu liefern. Da das Rechteckwellensignal ein digitales Signal ist, enthält die Phaseninformation einen Wert, der der Anzahl der Taktimpulse entspricht, um die die Phase des Rechteckwellensignals verzögert wird, Andererseits dient das UND-Gate 14 zur Ausführung der Amplitudenbearbeitung. Das UND-Gate 14 läßt die Amplitudeninformation von der Speichereinheit 23 nur hindurchgehen, wenn das Rechteckwellensignal, das durch die Phasenverschiebungsschaltung 13 verzögert wurde, auf dem HOHEN Pegel gehalten wird. Die so aus dem UND-Gate ausgegebene Amplitudeninformation repräsentiert die Amplitude der Lärmauslöschschwingung.
Die von dem UND-Gate 14 ausgegebene Rechteckwellen-Form wird auf eine Bandpaßfiltereinheit 15 gegeben, die eine Vielzahl von Bandpaßfiltern BPF&sub1;, BPF&sub2; und BPF&sub3; umfaßt. Die einzelnen Bandpaßfilter BPF&sub1;, BPF&sub2; und BPF&sub3; sind dazu bestimmt, höhere harmonische Komponenten aus dem Rechteckwellensignal auszufiltern. Zu diesem Zweck haben die Bandpaßfilter BPF&sub1;, BPF&sub2; und BPF&sub3; einen Durchlaßbereich, wie er in der Figur 4 veranschaulicht ist. In dem wiedergegebenen Diagramm entspricht die Frequenz f&sub1; der minimalen Frequenz der auszulöschenden lärmerzeugenden Schwingung. In gleicher Weise wird die Frequenz f&sub2; so gewählt, daß (f&sub2; < 2 × f&sub1;) erfüllt wird, die Frequenz f&sub3; so gewählt, daß (f&sub3; < 2 × f&sub2;) erfüllt wird, und die Frequenz f&sub4; so gewählt, daß (f&sub4; < 2 × f&sub3;) erfüllt wird. In der Praxis können die Bandpaßfilter als Finite-Impulse-Responsive-Filter (FIR-Filter) gebaut werden, um für die Frequenzkennlinie den gewünschten Verlauf zu erhalten. Die Phaseneigenschaften der Bandpaßfilter werden nämlich so gewählt, daß die Kontinuität der Phaseneigenschaften bei den Filterschaltkriterien, d.h. f&sub2; und f&sub3; aufrechterhalten wird. Dadurch kann eine Phasenverschiebung beim Umschalten des Filters erfolgreich verhindert werden.
Jedes der Bandpaßfilter BPF&sub1;, BPF&sub2; und BPF&sub3; ist mit der Schaltschaltung 16 verbunden. Das Ausgangssignal der Schaltschaltung 16 hat eine der Frequenz einer lärmerzeugenden Schwingung entsprechende Frequenz, die je nach der Motordrehzahl variabel ist.
Die Schaltschaltung 16 gibt das Ausgangssignal, das eine Frequenz hat, die der Frequenz der lärmerzeugenden Schwingung entspricht, auf einen Digital-Analog-Umsetzer 21, in dem die Digital-Analog-Umsetzung erfolgt, um ein analoges Signal auszugeben. Das so erzeugte analoge Signal wird über ein Tiefpaßfilter 32 und einen Verstärker 33 auf einen Lautsprecher gegeben.
Dabei sollte klar erkannt werden, daß die lärmerzeugende Schwingung eine Schwingungsperiode hat, die dem Motorumdrehungszyklus entspricht. Wenn das Rechteckwellensignal, dessen Periode halb so groß wie die Periode der lärmerzeugenden Schwingung ist, von der Rechteckwellensignal Generatorschaltung 11 erzeugt wird, kann daher das Rechteckwellensignal, das eine Einschaltdauer von 50% hat, gebildet werden. Wie hieraus ersichtlich ist, ist bei der wiedergegebenen Ausführungsform zur Erzeugung des Rechteckwellensignals mit 50% Einschaltdauer kein Mikroprozessor-Prozeß erforderlich.
Andererseits wird das Rechteckwellensignal in ein digitales Signal umgesetzt, das repräsentativ für die Amplitude des Rechteckwellensignals ist. Das so erzeugte digitale Signal wird durch die Phasenverschiebungsschaltung 13 und das UND-Gate 14 verarbeitet, um die Phasenverschiebung und die Verstärkung einzustellen. Hier kann die digitale Signalverarbeitung, wie sie bei der wiedergegebenen Ausführungsform verwendet wird, im Gegensatz zu der analogen Signal verarbeitung, eine geringere Schwankung der Eigenschaften und eine geringere säkulare Variation haben. Da die in der Speichereinheit 23 zu speichernden Daten die Form eines digitalen Signals haben, ist es außerdem nicht nötig, einen zusätzlichen D/A-Umsetzer vorzusehen.
Außerdem kann bei der wiedergegebenen Ausführungsform, infolge der Kombination des Bandpaßfilters 15 mit der Schaltschaltung 16, der Frequenzbereich für die Filterung des Rechteckwellensignals entsprechend der Motordrehzahl ausgewählt werden, um die höhere harmonische Frequenz erfolgreich auszufiltern. Das heißt, das Rechteckwellensignal, das von dem UND-Gate 14 ausgegeben wird, enthält einen hohen Pegel einer höheren harmonischen Komponente. Das Ausgangssignal des UND-Gates enthält nämlich die Signal komponente, die der mehrfachen Bezugsfrequenz entspricht, die der Schwingungsfrequenz der lärmerzeugenden Schwingung entspricht.
In der Praxis kann die Frequenz der lärmerzeugenden Schwingung innerhalb eines Bereichs von 1200 UPM bis 7200 UPM variieren. Dies wird bei dem Vierzylindermotor in 40 Hz bis 240 Hz umgewandelt. Wenn ein einziges Filter, das einen Signal-Durchlaßbereich hat, verwendet wird, kann daher der hohe harmonische Lärm hindurchgehen. Bei der wiedergegebenen Ausführungsform kann dieses Problem gelöst werden. Wenn eine Vielzahl von Bandpaßfiltern mit einer gegenseitig verschiedenen Frequenz vorgesehen wird, kann die Ausfilterung der hohen Harmonischen sichergestellt werden.
Die Figur 6 gibt eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugkabinen- Lärmverringerungssystems der vorliegenden Erfindung wieder. Die wiedergegebene Ausführungsform ist besonders gut anwendbar, wenn das Frequenzband der Frequenz der lärmerzeugenden Schwingung nicht so breit ist wie das oben angegebene. Die wiedergegebene Ausführungsform ist insbesondere bei einer lärmerzeugenden Schwingung anwendbar, die einen Frequenzbereich hat, bei dem die maximale Frequenz geringfügig höher als die doppelte minimale Frequenz ist. Bei der wiedergegebenen Ausführungsform sind die Bandpaßfiltereinheit 15 und die Schaltschaltung 16 weggelassen. Daher wird das Ausgangssignal des UND-Gates 14 direkt auf den D/A-Umsetzer 31 gegeben.
Bei der wiedergegebenen Ausführungsform wird ein Tiefpaßfilter 18 als analoges Filter, das Filtereigenschaften hat, wie sie in der Figur 7 veranschaulicht sind, anstelle des Tiefpaßfilters 32 der früheren Ausführungsformen verwendet. Wie aus der Figur 7 ersichtlich ist, ist der Durchlaßbereich des Tiefpaßfilters 18 so gewählt, daß er eine minimale Frequenz f&sub1; hat, die im wesentlichen der minimalen Frequenz der lärmerzeugenden Schwingung entspricht, und die Frequenz f&sub2; niedriger als die doppelte minimale Frequenz f&sub1; ist. Andererseits ist die Frequenz f&sub3; so gewählt, daß sie gleich der doppelten minimalen Frequenz f&sub1; ist. Bei dem Rechteckwellensignal, das eine Bezugsfrequenz hat, die der minimalen Frequenz f&sub1; entspricht, wird nämlich die Frequenzkomponente, deren Frequenz ein Vielfaches der Bezugsfrequenz ist, bis auf L dB vermindert. Wenn L in geeigneter Weise ausgewählt wird, wird daher die lärmerzeugende Schwingung den Geräuschlosigkeitspegel der Fahrzeugkabine nicht wesentlich verschlechtern, selbst wenn die Schwingung darin eindringt. Für die lärmerzeugende Schwingung in einem Frequenzbereich über f&sub2; kann zusätzlich die Amplitude dadurch angepaßt werden, daß im Hinblick auf die Verminderung durch das Tiefpaßfilter die Amplitude vergrößert wird, die durch die von der Speichereinheit 23 gelieferte Amplitudeninformation repräsentiert wird.
Es ist ersichtlich, daß das bei der Ausführungsform der Figur 6 verwendete Tiefpaßfilter durch ein digitales Tiefpaßfilter (DTPF) 19 ersetzt werden kann, wie in der Figur 8 gezeigt ist.
Die Figur 9 gibt ein Flußdiagramm wieder, in dem ein Prozeß veranschaulicht ist, der für alle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugkabinen-Lärmverringerungssystems gilt.
Wie daraus ersichtlich ist, wird der Prozeß zur Erzeugung des Rechteckwellensignals aufgrund des 90º-Signals eingeleitet. Dann wird bei dem Schritt 1002 ein Rechteckwellensignal abgeleitet, das eine Einschaltdauer hat, die durch das Intervall der Anstiegsflanken der 900 Signale bestimmt wird. Dann wird bei dem Schritt 1004 festgestellt, ob der augenblickliche Signalpegel des Rechteckwellensignals ein HOHER Pegel ist oder nicht. Je nach dem bei dem Schritt 1004 erhaltenen Ergebnis wird bei den Schritten 1006 und 1008 ein HOHER bzw, ein NIEDRIGER Pegel aus der Rechteckwellen-Generatorschaltung 11 ausgegeben. Dann wird bei dem Schritt 1010 aufgrund der Phaseninformation, die auf der Basis der Motordrehzahldaten und der Motorbelastungsdaten der Speichereinheit 23 abgeleitet werden kann, eine Phasenverschiebung für das Rechteckwellen-signal erzeugt, das von der Rechteckwellen-Generatorschaltung 11 auf die Phasenverschiebungsschaltung 13 gegeben wird. Dann wird bei dem Schritt 1012 kontrolliert, ob das phasenverschobene Rechteckwellensignal einen HOHEN Pegel hat oder nicht. Während das phasenverschobene Rechteckwellensignal auf einem HOHEN Pegel gehalten wird, ist das UND-Gate 14 bei dem Schritt 1014 freigegeben, um die Amplitudeninformation hindurchzulassen, die die Amplitude der Lärmauslöschschwingung repräsentiert. Sonst gibt das UND-Gate 14 bei dem Schritt 1016 ein Signal mit einem NIEDRIGEN Pegel aus.
Das Rechteckwellensignal, das Information enthält, die repräsentativ für die Amplitude der Lärmauslöschschwingung ist, wird dann dem Filterungsprozeß und dem Reproduktionsprozeß unterworfen, wie oben angegeben wurde.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar auf der Basis der bevorzugten Ausführungsform beschrieben, um die Erfindung besser verständlich zu machen, aber es sollte klar erkannt werden, daß die Erfindung auf verschiedene Arten verwirklicht werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, daß sie die Ausführungsformen und Modifikationen der wiedergegebenen Ausführungsformen einschließt, die verwirklicht werden können, ohne von der in den angefügten Patentansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel werden bei der oben wiedergegebenen Ausführungsform die Phaseninformation und die Amplitudeninformation in der Speichereinheit gespeichert und in Form der Motordrehzahl daten und der Motorbelastungsdaten ausgelesen; es ist möglich, die Phaseninformation und die Amplitudeninformation durch Rückkopplung der für den Geräuschpegel in der Fahrzeugkabine repräsentativen Lärmpegel daten abzuleiten.
Da die wiedergegebenen Ausführungsformen auf der Basis eines Vierzylindermotors beschrieben werden, bei dem das Kurbelbezugssignal ein Intervall von 180º hat, wird das 90º-Signal verwendet, um die Einschaltdauer des ursprünglich in der Rechteckwellensignal-Generatorschaltung erzeugten Rechteckwellensignals abzuleiten. In dem Fall des Sechszylinder- und des Achtzylindermotors beträgt das Intervall des Kurbelbezugssignals jedoch 12º0 bzw, 90º. Daher sollte das Impulssignal. das das Schalten des Signalpegels des von der Rechteckwellensignal- Generatorschaltung zu erzeugenden Rechteckwellensignals bewirkt, alle 60º 10 bzw. 45º erzeugt werden, so daß bei dem Rechteckwellensignal eine Einschaltdauer von 50% erhalten wird.

Claims

1. System zur Verringerung des Lärmpegels in einer Fahrzeugkabine, aufweisend:

erste Mittel (1), um synchron zu einer Motorumdrehung ein erstes Impulssignal periodisch zu erzeugen;

zweite Mittel (11), die auf das erste Impulssignal ansprechen, um ein Rechteckwellensignal zu erzeugen, das den Signalpegel bei jedem Impuls des ersten Impulssignals abwechselnd zwischen einem ersten, niedrigeren Pegel (L) und einem zweiten, höheren Pegel (H) umschalten;

dritte Mittel, um das Rechteckwellensignal in ein dafür repräsentatives digitales Signal umzuwandeln;

vierte Mittel (23, 13, 14) zum Verarbeiten des digitalen Signals, um die Signalphase und die Signalamplitude anzupassen, und ein angepaßtes digitales Signal auszugeben, das eine angepaßte Amplitude hat; und

fünfte Mittel (31-34) zum Reproduzieren einer akustischen Schwingung, die eine durch das angepaßte digitale Signal repräsentierte Frequenz und Amplitude hat, um die lärmerzeugende Schwingung auszulöschen dadurch gekennzeichnet, daß:

das erste Impulssignal eine Impulsperiode hat, die halb so groß wie die Hauptperiode einer lärmerzeugenden, synchron zu der Motorumdrehung hervorgerufenen Schwingung ist.

2. System gemäß Anspruch 1, das weiterhin sechste Mittel (12, 21, 22) zum Überwachen eines Motorantriebszustandes aufweist, um Daten über den Motorantriebszustand zu erhalten, wobei die vierten Mittel (23, 13, 14) die Größe der Phasenverschiebung und die Amplitude aufgrund der Daten über den Motorantriebszustandableiten.

3. System gemäß Anspruch 2, wobei die ersten Mittel einen Kurbelwinkelsensor (1) aufweisen, der ein zu der Motorumdrehung synchrones, periodisches Signal erzeugt, und die sechsten Mittel Mittel (12) aufweisen, um aufgrund des periodischen Signals Motordrehzahldaten abzuleiten.

4. System gemäß Anspruch 3, wobei die sechsten Mittel Motorbelastungsdaten empfangen, um die Größe der Phasenanpassung abzuleiten, und aufgrund der Motordrehzahldaten und der Motorbelastungsdaten die Größe der Amplitude einstellen.

5. System gemäß Anspruch 4, wobei die Motorbelastungsdaten ein Kraftstoffeinspritz-Steuersignal sind.

6. System gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, das weiterhin Filtermittel (15) aufweist, um das angepaßte digitale Signal zu empfangen und eine hohe harmonische Komponente zu entfernen.

7. System gemäß Anspruch 6, wobei die Filtermittel (15) eine Vielzahl von Bandpaßfiltern aufweisen, die untereinander verschiedene Durchlaßbereiche haben.

8. System gemäß Anspruch 7, wobei die Filtermittel (15) mindestens ein erstes Filter aufweisen, das einen minimalen Durchlaßbereich hat, der einer minimalen Frequenz der lärmerzeugenden Schwingung entspricht, und einen vorgegebenen maximalen Durchlaßbereich hat, und ein zweites Filter aufweisen, das einen minimalen Durchlaßbereich hat, der dem maximalen Durchlaßbereich des ersten Filters entspricht.

9. System gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die ersten Mittel das erste Impulssignal erzeugen, mit einem Intervall, das halb so groß wie das Intervall eines Kurbel-Bezugssignals ist.

10. System gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die dritten Mittel das Rechteckwellensignal in ein digitales Signal umwandeln, wozu das Rechteckwellensignal und ein Abtastimpuls auf ein UND-Gate gegeben werden.