EP1982055A1 - Verfahren zum erzeugen eines frequenzspektrums in einer auspuffrohrleitung einer hubkolbenmaschine - Google Patents

Verfahren zum erzeugen eines frequenzspektrums in einer auspuffrohrleitung einer hubkolbenmaschine

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EP1982055A1
EP1982055A1 EP03757989A EP03757989A EP1982055A1 EP 1982055 A1 EP1982055 A1 EP 1982055A1 EP 03757989 A EP03757989 A EP 03757989A EP 03757989 A EP03757989 A EP 03757989A EP 1982055 A1 EP1982055 A1 EP 1982055A1
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    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/10—Tubes having non-circular cross section

Definitions

  • the invention relates to a method for generating a frequency spectrum in an exhaust pipe of a reciprocating piston machine according to the preamble of claim 1 and a device suitable therefor.
  • EP 0 649 494 B1 it is intended to achieve a reduction in the sound level or a change in the timbre by damping with the throttle valve acting as a flow modulator in the exhaust pipe.
  • the vibration of the throttle valve only serves to calm the flow.
  • Increasing the roughness which is synonymous with a sportier sound, is not possible.
  • the invention has for its object to provide a method for generating a frequency spectrum in an exhaust pipe of a reciprocating engine, in which a frequency spectrum in the sense of a sound design is generated by additional sound generation.
  • Another object of the invention is to provide devices suitable for sound design.
  • the drive of the throttle valve is controlled with a signal generator such that the oscillating throttle valve generates the desired frequency spectrum.
  • noise or pressure pulsations and modulations can also be generated and superimposed on the flow in the exhaust pipe.
  • a programming unit can generate and superimpose signal patterns that have no relation to the motor or the flow.
  • the throttle valve is used not only for damping, but also for sound generation or the generation of additional pressure fluctuations.
  • the connected pipelines By suitably dimensioning the connected pipelines, they can be resonated in a targeted manner or used as a resonance body for the desired amplification of certain frequencies.
  • the invention makes it possible to carry out a sound design in the exhaust gas flow of a reciprocating piston engine, whereby reciprocating piston engines are primarily to be understood as internal combustion engines such as gasoline and diesel engines.
  • Figure 1 is a schematic representation of the control of the sound design in one
  • FIG. 2 is an illustration in which the exhaust pipe is segmented.
  • FIG. 1 shows an exhaust pipe 1 with a flange 2 and a resonance pipe 3.
  • a throttle valve 4 with a drive 5 is arranged in the exhaust pipe 1.
  • Sensors 6a, 6b, 6c and 6d are arranged on the exhaust pipe 1 and are connected to a signal generator 8 and a control unit 11 for the drive 5.
  • the signal generator 8 is also connected to a programming unit 9.
  • Engine data sensors 7 are also connected to signal generator 8, as are external sensors 10 from the vehicle interior.

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Description

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

Claims

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