KR20160140933A - 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법 및 자동차용 배기 시스템 - Google Patents

자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법 및 자동차용 배기 시스템 Download PDF

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포레시아 이미션스 콘트롤 테크놀로지스, 저머니 게엠베하
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Abstract

자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법에서, 제어 유닛이 소음 패키지 신호들(C)을 생성하고, 제어 유닛은 소음 패키지 신호들(C)을, 자동차의 배기 분기관과 연관되는 확성기로, 개별적으로 또는 기본 신호(B)와 중첩하도록 전송하며, 그리고 확성기는 개별적인 소음 패키지 신호들(C) 또는 소음 패키지 신호들(C)과 중첩된 기본 신호(B)를 음파로 변환함과 더불어, 개별적인 소음 패키지 신호들(C)이, 시간 제한된 음파 패키지들, 소위 소음 패키지들로서, 확성기에 의해 방출되도록 한다.

Description

자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법 및 자동차용 배기 시스템{METHOD OF INFLUENCING THE EXHAUST NOISE OF A MOTOR VEHICLE AND EXHAUST SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은, 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법 및 자동차용 배기 시스템에 관한 것이다.
자동차의 음향학적 느낌은, 대부분 배기 소음, 말하자면 배기 시스템의 배출구로부터 나오는 음파들에 의해 결정된다. 현대의 자동차들, 특히 디젤 엔진을 구비하는 자동차들에서, 본래 엔진에 의해 생성되며 그리고 배기 시스템 내로 유도되는 소음 및 진동은, 촉매 컨버터들 또는 입자 필터들과 같은 배기 가스 정화 시스템에 의해 그게 영향을 받게 되며 그리고 완화된다. 배기 소음은 따라서, 더 이상 자연적인 완화되지 않은 엔진 소음에 대응하지 않으며; 대신에, 배기 소음은, 완화되어 들리며 그리고 매우 스포티(sporty)하지 않다. 또한 4기통 엔진과 같은 더 작은 엔진들의 경우에서, 배기 소음은 덜 매력적으로 들린다.
치유를 제공하기 위해 그리고 그러한 차량에 더 스포티한 소리를 제공하기 위해, 확성기가 그 내부에서 배기 분기관과 유체 소통 상태에 놓이며, 따라서 확성기가 배기 분기관 내로 음파를 방출할 수 있는, 배기 시스템들이 공지된다. 이는 배기 소음이 확성기의 선택적인 제어에 의해 영향을 받게 되는 것을 허용한다.
일반적으로, 2개의 성분으로 구성되는 시도가, 배기 소음을 생성하기 위해, 이루어진다.
배기 소음의 제1 성분은, 엔진에 의해 생성되는 조화 진동(harmonic oscillation)들로 구성된다. 기본적 차수(order)의 조화 진동은, 엔진의 회전 진동수의 절반의 진동수를 가지며, 그리고 더 높은 차수들은 그의 배수들이다. 따라서, 이러한 조화 진동들의 진동수는 엔진의 속도에 의존한다.
도 1에, 3개 차수의 진동수가, 예시적인 4기통 엔진에 대해 상이한 속도들에서 개략적으로 작도된다. 이러한 3개의 차수는 단지, 통상적인 배기 시스템의 단부, 말하자면 환경으로의 배기관(tailpipe)의 배출구에만 존재한다. 이들은 도 1에 실선으로 도시된다. 이러한 3개의 조화 진동들의 소리는, 자연스럽지 않으며 그리고 매우 스포티하지 않다.
이러한 이유로, 다른 차수들에, 특히 중간 차수들에, 대응하는 조화 진동들을, 확성기를 통해 배기 분기관 내로 삽입하는 것이 공지된다. 이들은, 도 1에 파선으로 도시된다. 이러한 방식으로 생성되는 배기 소음은, 상당히 더 매력적으로 그리고 더 고품질로 들린다.
배기 소음의 제2 성분은 소위 정적 소음(static noise)이다. 정적 소음은, 배기 가스의 유속의 안정적인 성분(steady component)으로부터 유발된다. 높은 유속은, 배기 분기관 내에 소용돌이를 야기하며, 이는 결과적으로 소음으로서 인지된다. 유속의 안정적인 성분은, 엔진에 의해 생성되는 배기 가스의 양(그에 따라 엔진 속도가)이 증가함에 따라, 증가하며, 그리고 특정 속도에서 인지 가능할 것이다. 이러한 속도는, 도 1에서 수직 파선에 의해 지시된다. 정적 소음은 또한, 가능한 한 자연스러운 음향학적 패턴을 획득하도록 하기 위해, 확성기에 의해 생성되거나 증가될 수 있다.
그러나, 특히 낮은 엔진 속도에서, 심지어 이러한 방식으로 영향을 받게 되는 배기 소음도, 어느 하나의 소리가 닮아가려고 노력하는 것인, 사용되는 엔진의 자연적인 배기 소음에 또는 더욱 스포티한 엔진의 자연적인 배기 소음에 아직 대응하지 않는다.
본 발명은 목적은, 자연스러운 및/또는 스포티한 배기 소음의 느낌을 추가로 향상시키는, 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법 그리고 또한 자동차용 배기 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적은,
(a) 제어 유닛이 소음 패키지 신호들을 생성하고,
(b) 제어 유닛은, 자동차의 배기 분기관과 연관되는 확성기로, 소음 패키지 신호들을, 개별적으로 또는 기본 신호와 중첩하도록 전송하며, 그리고
(c) 확성기는, 개별적인 소음 패키지 신호들을 또는 소음 패키지 신호들과 중첩된 기본 신호를, 음파들로 변환하고,
개별적인 소음 패키지 신호들이, 시간 제한된 음파 패키지들, 소위 소음 패키지들로서, 확성기에 의해 방출되는 것인, 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법에 의해 달성된다.
본 발명은, 이상에서 이미 설명된 2가지 성분에 부가하여, 차량의 자연적인 배기 소음이 제3 성분을 구비한다는 사실을 활용한다. 동적 소음으로도 지칭되는 제3 성분은, 유속 내에서의 순간적인 정점들(momentary peaks)에 의해 야기된다.
예시의 목적으로, 도 2는, 엔진 속도의 함수로서 가상적인 차수에 대한 입자 속도 및 안정적인 유속의 합계로서, 유속의 시간에 대한 진전을, 크게 단순화된 방식으로, 도시한다. 특히 낮은 속도의 경우에서, 유속의 진폭은 매우 크게 진동한다는 것이 확인될 수 있다. 이러한 큰 진동은, 낮은 속도 범위에서 유속을 지배하는, 크게 진동하는 입자 속도에 의해 야기된다.
그러나, 속도가 증가하고 그에 따라 차수들의 진동수가 증가함에 따라, 입자 속도의 진폭이 감소한다. 그러나 평균 유속은 크게 증가하며, 따라서 전체 유속이 증가한다.
이상에서 이미 설명된 바와 같이, 인지 가능한 소음이, 높은 유속들에서 배기 분기관 내의 소용돌이에 의해 생성된다. 수평의 파선이, 소음의 인간 인지의 가상적 임계값(fictitious threshold)으로서 작도되었다. 그러나, 실제로 이러한 임계값은 유동적이다.
명백한 것으로서, 유속은, 음향학적 입자 속도의 높은 진폭 때문에, 낮은 속도에서 인지의 임계값을 반복적으로 일시적으로 초과한다. 소음은, 인지의 임계값 상부에 놓이는 이러한 순간적인 정점들에서, 짧은 시간 동안 인지 가능하다. 이러한 소음은, 시간적으로 제한되며 그리고, 주기수(periodicity)에 따라, 즉 조화 진동의 진동수와 동기화되는 인지 가능한 소음의 출현들 사이의 시간 간격으로, 출현한다. 이러한 맥락에서, 동기화는, 소음이 그에 따라 순간적으로 발생하는 주기수가, 조화 진동의 진동수와 함께 변화한다는 것을, 특히 속도가 증가함에 따라 증가한다는 것을, 의미한다.
더 높은 속도에서, 유속은 영속적으로 인지의 임계값 상부에 놓이며, 따라서 이상에 설명된 정적 소음이 우세하게 된다.
본 발명은 이제, 소음 패키지들을 배기 소음에 부가하며, 그 결과로서, 소음 패키지들이, 동적 소음에 대응하는 시간 제한된 소음으로서 인지되지 때문에, 배기 소음의 자연적인 느낌이 크게 향상된다.
예시로서, 소음 패키지들에 의해 생성되는 소음은, 매우 빠르게 작동하게 되며 그리고 소리를 생성하지 않는, 수동 공기 펌프의 공기 소음들과 같이 생각될 수 있다. 소음 패키지들은 또한 임의의 가청음(audible sound)들 또는 배음(overtone)들을 생성하지 않으며, 소음 패키지들은 그에 따라 인지되지도 않는다.
소음 패키지들의 진폭 함수의 시간 의존성은, 기본 신호에 따른, 본래 일정한 평균 진폭을 구비하는 소음 신호의 진폭 변조로서 이해될 수 있다.
신호들 양자 모두는 이때 단순한 부가에 의해 중첩되며, 그로 인해 방법은 가능한 한 단순하게 유지된다.
제어 유닛은, 엔진 제어부 그 자체 일수 있으며, 또는 엔진 제어부에 연결될 수 있을 것이다.
바람직하게, 소음 패키지 신호들은, 특히 그들의 주기수, 그들의 시간적 길이, 그들의 포락선(envelope)의 형상, 그들의 포락선의 진폭 및 그들의 주파수 스펙트럼 중의 적어도 하나는, 차량의 현재 작동 상태의, 특히 엔진 부하, 엔진 속도 및 배기 분기관 내의 가스의 온도 중의 적어도 하나의, 함수로서 선택된다. 이러한 방식으로, 생성되는 소음 패키지 신호들 및 그에 따른 생성되는 소음 패키지들이, 소리를 가능한 한 자연스럽게 재생하도록 그리고 엔진으로부터 기원하는 실제 소음들을 조화롭게 보완하도록, 선택되는 것을 보장할 수 있다.
여기서, 엔진 제어부는, 차량의 작동 상태에 대한, 특히 엔진 부하, 엔진 속도, 및/또는 배기 분기관의 온도에 대한, 정보를 제어 유닛으로 전송할 수 있다.
대안예로서, 제어 유닛은, 엔진 제어부 내에 통합될 수 있을 것이다.
소음 패키지 신호들의 주기수는, 5 Hz와 동등하거나 또는 그보다 크고; 더욱 바람직하게, 5 Hz 내지 500 Hz의 범위 이내이며, 그 결과 소음 패키지들이, 5 Hz 내지 500 Hz의 진동수의 조화 진동들에 대해 생성될 수 있다.
소음 패키지 신호들의 주파수 스펙트럼은, 이때 100 Hz 내지 4000 Hz 사이의 주파수를 포함할 수 있을 것이다.
변형 실시예에서, 합성적으로 생성되는 소음, 특히 유색 잡음(colored noise), 또는 제어 유닛 내에 저장되는 기록된 소음의 그리고 저장되고 기록된 소음 패키지들의 섹션들이, 소음 패키지 신호들을 생성하기 위해 사용된다. 이는, 소음 패키지들의 소리가, 요구에 따라 변경되는 것을 그리고 자연적인 동적 소음에 대해 조절되는 것을 허용한다.
소음 패키지 신호들이 또한 복수의 기록된 소음 패키지들의 중첩들로부터 생성된다는 것이, 또한 고려될 수 있다.
바람직하게, 적어도 7개의 연속적인 소음 패키지 신호가 소음 패키지 패턴을 구성하고, 소음 패키지 패턴의 지속 시간은, 음조 진동(tonal oscillation)들이 소음 패키지들의 부가에 의해 생성되는 것을 방지하기 위해, 1초를 초과하며, 바람직하게 소음 패키지 패턴 자체가 반복할 때 20초를 초과한다.
음조 진동들은, 개별적인 소음 패키지 신호들이 사람의 귀의 가청 범위 이내인 반복 주파수로 규칙적으로 반복될 때, 발달한다. 이러한 음조 진동들은 이때, 인공적인 것으로 또는 교란적인 것으로 인지될 수 있을 것이다. 사전 규정된 비교적 긴 최소 지속시간의 소음 패키지 패턴에 기인하여, 개별적인 소음 패키지들이 교란적인 반복 주파수(disturbing repetition frequency)에 따라 규칙적으로 반복되는 것이, 방지될 수 있다.
음조 진동들에 대한 이러한 문제점들은, 그러나, 각각의 소음 패키지 신호에 대해 새롭게 생성되는 무작위 소음 대신에, 기록된 소음이 소음 패키지 신호들을 생성하기 위해 사용될 때에만 나타난다.
이러한 관계에서, 2개의 개별적인 연속적인 소음 패키지 신호 및 더욱 구체적으로 모든 소음 패키지 신호가, 상이한 주파수 스펙트럼을 나타낼 것이다.
예를 들어, 제어 유닛은, 기본 신호를, 특히 합성적으로, 생성하며, 기본 신호는, 엔진의 회전 진동수의 절반에 그리고 그의 더 높은 차수들에 대응하는, 조화 진동들의 중첩을 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 모든 조화 진동들이, 엔진에 의해 본래 생성되었다고 가정될 수 있다.
특히, 높은 엔진 속도의 경우에서, 기본 신호는 이때, 확성기 생성 정적 소음을 구비하도록 하기 위한, 연속적인 소음을 특징으로 할 수 있을 것이다.
본 발명의 하나의 구성에서, 소음 패키지 신호들은, 특히 기본 신호의 하나 이상의 선택된 조화 진동에 기초하여, 특히 기본 신호의 진폭에 따른 또는 기본 신호의 하나 이상의 선택된 조화 진동의 진폭에 따른 소음의 진폭 변조에 의해, 기본 신호의 함수로서 생성된다. 이는, 소음 패키지 신호들이 기본 신호와 어울리게 생성되는 것을 허용한다.
변형 실시예에서, 소음 패키지 신호들은, 또한 또는 배타적으로, 저-진동수 조화 진동들에 기초하여 생성되고, 저-진동수 조화 진동들은 확성기에 의해 유효하게 생성될 수 없으며, 저-진동수 조화 진동들은, 이러한 조화 진동들이 배기 소음 내에 존재한다는 느낌을 생성한다. 자동차 제조에 통상적으로 사용되는 확성기들은, 배기 소음에 영향을 미치기 위한 시스템을 위해, 50 Hz 아래의 진동수를 유효하게 나타낼 수 없다. 결과적으로, 낮은 엔진 속도의 경우에도, 이러한 임계값 아래의 진동수를 갖는 조화 진동들을 생성하는 엔진 차수들은, 배기 분기관 내로 유용한 방식으로 방출될 수 없다. 그러나, 유효하게 생성될 수 없는 조화 진동의 그러한 진동수의 주기수를 갖는 소음 패키지들이 확성기에 의해 방출되어, 이러한 낮은 차수에 대한 느낌이 생성될 수 있다는 것이, 확인된 바 있다. 이러한 방식으로, 이러한 저-진동수 진동들이 실제로 배기 소음 내에 존재한다는 느낌이, 생성된다. 실제의 저-진동수 진동의 부재는, 더 높은 진동수들이 사람의 귀에 의해 더욱 잘 인지되기 때문에, 특별하게 인식되지 않을 것이다.
제어 유닛은, 소음 패키지 신호들이 확성기에 의해 유효하게 생성될 수 없는 저-진동수 조화 진동들에 기초하여 생성된 경우에, 개별적으로 확성기로 소음 패키지 신호들을 전송할 수 있을 것이다. 결과적으로, 확성기는, 배타적으로 소음 패키지들을 방출하며 그리고 이러한 방식으로 저-진동수 조화 진동들의 느낌을 생성한다.
또한, 유효하게 생성될 수 없는 저-진동수 조화 진동들을 연상시키는 소음 패키지 신호들의 생성에서, 우선, 기본 신호가 생성되며, 기본 신호에 기초하여 소음 패키지 신호들이 생성된다.
소음 패키지 신호들의 형성 이후에, 기본 신호의 주파수 스펙트럼은, 확성기가 효과적으로 나타낼 수 있는 주파수들로 감소하게 된다. 따라서, 소음 패키지 신호들이 유효하게 생성될 수 없는 조화 진동들과 관련하여 생성된 경우에, 기본 신호는 전혀 남아 있지 않을 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 소음 패키지 신호들의 주기수는, 소음 패키지 신호들이 그에 기초하여 생성되는 것인, 가장 낮은 조화 진동의 진동수와 동기화되고, 따라서 최저-진동수 조화 진동이 배기 소음 내에 존재한다는 느낌이 생성된다.
본 발명의 하나의 구성에서, 소음 패키지 신호들의 포락선들의 진폭들은, 상기 소음 패키지 신호들의 주기수가 그에 대해 조절된 것인, 조화 진동들의 진폭의 함수로서 선택된다. 이는 또한, 소음 패키지의 음량(loudness)이 연관된 조화 진동의 실제의 또는 가상의 음량에 대해 조절되는 것을 허용한다.
하나의 변형 실시예에서, 소음 패키지 신호들은, 확성기의 확성기 다이어프램의 최대 변위에 대응하는 기본 신호의 그러한 시간적 지점에 관련하여 치우치게 되도록, 기본 신호 상에 중첩된다. 일반적으로, 확성기 다이어프램의 최대 변위는, 조화 진동들을 생성하기 위해 이미 사용된다. 이제, 소음 패키지가 최대 변위의 시점에서 조화 진동에 부가하여 생성된 경우, 그에 따라, 확성기 다이어프램의 최대 변위를 증가시키거나 또는 조화 진동의 출력을 감소시킬 필요가 있을 것이다. 결국, 양자 모두, 더욱 강력하고 더욱 비싼 확성기의 사용을 수반할 것이다. 이를 회피하기 위해, 소음 패키지 신호들이 또한, 치우침(offset)이 사람의 귀에 의해 인지 가능하지 않기 때문에, 시간적으로 치우치게 생성될 수 있다.
목적은 추가로, 배기 분기관, 배기 분기관과 연관되는 확성기, 및 확성기의 소리 방출을 제어하는 제어 유닛을 포함하는, 자동차용 배기 시스템으로서, 제어 유닛은, 소음 패키지 신호를 생성하도록 그리고 소음 패키지 신호들을 확성기로, 개별적으로 또는 기본 신호와 중첩하게, 전송하도록 구성되고, 확성기는, 개별적인 소음 패키지 신호들, 소위 소음 패키지들에, 또는 소음 패키지 신호들과 중첩되는 기본 신호에 대응하는, 음파들을 배기 분기관 내로 방출하는 것인, 자동차용 배기 시스템에 의해 달성된다. 소음 패키지들의 방출에 대한 이상에 언급된 바와 같은 이점들이, 동일하게 적용 가능하다.
또한, 제어 유닛은, 소음 패키지 신호들을, 특히 그들의 주기수, 그들의 시간적 길이, 그들의 포락선의 형상, 그들의 포락선의 진폭 및 그들의 주파수 스펙트럼 중의 적어도 하나를, 차량의 현재 작동 상태의, 특히 엔진 부하, 엔진 속도 및 배기 분기관 내의 가스의 온도 중의 적어도 하나의, 함수로서 생성한다.
바람직하게, 제어 유닛은, 우선 기본 신호를 생성하며 그리고 이어서 기본 신호의 하나 이상의 선택된 조화 진동에 기초하게 되는 소음 패키지들을 생성한다.
예를 들어, 제어 유닛은, 확성기에 의해 음파들로 유효하게 변환될 수 없는 조화 진동들에 기초하게 되는 소음 패키지 신호들을 생성하며, 따라서 확성기가 단지 이러한 조화 진동들의 소음 패키지들을 방출하도록 한다. 이상에서 앞서 설명된 바와 같이, 이는, 이러한 조화 진동들이 존재한다는 느낌을 생성한다.
본 발명의 하나의 구성에서, 확성기는, 소음 패키지 신호들에 대응하는 주기수를 갖는 소음 패키지들을 방출하도록 구성되고, 주기수는, 제어 유닛이 그에 기초하여 소음 패키지 신호들을 생성한 것인, 가장 낮은 조화 진동의 진동수와 동기화된다.
바람직하게, 제어 유닛은, 소음 패키지 신호들을, 확성기의 확성기 다이어프램의 최대 변위에 대응하는 기본 신호의 그러한 시간적 지점에 관련하여 치우치게 되도록, 기본 신호 상에 중첩시키도록 구성된다.
방법에 관해 언급된 이점들은 상응하게 배기 시스템에 적용되며; 단지 방법에 관해서만 설명된 임의의 요구되는 추가적인 특징들이 또한, 각각의 이점들과 함께 배기 시스템에 적용 가능하다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들이, 아래의 설명으로부터 그리고 그에 대해 참조가 이루어지는 첨부되는 도면으로부터 명백해질 것이다.
- 도 1은, 엔진 속도의 함수로서, 기존의 진동수들 및 공지의 방법에 의해 부가적으로 생성되는 진동수들에 대한 예시를 도시하며;
- 도 2는 엔진 속도의 함수로서 현재 유속의 크게 단순화된 다이어그램을 도시하고;
- 도 3은 본 발명에 따른 배기 시스템을 개략적으로 도시하며; 그리고
- 도 4는, 본 발명에 따른 방법을 수행할 때, 도 3에 따른 배기 시스템의 확성기에 의해 생성되는, 소리 압력 레벨에 대한 그리고 그의 성분들에 대한, 예시를 도시한다.
도 3은, 배기 분기관(12) 및 확성기(14)를 구비하는, (파선으로 지시되는) 차량의 배기 시스템(10)을 개략적으로 도시한다.
배기 분기관(12)은, 배출구(18)에서 배기 가스를 차량의 주변으로 방출하는, 배기관(16)으로 이어진다.
확성기(14)는, 채널(20)을 통해 배기 분기관(12)과 유동적으로 연결되며 그리고 그에 따라 배기 분기관(12)과 연관된다.
확성기(14)는 제어 유닛(22)에 의해 작동하게 되고 제어되며, 제어 유닛에 확성기는 전기적으로 연결된다.
제어 유닛(22)은, 결과적으로, 엔진 제어부(미도시)에 연결될 수 있으며, 또는 엔진 제어부의 일부를 형성할 수 있을 것이다.
제어 유닛(22)은, 확성기(14)로의 전송을 위한, 소음 패키지 신호들 및/또는 기본 신호를 생성하도록 구성된다. 확성기(14)는, 자체적으로, 제어 유닛(22)으로부터 수신한 신호들을 음파들로 변환할 수 있다.
배기 가스의 유동은, 엔진(미도시)으로부터 배기 분기관(12)을 통해 배기관(16)으로 그리고 배출구(18)를 경유하여 주변 환경으로 진행한다. 유동의 방향은 화살표들에 의해 지시된다.
도 4는, 확성기(14)에 의해 생성되는 소리 압력 레벨, 및 그의 성분들을 도시한다. 확성기(14)에 의해 생성되는 소리 압력 레벨은, 제어 유닛(22)에 의해 생성되며 그리고 확성기(14)에 인가되는 신호에 직접적으로 비례하며, 따라서 도 4는 또한 이러한 신호를 예시하기 위해 활용된다. 간결함을 위해, 소리 압력 레벨에 대해서는 아니고 단지 신호들에 대해서만, 이하에서 참조가 이루어질 것이다.
참조 부호 'A'로 지시되는 중간의 그래프는, 제어 유닛(22)에 의해 확성기(14)로 전송되는 전체 신호를 보여준다. 신호는, 2개의 성분으로, 더욱 구체적으로 기본 신호(B)(상부) 및, 그의 시간 순서가 도 4의 가장 아래 신호로 예시되는, 소음 패키지 신호들(C)로 구성된다.
신호(A)는 이때, 기본 신호(B)의 소음 패키지 신호들(C)과의 중첩에 의해 생성될 수 있다. 제어 유닛(22)에 의한 신호(A)의 생성은, 아래와 같이 실행된다.
우선, 제어 유닛(22)은, 기본 신호(B)를 생성한다. 더욱 구체적으로, 생성은 여기에서 합성일 수 있을 것이다.
기본 신호(B)는, 엔진의 회전 진동수의 절반에, 기본 차수에 그리고 그의 더 높은 차수들에 대응하는, 조화 진동들의 중첩을 특징으로 한다.
나아가, 특히 높은 엔진 속도의 경우에서, 기본 신호(B)는, 자연적인 엔진 신호의 정적 소음에 대응하는, 연속적인 소음인 것을 특징으로 할 수 있을 것이다.
또한, 소음 패키지 신호들(C)은, 제어 유닛(22)에 의한, 기본 신호(B)의 진폭에 따른, 일정한 평균 진폭을 구비하는 소음의 진폭 변조에 의해 생성된다. 전체 기본 신호(B) 또는 기본 신호(B)의 단일 조화 진동들은, 이러한 목적으로 사용될 수 있을 것이다.
그렇게 함으로써, 단지 기본 신호(B)의 진폭의 배타적으로 양의 값인 부분들만이, 소음의 진폭의 변조를 위해 활용되며, 그리고 기본 신호(B)가 음의 값인 동안에는 소음 신호(C)가 생성되지 않는다.
대안으로서, 기본 신호(B)는, 진폭 변조 이전에 정류될 수 있으며, 그리고 이어서 전체 신호가 소음의 진폭의 변조를 위해 사용될 수 있다.
소음 패키지 신호들(C)은 이때, 주기수(P), 말하자면, 특정 시간 간격을 갖도록 생성되는, 개별적인 시간 제한된 파동 패키지들이다.
소음 패키지 신호들(C)의 주기수(P)는, 5 Hz와 같거나 그보다 크며, 그리고 더욱 구체적으로, 5 Hz 내지 500 Hz의 범위 이내에 놓인다.
파동 패키지들의, 말하자면 소음 패키지 신호들(C)의, 주파수들은, 예를 들어, 100 Hz 내지 4,000 Hz 사이이다.
개별적인 소음 패키지 신호들(C)을 위한 기초를 생성하기 위해, 합성적으로 생성되는 소음, 특히 유색 잡음, 및/또는 제어 유닛 내에 저장된 기록된 소음으로부터의 섹션들이 활용된다. 기록된 소음은, 기록된 소음 패키지들이자 또한 연속적인 소음일 수 있으며, 그로부터 짧은 부분들이 추출되고, 이러한 짧은 부분들은 이어서 소음 패키지 신호들(C)의 기초를 구성한다.
소음 패키지 신호들(C)은 또한, 복수의 기록된 소음 패키지들이 중첩되며 그리고 생성될 소음 패키지 신호(C)를 위한 기초를 이러한 방식으로 형성하여, 생성될 수 있을 것이다.
복수의, 그러나 적어도 7개의, 연속적인 소음 패키지 신호(C)가 소음 패키지 패턴(D)을 형성할 수 있다.
그러한 소음 패키지 패턴(D)은 바람직하게 그 자체로 반복되지 않는다.
그러나 소음 패키지 패턴(D)의 반복이 회피될 수 없는 경우, 소음 패키지 패턴(D)의 지속시간은, 적어도 1초, 바람직하게 적어도 5초, 특히 바람직하게 적어도 20초이다. 여기서, 소음 패키지 패턴(D)의 지속시간은, 소음 패키지 패턴(D)의 첫 번째 소음 패키지 신호(C)의 개시와 마지막 소음 패키지 신호(C)의 종료 사이의, 시간 간격이다.
반복은, 예를 들어, 소음 패키지 패턴(D)이 그의 종료로부터 10초 이내에 다시 시작하는 경우를 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 방식으로, 소음 패키지 신호들(C)이, 한다고 하더라도, 단지 매우 낮은 반복 빈도로 규칙적으로 반복되기 때문에, 음조 진동들은, 발달하는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
소음 패키지 신호들(C)의 기초를 생성한 이후에, 주기수(P) 그들의 시간적 길이(L), 그들의 포락선의 형상, 그들의 포락선의 진폭, 및/또는 그들의 주파수 스펙트럼이, 제어 유닛(22)에 의해 조절될 수 있다. 조절은 이때, 차량의 작동 상태에 대한, 특히 엔진 부하, 엔진 속도, 및/또는 배기 분기관의 온도에 대한 함수로서, 선택될 수 있다.
이때 제어 유닛(22)은, 차량의 작동 상태에 대한, 특히 엔진 부하, 엔진 속도, 및/또는 배기 분기관의 온도에 대한, 엔진 제어부로부터의 정보를 획득할 수 있다.
소음 패키지 신호들(C)의, 특히 주기수(P) 그들의 시간적 길이(L), 그들의 포락선의 형상, 그들의 포락선의 진폭, 및/또는 그들의 주파수 스펙트럼의 조절이, 기본 신호(B)의 하나 이상의 조화 진동의 함수로서, 제어 유닛(22)에 의해 또한 유효해질 수 있다.
소음 패키지 신호들(C)의 포락선들의 진폭들은 이때, 소음 패키지 신호들(C)이 그에 기초하여 생성되는 것인, 조화 진동들의 진폭의 함수로서 선택될 수 있을 것이다.
특히, 주기수(P)는, 기본 신호(B)의 선택된 조화 진동들로부터 생성되며, 주기수(P)는, 소음 패키지 신호들(C)이 그에 기초하여 생성된 것인, 가장 낮은 조화 진동의 진동수와 동기화된다.
소음 패키지 신호들(C)의 생성에 뒤따라, 기본 신호(B)의 주파수 스펙트럼이, 확성기(14)에 의해 유효하게 생성 가능한 그러한 진동수들까지, 감소하게 될 수 있다. 일반적으로, 배기 시스템들을 위한 확성기들은, 50 Hz 아래의 주파수들을 유효하게 생성할 수 없다.
소음 패키지 신호들(C)의 형상은, 기본 신호(B)에 따른 진폭 변조에 의해 생성되며 그리고 이어서 단순한 부가에 의해 기본 신호 상에 중첩된다.
이때, 소음 패키지 신호들(C)의 기본 신호(B)와의 중첩은, 소음 패키지 신호들(C)이 확성기(14)의 확성기 다이어프램의 최대 변위에 대응하는 기본 신호(B)의 그러한 시간적 지점(tmax)에서 기본 신호(B) 상에 중첩되지 않도록 하기 위해, 치우치게 되도록 일어날 수 있을 것이다. 이러한 시간적 치우침은 또한 도 4에서 확인될 수 있지만, 이는 사람의 귀에 의해 인지되지 않는다.
예를 들어, 소음 패키지 신호(C)는, 소음 패키지들의 진폭들의 최대값들이 기본 신호(B)의 부호 변화점(zero crossing)들 근처에 놓이게 되도록, 기본 신호에 대해 시간적으로 치우치게 된다.
기본 신호(B)의 소음 패키지 신호들(C)과의 중첩 이후에, 제어 유닛(22)은 신호(A)를 확성기(14)로 전송한다. 확성기(14)는, 배기 분기관(12)내로, 신호(A)에 대응하는, 말하자면 자체에 중첩되는 소음 패키지 신호들(C)을 구비하는 기본 신호(B)에 대응하는, 음파를 방출한다.
신호 생성 및 확성기(14)로의 전 송시, 제어 유닛(22)은 또한, 엔진으로부터 기원하는 음파들과의 임의의 원치 않는 간섭들을 회피하기 위해, 음파가 채널(20)을 통해 이동하는데 요구되는 주행 시간(transit time)을 고려할 수 있다.
전체 기본 신호(B)가, 확성기(14)에 의해 유효하게 생성될 수 없는 매우 낮은 주파수로, 특히 50 Hz 아래의 주파수로 구성되는 경우, 소음 패키지 신호들(C)은, 제어 유닛(22)에 의해 확성기(14)로, 개별적으로, 말하자면 기본 신호(B) 없이, 전송된다. 그러한 경우에, 확성기(14)는 단지, 소음 패키지 신호들(C)에 대응하는 소음 패키지들을 생성한다.
이러한 경우는 특히, 엔진의 낮은 차수의 조화 진동들의 진동수들이 흔히 낮은 엔진 속도에서 50 Hz 미만이기 때문에, 낮은 엔진 속도에서 일어나며, 즉 소음 패키지 신호들(C)은, 확성기(14)에 의해 유효하게 생성될 수 없는 조화 진동들에 기초하여 생성된다.
채널(20)이, 배기 분기관(12) 자체 내로 개방되는 대신에, 배기 분기관(12)의 배출구(18)의 영역에서 차량의 주변 환경으로 개방되는 것이 또한 고려될 수 있다. 그러한 배열에서, 역시, 엔진에 의해 생성되고 배기 분기관(12)을 통해 유도되는 음파들은, 확성기(14)에 의해 생성된 음파들과 중첩되며, 따라서 확성기(14)는 배기 분기관(12)과 연관된다.

Claims (18)

  1. 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법으로서,
    (a) 제어 유닛(22)이 소음 패키지 신호들(C)을 생성하고,
    (b) 상기 제어 유닛(22)은, 자동차의 배기 분기관(12)과 연관되는 확성기(14)로, 상기 소음 패키지 신호들(C)을, 개별적으로 또는 기본 신호(B)와 중첩하도록 전송하며, 그리고
    (c) 상기 확성기(14)는, 개별적인 소음 패키지 신호들(C)을 또는 상기 소음 패키지 신호들(C)과 중첩된 기본 신호(B)를, 음파들로 변환하고,
    상기 개별적인 소음 패키지 신호들(C)은, 시간 제한된 음파 패키지들로서, 상기 확성기(14)에 의해 방출되는 것인, 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소음 패키지 신호들(C)은, 특히 그들의 주기수(P), 그들의 시간적 길이(L), 그들의 포락선의 형상, 그들의 포락선의 진폭 및 그들의 주파수 스펙트럼 중의 적어도 하나는, 차량의 현재 작동 상태의, 특히 엔진 부하, 엔진 속도 및 배기 분기관 내의 가스의 온도 중의 적어도 하나의, 함수로서 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 소음 패키지 신호들(C)의 상기 주기수(P)는, 5 Hz와 같거나 그보다 크며, 특히 5 Hz 내지 500 Hz의 범위 이내에 놓이는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    합성적으로 생성되는 소음, 특히 유색 잡음, 또는 제어 유닛(22) 내에 저장되는 기록된 소음의 그리고 저장되고 기록된 소음 패키지들의 섹션들이, 소음 패키지 신호들(C)을 생성하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 7개의 연속적인 소음 패키지 신호(C)가 소음 패키지 패턴(D)을 구성하고, 상기 소음 패키지 패턴(D)의 지속 시간은, 1초를 초과하며, 바람직하게 소음 패키지 패턴(D) 자체가 반복할 때 20초를 초과하는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(22)은, 기본 신호(B)를, 특히 합성적으로, 생성하며, 상기 기본 신호(B)는, 엔진의 회전 진동수의 절반에 그리고 그의 더 높은 차수들에 대응하는, 조화 진동들의 중첩을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음 패키지 신호들(C)은, 특히 기본 신호(B)의 하나 이상의 선택된 조화 진동에 기초한, 특히 기본 신호(B)의 진폭에 따른 또는 기본 신호(B)의 하나 이상의 선택된 조화 진동의 진폭에 따른 소음의 진폭 변조에 의한, 기본 신호(B)의 함수로서 생성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음 패키지 신호들(C)은, 또한 또는 배타적으로, 상기 확성기(14)에 의해 유효하게 생성될 수 없는, 저-진동수 조화 진동들에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어 유닛(22)은 소음 패키지 신호들(C)을, 상기 소음 패키지 신호들(C)이 상기 확성기(14)에 의해 유효하게 생성될 수 없는 저-진동수 조화 진동들에 기초하여 생성된 경우에, 개별적으로 상기 확성기(14)로 전송하는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음 패키지 신호들(C)의 상기 주기수(P)는, 상기 소음 패키지 신호들(C)이 그에 기초하여 생성되는 것인, 가장 낮은 조화 진동의 진동수와 동기화되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 소음 패키지 신호들의 포락선들의 진폭들은, 상기 소음 패키지 신호들(C)의 주기수(P)가 그에 대해 조절된 것인, 조화 진동들의 진폭의 함수로서 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음 패키지 신호들(C)은, 상기 확성기(14)의 확성기 다이어프램의 최대 변위에 대응하는 상기 기본 신호(B)의 그러한 시간적 지점에 관련하여 치우치게 되도록, 상기 기본 신호(B) 상에 중첩되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 소음에 영향을 미치는 방법.
  13. 배기 분기관(12), 상기 배기 분기관(12)과 연관되는 확성기(14), 및 상기 확성기의 소리 방출을 제어하는 제어 유닛(22)을 포함하는, 특히 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한, 자동차용 배기 시스템으로서, 상기 제어 유닛(22)은, 소음 패키지 신호들(C)을 생성하도록 그리고 상기 소음 패키지 신호들(C)을 상기 확성기(14)로, 개별적으로 또는 기본 신호(B)와 중첩하게, 전송하도록 구성되고, 상기 확성기(14)는, 개별적인 소음 패키지 신호들(C)에 또는 상기 소음 패키지 신호들(C)과 중첩되는 상기 기본 신호(B)에 대응하는, 음파들을 상기 배기 분기관(12) 내로 방출하는 것인, 자동차용 배기 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제어 유닛(22)은, 상기 소음 패키지 신호들(C)을, 특히 그들의 주기수(P), 그들의 시간적 길이(L), 그들의 포락선의 형상, 그들의 포락선의 진폭 및 그들의 주파수 스펙트럼 중의 적어도 하나를, 차량의 현재 작동 상태의, 특히 엔진 부하, 엔진 속도 및 상기 배기 분기관 내의 가스의 온도 중의 적어도 하나의, 함수로서 생성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 제어 유닛(22)은, 기본 신호(B)를 생성하도록 그리고 추가로 상기 기본 신호(B)의 하나 이상의 선택된 조화 진동에 기초하게 되는 소음 패키지들(C)을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템.
  16. 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(22)은, 상기 확성기(14)에 의해 음파들로 유효하게 변환될 수 없는 저-진동수 조화 진동들에 기초하게 되는 소음 패키지 신호들(C)을 생성하도록, 따라서 상기 확성기(14)가 단지 이러한 조화 진동들의 소음 패키지들을 방출하도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템.
  17. 제 13항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확성기(14)는, 상기 소음 패키지 신호들(C)에 대응하는 주기수(P)를 갖는 소음 패키지들을 방출하도록 구성되고, 상기 주기수(P)는, 상기 제어 유닛(22)이 그에 기초하여 상기 소음 패키지 신호들(C)을 생성한 것인, 가장 낮은 조화 진동의 진동수와 동기화되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템.
  18. 제 13항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(22)은, 상기 소음 패키지 신호들(C)을, 상기 확성기(14)의 확성기 다이어프램의 최대 변위에 대응하는 상기 기본 신호(B)의 그러한 시간적 지점에 관련하여 치우치게 되도록, 상기 기본 신호(B) 상에 중첩시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템.
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