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EP1221158A1 - Method and device for actively influencing the intake noise of an internal combustion engine - Google Patents

Method and device for actively influencing the intake noise of an internal combustion engine

Info

Publication number
EP1221158A1
EP1221158A1 EP00962457A EP00962457A EP1221158A1 EP 1221158 A1 EP1221158 A1 EP 1221158A1 EP 00962457 A EP00962457 A EP 00962457A EP 00962457 A EP00962457 A EP 00962457A EP 1221158 A1 EP1221158 A1 EP 1221158A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
noise
signal
internal combustion
combustion engine
intake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00962457A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Füsser
Franc Pricken
Rolf Schirmacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Filterwerk Mann and Hummel GmbH filed Critical Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Publication of EP1221158A1 publication Critical patent/EP1221158A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17879—General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17883—General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being derived from a machine operating condition, e.g. engine RPM or vehicle speed
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G10K11/1783—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase handling or detecting of non-standard events or conditions, e.g. changing operating modes under specific operating conditions
    • G10K11/17833—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase handling or detecting of non-standard events or conditions, e.g. changing operating modes under specific operating conditions by using a self-diagnostic function or a malfunction prevention function, e.g. detecting abnormal output levels
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17857—Geometric disposition, e.g. placement of microphones
    • G—PHYSICS
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    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/128—Vehicles
    • G10K2210/1282—Automobiles
    • G—PHYSICS
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    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3014—Adaptive noise equalizers [ANE], i.e. where part of the unwanted sound is retained

Definitions

  • the invention relates to a method for actively influencing the intake noise of an internal combustion engine, in which a correction noise is generated by an electromechanical transducer, which is superimposed on the intake noise, according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a device for performing the above method is suitable according to the preamble of patent claim 3.
  • the active influencing of the intake noise of an internal combustion engine e.g. B. through a speaker is known.
  • a possible circuit arrangement with a suitable electronic control system is shown in US Pat. No. 5,321,759.
  • the controller receives at least one speed signal 44 from the internal combustion engine 10, which is processed in the electronic controller 26.
  • other sizes such as. B. the position 18 of a throttle valve 16, are included in the computing process of the electronic control.
  • the controller 26 calculates an output signal which is converted by a loudspeaker 28 into a noise which is superimposed on the intake noise. This measure is carried out for the purpose of reducing the intake noise. This takes advantage of the fact that a further tes spectrum of the intake noise emanating from the internal combustion engine depends directly on the speed, the frequency of the noise resulting from different multiples of the speed. By radiating the noise determined by the control into the intake tract through the loudspeaker 28, the corresponding partial noise in the intake pipe can be reduced. Ideally, the noise emitted by the loudspeaker 28 therefore requires an opposite amplitude of the same amount, so that the corresponding noise component is deleted.
  • an error microphone 30 is also installed in the intake tract, which records the intake noise influenced by the loudspeaker 28.
  • the correspondingly filtered signal of the error microphone 30 gives the control system information about the degree of noise minimization in the intake tract, so that the output signal for the loudspeaker 28 can be varied with regard to an optimized noise reduction.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a device for carrying out this method, whereby an active influence on the intake noise of an internal combustion engine is possible, the degree of influence on the intake noise being selectable.
  • This object is achieved by the features of method claim 1.
  • a device for carrying out the method according to claim 1 is also claimed according to claim 3.
  • the z. B. can consist of a speaker and generates a correction sound, provided. This is attached so that the intake noise can be superimposed. That can e.g. B. can be ensured that the speaker is attached to the outer wall of the intake tract and radiates into the interior of the intake manifold.
  • the loudspeaker outside the intake system in the engine compartment. The only important thing here is that the emitted sound waves from the loudspeaker can be superimposed with the intake noise.
  • a sensor in particular a microphone, is provided, which is attached in the engine compartment or in the intake tract in such a way that it can register the intake noise of the internal combustion engine superimposed with the correction noise of the electromechanical transducer.
  • Both the electromechanical converter and the sensor are connected to a controller, which continues to process at least one speed signal from the internal combustion engine.
  • the frequency, amplitude and phase of the output signal are modified, by means of which the electromechanical converter is controlled.
  • the speed signal can be generated by a specially provided sensor, which is connected to the control.
  • Modern internal combustion engines have engine management, which also ensures the utilization of the speed signal. This system can be tapped for speed information, which saves an additional speed sensor.
  • the electromechanical transducer can be implemented using an appropriately dimensioned loudspeaker. With a clever design of the overall system, this can, for. B. a commercially available loudspeaker with a diameter of 15 cm, which is attached to the raw air line.
  • the control sensor can be formed by a simple electret microphone. This develops its effect particularly well when it is placed near the intake opening of the intake system.
  • the electronic control unit is preferably formed by a signal processor system in which the functional units of the control are digitally simulated. This enables a very small, integrated and inexpensive implementation of the system.
  • the signal processor system can also be implemented by an analog computing circuit.
  • the actual noise which results from the superimposition of the intake noise with the correction noise
  • a target noise is aimed at achieving a desired sound on the intake tract of the internal combustion engine, and can therefore also be different from 0.
  • the control can modify the characteristic of the correction noise in such a way that it is approximated with the intake noise of the internal combustion engine to the desired target noise.
  • the desired target noise must be made available to the control in some way. This can in particular also be determined as a function of the speed of the internal combustion engine, which is advantageous because the intake noise is mainly speed-dependent for the reasons already described. In this way, intake noise can be generated as actual noise.
  • the objective can be both to reduce the intake noise and, in certain cases, to increase the intake noise. Whether a decrease or an increase is effected depends on the phase position of the correction noise in relation to the intake noise.
  • the amount of increase or decrease in the intake noise can be influenced by the amplitude of the correction noise and is limited by the speaker power.
  • the frequency of the correction noise depends directly on the speed of the internal combustion engine.
  • the comparison of the actual noise with a desired target noise can be advantageously used in various ways.
  • a strong suction noise for the complete erasure of which the performance of the loudspeaker would not be sufficient, can be transformed into a more moderate suction noise that is more tolerable for human perception.
  • the driver of the vehicle needs acoustic feedback to the engine in certain operating states. This is e.g. B. necessary to determine the correct time for changing gears.
  • the intake noise of the internal combustion engine can be influenced directly, for. B. by a degressive intake noise reduction in higher speed ranges.
  • the target noise can also be influenced with regard to a sporty sound of the internal combustion engine. This means that there are applications in the area of so-called sound design.
  • a device for performing the described method is claimed in claim 3. This device must have at least the following components.
  • a control is necessary which can process the speed signal D of the internal combustion engine in order to generate a control signal A as a function thereof.
  • the control signal A serves to actuate the electromechanical transducer, in particular the loudspeaker, to generate the correction noise.
  • the control must receive information about the target noise signal S and the actual noise signal I.
  • the target noise signal is used by the controller for comparison with the actual noise signal, so that the deviation can be determined.
  • the actual noise signal is composed of the superimposition of the intake noise with the correction noise, as has already been described.
  • the target noise signal corresponds to a target noise which is to be generated by the correction noise influencing the intake noise.
  • a speed sensor is generally connected to this interface and can also be integrated in the engine management. Such a sensor generally already delivers a speed signal, which may have to be converted into the speed signal D.
  • a sensor must also be provided to detect the actual noise.
  • the sensor then provides a corresponding actual noise signal I, which can be processed in the control.
  • the device described means a minimal outlay on components for actively influencing the intake noise.
  • the control is preferably formed by a digital computer.
  • the signals must be converted accordingly into analog or digital form.
  • the control signal may have to be amplified in order to achieve the desired amplitudes of the loudspeaker vibrations for generating the correction noise.
  • a first means is provided for generating the frequency-dependent control signal D in terms of its frequency.
  • This can be, for. B. is a generator for a sinusoidal control signal.
  • a second means is used to adjust the magnitude and phase of the control signal A as a function of a comparison signal V.
  • the comparison signal V represents the result of the comparison of the actual noise signal I and the target noise signal S. It thus shows the deviation of the actual noise from the desired target noise.
  • the magnitude and phase of the control signal are corrected, resulting in a further approximation of the actual noise to the target noise.
  • an additive to take into account the acoustic transfer function between the transducer and sensor can be helpful. This allows free choice for the installation location of the electromechanical transducer and sensor. The transfer function is therefore a constant parameter dependent on the system.
  • a third means for generating the target noise signal S is provided.
  • This means can also be integrated in the computer of the control.
  • At least the speed signal D is processed as an input variable, with the aid of which a speed-dependent target noise signal S can be generated.
  • other engine parameters can also be included in this calculation.
  • B the position of the accelerator pedal, the gear selected in the transmission or the throttle already mentioned.
  • a fourth means is provided in order to form a comparison signal from the actual noise signal and the target noise signal. This is preferably done by forming their difference, which enables statements to be made about the deviation between the actual and target noise. In this way, the comparison signal V is generated, which is used to influence the control signal A.
  • control signals sinusoidally. These can then be adapted to the higher orders of the speed-dependent engine noise. If several orders of engine noise are to be influenced, the device must be cascaded. This means that the first and second means of control multiple times in parallel in the control be arranged. Each parallel arrangement is responsible for the generation of a special control signal A or for the adjustment of its magnitude and phase.
  • the control signals are then combined by a fifth means for addition, so that their superimposition can be passed on to the third means for generating the target noise signal. In this way, the electromechanical transducer can then be controlled.
  • Figure 1 shows the arrangement of the device on the internal combustion engine as
  • FIG. 2 shows a possible structure of the controller according to Figure 1 as
  • FIG. 10 An internal combustion engine 10 is shown schematically in FIG. This has an intake tract 11 with a throttle valve 12 and an exhaust system 13. The direction of the intake air and the exhaust gas is indicated by arrows.
  • An electromechanical transducer 14 which is designed here as a loudspeaker, is also arranged in the intake tract.
  • a sensor 16 here embodied as a microphone, is attached to an intake port 15.
  • a controller 17 is provided, to which an actual noise signal I picked up by the sensor 16 and a speed signal D picked up by the internal combustion engine 10 are fed.
  • the speed signal can e.g. B. measured by a speed sensor 18. It is also possible to measure the throttle valve angle with the aid of a position sensor 19. This generates a further parameter P, which can also be processed by the controller 17.
  • the controller 17 generates a control signal A tot , which is converted into a correction noise 20 by the electromechanical converter 14. This is superimposed on the intake noise 21 of the internal combustion engine, which propagates through the intake tract 11. This results in an actual noise 22 which, for. B. can be measured on the intake manifold 15 by the sensor 16. This results in the actual noise signal I.
  • the controller 17 is constructed as a digital computer.
  • the control signal A tot must therefore be converted by a digital-to-analog converter 24 into an analog signal, with the aid of which the electromechanical converter 14 can be controlled.
  • This embodiment represents the cheapest variant in terms of component complexity, manufacturing costs and the reliability of the device.
  • the construction of the control 17 as an analog computer is equally conceivable.
  • the signals are processed analogously and may have to be converted into analog signals beforehand (depending on whether the sensors deliver digital or analog signals).
  • the control signal Ag es which is provided by an analog control 17, then no longer has to be converted. Possibly. an amplification of the control signal A ges is still necessary. This may be done by an amplifier 23.
  • FIG. 2 An example of the structure of the control 17 can be seen in FIG. 2.
  • This controller has an interface 25a, b for the input of the speed signal D from the internal combustion engine. Via the interface 25a, the speed signal D can be processed by a first means 26 for generating a speed-dependent control signal A.
  • a third means 27 is also supplied with the speed signal D via the interface 25b. This third means is provided for generating a target noise signal S. Via the interfaces 25c further parameters, such as. B. information about the position of the throttle valve 12 or the position of the accelerator pedal or the gear engaged or about the air mass supplied to the internal combustion engine can be fed into the third means.
  • a fourth means 28 is provided for generating a comparison signal V. The comparison signal is calculated by forming the difference between the target noise signal S and the actual noise signal I, which is fed to the control system via an interface 25d.
  • the already mentioned first means 26 generates the control signal A.
  • the speed signal D of the internal combustion engine already flows in when this control signal is generated.
  • the first means 26 is provided twice in the control according to the exemplary embodiment. In this way, two orders of the speed-dependent intake noise can be influenced directly. In the manner shown, the system can be cascaded for any number of orders.
  • the first means is followed by a second means 29 for adjusting the amount and phase of the control signal A.
  • the comparison signal V is used, which represents a measure of the deviation of the actual noise 22 from a target noise corresponding to the target noise signal S.
  • the comparison signal V is multiplied by the controlled with the transfer function H A control signal H, where this results in a measure of the variation of magnitude and phase of the control signal A.
  • the transfer function H results from the geometric and acoustic conditions of the application and can be a constant. It arises from the fact that the intake noise 21 superimposed with the correction noise 20 is subject to a change, as recorded by the sensor 16 as the actual noise 22, which is described by the transfer function H.
  • the transfer function H is stored in an additional means 30 and is made available to the second means 29.
  • the second means 29 each deliver a control signal A defined in frequency, amplitude and phase position. These control signals are added by a fifth means 31 and in this way result in the control signal A tot relevant for the electromechanical transducer - the fifth means 31 is therefore only in the case cascading on several engine orders necessary. The basic structure of the device remains unaffected. In any case, the control system delivers a control signal A or A total which is intended to control the electromechanical converter.

Landscapes

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Abstract

A method and a device for actively influencing the intake noise of an internal combustion engine are disclosed. The device for carrying out said method comprises a controller (7), which records the actual noise value (I) by means of a microphone (16) and compares said actual noise value with a set noise signal, which is dependent upon engine speed (D). Further parameters (P) may also be measured, such as, for example, the position of the throttle (12). A comparison signal is generated by comparing the actual noise value and the set noise value. Said comparison signal influences a control signal (Ages)which is also dependent upon the speed of the internal combustion engine. The control signal (Ages) is fed to a loudspeaker (14) which generates a correcting noise (20). Said correcting noise (20) is superimposed on the intake noise (21) to generate the actual noise value (22). The actual noise value should correspond as closely as possible to the set noise value. In this manner, it is not only possible to reduce the level of intake noise, but also to tailor the intake noise to a desired set sound. Similarly, the intake noise can be freely shaped, within the limits of the loudspeaker output, whereby the driver of the vehicle can be given an acoustic feedback, for example under specified operating conditions.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung des Ansauggeräusches einer Brennkraftmaschine Method and device for actively influencing the intake noise of an internal combustion engine
Beschreibungdescription
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aktiven Beeinflussung des Ansauggeräusches einer Brennkraftmaschine, bei dem durch einen elektromechanischen Wandler ein Korrekturgeräusch erzeugt wird, welches dem Ansauggeräusch überlagert wird, nach der Gattung des Patentanspruches 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die zur Durchführung des genannten Verfahrens geeignet ist nach der Gattung des Patentanspruches 3.The invention relates to a method for actively influencing the intake noise of an internal combustion engine, in which a correction noise is generated by an electromechanical transducer, which is superimposed on the intake noise, according to the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to a device for performing the above method is suitable according to the preamble of patent claim 3.
Die aktive Beeinflussung des Ansauggeräusches einer Brennkraftmaschine, z. B. durch einen Lautsprecher, ist bekannt. Eine mögliche Schaltungsanordnung mit einer passenden elektronischen Regelung ist in der US 5 321 759 gezeigt. Bei der Anordnung gemäß Figur 1 dieses Dokumentes interessiert in diesem Zusammenhang nur der Ansaugtrakt 12, von dem ein Ansauggeräusch 20 abgestrahlt wird. Die Steuerung erhält zumindest ein Drehzahlsignal 44 von der Brennkraftmaschine 10, welches in der elektronischen Steuerung 26 verarbeitet wird. Zusätzlich können weitere Größen, wie z. B. die Stellung 18 einer Drosselklappe 16, mit in den Rechenprozeß der elektronischen Steuerung einbezogen werden.The active influencing of the intake noise of an internal combustion engine, e.g. B. through a speaker is known. A possible circuit arrangement with a suitable electronic control system is shown in US Pat. No. 5,321,759. In the arrangement according to FIG. 1 of this document, only the intake tract 12 from which an intake noise 20 is emitted is of interest in this context. The controller receives at least one speed signal 44 from the internal combustion engine 10, which is processed in the electronic controller 26. In addition, other sizes, such as. B. the position 18 of a throttle valve 16, are included in the computing process of the electronic control.
Aus diesen Meßgrößen errechnet die Steuerung 26 ein Ausgangssignal, welches durch einen Lautsprecher 28 in ein Geräusch gewandelt wird, welches dem Ansauggeräusch überlagert wird. Diese Maßnahme erfolgt zu dem Zweck einer Verringerung des Ansauggeräusches. Dabei macht man sich den Umstand zunutze, daß ein wei- tes Spektrum des von der Brennkraftmaschine ausgehenden Ansauggeräusches direkt von der Drehzahl abhängt, wobei sich die Frequenz des Geräusches durch verschiedene Vielfache der Drehzahl ergeben. Durch Abstrahlen des durch die Steuerung ermittelten Geräusches in den Ansaugtrakt durch den Lautsprecher 28 kann das entsprechende Teilgeräusch im Ansaugrohr vermindert werden. Im Idealfall benötigt das durch den Lautsprecher 28 abgestrahlte Geräusch daher eine entgegengesetzte Amplitude gleichen Betrags, so daß der entsprechende Geräuschanteil gelöscht wird.From these measured variables, the controller 26 calculates an output signal which is converted by a loudspeaker 28 into a noise which is superimposed on the intake noise. This measure is carried out for the purpose of reducing the intake noise. This takes advantage of the fact that a further tes spectrum of the intake noise emanating from the internal combustion engine depends directly on the speed, the frequency of the noise resulting from different multiples of the speed. By radiating the noise determined by the control into the intake tract through the loudspeaker 28, the corresponding partial noise in the intake pipe can be reduced. Ideally, the noise emitted by the loudspeaker 28 therefore requires an opposite amplitude of the same amount, so that the corresponding noise component is deleted.
Um den Grad der Geräuschverminderung erfassen zu können, ist im Ansaugtrakt weiterhin ein Fehlermikrofon 30 angebracht, welches das durch den Lautsprecher 28 beeinflußte Ansauggeräusch aufnimmt. Das entsprechend gefilterte Signal des Fehlermikrofons 30 gibt der Steuerung Aufschluß über den Grad der Geräuschminimie- rung im Ansaugtrakt, so daß das Ausgangssignal für den Lautsprecher 28 hinsichtlich einer optimierten Geräuschreduzierung variiert werden kann.In order to be able to detect the degree of noise reduction, an error microphone 30 is also installed in the intake tract, which records the intake noise influenced by the loudspeaker 28. The correspondingly filtered signal of the error microphone 30 gives the control system information about the degree of noise minimization in the intake tract, so that the output signal for the loudspeaker 28 can be varied with regard to an optimized noise reduction.
Mit dem beschriebenen System läßt sich eine effektive Verringerung des Ansauggeräusches unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine erreichen. Im Vergleich zu konventionellen Geräuschdämpfern, wie z. B. Resonatoren, wird für die aktive Geräuschminimierung kein zusätzliches Volumen benötigt.With the system described, an effective reduction in intake noise can be achieved regardless of the speed of the internal combustion engine. Compared to conventional silencers, such as. B. resonators, no additional volume is required for active noise reduction.
Eine effektive Geräuschminimierung in der beschriebenen Weise ist jedoch nicht in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine erwünscht. In bestimmten Betriebs- zuständen benötigt der Fahrer die akustischen Informationen der Brennkraftmaschine, z. B. für die richtige Wahl des Schaltzeitpunktes im Betrieb. Eine konsequente Minderung der Ansauggeräusches über die gesamte Drehzahl der Brennkraftmaschine würde daher dem Fahrer ein falsches Bild der Motorcharakteristik vermitteln, was zu Fehlbelastung der Brennkraftmaschine und somit zu einem erhöhten Verbrauch führen würde.However, effective noise minimization in the manner described is not desirable in all operating states of the internal combustion engine. In certain operating states, the driver needs the acoustic information from the internal combustion engine, eg. B. for the correct selection of the switching point in operation. A consequent reduction in the intake noise over the entire speed of the internal combustion engine would therefore give the driver a wrong picture of the engine characteristics, which would lead to incorrect loading of the internal combustion engine and thus to increased consumption.
Man könnte nun in bestimmten Betriebszuständen die aktive Geräuschminimierung abschalten. Dies hätte jedoch eine abrupte Veränderung des Ansauggeräusches zur Folge, was den Fahrer des Fahrzeugs in ähnlicher Weise verwirren würde, da er dies von gewöhnlichen Brennkraftmaschinen nicht gewöhnt ist. Hierdurch läßt sich das geschilderte Problem daher nicht befriedigend lösen.You could now switch off active noise minimization in certain operating states. However, this would result in an abrupt change in the intake noise, which would similarly confuse the driver of the vehicle since he did so is not used to ordinary internal combustion engines. As a result, the problem described cannot be solved satisfactorily.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, wodurch eine aktive Beeinflussung des Ansauggeräusches einer Brennkraftmaschine möglich ist, wobei der Grad der Beeinflussung des Ansauggeräusches wählbar sein soll. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrensanspruches 1 gelöst. Femer wird gemäß Anspruch 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 beansprucht.The object of the invention is therefore to provide a method and a device for carrying out this method, whereby an active influence on the intake noise of an internal combustion engine is possible, the degree of influence on the intake noise being selectable. This object is achieved by the features of method claim 1. A device for carrying out the method according to claim 1 is also claimed according to claim 3.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in bekannter Weise ein elektromechani- scher Wandler, der z. B. aus einem Lautsprecher bestehen kann und ein Korrekturgeräusch erzeugt, vorgesehen. Dieser ist so angebracht, daß das Ansauggeräusch überlagert werden kann. Das kann z. B. dadurch gewährleistet werden, daß der Lautsprecher an der Außenwand des Ansaugtraktes befestigt ist und in das Innere des Saugrohres hineinstrahlt. Es ist aber ebenso möglich, den Lautsprecher außerhalb des Ansaugsystems im Motorraum unterzubringen. Wichtig hierbei ist lediglich, daß die abgestrahlten Schallwellen des Lautsprechers sich mit dem Ansauggeräusch überlagern lassen.In the method according to the invention is an electromechanical transducer in a known manner, the z. B. can consist of a speaker and generates a correction sound, provided. This is attached so that the intake noise can be superimposed. That can e.g. B. can be ensured that the speaker is attached to the outer wall of the intake tract and radiates into the interior of the intake manifold. However, it is also possible to accommodate the loudspeaker outside the intake system in the engine compartment. The only important thing here is that the emitted sound waves from the loudspeaker can be superimposed with the intake noise.
Weiterhin ist ein Sensor, insbesondere ein Mikrofon vorgesehen, welcher derart im Motorraum oder im Ansaugtrakt angebracht ist, daß er das mit dem Korrekturgeräusch des elektromechanischen Wandlers überlagerte Ansauggeräusch der Brennkraftmaschine registrieren kann. Sowohl der elektromechanische Wandler als auch der Sensor sind an eine Steuerung angeschlossen, welche weiterhin zumindest ein von der Brennkraftmaschine stammendes Drehzahlsignal verarbeitet. In Abhängigkeit des Drehzahlsignals und des Signals des Sensors werden Frequenz, Amplitude und Phase des Ausgangssignals modifiziert, durch welches der elektromechanische Wandler angesteuert wird. Das Drehzahlsignal kann durch einen speziell hierfür vorgesehenen Sensor erzeugt werden, welcher an die Steuerung angeschlossen ist. Alternativ hierzu besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Drehzahlsignal einem anderen, an der Brennkraftmaschine vorgesehenen Informationskreislauf zu entnehmen. Moderne Brennkraftmaschinen besitzen ein Motormanagement, welches ebenfalls die Verwertung des Drehzahlsignals gewährleistet. Dieses System kann für die Drehzahlinformation angezapft werden, wodurch ein zusätzlicher Drehzahlsensor eingespart wird.Furthermore, a sensor, in particular a microphone, is provided, which is attached in the engine compartment or in the intake tract in such a way that it can register the intake noise of the internal combustion engine superimposed with the correction noise of the electromechanical transducer. Both the electromechanical converter and the sensor are connected to a controller, which continues to process at least one speed signal from the internal combustion engine. Depending on the speed signal and the signal from the sensor, the frequency, amplitude and phase of the output signal are modified, by means of which the electromechanical converter is controlled. The speed signal can be generated by a specially provided sensor, which is connected to the control. As an alternative to this, however, there is also the possibility of taking the speed signal from another information circuit provided on the internal combustion engine. Modern internal combustion engines have engine management, which also ensures the utilization of the speed signal. This system can be tapped for speed information, which saves an additional speed sensor.
Der elektromechanische Wandler kann durch einen entsprechend dimensionierten Lautsprecher realisiert werden. Bei geschickter Auslegung des Gesamtsystems kann dies z. B. ein handelsüblicher Lautsprecher mit einem Durchmesser von 15 cm sein, der an der Rohluftleitung angebracht wird. Der Kontrollsensor kann durch ein einfaches Elektretmikrofon gebildet werden. Dieses entwickelt seine Wirkung besonders gut, wenn es in der Nähe der Ansaugöffnung des Ansaugsystems untergebracht wird. Die elektronische Steuereinheit wird bevorzugt durch ein Signalprozessorsystem gebildet, in dem die Funktionseinheiten der Steuerung digital nachgebildet werden. Damit ist eine sehr kleine, integrierte und kostengünstige Realisierung des Systems möglich. Selbstverständlich läßt sich das Signalprozessorsystem auch durch eine Analogrechenschaltung realisieren.The electromechanical transducer can be implemented using an appropriately dimensioned loudspeaker. With a clever design of the overall system, this can, for. B. a commercially available loudspeaker with a diameter of 15 cm, which is attached to the raw air line. The control sensor can be formed by a simple electret microphone. This develops its effect particularly well when it is placed near the intake opening of the intake system. The electronic control unit is preferably formed by a signal processor system in which the functional units of the control are digitally simulated. This enables a very small, integrated and inexpensive implementation of the system. Of course, the signal processor system can also be implemented by an analog computing circuit.
Erfindungsgemäß ist in dem Verfahren vorgesehen, daß das Istgeräusch, welches sich aus der Überlagerung des Ansauggeräusches mit dem Korrekturgeräusch ergibt, mit einem Sollgeräusch verglichen wird. Dabei ist zu betonen, daß das Sollgeräusch auf die Erzielung eines Wunschgeräusches am Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine gerichtet ist, also auch verschieden von 0 sein kann. Durch den Vergleich des Istgeräusches mit dem Sollgeräusch kann die Steuerung die Charakteristik des Korrekturgeräusches derart modifizieren, daß dieses in Überlagerung mit dem Ansauggeräusch der Brennkraftmaschine an das gewünschte Sollgeräusch angenähert wird. Diese Annäherungsschritte werden ständig wiederholt, oder es erfolgt sogar eine kontinuierliche Anpassung des Ansauggeräusches an das Sollgeräusch.According to the invention it is provided in the method that the actual noise, which results from the superimposition of the intake noise with the correction noise, is compared with a target noise. It should be emphasized that the target noise is aimed at achieving a desired sound on the intake tract of the internal combustion engine, and can therefore also be different from 0. By comparing the actual noise with the target noise, the control can modify the characteristic of the correction noise in such a way that it is approximated with the intake noise of the internal combustion engine to the desired target noise. These approximation steps are repeated continuously, or there is even a continuous adaptation of the intake noise to the target noise.
Daraus ergibt sich, daß das gewünschte Sollgeräusch der Steuerung in irgendeiner Weise zur Verfügung gestellt werden muß. Dieses kann insbesondere auch abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt werden, was vorteilhaft ist, da auch das Ansauggeräusch aus den bereits beschriebenen Gründen hauptsächlich drehzahlabhängig ist. Hierdurch läßt sich ein Ansauggeräusch als Istgeräusch erzeugen. Dabei kann die Zielsetzung sowohl die Verminderung des Ansauggeräusches als auch in bestimmen Fällen eine Erhöhung der Ansauggeräusches sein. Ob eine Verminderung oder eine Erhöhung bewirkt wird, hängt von der Phasenlage des Korrekturgeräusches in Bezug auf das Ansauggeräusch ab. Der Betrag der Erhöhung oder Verminderung des Ansauggeräusches läßt sich durch die Amplitude des Korrekturgeräusches beeinflussen und ist durch die Lautsprecherleistung begrenzt. Die Frequenz des Korrekturgeräusches hängt direkt von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ab.It follows that the desired target noise must be made available to the control in some way. This can in particular also be determined as a function of the speed of the internal combustion engine, which is advantageous because the intake noise is mainly speed-dependent for the reasons already described. In this way, intake noise can be generated as actual noise. The objective can be both to reduce the intake noise and, in certain cases, to increase the intake noise. Whether a decrease or an increase is effected depends on the phase position of the correction noise in relation to the intake noise. The amount of increase or decrease in the intake noise can be influenced by the amplitude of the correction noise and is limited by the speaker power. The frequency of the correction noise depends directly on the speed of the internal combustion engine.
Der Vergleich des Istgeräusches mit einem gewünschten Sollgeräusch läßt sich in vorteilhafter Weise auf verschiedene Weise nutzen. Zum Beispiel kann ein starkes Ansauggeräusch, für dessen komplette Löschung die Leistung des Lautsprechers nicht reichen würde, in ein moderateres, für die menschliche Wahrnehmung erträglicheres Ansauggeräusch transformiert werden. Außerdem benötigt der Fahrer des Fahrzeugs in bestimmten Betriebszuständen eine akustische Rückkopplung zum Motor. Dies ist z. B. nötig, um den korrekten Zeitpunkt für das Schalten der Gänge zu ermitteln. In diesen Betriebszuständen kann das Ansauggeräusch der Brennkraftmaschine direkt beeinflußt werden, z. B. durch eine degressive Ansauggeräuschverminderung in höheren Drehzahlbereichen. Letztendlich läßt sich durch Vorgabe des Sollgeräusches auch das Ansauggeräusch hinsichtlich eines sportlichen Klangs der Brennkraftmaschine beeinflussen. Hierdurch finden sich also Anwendungsfälle im Bereich des sogenannten Sound-Design.The comparison of the actual noise with a desired target noise can be advantageously used in various ways. For example, a strong suction noise, for the complete erasure of which the performance of the loudspeaker would not be sufficient, can be transformed into a more moderate suction noise that is more tolerable for human perception. In addition, the driver of the vehicle needs acoustic feedback to the engine in certain operating states. This is e.g. B. necessary to determine the correct time for changing gears. In these operating states, the intake noise of the internal combustion engine can be influenced directly, for. B. by a degressive intake noise reduction in higher speed ranges. Ultimately, by specifying the target noise, the intake noise can also be influenced with regard to a sporty sound of the internal combustion engine. This means that there are applications in the area of so-called sound design.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist in Anspruch 3 beansprucht. Diese Vorrichtung muß zumindest die folgenden Komponenten aufweisen.A device for performing the described method is claimed in claim 3. This device must have at least the following components.
Es ist eine Steuerung notwendig, welche das Drehzahlsignal D der Brennkraftmaschine verarbeiten kann, um in dessen Abhängigkeit ein Steuersignal A zu erzeugen. Das Steuersignal A dient zur Betätigung des elektromechanischen Wandlers, insbesondere des Lautsprechers zur Erzeugung des Korrekturgeräusches. Weiterhin muß die Steuerung Informationen über das Sollgeräuschsignal S und das Istgeräuschsignal I erhalten. Das Sollgeräuschsignal dient der Steuerung zum Vergleich mit dem Istgeräuschsignal, so daß die Abweichung ermittelt werden kann. Das Istgeräuschsignal setzt sich aus der Überlagerung des Ansauggeräusches mit dem Korrekturgeräusch zusammen, wie dies bereits beschrieben worden ist. Das Sollgeräuschsignal entspricht einem Sollgeräusch, welches durch die Beeinflussung des Ansauggeräusches durch das Korrekturgeräusch erzeugt werden soll.A control is necessary which can process the speed signal D of the internal combustion engine in order to generate a control signal A as a function thereof. The control signal A serves to actuate the electromechanical transducer, in particular the loudspeaker, to generate the correction noise. Furthermore, the control must receive information about the target noise signal S and the actual noise signal I. The target noise signal is used by the controller for comparison with the actual noise signal, so that the deviation can be determined. The actual noise signal is composed of the superimposition of the intake noise with the correction noise, as has already been described. The target noise signal corresponds to a target noise which is to be generated by the correction noise influencing the intake noise.
Die Drehzahl der Brennkraftmaschine muß zur Erzeugung des Drehzahlsignals über eine Schnittstelle der Steuerung zugeführt werden. An dieser Schnittstelle ist im allgemeinen ein Drehzahlsensor angeschlossen, der auch in das Motormanagement integriert sein kann. Ein solcher Sensor liefert im allgemeinen bereits ein Drehzahlsignal, welches evtl. in das Drehzahlsignal D konvertiert werden muß.The speed of the internal combustion engine must be fed to the control system to generate the speed signal. A speed sensor is generally connected to this interface and can also be integrated in the engine management. Such a sensor generally already delivers a speed signal, which may have to be converted into the speed signal D.
Für die Erfassung des Istgeräusches muß ebenfalls ein Sensor vorgesehen sein. Der Sensor stellt dann ein entsprechendes Istgeräuschsignal I zur Verfügung, welches in der Steuerung verarbeitet werden kann.A sensor must also be provided to detect the actual noise. The sensor then provides a corresponding actual noise signal I, which can be processed in the control.
Zuletzt muß ein elektromechanischer Wandler zur Erzeugung des Korrekturgeräusches vorgesehen werden. Hier ist im allgemeinen ein handelsüblicher Lautsprecher ausreichend.Finally, an electromechanical transducer must be provided to generate the correction noise. A commercially available loudspeaker is generally sufficient here.
Die beschriebene Vorrichtung bedeutet einen Minimalaufwand an Komponenten zur Erreichung einer aktiven Beeinflussung des Ansauggeräusches. Die Steuerung wird bevorzugt durch einen digitalen Rechner gebildet. Die Signale müssen entsprechend in analoge oder digitale Form gewandelt werden. Das Steuersignal muß evtl. noch verstärkt werden, um die gewünschten Amplituden der Lautsprecherschwingungen zur Erzeugung des Korrekturgeräusches zu erzielen.The device described means a minimal outlay on components for actively influencing the intake noise. The control is preferably formed by a digital computer. The signals must be converted accordingly into analog or digital form. The control signal may have to be amplified in order to achieve the desired amplitudes of the loudspeaker vibrations for generating the correction noise.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Steuerung weist diese folgende Komponenten auf. Ein erstes Mittel ist zur Erzeugung des in seiner Frequenz vom Drehzahlsignal D abhängigen Steuersignals vorgesehen. Hierbei kann es sich z. B. um einen Generator für ein sinusförmiges Steuersignal handeln.According to a special embodiment of the control, it has the following components. A first means is provided for generating the frequency-dependent control signal D in terms of its frequency. This can be, for. B. is a generator for a sinusoidal control signal.
Ein zweites Mittel dient zur Einstellung von Betrag und Phase des Steuersignals A in Abhängigkeit von einem Vergleichssignal V. Das Vergleichssignal V stellt das Ergebnis aus dem Vergleich des Istgeräuschsignals I und des Sollgeräuschsignals S dar. Es zeigt somit die Abweichung des Istgeräusches von dem gewünschten Sollgeräusch. Hiervon abhängig wird Betrag und Phase des Steuersignals korrigiert, wodurch sich eine weitere Annäherung des Istgeräusches an das Sollgeräusch ergibt. Hierbei kann ein Zusatzmittel zur Berücksichtigung der akustischen Übertragungsfunktion zwischen Wandler und Sensor hilfreich sein. Dies ermöglicht die freie Wahl für den Einbauort von elektromechanischem Wandler und Sensor. Die Übertragungsfunktion ist damit ein von dem System abhängiger konstanter Parameter.A second means is used to adjust the magnitude and phase of the control signal A as a function of a comparison signal V. The comparison signal V represents the result of the comparison of the actual noise signal I and the target noise signal S. It thus shows the deviation of the actual noise from the desired target noise. Depending on this, the magnitude and phase of the control signal are corrected, resulting in a further approximation of the actual noise to the target noise. In this case, an additive to take into account the acoustic transfer function between the transducer and sensor can be helpful. This allows free choice for the installation location of the electromechanical transducer and sensor. The transfer function is therefore a constant parameter dependent on the system.
Weiterhin ist ein drittes Mittel zur Erzeugung des Sollgeräuschsignals S vorgesehen. Dieses Mittel kann ebenfalls in den Rechner der Steuerung integriert sein. Als Eingangsgröße wird zumindest das Drehzahlsignal D verarbeitet, mit dessen Hilfe ein drehzahlabhängiges Sollgeräuschsignal S erzeugt werden kann. Selbstverständlich können auch weitere Motorparameter in diese Berechnung einfließen. Hier wäre z. B. die Stellung des Gaspedals, der gewählte Gang im Getriebe oder die bereits erwähnte Drosselklappe zu nennen.Furthermore, a third means for generating the target noise signal S is provided. This means can also be integrated in the computer of the control. At least the speed signal D is processed as an input variable, with the aid of which a speed-dependent target noise signal S can be generated. Of course, other engine parameters can also be included in this calculation. Here would be B. the position of the accelerator pedal, the gear selected in the transmission or the throttle already mentioned.
Ein viertes Mittel ist vorgesehen, um aus dem Istgeräuschsignal und dem Sollgeräuschsignal ein Vergleichssignal zu bilden. Dies geschieht bevorzugt durch Bildung von deren Differenz, welche Aussagen über die Abweichung zwischen Ist- und Sollgeräusch ermöglicht. Auf diese Weise entsteht das Vergleichssignal V, welches zur Beeinflussung des Steuersignals A herangezogen wird.A fourth means is provided in order to form a comparison signal from the actual noise signal and the target noise signal. This is preferably done by forming their difference, which enables statements to be made about the deviation between the actual and target noise. In this way, the comparison signal V is generated, which is used to influence the control signal A.
Wie bereits erwähnt, ist es besonders sinnvoll, die Steuersignale sinusförmig auszuführen. Diese können dann an die höheren Ordnungen des drehzahlabhängigen Motorgeräusches angepaßt werden. Sollen dabei mehrere Ordnungen des Motorgeräusches beeinflußt werden, muß die Vorrichtung kaskadiert werden. Damit ist gemeint, daß das erste und zweite Mittel der Steuerung mehrfach parallel in der Steue- rung angeordnet werden. Jede parallele Anordnung ist jeweils für die Erzeugung eines speziellen Steuersignals A bzw. für dessen Einstellung von Betrag und Phase verantwortlich. Die Steuersignale werden dann durch ein fünftes Mittel zur Addition zusammengefaßt, so daß deren Überlagerung an das dritte Mittel zur Erzeugung des Sollgeräuschsignals weitergegeben werden kann. Hierdurch läßt sich dann der elektromechanische Wandler ansteuern.As already mentioned, it is particularly useful to execute the control signals sinusoidally. These can then be adapted to the higher orders of the speed-dependent engine noise. If several orders of engine noise are to be influenced, the device must be cascaded. This means that the first and second means of control multiple times in parallel in the control be arranged. Each parallel arrangement is responsible for the generation of a special control signal A or for the adjustment of its magnitude and phase. The control signals are then combined by a fifth means for addition, so that their superimposition can be passed on to the third means for generating the target noise signal. In this way, the electromechanical transducer can then be controlled.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen:An embodiment is explained below with reference to the drawings. Here show:
Figur 1 die Anordnung der Vorrichtung an der Brennkraftmaschine alsFigure 1 shows the arrangement of the device on the internal combustion engine as
Blockschaltbild undBlock diagram and
Figur 2 einen möglichen Aufbau der Steuerung gemäß Figur 1 alsFigure 2 shows a possible structure of the controller according to Figure 1 as
Blockschaltbild.Block diagram.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 schematisch dargestellt. Diese besitzt einen Ansaugtrakt 11 mit einer Drosselklappe 12 und einer Abgasanlage 13. Die Richtung der Ansaugluft sowie des Abgases ist durch Pfeile angedeutet.An internal combustion engine 10 is shown schematically in FIG. This has an intake tract 11 with a throttle valve 12 and an exhaust system 13. The direction of the intake air and the exhaust gas is indicated by arrows.
Im Ansaugtrakt ist weiterhin ein elektromechanischer Wandler 14, der hier als Lautsprecher ausgeführt ist, angeordnet. An einem Ansaugstutzen 15 ist ein Sensor 16, hier als Mikrofon ausgeführt, angebracht. Weiterhin ist eine Steuerung 17 vorgesehen, der ein durch den Sensor 16 aufgenommenes Istgeräuschsignal I sowie ein von der Brennkraftmaschine 10 abgenommenes Drehzahlsignal D zugeführt wird. Das Drehzahlsignal kann z. B. durch einen Drehzahlsensor 18 gemessen werden. Auch ist die Messung des Drosselklappenwinkels mit Hilfe eines Lagesensors 19 möglich. Diese erzeugt einen weiteren Parameter P, der ebenfalls durch die Steuerung 17 verarbeitet werden kann.An electromechanical transducer 14, which is designed here as a loudspeaker, is also arranged in the intake tract. A sensor 16, here embodied as a microphone, is attached to an intake port 15. Furthermore, a controller 17 is provided, to which an actual noise signal I picked up by the sensor 16 and a speed signal D picked up by the internal combustion engine 10 are fed. The speed signal can e.g. B. measured by a speed sensor 18. It is also possible to measure the throttle valve angle with the aid of a position sensor 19. This generates a further parameter P, which can also be processed by the controller 17.
Die Steuerung 17 erzeugt ein Steuersignal Ages, welches von dem elektromechani- schen Wandler 14 in ein Korrekturgeräusch 20 umgesetzt wird. Dieses wird dem Ansauggeräusch 21 der Brennkraftmaschine, welches sich durch den Ansaugtrakt 11 ausbreitet, überlagert. Hieraus ergibt sich ein Istgeräusch 22, welches z. B. am Ansaugstutzen 15 durch den Sensor 16 gemessen werden kann. Daraus resultiert das Istgeräuschsignal I.The controller 17 generates a control signal A tot , which is converted into a correction noise 20 by the electromechanical converter 14. This is superimposed on the intake noise 21 of the internal combustion engine, which propagates through the intake tract 11. This results in an actual noise 22 which, for. B. can be measured on the intake manifold 15 by the sensor 16. This results in the actual noise signal I.
Die Steuerung 17 ist als digitaler Rechner aufgebaut. Das Steuersignal Ages muß daher durch einen Digitalanalogwandler 24 in ein analoges Signal umgewandelt werden, mit dessen Hilfe der elektromechanische Wandler 14 angesteuert werden kann. Diese Ausführungsform stellt die günstigste Variante hinsichtlich des Komponentenaufwands, der Fertigungskosten und der Zuverlässigkeit der Vorrichtung dar. Genauso denkbar ist jedoch der Aufbau der Steuerung 17 als Anlogrechner. Die Signale werden entsprechend analog verarbeitet und müssen evtl. vorher in Analogsignale gewandelt werden (je nachdem, ob die Sensoren digitale oder analoge Signale liefern). Das Steuersignal Ages, welches eine analoge Steuerung 17 zur Verfügung stellt, muß dann nicht mehr gewandelt werden. Evtl. ist noch eine Verstärkung des Steuersignals Ages notwendig. Dies geschieht gegebenenfalls durch einen Verstärker 23.The controller 17 is constructed as a digital computer. The control signal A tot must therefore be converted by a digital-to-analog converter 24 into an analog signal, with the aid of which the electromechanical converter 14 can be controlled. This embodiment represents the cheapest variant in terms of component complexity, manufacturing costs and the reliability of the device. However, the construction of the control 17 as an analog computer is equally conceivable. The signals are processed analogously and may have to be converted into analog signals beforehand (depending on whether the sensors deliver digital or analog signals). The control signal Ag es , which is provided by an analog control 17, then no longer has to be converted. Possibly. an amplification of the control signal A ges is still necessary. This may be done by an amplifier 23.
Ein Beispiel für den Aufbau der Steuerung 17 ist Figur 2 zu entnehmen. Diese Steuerung weist eine Schnittstelle 25a, b für den Eingang des Drehzahlsignals D von der Brennkraftmaschine auf. Über die Schnittstelle 25a kann das Drehzahlsignal D von einem ersten Mittel 26 zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Steuersignals A verarbeitet werden. Über die Schnittstelle 25b wird auch ein drittes Mittel 27 mit dem Drehzahlsignal D versorgt. Dieses dritte Mittel ist zur Erzeugung eines Sollgeräuschsignals S vorgesehen. Über die Schnittstellen 25c können weitere Parameter, wie z. B. Informationen über die Stellung der Drosselklappe 12 oder die Stellung des Gaspedals oder des eingelegten Ganges oder auch über die der Brennkaftmaschine zugeführte Luftmasse in das dritte Mittel eingespeist werden. Ein viertes Mittel 28 ist zur Erzeugung eines Vergleichssignals V vorgesehen. Das Vergleichssignal wird durch Differenzbildung zwischen dem Sollgeräuschsignal S und dem Istgeräuschsignal I, welches über eine Schnittstelle 25d der Steuerung zugeführt wird, berechnet.An example of the structure of the control 17 can be seen in FIG. 2. This controller has an interface 25a, b for the input of the speed signal D from the internal combustion engine. Via the interface 25a, the speed signal D can be processed by a first means 26 for generating a speed-dependent control signal A. A third means 27 is also supplied with the speed signal D via the interface 25b. This third means is provided for generating a target noise signal S. Via the interfaces 25c further parameters, such as. B. information about the position of the throttle valve 12 or the position of the accelerator pedal or the gear engaged or about the air mass supplied to the internal combustion engine can be fed into the third means. A fourth means 28 is provided for generating a comparison signal V. The comparison signal is calculated by forming the difference between the target noise signal S and the actual noise signal I, which is fed to the control system via an interface 25d.
Das bereits genannte erste Mittel 26 erzeugt das Steuersignal A. Schon bei der Erzeugung dieses Steuersignals fließt das Drehzahisignal D der Brennkraftmaschine ein. In der Steuerung gemäß des Ausführungsbeispiels ist das erste Mittel 26 zweifach vorgesehen. Auf diese Weise lassen sich zwei Ordnungen des drehzahlabhängigen Ansauggeräusches direkt beeinflussen. Auf die dargestellte Weise ist das System für beliebig viele Ordnungen kaskadierbar.The already mentioned first means 26 generates the control signal A. The speed signal D of the internal combustion engine already flows in when this control signal is generated. The first means 26 is provided twice in the control according to the exemplary embodiment. In this way, two orders of the speed-dependent intake noise can be influenced directly. In the manner shown, the system can be cascaded for any number of orders.
Im Anschluß an das erste Mittel folgt ein zweites Mittel 29 zur Einstellung von Betrag und Phase des Steuersignals A. Hierzu wird das Vergleichssignal V herangezogen, welches ein Maß der Abweichung des Istgeräusches 22 von einem dem Sollgeräuschsignal S entsprechenden Sollgeräusch darstellt. Das Vergleichssignal V wird mit dem mit der Übertragungsfunktion H gesteuerten Steuersignal AH multipliziert, wobei sich hierdurch ein Maß für die Veränderung von Betrag und Phase des Steuersignals A ergibt. Die Übertragungsfunktion H ergibt sich aus den geometrischen und akustischen Gegebenheiten des Anwendungsfalles und kann eine Konstante sein. Sie kommt dadurch zustande, daß das mit dem Korrekturgeräusch 20 überlagerte Ansauggeräusch 21 bis zur Aufnahme durch den Sensor 16 als Istgeräusch 22 einer Veränderung unterliegt, die durch die Übertragungsfunktion H beschrieben ist. Die Übertragungsfunktion H ist in einem Zusatzmittel 30 abgelegt und wird dem zweiten Mittel 29 zur Verfügung gestellt.The first means is followed by a second means 29 for adjusting the amount and phase of the control signal A. For this purpose, the comparison signal V is used, which represents a measure of the deviation of the actual noise 22 from a target noise corresponding to the target noise signal S. The comparison signal V is multiplied by the controlled with the transfer function H A control signal H, where this results in a measure of the variation of magnitude and phase of the control signal A. The transfer function H results from the geometric and acoustic conditions of the application and can be a constant. It arises from the fact that the intake noise 21 superimposed with the correction noise 20 is subject to a change, as recorded by the sensor 16 as the actual noise 22, which is described by the transfer function H. The transfer function H is stored in an additional means 30 and is made available to the second means 29.
Die zweiten Mittel 29 liefern je ein in Frequenz, Amplitude und Phasenlage definiertes Steuersignal A. Diese Steuersignale werden durch ein fünftes Mittel 31 addiert und ergeben auf diese Weise das für den elektromechanischen Wandler relevante Steuersignal Ages- Das fünfte Mittel 31 ist also nur im Falle einer Kaskadierung auf mehreren Motorordnungen notwendig. Der prinzipielle Aufbau der Vorrichtung bleibt davon jedoch unberührt. In jedem Falle liefert die Steuerung ein Steuersignal A oder Ages, welches zur Steuerung des elektromechanischen Wandlers dienen soll. The second means 29 each deliver a control signal A defined in frequency, amplitude and phase position. These control signals are added by a fifth means 31 and in this way result in the control signal A tot relevant for the electromechanical transducer - the fifth means 31 is therefore only in the case cascading on several engine orders necessary. The basic structure of the device remains unaffected. In any case, the control system delivers a control signal A or A total which is intended to control the electromechanical converter.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur aktiven Beeinflussung des Ansauggeräusches (21 ) einer Brennkraftmaschine,1. A method for actively influencing the intake noise (21) of an internal combustion engine,
- bei dem ein elektromechanischer Wandler (14) ein Korrekturgeräusch (20) erzeugt, welches das Ansauggeräusch überlagert,- in which an electromechanical transducer (14) generates a correction noise (20) which overlaps the intake noise,
- eine Steuerung (17) zumindest ein von der Brennkraftmaschine stammendes Drehzahlsignal verarbeitet, um in dessen Abhängigkeit die Frequenz und Amplitude und Phase des schwingenden elektomechanischen Wandlers (14) zu beeinflussen und- A controller (17) processes at least one speed signal originating from the internal combustion engine in order to influence the frequency and amplitude and phase of the oscillating electro-mechanical converter (14) as a function thereof
- ein Sensor (16) das die Überlagerung von Ansauggeräusch der Brennkraftmaschine und Korrekturgeräusch des elektromechanischen Wandlers (14) enthaltende Istgeräusch (22) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass- A sensor (16) which records the superimposition of the intake noise of the internal combustion engine and the correction noise of the electromechanical transducer (14) actual noise (22), characterized in that
- das Istgeräusch (22) in der Steuerung (17) mit einem gewünschten Sollgeräusch verglichen wird,- The actual noise (22) is compared in the control (17) with a desired target noise,
- die Steuerung (17) die Charakteristik des Korrekturgeräusches (20) derart modifiziert, das dieses in Überlagerung mit dem Ansauggeräusch der Brennkraftmaschine an das gewünschte Sollgeräusch angenähert wird.- The controller (17) modifies the characteristic of the correction noise (20) in such a way that this is approximated with the intake noise of the internal combustion engine to the desired target noise.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sollgeräusch in Abhängigkeit zumindest der Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the target noise is determined as a function of at least the speed of the internal combustion engine.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese - eine Steuerung zur Erzeugung eines Steuersignals A und zur Verarbeitung eines Drehzahlsignals D, eines Sollgeräuschsignals S und eines Istgeräuschsignals I,3. Device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that this a controller for generating a control signal A and for processing a speed signal D, a target noise signal S and an actual noise signal I,
- eine Schnittstelle (25a, b) an der Steuerung zur Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und Wandlung in das Drehzahlsignal D,- an interface (25a, b) on the control for detecting the speed of the internal combustion engine and converting it into the speed signal D,
- einen Sensor (16) zur Erfassung des Istgeräusches und Wandlung in das Istgeräuschsignal I,- a sensor (16) for detecting the actual noise and converting it into the actual noise signal I,
- einen elektromechanischen Wandler (14) zur Erzeugung des Korrekturgeräusches durch Wandlung des Steuersignals A, aufweist, wobei der Sensor (16) und der elektromechanische Wandler (14) an die Steuerung angeschlossen sind.- An electromechanical converter (14) for generating the correction noise by converting the control signal A, wherein the sensor (16) and the electromechanical converter (14) are connected to the controller.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (17)4. The device according to claim 3, characterized in that the controller (17)
- ein erstes Mittel (26) zur Erzeugung des in seiner Frequenz vom Drehzahlsignal D abhängigen Steuersignals A,- a first means (26) for generating the frequency-dependent control signal A in terms of its frequency,
- ein zweites Mittel (29) zur Einstellung von Betrag und Phase des Steuersignals A in Abhängigkeit von einem Vergleichssignal V,- A second means (29) for adjusting the amount and phase of the control signal A as a function of a comparison signal V,
- ein drittes Mittel (27) zur Erzeugung der Sollgeräuschsignals S und- A third means (27) for generating the target noise signal S and
- ein viertes Mittel (28) zur Erzeugung des Vergleichssignals V in Abhängigkeit vom Istgeräuschsignal I und dem Sollgeräuschsignal S aufweist.- A fourth means (28) for generating the comparison signal V as a function of the actual noise signal I and the target noise signal S.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel ein Zusatzmittel (30) zur Berücksichtigung einer akustischen Übertragungsfunktion H zwischen Wandler (14) und Sensor (16) aufweist.5. The device according to claim 4, characterized in that the second means comprises an additional means (30) for taking into account an acoustic transfer function H between the transducer (14) and sensor (16).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Mittel eine Schnittstelle (25 b) zur Ermittlung des Sollgeräusches in Abhängigkeit des Drehzahlsignals D aufweist.6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the third means has an interface (25 b) for determining the target noise as a function of the speed signal D.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel (26) ein Generator für ein sinusförmiges Steuersignal A ist. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Mittel mehrfach parallel in der Steuerung angeordnet ist, wobei ein fünftes Mittel (31 ) zur Addition der entstehenden Steuersignale A und Weitergabe des resultierenden Steuersignal Ages an das dritte Mittel vorgesehen ist. 7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the first means (26) is a generator for a sinusoidal control signal A. Apparatus according to claim 7, characterized in that the first and second means are arranged several times in parallel in the control, a fifth means (31) being provided for adding the resulting control signals A and forwarding the resulting control signal A tot to the third means.
EP00962457A 1999-10-15 2000-09-08 Method and device for actively influencing the intake noise of an internal combustion engine Withdrawn EP1221158A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

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