DE69330567T2

DE69330567T2 - Gerät für rauschkompensation für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69330567T2
Application number: DE69330567T
Authority: DE
Inventors: Earl R. Geddes
Original assignee: Ford Werke GmbH; Ford France SA; Ford Motor Co Ltd; Ford Motor Co
Current assignee: Ford Werke GmbH; Ford France SA; Ford Motor Co Ltd; Ford Motor Co
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2013-03-23
Also published as: EP0724761A1; US5319165A; DE69330567D1; EP0724761B1; JPH07505483A; WO1993020551A1; US5432857A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Apparate zur Lärmminderung, und speziell Vorrichtungen zur aktiven Schallunterdrückung, die zum Gebrauch in Motorfahrzeugen anwendbar gemacht wurden.
Es wird auf EP-A-0,454,341 verwiesen.
In Motorfahrzeugen typischerweise verwendete Verbrennungsmotoren erzeugen aufgrund der innerhalb des Motors auftretenden Verbrennung eine wesentliche Lärmmenge. Herkömmlich wird der erzeugte Lärm in einem passiven Schalldämpfersystem unterdrückt, in welchem die Schallwellen durch Resonanz mit Einbauten, Durchgängen und ähnlichem zerrüttet oder durch Faserstoffe absorbiert werden. Derartige Techniken zur Minderung des Schallpegels behindern jedoch auch den freien Durchfluß von Abgasen durch die Abgaskanäle, und stören daher wesentlich den wirkungsvollen Betrieb des Fahrzeugmotors, indem sie das Ausströmen von Verbrennungsprodukten stören und den Ersatz der verbrannten Gase mit frischem Kraftstoff in den Motorzylindern hemmen. Trotz der Herabsetzung von Wirtschaftlichkeit und Leistung erfordert die Notwendigkeit von wesentlich verminderten Schallpegeln in allen produzierten Motorfahrzeugen die Verwendung von Schalldämpfern.
Obwohl Systeme zur aktiven Schallunterdrückung mit großen - zur Heizung und Ventilation großer Gebäude verwendeten - Rohrleitungen genutzt wurden, sind die bisher bekannten Systeme für die Verwendung in der Umgebung eines Motorfahrzeuges schlecht angepaßt. Zum Beispiel offenbart U.S.-Patent Nr. 4,473,906, an Warnaka et al. zahlreiche Ausführungsformen von Schallabschwächungs-Systemen nach dem früheren Stand der Technik. Im allgemeinen erzeugt abgetasteter Schalldruck ein Signal, das angepaßt ist um einen Lautsprecher zur Einspeisung von Unterdrückungssignalen in die Rohrleitung hinein anzusteuern. Das Unterdrückungssignal ist ein akustisches Pulssignal, das zu dem - am Lautsprecher vorbei durch die Leitung hindurch laufenden - Signal um 180 Grad phasenversetzt ist. Die Ausführungsformen des bisherigen Stands der Technik veranschaulichen außerdem eine verbesserte Lärmabschwächungs-Leistung, indem der Effekt einer Rückkopplung des zum Sensor gelangenden Unterdrückungssignals abgeschwächt wird. Das Patent diskutiert die Aufnahme zusätzlicher Wandler und elektronischer Regelungen, um die Leistung der aktiven Schallabschwächung zu verbessern.
U.S.-Patent Nr. 4,677,677, an Eriksson, verbessert eine Abschwächung weiter, indem - unter Verwendung eines rekursiven Algorithmus ohne dediziertes Vortraining - ein adaptiver Filter mit online-Modellierung des Fehlerweges und des unterdrückenden Lautsprechers eingeschlossen wird. Zur Verbesserung der Leistung fügt U.S.-Patent Nr. 4,677,676 zu einem System eine Quelle für unkorrelierte, zufällige Störgeräusche mit niedriger Amplitude hinzu. Ähnlich legen die U.S.-Patente Nr. 4,876,722, an Decker et al., und 4,783,817, an Hamada et al., spezielle Bauteilanordnungen offen - welche mit der Leistung in Verbindung stehen - und passen aktive Schallschwächungs- Steuersysteme nicht an Motorfahrzeuge an. Jedoch macht keine dieser Verbesserungen das System zur Dämpfung des Motorenlärms in der Umgebung eines Motorfahrzeuges anwendbar.
Die bekannten Systeme verwenden oft extrem große Wandler, wie etwa Lautsprecher herkömmlicher Konstruktion mit 12 oder 15 Zoll. Derartige Bauteile sind zur Unterbringung innerhalb der Grenzen des Motorfahrzeuges - und speziell innerhalb des Fahrgestells des Motorfahrzeuges - schlecht angepaßt. Weil die niedrigste Frequenz des zu unterdrückenden Signals in der Größenordnung von 25 Hertz liegt, wird man darüber hinaus erkennen daß nach der herkömmlichen Überzeugung ein großer Lautsprecher mit ausreichender Amplitude in diesem. Bereich verwendet wird, und daß derartige Lautsprecher unterhalb eines Motorfahrzeuges praktisch nicht zu montieren sind. Außerdem liegt die höchste zu unterdrückende Frequenz - obwohl die höchsten der erfahrenen Frequenzen aufgrund ihrer geringeren Wellenlänge leichter zu zerstreuen sind - in der Größenordnung von 250 Hertz.
Zudem lehren viele der Bezugnahmen auf den früheren Stand der Technik die Aufnahme derartiger Lautsprecher innerhalb der - dem Schalldrucksignal ausgesetzten - Rohrleitungen. Man wird verstehen daß die oben beschriebenen Lautsprecher in dieser Art und Weise nicht in herkömmlichen Abgaskanälen für Motorfahrzeuge eingebaut werden könnten. Weiterhin unterrichten die harten Umweltbedingungen innerhalb solcher Kammern nicht darüber - oder deuten darauf hin - daß derartige Bauteile in Motorfahrzeugen verwendet werden können. Während Überlegungen zur Unterbringung nahelegen können, daß die Größe eines Lautsprechers vermindert und durch zusätzliche Lautsprecher von geringerer Größe ausgeglichen wird, steigert eine solche Vervielfachung von Teilen die Kosten wesentlich, während sie die Verläßlichkeit senkt.
Obwohl es bekannte Techniken zur Effizienzsteigerung von Audio-Lautsprechern gab, wurden diese Lehren auf aktive Geräuschdämpfungs-Systeme für schwer anwendbar gehalten. Das französische Patent Nr. 768,373, an D'Alton, das U.S.-Patent Nr. 4,549,631, an Bose, und die von Geddes und Fawcett auf der Tagung der Audio Engineering Society präsentierte Veröffentlichung, "Bandpass-Lautsprecherboxen" nehmen, die Phänomene einer Abstimmung der Lautsprecher-Ausgabe durch Verwendung von Öffnungen einschließenden Kammern zur Kenntnis. Die Erkenntnis dieser Phänomene wurde auf ihren Effekt auf die Audio-Wiedergabe beschränkt, und speziell auf die Zerstreuung des Audiosignals in ein offenes Gebiet außerhalb der Lautsprecherbox. Außerdem deutet das geschlossene Kanalsystem von Motorfahrzeug-Abgassystemen und die mit, solchen Systemen verbundene, rauhe Umgebung nicht darauf hin, daß Lautsprecher Entwicklungen zur Verwendung in offenen Bereichen leicht anwendbar oder praktisch sind, um in Motorfahrzeugen aktive Schalldämpfer-Systeme bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung verringert die Schwierigkeit des Einsatzes einer aktiven Abschwächungs-Technologie auf, ein Motorfahrzeug-Abgassystem wesentlich, indem die Effekte von Front- und Rückseiten-Emissionen eines Wandlers mit einander entgegengesetzten Phasen ausgeglichen werden; um eine Unterdrückung von Schalldruck-Pulsen in einem Kanalgehäuse zu bewirken. Allgemein ist mindestens je eine Seite von zwei Lautsprecher-Membranen innerhalb einer. Kammer eingeschlossen, die eine akustisch an den Kanal gekoppelte Öffnung einschließt, um Schalldruck-Pulse in dem Kanal zu unterdrücken. Bevorzugt sind beide Seiten jeder Wandler-Membran innerhalb getrennter Kammern eingeschlossen von denen jede eine Öffnung aufweist. Bevorzugt ist jede der zwei - mit Öffnung versehenen - Kammern für Resonanzfrequenzen bei oder nahe den entsprechenden oberen und unteren Enden der - die zu unterdrückenden Schalldruck-Pulse enthaltenden - Unterdrückungssignal-Bandbreite abgestimmt.
In der bevorzugten Ausführungsform kann ein Ausgleich für die Reaktion der Wandler- Befestigung auf die Bewegung des Wandlers bereitgestellt werden, indem ein Paar Wandler in einer Gehäuse-Einfassung montiert werden. Die Lautsprecher sind nebeneinander und bevorzugt so angeordnet, daß die sich zugewandten Wandlermembran-Seiten koaxial miteinander ausgerichtet sind. Die zueinander gerichteten Seiten der Membranen werden in eine gemeinsame Kammer hinein ausgesteuert, während die voneinander abgewandten Seiten sich in zum Abgaskanal hin geöffneten Kammern befinden. Wenn beide Wandler phasengleich angesteuert werden, aber so daß die zueinander gerichteten Membranseiten in verschiedene Richtungen ausgesteuert werden, wird eine Vibration des Gehäuses durch den hervorgerufenen Unterdrückungseffekt vermindert. Die gemeinsame Kammer ist für eine Verbindung mit dem Abgaskanal bevorzugt mit einer Öffnung versehen.
Somit stellt die vorliegende Erfindung ein aktives Schaltunterdrückungs-System bereit, das zur Verwendung in Motorfahrzeugen gut angepaßt ist. Die gesteigerte Effizienz der Verwendung beider Membranseiten der Wandler Anordnung verringert die Anforderungen an die Unterbringung für das Schallunterdrückungs-System, währen die entgegengesetzte, aber gleich große Auslenkung der beiden Wandlermembranen unerwünschte Vibrationen kontrolliert. Überdies gestattet die Montageanordnung - trotz der Umgebungsbedingungen und hohen Temperaturen, mit denen es Angassystem- Bauteile zu tun haben - leichtere und geschützte Montage eines Wandlers. Weiterhin stellt die Abstimmung von Öffnungen und Gehäusekammern eine Bandbreite des Unterdrückungssignals bereit, die besonders gut zur Verwendung im Schallfrequenz- Bereich angepaßt ist, wie er mit Motoren herkömmlicher Motorfahrzeuge verbunden ist. Dementsprechend macht die vorliegende Erfindung aktive Schalldämpfer Systeme für Motorfahrzeuge auf eine praktische Weise anwendbar.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben werden, in denen:
Abb. 1 eine schematische Ansicht eines Schallunterdrückungs-Systems nach bisherigem Stand der Technik ist, das für Ventilations-Rohrleitungen von Gebäuden und ähnliches verwendet wird;
Abb. 2 eine schematische Ansicht eines Apparates zur aktiven Schallunterdrückung nach dem bisherigen Stand der Technik zur Verwendung in einem Motorfahrzeug ist;
Abb. 3 eine schematische Ansicht eines anderen aktiven Apparates zur aktiven Schallunterdrückung nach dem bisherigen Stand der Technik zur Verwendung in einem Motorfahrzeug ist;
Abb. 4 eine graphische Darstellung der Leistungen der in den Abb. 1-3 gezeigten Ausführungsformen zum Zweck des Vergleichs ist; und
Abb. 5 eine schematische Ansicht eines aktiven Schallschwächungs-Systems im Einklang mit der vorliegenden Erfindung ist, die für die Aufnahme eines Vibrationsausgleiches modifiziert ist.
Unter Bezug auf Abb. 1, wird zunächst ein bekanntes Schallunterdrückungs- System veranschaulicht, das ein Mikrophon 12 einschließt, welches eine Folge von Schalldruck-Pulsen ausgesetzt ist, die von einer Quelle durch einen Kanal 14 geliefert werden. Das vom Wandler 12 in Erwiderung auf den Schalldruck-Puls erzeugte, elektrische Signal wird, in die elektronische Steuerung 16 eingespeist, welche wiederum einen Wandler 18, wie etwa einen Lautsprecher, ansteuert. Wie wohlbekannt ist steuert die Steuerung 16 den Wandler 18 an, so daß der Schalldruck von der Vorderseite des Lautsprechers erzeugt und in den Kanal 14 eingebracht wird. Die Emission tritt an einem Punkt auf, an welchem der von Wandler 18 emittierte Puls zu dem - durch den Kanal 14 passierenden - Schalldruck-Puls an diesem Punkt um 180 Grad phasenverschoben ist.
Obwohl es viele Verbesserungen zu dem in Abb. 1 gezeigten System gab, betreffen die Verbesserungen nicht die Wandler-Effizienz oder Vorteile der Platzersparnis für den Kanal, durch welchen sich der Schalldruck-Puls bewegt. Statt dessen zeigen die zuvor bekannten Verbesserungen - zum Beispiel an Steuerung 16, welche diese dazu befähigt aufgrund von Änderungen an der Quelle auf sich ändernde Charakteristika der Schalldruck-Pulse zu reagieren; oder andere Verbesserungen, wie etwa eine verbesserte Positionierung oder Ausrichtung von Bauteilen, um eine Rückkopplung des durch den Wandler 18 erzeugten Signals - welches bei Wandler 12 aufgefangen wird - zu verhindern; oder eine Fehlerausgleichs-Vorrichtung, welche die REGELUNG/STEUERUNG 16 in Erwiderung auf das tatsächliche Ausmaß der aus dem Betrieb des Wandlers 18 resultierenden Unterdrückung nachjustiert - daß frühere Entwicklungen im wesentlichen einen anderen Schwerpunkt für die Entwicklung des Systems aufweisen.
Wie in Abb. 2 gezeigt besitzt die Lautsprechermembran eine schematisch bei 20 gezeigte Vorderseite, und eine schematisch bei 22 gezeigte Rückseite. Als ein Ergebnis schließt jede Bewegung der Membran einen Puls auf der Vorderseite 20 ein, der zudem auf der Rückseite 22 erzeugten Puls um 180 Grad phasenversetzt ist.
Während die Vorderseite 20 in Richtung auf den Kanal 14 gerichtet ist, ist die Rückseite 22 innerhalb einer Kammer 24 eingeschlossen und kommuniziert mit einer Öffnung 26, die ebenfalls in Richtung auf den Kanal 14 gerichtet ist. Wie in Abb. 4 gezeigt, verbessert die Übertragung der von der Rückseite 22 des Wandlers 18 zur Kammer 24 und dem Kanal 26 übermittelten Pulse das Ansprechen im unteren Ende, indem das untere Ende des Frequenzbandes erweitert wird. Zusätzlich verbessert sich - wie in Abb. 4 durch Linie B gezeigt - die Effizienz des Wandlers im unteren Ende wesentlich. Die Resonanzfrequenz F, bei welcher eine verbesserte Effizienz auftritt, ist proportional zu (L2·V2)-1/2.
Dramatischere Ergebnisse erkennt man, wenn sowohl Vorder- wie Rückseite des Wandlers durch mit Öffnungen versehene Kammern gekoppelt sind, wie es in Abb. 3 gezeigt ist. Die Kammer 24, welche die Rückseite 22 des Wandlers 18 umschließt, weist ein Volumen V2 und eine Öffnung 26 mit einer Länge L2 auf. Die Vorderseite 20 des Wandlers 18 ist innerhalb der Kammer 28 eingeschlossen, die ein Volumen V1 mit einer Öffnungslänge. L1 aufweist. Die Ausgänge 30 und 26 kommunizieren an voneinander entfernt angeordneten Positionen, die durch eine Entfernung L3 entlang des Kanals 14 getrennt sind.
Wie in Abb. 4 durch die eingezeichnete Linie C demonstriert wird, stellt eine derartige Anordnung im wesentlichen die doppelte Effizienz einer Schallunterdrückungs-Anordnung mit Standardwandler bereit, welche mit der eingezeichneten Linie A veranschaulicht wird. Zudem ist das Frequenzband, über welches die erhöhte Effizienz auftritt am unteren Ende erweitert und am oberen Ende F2 gekappt. Die obere Kappfrequenz F2 ist proportional zu (V1·L1)-1/2. Für Zwecke von Motorfahrzeug-Motorabgasen würde ein herkömmliches Abgasventil eines Verbrennungsmotors eine Maximalfrequenz von etwa 250 Hertz erzeugen.
Ähnlich wäre die niedrigste Frequenz F1 proportional zu (V2·L2)-1/2. Typisch wird sie als eine zweckmäßige Leerlaufdrehzahl für den Motor des Motorfahrzeuges bestimmt werden. Als Ergebnis werden die Volumina V1 und V2 der entsprechenden Kammern 28 und 24 - ebenso wie die entsprechenden Längen L1 und L2 der Öffnungen 30 und 26 - wie erforderlich bestimmt werden, um über das Frequenzband hinweg, in welchem die Schallpulse durch den Abgaskanal 14 geleitet werden, eine verbesserte Effizienz bereitzustellen.
Die beste Leistung eines derartigen Systems wird dort auftreten, wo die Länge L3 wesentlich geringer ist als die Wellenlänge der höchsten im Motorfahrzeug-Betrieb begegneten Frequenz. Zusätzlich sollte L2 wesentlich geringer sein als die halbe Wellenlänge der höchsten Frequenz F2.
Während die obige Besprechung die Vorteile einer Abstimmung der Schalldruck-Pulse von der Rückseite des Lautsprecher Wandlers ebenso wie von der Vorderseite des Lautsprecher-Wandlers zeigt, sollte es auch als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegend verstanden werden, die Anordnung der Öffnungen zu modifizieren; so daß nur eine einzelne Öffnung in direkter Verbindung mit dem Abgaskanal steht, während die andere Öffnung zwischen getrennten Kammern innerhalb des Gehäuses kommuniziert. Obwohl eine solche Struktur die direkte Kommunikation zwischen den heißen Abgasen und den Wandler-Bauteilen beschränkt, erlaubt sie noch immer eine verbesserte Effizient des Wandler Betriebes über den Frequenzbereich des Unterdrückungssignales hinweg, wenn die Kammern und Öffnungen bei oder nahe den oberen und unteren Enden der Bandbreite abgestimmt sind. Eine derartige Abstimmung stimmt mit der Beziehung überein, daß die Frequenz für einen gegebenen Öffnungsbereich zu (L·V)-1/2 proportional ist, wie es in der Beschreibung früherer Ausführungsformen besprochen wurde.
Als Resultat der Abstimmung, die durch die mit Öffnungen versehenen Kammern des Wandler-Montageaufbaus der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, ist die Effizienz des Wandlers wesentlich gesteigert. Als ein Ergebnis können die Größe des Wandlers und die für den Betrieb des Wandlers benötigte Energie - gegenüber den in zuvor bekannten Schallunterdrückungs-Systemen erforderlichen Wandlern - wesentlich reduziert werden. Besonders die Verminderung der erforderlichen Energiezufuhr reduziert die Notwendigkeit von Leistungsverstärkungs-Bauteilen wesentlich, welche typischerweise die teuersten Teile der elektronischen Steuerung 16 sind. Überdies verhindert der zur Unterbringung derartiger Bauteile verfügbare, begrenzte Platz in einem Motorfahrzeug nicht die Anwendung eines aktiven Schallschwächungs-Systems in Motorfahrzeugen, wie dies von zuvor bekannten Schallunterdrückungs-Systemen erwartet wurde.
Weiterhin wird man sich bewußt sein, daß jede der zuvor bekannten, in Schallunterdrückungs-Systemen eingesetzten Verbesserungen in eingeschränkten Räumen leichter eingebaut weiden kann. Zum Beispiel kann der Leistungsbedarf zum Antrieb der Wandler dort wesentlich reduziert werden, wo mehrere Wandler verwendet werden müssen, um Rückkopplungspulse aufzuheben oder um die Unterdrückungspulse zu richten. Außerdem kann das die Kammern abgrenzende Gehäuse verwendet werden, um die Auswirkung von Hitze oder anderen Umweltbedingungen zu verringern, welche - die Lebensdauer des Wandlers oder anderer Bauteile des Schallunterdrückungs-Systems verkürzen.
Unter Bezug auf Abb. 5 schließt ein Abgassystem 40 für ein Motorfahrzeug 42 nun Abgaskanal 44 ein, der an Sammlerleitungen 46 und. 48 angeschlossen ist, die entsprechend mit dem Abgaskrümmern 50 und 52 in Verbindung stehen. Kanal 44 bezieht sich - wie in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform verwendet - allgemein auf den mit den Sammlern 46 und 48 in Verbindung stehenden Durchflußweg; ungeachtet der einzelnen Bauteile, die den Durchgang bilden durch welchen die Abgase passieren. Zum Beispiel bilden der Katalysator 54 und die Schalldämpfer-Ausrüstung 56 einen Teil des Kanals 44 während das für die bevorzugte Ausführungsform gezeigte Wandlergehäuse 58 der aktiven Schallunterdrückung mit dem Kanal 44 in Verbindung steht. Das Gehäuse 58 könnte trotzdem auch konstruiert sein um den Kanal 44 zu unterstützen oder einen Teil von diesem zu bilden. Der Katalysator 54 und die passive Schalldämpfer-Ausrüstung 56 können von für derartige Artikel herkömmlicher Konstruktion sein und brauchen nicht auf eine besondere, herkömmliche Konstruktion beschränkt sein. Zum Beispiel kann in anfälligen Abschnitten des Kanals - zur Minderung von Vibrationen - eine einfache Schalldämpfungs-Isolation in einem geschlossenen Behälter enthalten sein, um die passive Schalldämpfer-Ausrüstung 56 mit einem aktiven Schallunterdrückungs-System zu kombinieren.
Zusätzlich schließt das Abgassystem 40 eine aktive Schallunterdrückungs-Steuerung 60 ein, die mit einem Sensor 62 und einem Rückkopplungs-Sensor 64 zusammenarbeitet, ebenso wie mit den vom Wandlergehäuse 58 getragenen Wandlern 66 und 68. Die elektronische Steuerung 60 schließt eine Steuerung zur digitalen Signalverarbeitung 70 (DSP, Digital Signal Processing; digitale Signalverarbeitung) ein, die ein - auf das für den erzeugten Schall repräsentative Signal reagierendes - Signal erzeugt, um ein phasenversetztes Unterdrückungssignal zu erzeugen. Außerdem schließt die Steuerung 40 eine Verstärkerschaltung 72 ein, die dem Ansteuersignal für die Wandler 66 und 68 eine ausreichende Amplitude liefert, um das Niveau der Druckpulse anzupassen, welche die Orte passieren an denen die Wandler 66 und 68 mit dem Kanal 44 in Verbindung stehen.
In der bevorzugten Ausführungsform schließt das Gehäuse 58 eine zylindrische Wand 59 und umgebende Endwände 61 und 63 ein. Die zylindrische Wand greift an der Schnittstelle zwischen den Vorder und Rückseiten jedes Wandlers entlang des Umfangs an den Wandlern 66 und 68 an. Wie in Abb. 5 gezeigt weisen die Wandler 66 und 68 bevorzugt in koaxialer Ausrichtung aufeinander zu, so daß die Vorderseiten jedes Wandlers mit der selben Kammer 74 in Verbindung stehen. Zudem ist die Rückseite von Wandler 66 von seiner Vorderseite getrennt und steht mit Kammer 76 in Verbindung, die durch die zylindrische Wand 59, Abschlußwand 61 und den Wandler 66 begrenzt ist. Ähnlich ist die Rückseite des Wandlers 68 durch Montage an der zylindrischen Wand 59 von der Vorderseite getrennt und steht mit der Kammer 78 in Verbindung, die durch die zylindrische Wand 59, Abschlußwand 63 und Wandler 68 begrenzt ist. Trotzdem sollte klar sein daß die Lautsprecher durch andere Vorrichtungen gestützt werden könnten, wie etwa Trennwände oder ähnliches innerhalb eines abgeschlossenen Gehäuses. Weiterhin sollte klar sein daß die Wandler auch in anderen Stellungen angeordnet werden könnten, und ähnliche Ergebnisse erzeugen würden. Zum Beispiel könnten die Lautsprecher in die selbe Richtung weisen, jedoch mit entgegengesetzter Richtung in der gemeinsamen Kammer 74. Dementsprechend könnte jede Vorder- oder Rückseite eines Wandlers eine Seite des anderen Lautsprechers in der gemeinsamen Kammer 74 ergänzen oder ihr entgegenwirken.
Wie ebenfalls in Abb. 5 gezeigt ist, steht die Kammer 76 durch eine Öffnung 82 mit dem Abgaskanal 44 in Verbindung, während die Kammer 78 durch eine Öffnung 80 an einer von Öffnung 82 entfernten Position kommuniziert. In Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform verwendet die vorliegende Erfindung jedoch eine Öffnung 84, um die Kammer 74 in Verbindung mit Abgaskanal 44 zu koppeln. Weiterhin ist es bevorzugt die Kammer 74 und Öffnung 84 bei oder nahe der höchsten Frequenz der Unterdrückungssignal-Bandbreite abzustimmen. Da die Resonanzfrequenz wie vorher erörtert für einen gegebenen Abstimmkanal-Bereich proportional zu (L·V)-1/2 ist, befähigt richtige Dimensionierung der Kammer und der Öffnung die von den Vorderseiten der Wandler 66 und 68 ausgehenden Signale dazu, in einem vorherbestimmten Bereich eine verbesserte Effizienz zu zeigen, bevorzugt im Bereich oder nahe der höchsten Kappfrequenz der Unterdrückungssignal-Bandbreite. Außerdem sind die Öffnungen 80 und 82 bevorzugt symmetrisch auf eine Frequenz bei oder nahe der untersten Kappfrequenz der Unterdrückungssignal-Bandbreite abgestimmt. Eine derartige Abstimmung beseitigt die Notwendigkeit der in Verstärker 72 benötigten, leistungsfähigeren elektronischen Geräte.
In jedem Falle beseitigen die gleiche, und entgegengesetzten Reaktionen der Membranen in Wandlern 66 und 68 die wesentliche Vibration des Gehäuses 58, wie sie durch den Betrieb eines einzelnen Wandlers hervorgerufen wird. Die gleiche, aber entgegengesetzte Auslenkung der Wandlermembran-Flächen verhütet eine Vibration der das Gehäuse 58 bildenden Gehäusewände ohne Widerstand, und begrenzt den damit verbundenen, hörbaren Lärm; wobei die Auslenkung und physikalische Kräfte der Wandlermembran-Auslenkung auf das Gehäuse übertragen werden, in welchem der Wandler montiert ist.

Claims

1. Ein Apparat zur aktiven Lärmunterdrückung in einem Kanal (44), der umfaßt:

einen Sensor (62) zur Erzeugung eines Sensorsignals, das für eine Folge von Eingangspulsen repräsentativ ist;

einen Wandler (66), der eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist;

eine elektronische Steuervorrichtung (60) zur Ansteuerung dieses Wandlers (66) in Erwiderung dieses Sensorsignals; und zur Erzeugung einer Ausgangs-Pulsfolge, die an einem vorherbestimmten Punkt eine dieser Eingangs-Pulsfolge entgegengesetzte Phase besitzt;

dadurch gekennzeichnet, daß dieser Wandler (66), einen ersten Wandler ausmacht und der Apparat weiter umfaßt:

einen zweiten Wandler (68), der eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist;

eine Vorrichtung (58) zur an diesem Kanal (44) angrenzenden Montage dieser ersten und zweiten Wandler (66, 68);

wobei mindestens eine erste Seite dieser Vorder- und Rückseiten dieses ersten Wandlers (66) auf eine ergänzende dieser Vorder- und Rückseiten dieses zweiten Wandlers (68) gerichtet ist;

diese elektronische Steuervorrichtung (60) diesen ersten und diesen zweiten Wandler (66, 68) in Erwiderung auf dieses Sensorsignal antreibt, um diese Ausgangs-Pulsfolge zu erzeugen; und

Vorrichtungen (74, 76, 78, 80, 82, 84) zur akustischen Trennung dieser Vorderseite jedes Wandlers von dieser Rückseite des entsprechenden Wandlers; und die akustische Kopplung mindestens einer dieser Vorder- und dieser Hinterseiten jedes dieser Wandler mit diesem Kanal (44); wobei diese Vorrichtungen zur akustischen Trennung und Kopplung ein Gehäuse (58) umfassen, das eine gemeinsame Kammer (74) abgrenzt, die eine dieser Vorder- und Rückseiten dieses ersten Wandlers (66) und eine dieser Vorder- und Rückseiten dieses zweiten Wandlers (68) umschließen, und wobei mindestens eine Öffnung (80, 82, 84) das Gehäuse mit dem Kanal (44) verbindet.

2. Ein Apparat nach Anspruch 1, worin dieses Gehäuse (58) zwei zweite Kammern (76, 78) aufweist, wobei eine dieser zweiten Kammern (76) die andere dieser Vorder- und Rückseiten dieses ersten Wandlers (66) umschließt, und die andere der zweiten Kammern (78) die andere dieser Vorder- und Rückseiten dieses zweiten Wandlers (68) umschließt; wobei der Apparat Öffnungen (80, 82) umfaßt, die eine akustische Verbindung zwischen jeder dieser zweiten Kammern (76, 78) und dem Kanal (44) bereitstellen.

3. Ein Apparat nach Anspruch 2, worin die Öffnungen (80, 82), die eine akustische Verbindung zwischen jeder dieser zweiten Kammern (76, 78) und dem Kanal (44) bereitstellen, entlang des Kanals (44) einen Längsabstand aufweisen.

4. Ein Apparat nach Anspruch 3, worin dieser Längsabstand weniger als die Wellenlänge der höchsten Pulsfrequenzfolge ist, die durch diesen Kanal (44) übermittelt wird.

5. Ein Apparat nach Anspruch 1, in dem diese Vorrichtung (58) zur Montage eine Gehäuseeinfassung mit Wänden (59, 61, 63) umfaßt, die mindestens eine zweite Kammer (76, 78) abgrenzen, die mit einer der anderen dieser Vorder oder Rückseiten jedes dieser Wandler (66, 68) in Verbindung steht.

6. Apparate nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin eine Öffnung (84) eine Verbindung zwischen der gemeinsamen Kammer (74) und dem Kanal (44) bereitstellt.

7. Ein Abgassystem für ein Motorfahrzeug, wobei das Abgassystem den in einem der vorstehenden Ansprüche beanspruchten Apparat umfaßt, und dieser Kanal (44) einen Abgaskanal darstellt.

8. Ein Abgassystem nach Anspruch 7, das weiterhin einen Katalysator (54) in Verbindung mit dem Abgaskanal (44) einschließt.

9. Ein Abgassystem nach Anspruch 7 oder 8, das weiterhin eine passive Schalldämpfungskammer (56) umfaßt.