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排氣系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器過載保護(hù)的制作方法

文檔序號(hào):2833695閱讀:357來源:國知局
專利名稱:排氣系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器過載保護(hù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本申請(qǐng)涉及一種揚(yáng)聲器的過載保護(hù),所述揚(yáng)聲器使用在由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛的排氣系統(tǒng)中用于聲波的主動(dòng)消除或影響。
背景技術(shù)
不管何種內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)(例如往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī),旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)或自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)),都由連續(xù)的工作循環(huán)產(chǎn)生噪音(特別是燃料/空氣混合物的進(jìn)氣和壓縮,所燃燒的燃料/空氣混合物的做功和排放)。一方面,這些噪音作為結(jié)構(gòu)載聲(structure-bornesound)穿過內(nèi)燃機(jī)并然后作為空氣載聲(airborne sound)從內(nèi)燃機(jī)的外側(cè)放射。另一方面,這些噪聲作為空氣載聲與所燃燒的燃料/空氣混合物一起穿過內(nèi)燃?xì)獾呐艢庀到y(tǒng)。這些噪音常常被感覺為不適。一方面,存在由運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)車輛的制造商必須遵守的噪聲控制的法律規(guī)定。這些法律規(guī)定通常指定在車輛運(yùn)轉(zhuǎn)期間的最大可允許的聲壓(sound pressure)。另一方面,制造商努力確保他們生產(chǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)的車輛具有特有的噪音發(fā)射,以配合各個(gè)廠商的形象并吸引消費(fèi)者。采用具有低體積排量的現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī),這種特有的噪音發(fā)射經(jīng)常不再可由常規(guī)手段確保。可容易地削弱穿過內(nèi)燃機(jī)的作為結(jié)構(gòu)載聲的噪音并因此通常不再是有關(guān)噪音控制的問題。

作為與燃燒的燃料/空氣混合物一起的空氣載聲穿過排氣系統(tǒng)的噪音由位于排氣系統(tǒng)的后出口上游的消聲器減弱。如果存在的話,這些消聲器可置于催化轉(zhuǎn)化器的下游。例如,這種消聲器可根據(jù)吸收原理和/或反射原理操作。兩種操作方法都具有他們需要相對(duì)大的體積并且對(duì)燃燒的燃料/空氣混合物生成相對(duì)高的阻力的缺點(diǎn),這意味著車輛的整體效率下降,同時(shí)燃料消耗增加。作為消聲器的替代或除了消音器之外,所謂的反聲(ant1-sound)系統(tǒng)發(fā)展了一段時(shí)間,該反聲系統(tǒng)將在電聲學(xué)上產(chǎn)生的反聲疊加到在內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生并穿過排氣系統(tǒng)的空氣載聲。例如,這樣的系統(tǒng)從以下文獻(xiàn)公開:US4177874,US 5229556,US 5233137,US5343533, US 5336856, US 5432857, US 5600106, US 5619020, EP 0373188, EP 0674097,EP 0755045, EP0916817, EP 1055804, EP 1627996, DE 19751596, DE 102006042224, DE102008018085 及 DE 102009031848。所述反聲系統(tǒng)通常利用所謂的濾波-X最小均方(Filtered-x Least MeanSquare,FxLMS)算法,所述方法試圖將誤差信號(hào)降低為零。該誤差信號(hào)通過誤差擴(kuò)音器測量。視圖將誤差信號(hào)由通過至少一個(gè)揚(yáng)聲器的聲音輸出降低為零,該揚(yáng)聲器由通過排氣系統(tǒng)的流體連接來連接。為了完成由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生并在排氣系統(tǒng)中傳導(dǎo)的空氣載聲和從揚(yáng)聲器產(chǎn)生的反聲的聲波的相消干擾(destructive interference),源自揚(yáng)聲器的聲波必須在振幅和頻率上對(duì)應(yīng)于由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生并在排氣系統(tǒng)中傳導(dǎo)的聲波。然而,源自揚(yáng)聲器的聲波必須包括相對(duì)于由內(nèi)燃機(jī)生成并在排氣系統(tǒng)中傳導(dǎo)的空氣載聲的180度相移。在排氣管中傳導(dǎo)的空氣載聲的每個(gè)頻帶的反聲,通過確定兩個(gè)相互相對(duì)相移90度的正弦振蕩的合適的頻率和相位位置并通過計(jì)算這些正弦振蕩的振幅,通過FxLMS算法分別計(jì)算。反聲系統(tǒng)的目的是聲音消除是可聽到的并且至少在排氣系統(tǒng)外側(cè)可測量的,但如果需要也在排氣系統(tǒng)內(nèi)側(cè)可聽到并可測量。本該文檔中,術(shù)語反聲用于區(qū)分由揚(yáng)聲器從由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生并在排氣系統(tǒng)中傳導(dǎo)的空氣載聲而生成的聲音。當(dāng)單獨(dú)考慮時(shí),反聲涉及普通的空氣載聲。由德國的J.Eberspacher GmbH & C0.KG, Eberspacherstrasse 24,73730Esslingen公司提供各自的反聲系統(tǒng)。已知的排氣系統(tǒng)的反聲系統(tǒng)具有的缺點(diǎn)是揚(yáng)聲器的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)可產(chǎn)生揚(yáng)聲器并特別是揚(yáng)聲器振蕩線圈的熱過載和/或揚(yáng)聲器(例如振膜或支架(spider)的)的機(jī)械過載。為了防止揚(yáng)聲器的振蕩線圈的熱過載,WO 02/21879中提出當(dāng)將信號(hào)通過揚(yáng)聲器且特別是振蕩線圈的熱特性數(shù)學(xué)模型提供給揚(yáng)聲器時(shí),計(jì)算振蕩線圈的期望升溫,并如果需要的話,諸如未超過振蕩線圈的特定溫度,降低提供給揚(yáng)聲器的信號(hào)振幅。然而,W002/21879中提出的解決方案并不適合于排氣系統(tǒng)的反聲系統(tǒng)的揚(yáng)聲器。當(dāng)提供到揚(yáng)聲器的信號(hào)減小振幅時(shí),不再能確保關(guān)于車輛運(yùn)行可符合的最大可允許的聲壓的法律規(guī)定。另外,W002/21879也沒有考慮任何機(jī)械過載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例因此設(shè)法為排氣系統(tǒng)的反聲系統(tǒng)的揚(yáng)聲器提供過載保護(hù),其有效地防止揚(yáng)聲器的振蕩器線圈的熱過載和/或揚(yáng)聲器(例如振膜或支架)的機(jī)械過載,并同時(shí)充分確保在排氣系統(tǒng)中傳導(dǎo)的空氣載聲的可允許的聲壓不超限。實(shí)施例涉及一種方法,該方法控制由內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的車輛的排氣系統(tǒng)的反聲系統(tǒng),用于在排氣系統(tǒng)中基于測量的聲音產(chǎn)生反空氣載聲以用來在排氣系統(tǒng)中測量聲音的位置附近,至少部分地或優(yōu)選完全地在數(shù)值和相位上消除由內(nèi)燃機(jī)生成并在排氣系統(tǒng)中傳導(dǎo)的空氣載音。該噪音的消除將至少在排氣系統(tǒng)的外側(cè)可聽到并可測量,但優(yōu)選也在排氣系統(tǒng)內(nèi)部可聽到并可測量。在上下文中的“在測量聲音的位置附近”意為至少部分消除聲音的位置是在相距測量聲音所在的位置的廢氣流的上游或下游的距離不大于沿著廢氣流測量聲音所在的位置處的排氣系統(tǒng)的最大直徑的十倍并且特別不大于5倍并且更特別不大于兩倍處。該方法包括在排氣系統(tǒng)內(nèi)側(cè)測量聲音以及基于測量到的聲音計(jì)算控制信號(hào)的步驟。如果采用控制信號(hào)操作布置在排氣系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器,控制信號(hào)能夠以導(dǎo)致空氣載聲的完全或部分消除的方式來確定。方法此外包括當(dāng)至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)采用控制信號(hào)通過揚(yáng)聲器和特別是振蕩器線圈(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈的)熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型操作時(shí)計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器(特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的熱負(fù)載和/或當(dāng)反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是例如至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架)采用控制信號(hào)基于揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架)的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型操作時(shí)計(jì)算所期望的至少一個(gè)揚(yáng)聲器的機(jī)械負(fù)載的步驟。這樣,計(jì)算熱負(fù)載還是機(jī)械負(fù)載中的任一個(gè),或者計(jì)算熱負(fù)載和機(jī)械負(fù)載兩者。例如,各自的數(shù)學(xué)模型可以公式、特征曲線或圖表的形式呈現(xiàn)。出于此目的,例如數(shù)學(xué)模型可關(guān)于至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈的熱負(fù)載設(shè)計(jì),如在WO 02/21879中所描述的。給出該文獻(xiàn)的全部相關(guān)教導(dǎo)。所述方法進(jìn)一步包括將計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與指定的最大負(fù)載進(jìn)行比較的步驟。一個(gè)通常的最大負(fù)載值或分離的最大負(fù)載值可設(shè)置用于熱負(fù)載和機(jī)械負(fù)載。方法進(jìn)一步包括采用控制信號(hào)操作至少一個(gè)揚(yáng)聲器的步驟,計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載應(yīng)小于或等于各自的最大負(fù)載。方法進(jìn)一步包括如果計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于各自的最大負(fù)載則改變控制信號(hào)頻譜(spectrum)以獲得修正的控制信號(hào)的步驟,和采用修正的控制信號(hào)操作至少一個(gè)揚(yáng)聲器的步驟。至少一個(gè)揚(yáng)聲器的熱負(fù)載和/或至少一個(gè)揚(yáng)聲器的機(jī)械負(fù)載的減少因此不會(huì)通過在所有頻率上的控制信號(hào)的振幅的整體減少完成,而是通過控制信號(hào)頻譜的變化來完成。頻率的振幅僅對(duì)聲音消除貢獻(xiàn)很小的量,例如可設(shè)為零。根據(jù)第一實(shí)施例,改變控制信號(hào)頻譜的步驟包括將控制信號(hào)的單獨(dú)頻率的振幅與閾值相比較,將振幅小于或等于閾值的控制信號(hào)的那些頻率的振幅設(shè)為零以用來獲得修正的控制信號(hào),以及在采用修正的控制信號(hào)的操作期間通過至少一個(gè)揚(yáng)聲器和特別是振蕩器線圈(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的熱負(fù)載和/或在采用修正的控制信號(hào)的操作期間通過至少一個(gè)揚(yáng)聲器(特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架)的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架)的機(jī)械特性的步驟。根據(jù)第一實(shí)施例,改變控制信號(hào)頻譜的步驟進(jìn)一步包括將計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與各自指定的最大負(fù)載相比較,如果計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于各自最大的負(fù)載則增加閾值并重復(fù)上面步驟,以及只要計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于各自最大的負(fù)載就采用修正的控制信號(hào)操作至少一個(gè)揚(yáng)聲器的子步驟。這樣,在本實(shí)施例中將低于閾值的頻率振幅設(shè)為零。因此,將控制信號(hào)的頻譜改變到消除具有小振幅的頻率的程度。然而,本發(fā)明不僅限于在振幅低于閾值的情況下將頻率的振幅設(shè)為零。出于聲音設(shè)計(jì)的原因,可選地將具有大的振幅的頻率的振幅設(shè)為零或讓具有小振幅的頻率不變化。在這種情況下,將控制信號(hào)的那些振幅高于閾值的頻率的振幅設(shè)為零,以用來獲得修正的控制信號(hào)。進(jìn)一步地,如果由修正的控制信號(hào)的使用產(chǎn)生的至少一個(gè)揚(yáng)聲器的計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載仍大于各自最大負(fù)載,則閾值在重復(fù)方法的前述步驟前減小。根據(jù)第二實(shí)施例,改變控制信號(hào)頻譜的步驟包括將控制信號(hào)的頻率分配到內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)序列(engine order)的控制信號(hào)上,設(shè)置控制信號(hào)的其發(fā)動(dòng)機(jī)序列大于或等于閾值以用來獲得修正的控制信號(hào)的那些頻率的振幅為零,以及在采用修正的控制信號(hào)的操作期間通過至少一個(gè)揚(yáng)聲器和特別是振蕩器線圈(和特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算所預(yù)期的反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的熱負(fù)載和/或通過至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架)的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架)的機(jī)械負(fù)載的子步驟。根據(jù)第二實(shí)施例,改變控制信號(hào)頻譜的步驟進(jìn)一步包括將計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與各自指定的最大負(fù)載相比較,如果計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于各自的最大負(fù)載則降低閾值并重復(fù)上面步驟,和只要計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于各自的最大負(fù)載就采用修正的控制信號(hào)操作至少一個(gè)揚(yáng)聲器的子步驟。這樣,在本實(shí)施例中將要分配到大于閾值的高發(fā)動(dòng)機(jī)序列上的頻率設(shè)為零。結(jié)果,將控制信號(hào)的頻譜改變到保留分配在較低發(fā)動(dòng)機(jī)序列上的頻率而消除分配到較高發(fā)動(dòng)機(jī)序列上的頻率的程度。然而本發(fā)明不限于此。出于聲音設(shè)計(jì)的原因,可用的是將分配到較低發(fā)動(dòng)機(jī)序列的頻率設(shè)為零并且分配到較高發(fā)動(dòng)機(jī)序列的頻率保留不變。在該情況下,控制信號(hào)的其發(fā)動(dòng)機(jī)序列小于閾值以用于獲得修正的控制信號(hào)的那些頻率的振幅將設(shè)為零。此外,如果由修正的控制信號(hào)的使用產(chǎn)生的至少一個(gè)揚(yáng)聲器的計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載將仍大于各自最大負(fù)載,則閾值將在重復(fù)前述方法步驟之前增加。在該上下文中,術(shù)語“發(fā)動(dòng)機(jī)序列”定義如下:內(nèi)燃機(jī)為非線性、振蕩系統(tǒng)。這些系統(tǒng)具有除了基本頻率外還具有基本頻率倍數(shù)的頻譜。將整數(shù)倍指定為諧波。在可變基本頻率期間,基本頻率的倍數(shù)頻率在相互之間與在基本頻率的恒定比率之間一樣變化。然后將他們指定為序列,其中序列號(hào)指示基本頻率的因數(shù)。例如第二發(fā)動(dòng)機(jī)序列是對(duì)應(yīng)于兩倍發(fā)動(dòng)機(jī)速度的頻率曲線。因?yàn)榫哂须A梯升高或階梯降低的比率,非整數(shù)并且特別是半階梯序列在真實(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中是可行的。根據(jù)另一個(gè)可適用于本發(fā)明的可選的定義,“發(fā)動(dòng)機(jī)序列”是以乘以60倍赫茲的周期活動(dòng)的頻率和除以轉(zhuǎn)數(shù)/分(rpm)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的結(jié)果。這樣,例如發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸每次轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生一次的周期活動(dòng)(和由該活動(dòng)產(chǎn)生的聲音)屬于第一發(fā)動(dòng)機(jī)序列。以這種方式在內(nèi)燃機(jī)中發(fā)生的所有周期活動(dòng)(和由這些活動(dòng)產(chǎn)生的聲音)可分配到某一發(fā)動(dòng)機(jī)序列。根據(jù)第三實(shí)施例,改變控制信號(hào)頻譜的步驟包括通過人耳的心理-聲學(xué)模型檢測僅由人耳微弱地感知到或者完全感知不到的信號(hào)成分,將控制信號(hào)的由人耳的感知度小于或等于閾值的那些信號(hào)成分的振幅設(shè)為零以用來獲得修正的控制信號(hào),在采用修正的控制信號(hào)的操作期間通過至少一個(gè)揚(yáng)聲器和特別是振蕩器線圈(和特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(和特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器(和特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的熱負(fù)載和/或在采用反聲系統(tǒng)的修正的控制信號(hào)的操作期間通過至少一個(gè)揚(yáng)聲器(和特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(和特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架)的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器(和特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架)的機(jī)械負(fù)載,將計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與各自指定的最大負(fù)載進(jìn)行比較的子步驟。根據(jù)第三實(shí)施例,改變控制信號(hào)頻譜的步驟進(jìn)一步包括如果計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于各自的最大負(fù)載則增加閾值和重復(fù)上述步驟,和只要計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于各自的最大負(fù)載就采用修正的控制信號(hào)操作至少一個(gè)揚(yáng)聲器的子步驟。通過這種方式,可特定地省略無論如何不會(huì)由具有標(biāo)準(zhǔn)聽力能力的人耳感知到的信號(hào)成分。實(shí)施例可特別考慮到用于正常聽力的人類音調(diào)聽力圖和/或標(biāo)記效應(yīng),其特別以在強(qiáng)泛音附近的弱頻成分出現(xiàn)。在這種情況下,可參考在標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC11172-3和150/比0 13818-3 (MPEG-1 Audio Layer III 和 MPEG-2 Audio Layer III)中描述的技術(shù)。根據(jù)第四實(shí)施例,改變控制信號(hào)頻譜的步驟包括檢測控制信號(hào)的在至少一個(gè)揚(yáng)聲器的諧振范圍內(nèi)通過使用至少一個(gè)揚(yáng)聲器(和特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型)(揚(yáng)聲器特別包括振蕩器線圈)的數(shù)學(xué)模型的信號(hào)成分,增加控制信號(hào)的在至少一個(gè)揚(yáng)聲器的諧振范圍內(nèi)的那些信號(hào)成分的振幅以用來獲得修正的控制信號(hào),以及在采用修正的控制信號(hào)的操作期間通過至少一個(gè)揚(yáng)聲器和特別是振蕩器線圈(并且特別是所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的期望的熱負(fù)載和/或在采用修正的控制信號(hào)的操作期間通過至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架的)的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振膜或支架)的機(jī)械負(fù)載的子步驟。根據(jù)第四實(shí)施例,改變控制信號(hào)頻譜的步驟進(jìn)一步包括將計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與各自的最大負(fù)載比較,當(dāng)計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于最大負(fù)載時(shí),降低在至少一個(gè)揚(yáng)聲器的諧振范圍內(nèi)的那些控制信號(hào)的信號(hào)成分的振幅,并重復(fù)上面最后兩個(gè)步驟的子步驟。在這種情況下,減小振幅的程度不等于前述振幅的增加幅度,即更大或更小。根據(jù)第四實(shí)施例,改變控制信號(hào)頻譜的步驟進(jìn)一步包括增加控制信號(hào)的再次落入至少一個(gè)揚(yáng)聲器的諧振范圍內(nèi)的那些信號(hào)成分的振幅,所述振幅以及如果計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于最大負(fù)載并同時(shí)計(jì)算出的熱負(fù)載大于最大負(fù)載則重復(fù)上面最后兩個(gè)步驟的子步驟。只要計(jì)算出的熱負(fù)載和/或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于各自的最大負(fù)載,步驟伴隨采用修正的控制信號(hào)來操作至少一個(gè)揚(yáng)聲器。通過增加控制信號(hào)的落入至少一個(gè)揚(yáng)聲器的諧振范圍內(nèi)的那些信號(hào)成分的振幅,獨(dú)立信號(hào)成分的振幅的小幅增加產(chǎn)生各個(gè)揚(yáng)聲器振膜的超比例偏差。結(jié)果,傳導(dǎo)通過揚(yáng)聲器的振蕩器線圈的空氣流增加,并且振蕩器線圈的自冷卻因此增加到由于振幅的增加而超補(bǔ)償振蕩器線圈的額外溫度增加的程度。因此,控制信號(hào)的在至少一個(gè)揚(yáng)聲器的諧振范圍內(nèi)的那些信號(hào)成分的輕微減小,導(dǎo)致各個(gè)揚(yáng)聲器振膜的偏差的超比例減少。在實(shí)施例中,指定的最大負(fù)載是溫度值和/或至少一個(gè)揚(yáng)聲器振膜的最大偏差,并且因此是與時(shí)間無關(guān)的值。依照可選的實(shí)施例,指定的最大負(fù)載是溫度和持續(xù)時(shí)間的函數(shù)和/或至少一個(gè)揚(yáng)聲器振膜的最大偏差和發(fā)生頻率的函數(shù)。因此最大負(fù)載則僅當(dāng)溫度值超出某一最短時(shí)間時(shí)超出,和/或最大偏差在間隔時(shí)間內(nèi)非常頻繁地出現(xiàn)。出于此目的,溫度和/或偏差的集體可根據(jù)損傷的線性積累規(guī)則評(píng)估。以這種方式,可容許還沒有削弱各個(gè)揚(yáng)聲器的使用壽命的瞬時(shí)負(fù)載。根據(jù)實(shí)施例,至少一個(gè)揚(yáng)聲器和特別是振蕩器線圈(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器(并且特別是至少一個(gè)揚(yáng)聲器的振蕩器線圈)的熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型考慮至少一個(gè)參數(shù),所述參數(shù)取自:周圍溫度、大氣壓力、空氣濕度、雨水傳感器信號(hào)、廢氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、以及當(dāng)驅(qū)動(dòng)時(shí)相對(duì)各個(gè)揚(yáng)聲器的空氣流。出于此目的,空氣濕度可用于調(diào)節(jié)圍繞各個(gè)揚(yáng)聲器的空氣的熱容量。雨水傳感器的輸出信號(hào)容許外界溫度和空氣濕度的置信區(qū)域。部分或全部上述值可在具有車輛發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的CAN總線上提供。由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的排氣系統(tǒng)的反聲系統(tǒng)的實(shí)施例具有反聲控制單元,至少一個(gè)揚(yáng)聲器,和誤差擴(kuò)音器。出于此目的,至少一個(gè)揚(yáng)聲器與用于控制信號(hào)的接收的反聲控制單元連接并適于取決于從反聲控制單元接收到的控制信號(hào),在放置在與排氣系統(tǒng)的流體連接中的聲音發(fā)生器中產(chǎn)生反聲。誤差擴(kuò)音器進(jìn)一步與反聲控制單元連接并布置在位于在聲音發(fā)生器和排氣系統(tǒng)之間的流體連接附近的排氣系統(tǒng)的位置上,并且適于測量在排氣系統(tǒng)內(nèi)的聲音,并且向反聲控制單元提供相應(yīng)的測量信號(hào)。在這種情況下,“流體連接附近”意為誤差擴(kuò)音器位于相距在聲音發(fā)生器與排氣系統(tǒng)之間的流體連接在沿著廢氣流的該流體連接的下游或上游的距離不超過沿著廢氣流的該流體連接處的排氣系統(tǒng)的最大直徑的十倍并且特別是不超過5倍并且更特別是不超過兩倍處。反聲控制單元適用于執(zhí)行上述方法以用來在數(shù)值和相位上至少部分地或優(yōu)選全部地通過向至少一個(gè)揚(yáng)聲器輸出控制信號(hào)來消除從誤差擴(kuò)音器接收到的信號(hào)(進(jìn)而在排氣系統(tǒng)中傳導(dǎo)的空氣載聲)。該聲音的消除應(yīng)至少在排氣系統(tǒng)的外側(cè)可聽到并且可測量,但優(yōu)選地也在排氣系統(tǒng)內(nèi)可聽到并且可測量。車輛的實(shí)施例包括內(nèi)燃機(jī),具有與內(nèi)燃機(jī)的流體連接的排氣系統(tǒng),并且如上所述的反聲系統(tǒng),其中聲音發(fā)生器與排氣系統(tǒng)連接并且誤差擴(kuò)音器在排氣系統(tǒng)中或在其上布置。在這種情況下,需要強(qiáng)調(diào)的是在本文檔中,除非另外特別明確地說明,術(shù)語“控制”可完全同義地用術(shù)語“調(diào)節(jié)”來使用,而不同于在德語中的通常使用。這也涉及兩個(gè)術(shù)語所有的語法變化。在本文檔中,術(shù)語“控制”因此可以包括一個(gè)參考控制變量和/或其測量值,與術(shù)語“調(diào)節(jié)”也可以指簡單的控制鏈相同。此外,應(yīng)當(dāng)指出的是在本說明書和權(quán)利要求中使用的用于特征列舉的術(shù)語,比如“包括”,“包括”,“包含”,“含有”和“具有”以及他們的語法變化,一般理解為特征的非確定列舉,諸如方法步驟,設(shè)備,區(qū)域,因素及其類似,并絕不排除其他或附加的功能或其他或附加功能組的存在。


參考附圖,本發(fā)明的上述以及其他有利的特征將從如下的本發(fā)明示例性實(shí)施例的具體描述顯而易見。需要注意的是,并非所有本發(fā)明可能的實(shí)施例需要展示每個(gè)或任一在此確定的優(yōu)勢。本發(fā)明的進(jìn)一步特征由連同權(quán)利要求和附圖的實(shí)施例的隨后的說明中體現(xiàn)。在附圖中,相同的和/或相似的元件使用相同和/或相似的參考符號(hào)指示。需要強(qiáng)調(diào)的是本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例范例的實(shí)施例,而是由所附的權(quán)利要求的范圍確定。特別地,如由本發(fā)明教導(dǎo)的實(shí)施例的單獨(dú)特征可實(shí)現(xiàn)在不同數(shù)量和組合中而不是下面所引用的范例中。在本發(fā)明一些實(shí)施例的如下說明中,也參考附圖,其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反聲系統(tǒng)的示意和透視圖;圖2示出與內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)交互的圖1中的反聲系統(tǒng)示意性框圖;圖3是用于控制根據(jù)一般實(shí)施例的圖1和圖2中的排氣系統(tǒng)的反聲系統(tǒng)的方法的流程圖;和
圖4A,4B,4C,4D每個(gè)是用于控制根據(jù)第一,第二,第三和第四實(shí)施例的圖1和圖2中的排氣系統(tǒng)的反聲系統(tǒng)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式在下面描述的示意性實(shí)施例中,在功能與結(jié)構(gòu)上相同的部件盡可能指定相同的參考標(biāo)記。因此,為了理解特定實(shí)施例的單獨(dú)部件的特征,也可參考其它實(shí)施例以及本發(fā)明概要的描述。在本文中應(yīng)注意的是術(shù)語“包括”,“包含”,“具有”和“具有”,以及在本說明書或權(quán)利要求中使用的其語法的修改,指示例如所述部件,附圖,整數(shù),步驟等技術(shù)特征的存在,并且絕不排除一個(gè)或多個(gè)替代特征,特別是其它部件,附圖,整數(shù),步驟或其組合的存在或附加。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反聲系統(tǒng)7參考圖1和2隨后描述。反聲系統(tǒng)7包括以聲音隔離殼體形式的聲音發(fā)生器3,該聲音發(fā)生器3包含揚(yáng)聲器2并與排氣管I附近的排氣系統(tǒng)4流體連接。所述排氣管I具有開口 8以將在排氣系統(tǒng)4中的廢氣排出到外側(cè)。誤差擴(kuò)音器5以壓力傳感器的形式設(shè)置在排氣管I上。誤差擴(kuò)音器5測量壓力波動(dòng)并因此測量在區(qū)域下游的排氣管I的內(nèi)側(cè)的聲音,在該區(qū)域中在排氣系統(tǒng)4和聲音發(fā)生器3之間具有流體連接。然而,應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是本發(fā)明不限于誤差擴(kuò)音器的此類型布置。如果誤差擴(kuò)音器在相距在聲音發(fā)生器與排氣系統(tǒng)之間的流體連接關(guān)于廢氣流的下游或上游的距離不多于在此流體連接處的排氣系統(tǒng)的最大直徑的十倍且特別是不多于五倍且更特別是不多于兩倍時(shí),一般是有效的。揚(yáng)聲器2和誤差擴(kuò)音器5與反聲控制單元10電連接。排氣系統(tǒng)4可進(jìn)一步包括催化轉(zhuǎn)化器(未示出),該催化轉(zhuǎn)化器位于內(nèi)燃機(jī)6和排氣管I之間用于凈化從內(nèi)燃機(jī)6發(fā)出在排氣系統(tǒng)4中傳導(dǎo)的廢氣。上述反聲系統(tǒng)7的功能將隨后通過圖3,4A,4B,4C和4D的流程圖以詳細(xì)的細(xì)節(jié)解釋。反聲控制單元10的操作的一般原理在圖3中示出。首先,在步驟SI中,在排氣系統(tǒng)內(nèi)側(cè)傳導(dǎo)的聲音通過在排氣管I附近的誤差擴(kuò)音器5測量。在隨后的步驟S2中,反聲控制單元10通過測量到的聲音使用濾波-X最小均方(FxLMS)算法通過應(yīng)用反聲計(jì)算控制信號(hào),此處所述控制信號(hào)允許排氣系統(tǒng)內(nèi)側(cè)承載的聲音的廣泛消除。其后(S3),反聲控制單元10在采用控制信號(hào)操作期間,使用存儲(chǔ)在反聲控制單元中的振蕩器線圈(特別是振蕩器線圈的熱特性)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算期望的揚(yáng)聲器2的振蕩器線圈的熱負(fù)載。在這種情況下,使用在W002/21879中描述的揚(yáng)聲器2的模型,其中擁有反聲系統(tǒng)7的車輛的周圍溫度,揚(yáng)聲器2的周圍溫度,當(dāng)前大氣壓力,當(dāng)前空氣濕度,廢氣溫度,發(fā)動(dòng)機(jī)速度,發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩,以及因?yàn)檐囕v幾何尺寸和車輛速度從驅(qū)動(dòng)中所期望的相對(duì)揚(yáng)聲器的空氣流都額外在模型中考慮。在這種情況下,對(duì)于空氣濕度和周圍溫度的置信區(qū)域,也使用車輛的雨水感應(yīng)器的輸出信號(hào)。以特征曲線或特征表,例如代替以公式的形式的數(shù)學(xué)模型也是可用的。反聲控制單元10通過合適的感應(yīng)器(未示出)確定空氣濕度和廢氣溫度,并且發(fā)動(dòng)機(jī)速度,發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩,雨水感應(yīng)器的輸出信號(hào)以及車輛速度通過發(fā)動(dòng)機(jī)6的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元經(jīng)由CAN總線提供給反聲控制單元10。通過考慮由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元經(jīng)由CAN總線提供的參數(shù),可以預(yù)期期望的振蕩器線圈的進(jìn)一步溫度發(fā)展。例如如果發(fā)動(dòng)機(jī)速度急速增加,可以預(yù)期廢氣溫度將幾乎沒有延遲地增加,或者如果車輛速度急劇下降,可以預(yù)期通過周圍空氣的揚(yáng)聲器的冷卻將減弱。這使得能夠通過考慮進(jìn)一步的熱負(fù)載而操作振蕩器線圈作為預(yù)防性措施,因?yàn)榭梢灶A(yù)知由于諸如增加的廢氣溫度或減少的冷卻的振蕩器線圈的進(jìn)一步溫度上升。因此,通過使用上述參數(shù),振蕩器線圈的數(shù)學(xué)模型可動(dòng)態(tài)地考慮車輛和發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)。同時(shí),在步驟S3中的反聲控制單元10在采用控制信號(hào)的操作期間通過使用存儲(chǔ)在反聲控制單元中的揚(yáng)聲器(并且特別是揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所期望的揚(yáng)聲器2的振膜和支架的機(jī)械負(fù)載。在步驟S4中,振蕩器線圈的計(jì)算出的熱負(fù)載和揚(yáng)聲器的所計(jì)算的機(jī)械負(fù)載與各自指定的最大負(fù)載比較。出于此目的,為熱負(fù)載和機(jī)械負(fù)載分別指定單獨(dú)的最大負(fù)載。在所示的實(shí)施例中,該熱的最大負(fù)載不作為簡單的溫度值而是溫度與其持續(xù)時(shí)間的函數(shù)來指定。反聲控制單元10因此考慮振蕩器線圈的負(fù)載歷史,以便如果振蕩器線圈的溫度暫時(shí)超出,只要結(jié)果揚(yáng)聲器2的預(yù)期的總使用壽命不受影響就是可允許的。同時(shí)最大機(jī)械負(fù)載不簡單地是揚(yáng)聲器的振膜和支架最大偏差,而是偏差和發(fā)生頻率的函數(shù)。如果計(jì)算出的熱負(fù)載和計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于各自的最大負(fù)載,則揚(yáng)聲器采用在步驟S2中由反聲控制單元 計(jì)算的控制信號(hào)來操作(S5)。否則,如果計(jì)算出的熱負(fù)載或機(jī)械負(fù)載大于最大負(fù)載,控制信號(hào)的頻譜在步驟S6中改變,以用于獲得修正的控制信號(hào),并且揚(yáng)聲器2將采用修正的控制信號(hào)操作。即使圖3僅示出穿過反聲控制單元10的控制回路,對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是,由于在排氣系統(tǒng)5傳導(dǎo)的聲音的變化頻譜,該控制回路將隨后在實(shí)際應(yīng)用中立刻重復(fù),例如作為變化的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的結(jié)果。在圖4A,4B,4(^P4D中示出步驟S6中的四個(gè)替代實(shí)施例。根據(jù)在圖4A所示的第一實(shí)施例,在第一步驟S61中,將控制信號(hào)的單獨(dú)頻率的初始振幅與存儲(chǔ)在反聲控制單元10的初始閾值比較。隨后,將控制信號(hào)的小于或等于閾值的那些頻率的振幅設(shè)為零,以用來獲得修正的控制信號(hào)(S62)。在下面的步驟S63中,反聲控制單元10在采用修正的控制信號(hào)操作期間通過使用振蕩器線圈(并且特別是振蕩器線圈的熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)7的揚(yáng)聲器2的振蕩器線圈的熱負(fù)載,以及在采用修正的控制信號(hào)操作期間通過使用存儲(chǔ)在反聲控制單元10中的揚(yáng)聲器(并且特別是揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)7的揚(yáng)聲器2的振膜和支架的機(jī)械負(fù)載。該計(jì)算與圖3中的步驟S3中的計(jì)算類似地完成。因此,計(jì)算出的熱負(fù)載和計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載在步驟S64中取決于在各個(gè)情況中使用的揚(yáng)聲器2,與在反聲控制單元10中設(shè)置的各個(gè)指定的最大負(fù)載相比較。該比較與圖3的步驟S4中的比較類似地完成。如果計(jì)算出的熱負(fù)載或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于各個(gè)最大負(fù)載,則增加在步驟S66中的閾值,并且方法返回到步驟S61。另一方面,如果計(jì)算出的熱負(fù)載和計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載都小于或等于最大負(fù)載,揚(yáng)聲器2在步驟S65中采用修正的控制信號(hào)操作。根據(jù)在圖4B中所示的第二實(shí)施例,在第一步驟S61’中將控制信號(hào)的初始頻率分配給內(nèi)燃機(jī)6的發(fā)動(dòng)機(jī)序列。在圖示的實(shí)施例中,這種分配使用發(fā)動(dòng)機(jī)速度的倍數(shù)完成。在下面的步驟S62’中,將控制信號(hào)的其發(fā)動(dòng)機(jī)序列大于或等于初始閾值的那些頻率的振幅設(shè)置為零以用來獲得修正的控制信號(hào),所述初始閾值存儲(chǔ)在反聲控制單元10中。隨后,在采用修正的控制信號(hào)操作期間通過使用振蕩器線圈(特別是振蕩器線圈的熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)7的揚(yáng)聲器2的振蕩器線圈的熱負(fù)載以及在采用修正的控制信號(hào)操作期間通過使用存儲(chǔ)在反聲控制單元10中的揚(yáng)聲器2 (特別是揚(yáng)聲器2的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)7的揚(yáng)聲器2的機(jī)械負(fù)載(S63')。該計(jì)算與圖3的步驟S3中的計(jì)算類似地完成。在下面的步驟S64'中,取決于在各個(gè)情況中使用的揚(yáng)聲器2,計(jì)算出的熱負(fù)載和計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與在反聲控制單元10中指定的各個(gè)指定的最大負(fù)載相比較。該比較與圖3中的步驟S4類似地完成。如果計(jì)算出的熱負(fù)載或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于最大負(fù)載,則在方法返回到步驟S61’前在步驟S66’中降低閾值。否則,只要所計(jì)算的熱負(fù)載和計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于各個(gè)最大負(fù)載,就在步驟S65’中采用修正的控制信號(hào)操作揚(yáng)聲器2。根據(jù)在圖4C中所示的第三實(shí)施例,最初在第一步驟S61 *中,使用人耳的心理聲學(xué)模型,檢測控制信號(hào)的可由人耳微弱地感知到或完全感知不到的信號(hào)成分。在本實(shí)施例中該檢測與IS0/IEC 11172-3和IS0/IEC13818-3標(biāo)準(zhǔn)類似地完成。在下面的步驟S62 *中,將控制信號(hào)的由人耳的感知度小于或等于閾值的那些頻率的振幅設(shè)置為零,以用來獲得修正的控制信號(hào)。隨后,在采用修正的控制信號(hào)操作期間通過使用振蕩器線圈(并且特別是振蕩器線圈的熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)7的揚(yáng)聲器2的振蕩器線圈的熱負(fù)載,以及在采用修正的控制信號(hào)操作期間通過使用存儲(chǔ)在反聲控制單元10中的揚(yáng)聲器2 (并且特別是揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所期望的反聲系統(tǒng)7的揚(yáng)聲器2的振膜和支架的機(jī)械負(fù)載(S63 * )。該計(jì)算與圖3的步驟S3類似地完成。在下面的步驟S64 *中,取決于在各個(gè)情況中使用的揚(yáng)聲器2,計(jì)算出的熱負(fù)載和計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載都與在反聲控制單元10中指定的各個(gè)最大負(fù)載比較。該比較與圖3中的步驟S4中的比較類似地完成。如果計(jì)算出的熱負(fù)載或計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于最大負(fù)載,則在方法返回到步驟S61 *前在步驟S66 *中增加閥值。否則,只要所計(jì)算的熱負(fù)載和計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于最大負(fù)載,就采用修正的控制信號(hào)操作在步驟S65 *中的揚(yáng)聲器2。根據(jù)在圖4D中所示的第四實(shí)施例,在第一步驟S61#中,使用包括振蕩器線圈并且特別是揚(yáng)聲器的振動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型的揚(yáng)聲器的數(shù)學(xué)模型,檢測控制信號(hào)的在揚(yáng)聲器的諧振范圍內(nèi)的信號(hào)成分。隨后,在步驟S62#中,提高和增加控制信號(hào)的在揚(yáng)聲器的諧振范圍內(nèi)的信號(hào)成分的振幅,以用來獲得修正的控制信號(hào)。在本實(shí)施例中,該提高增強(qiáng)由指定的絕對(duì)值發(fā)生??蛇x地,該提高也可由指定的相對(duì)值發(fā)生,其相對(duì)值的數(shù)量取決于各個(gè)振幅的絕對(duì)值。在下面的步驟S63#中,在采用修正的控制信號(hào)操作時(shí)通過使用振蕩器線圈(并且特別是振蕩器線圈的熱特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算反聲系統(tǒng)的揚(yáng)聲器的振蕩器線圈的各個(gè)期望的熱負(fù)載,以及在采用修正的控制信號(hào)操作時(shí)通過使用揚(yáng)聲器(并且特別是揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算反聲系統(tǒng)的揚(yáng)聲器的期望的機(jī)械負(fù)載。然后,進(jìn)行計(jì)算出的熱負(fù)載和計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與指定的最大負(fù)載的比較(S64#)。如果計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于最大負(fù)載,再次減小控制信號(hào)的在揚(yáng)聲器的諧振范圍內(nèi)的信號(hào)成分的振幅,并且因此在步驟S63#到S64#時(shí)再次重復(fù)在下面的步驟S66#中降低振幅。在所示的實(shí)施例中,該減小可通過指定的對(duì)應(yīng)于用于在步驟S62#中的前述增加的絕對(duì)值的一半的絕對(duì)值發(fā)生??蛇x地,該減小例如也可通過指定的取決于在用于前述提高的步驟S62#中的值的相對(duì)值發(fā)生。至關(guān)重要的是減小與前述增加不同,反之亦成立。如果計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于最大負(fù)載,但是計(jì)算出的熱負(fù)載仍大于最大負(fù)載,則重復(fù)步驟S62#到S64#。只要所計(jì)算的熱負(fù)載和計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于最大負(fù)載,就采用修正的控制信號(hào)操作揚(yáng)聲器(S65#)。即使在參考圖4A,4B,4C和4D描述的上述實(shí)施例中,也考慮了振蕩器線圈的熱負(fù)載以及揚(yáng)聲器的機(jī)械負(fù)載,也僅有振蕩器線圈的熱負(fù)載和揚(yáng)聲器的機(jī)械負(fù)載中的一個(gè)可考慮作為其偏離,而其他負(fù)載在各個(gè)情況中可以忽略。為了清楚說明的目的,只有需要理解本發(fā)明的那些元件,部件和功能在附圖中呈現(xiàn)。然而本發(fā)明的實(shí)施例不限于所圖示的元件,部件和功能,但在對(duì)于它們的使用和它們的功能范圍來說它們是必須的程度上它們包含附加的元件,部件和功能。即使使用兩個(gè)控制信號(hào)的最大值在上文描述了本發(fā)明,但是本發(fā)明不限于此。本發(fā)明還可擴(kuò)大到控制信號(hào)的任意數(shù)量。雖然關(guān)于其某些示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明,但顯而易見的是許多替代,修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。因此,在此所提出的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的目的是說明性的而不以任何方式限制??勺鞒霾槐畴x如在下列權(quán)利要求中定義的本發(fā)明精神和范圍的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種方法,用于控制由內(nèi)燃機(jī)操作的車輛的排氣系統(tǒng)的反聲系統(tǒng),用于基于測量到的聲音在所述排氣系統(tǒng)中生成反空氣載聲,以用來在所述排氣系統(tǒng)的位置附近消除由所述內(nèi)燃機(jī)生成并且在所述排氣系統(tǒng)中傳導(dǎo)的空氣載聲,在所述位置處在數(shù)量和相位上至少部分地和優(yōu)選全部地測量所述聲音,該方法包括以下步驟: (51)測量在所述排氣系統(tǒng)內(nèi)側(cè)的聲音; (52)基于測量到的聲音計(jì)算控制信號(hào); (53)在采用所述控制信號(hào)的操作期間,基于揚(yáng)聲器的熱特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器的期望的熱負(fù)載,和/或在采用所述控制信號(hào)的操作期間,基于所述揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器的期望的機(jī)械負(fù)載; (54)將計(jì)算出的熱負(fù)載和/或機(jī)械負(fù)載與指定的最大負(fù)載相比較; (55)如果所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于所述最大負(fù)載,則采用所述控制信號(hào)操作所述揚(yáng)聲器;以及 (56)如果所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于所述最大負(fù)載,則改變所述控制信號(hào)的頻譜以用來獲得修正的控制信號(hào),以及采用所述修正的控制信號(hào)操作所述揚(yáng)聲器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中改變所述控制信號(hào)的頻譜的所述步驟(S6)包括以下子步驟: (561)將所述控制信號(hào)的單獨(dú)頻率的振幅與閾值相比較; (562)將所述控制信號(hào)的其振幅小于或等于所述閾值的那些頻率的所述振幅設(shè)為零,以用來獲得修正的控制信 號(hào); (563)在采用所述修正的控制信號(hào)的所述操作期間,基于所述揚(yáng)聲器的熱特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器的期望的熱負(fù)載,和/或基于所述揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器的期望的機(jī)械負(fù)載; (564)將所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與所述指定的最大負(fù)載相比較; (S66)如果所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于所述最大負(fù)載,則增加所述閾值并重復(fù)所述步驟(S61)到(S64);以及 (565)只要所述所計(jì)算的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于所述最大負(fù)載,就采用所述修正的控制信號(hào)操作所述揚(yáng)聲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其中改變所述控制信號(hào)的頻譜的所述步驟(S6)包括以下子步驟: (S61’ )將所述控制信號(hào)的頻率分配給所述內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)序列; (S62’)將所述控制信號(hào)的其發(fā)動(dòng)機(jī)序列大于或等于閾值的那些頻率的振幅設(shè)為零,以用來獲得修正的控制信號(hào); (S63’)在采用所述修正的控制信號(hào)的操作期間,基于所述揚(yáng)聲器的熱特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器的期望的熱負(fù)載,和/或在采用所述修正的控制信號(hào)的操作期間,基于所述揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器的期望的機(jī)械負(fù)載;(S64’ )將所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與所述指定的最大負(fù)載相比較; (S66’)如果所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于所述最大負(fù)載,則減小所述閾值并重復(fù)所述步驟(S61’ )到(S64’ );以及 (S65’ )只要所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于所述最大負(fù)載,就采用所述修正的控制信號(hào)操作所述揚(yáng)聲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1,2或3所述的方法,其中改變所述控制信號(hào)的頻譜的所述步驟(S6)包括以下子步驟: (S61 * )所述控制信號(hào)的由人耳微弱地感知到或完全感知不到的信號(hào)成分的使用人耳的心理-聲學(xué)模型的檢測; (S62 * )將所述控制信號(hào)的其由人耳的感知度小于或等于閾值的那些信號(hào)成分的振幅設(shè)置為零,以用來獲得修正的控制信號(hào); (S63 * )在采用所述修正的控制信號(hào)的操作期間,基于所述揚(yáng)聲器的熱特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器的所期望的熱負(fù)載,和/或在采用所述修正的控制信號(hào)的操作期間,基于所述揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器的所期望的機(jī)械負(fù)載; (S64 * )將所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與所述指定的最大負(fù)載相比較; (S66 * )如果所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于所述最大負(fù)載,則增加所述閾值并且重復(fù)所述步驟(S61 * )到(S64 * );以及 (S65 * )只要所述計(jì)算出 的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于所述最大負(fù)載,就采用所述修正的控制信號(hào)操作所述揚(yáng)聲器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法,其中改變所述控制信號(hào)的頻譜的所述步驟(S6)包括以下子步驟: (S61#)所述控制信號(hào)的位于所述揚(yáng)聲器的諧振范圍中的信號(hào)成分的使用所述揚(yáng)聲器的振動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型的檢測; (S62#)增加所述控制信號(hào)的位于所述揚(yáng)聲器的所述諧振范圍中的那些信號(hào)的振幅,以用來獲得修正的控制信號(hào); (S63#)在采用所述修正的控制信號(hào)的操作期間,基于所述揚(yáng)聲器的熱特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器的所期望的熱負(fù)載,和/或在采用所述修正的控制信號(hào)的操作期間,基于所述揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算所述反聲系統(tǒng)的所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器的所期望的機(jī)械負(fù)載; (S64#)將所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載與所述指定的最大負(fù)載相比較; (S66#)如果所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載大于所述最大負(fù)載,則降低所述控制信號(hào)的位于所述揚(yáng)聲器的諧振范圍中的那些信號(hào)成分的振幅并且重復(fù)所述步驟(S63#)到(S64#),以及如果所述計(jì)算出的熱負(fù)載大于所述最大負(fù)載,則重復(fù)所述步驟(S62#)到(S64#); (S65#)只要所述計(jì)算出的熱負(fù)載和/或所述計(jì)算出的機(jī)械負(fù)載小于或等于所述最大負(fù)載,就采用所述修正的控制信號(hào)操作所述揚(yáng)聲器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述指定的最大負(fù)載是溫度值和/或所述揚(yáng)聲器的振膜的最大偏差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述指定的最大負(fù)載是溫度和持續(xù)時(shí)間的函數(shù)和/或所述揚(yáng)聲器的振膜的最大偏差與發(fā)生頻率的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述揚(yáng)聲器的熱特性的所述數(shù)學(xué)模型考慮至少一個(gè)如下參數(shù): 周圍溫度,大氣壓力,空氣濕度,雨水傳感器信號(hào),廢氣溫度,發(fā)動(dòng)機(jī)速度,發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩,和驅(qū)動(dòng)中相對(duì)所述揚(yáng)聲器的空氣流。
9.一種反聲系統(tǒng)(7),用于由內(nèi)燃機(jī)操作的車輛的排氣系統(tǒng),該反聲系統(tǒng)(7)包括: 反聲控制單元(10); 至少一個(gè)揚(yáng)聲器(2),用于與所述反聲控制單元(10)連接的控制信號(hào)的接收,其中所述揚(yáng)聲器(2)適于可在置于與所述排氣系統(tǒng)(4)的流體連接中的聲音發(fā)生器(3)中生成反聲,其中通過所述揚(yáng)聲器(2)的反聲的生成取決于由所述揚(yáng)聲器(2)從所述反聲控制單元(10)接收的控制信號(hào),以及 誤差擴(kuò)音器(5),其與所述反聲控制單元(10)連接并且可以布置在關(guān)于在所述聲音發(fā)生器⑶和所述排氣系統(tǒng)⑷之間的所述流體連接附近放置的廢氣流的所述排氣系統(tǒng)(4)的位置中,其中所述誤差擴(kuò)音器(5)適于測量在所述排氣系統(tǒng)(4)內(nèi)的聲音并且適于向所述反聲控制單元(10)輸出相應(yīng)的測量信號(hào); 其中所述反聲控制單元( 10)適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8中之一所述的方法,以用來通過在數(shù)量和相位上至少部分地或優(yōu)選全部到所述至少一個(gè)揚(yáng)聲器(2)的所述控制信號(hào)的輸出來消除從所述誤差擴(kuò)音器(5)接收的信號(hào)。
10.一種機(jī)動(dòng)車輛,包括: 內(nèi)燃機(jī)(6); 排氣系統(tǒng)(4),與所述內(nèi)燃機(jī)(6)流體連接;以及 根據(jù)權(quán)利要求9所述的反聲系統(tǒng)(7),其中所述聲音發(fā)生器(3)和所述誤差擴(kuò)音器(5)與所述排氣系統(tǒng)(4)連接。
全文摘要
一種用于控制反聲系統(tǒng)的方法,包括測量在車輛的排氣系統(tǒng)內(nèi)的聲音,基于測量到的聲音計(jì)算控制信號(hào),在采用控制信號(hào)的操作期間,基于揚(yáng)聲器的熱特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器的所期望的熱負(fù)載,和/或基于揚(yáng)聲器的機(jī)械特性的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算反聲系統(tǒng)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器的所期望的機(jī)械負(fù)載,將計(jì)算出的熱負(fù)載和/或機(jī)械負(fù)載與指定的最大負(fù)載相比較,如果計(jì)算出的熱負(fù)載和/或機(jī)械負(fù)載小于或等于最大負(fù)載則采用控制信號(hào)操作揚(yáng)聲器,以及如果計(jì)算出的負(fù)載大于最大負(fù)載則改變控制信號(hào)的頻譜,以用來接收修正的控制信號(hào)。
文檔編號(hào)G10K11/178GK103114890SQ20121053561
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者U·舒馬赫, C·呂金, M·尼古拉 申請(qǐng)人:J·埃貝施佩歇爾有限及兩合公司
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