影响机动车辆排气噪声的方法和用于机动车辆的排气系统技术方案

在影响机动车辆的排气噪声的方法中，控制单元生成噪声包信号(C)，控制单元将噪声包信号(C)各自单独地或以与基础信号(B)叠加的方式发送至与机动车辆的排气支管相关联的扬声器，以及扬声器将各个噪声包信号(C)或叠加有噪声包信号(C)的基础信号(B)转换成声波，其中，各个噪声包信号(C)作为时间受限的声波包，即所谓的噪声包由扬声器发出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及影响机动车辆的排气噪声的方法以及用于机动车辆的排气系统。排气噪声即从排气系统的出口发出的声波最大化地决定机动车辆的听觉感受。在当代的机动车辆中，特别是在具有柴油发动机的那些机动车辆中，由发动机原始生成并且被引导至排气系统的噪声和振荡通常通过比如催化转换器或微粒过滤器这样的废气净化系统来大幅影响和抑制。因此，排气噪声不再对应于自然的、未受抑制的发动机噪声；相反，排气噪声听起来是被抑制的并且不是特别动感的。另外，在比如四缸发动机的较小发动机的情况下，排气噪声听起来不太有吸引力。为了改进并且使这样的车辆具有更动感的声音，已知下述排气系统，其中，扬声器与排气支管流通地连通，以使其可以将声波发射至排气支管中。这使得能够通过选择性控制扬声器来影响排气噪声。通常，试图生成包括两种成分的排气噪声。排气噪声中的第一成分包括由发动机产生的谐波振荡。基阶的谐波振荡的频率为发动机转动频率的一半，而较高的阶次是其倍数。因此，这些谐波振荡的频率取决于发动机的速度。在图1中，针对示例性四缸发动机示意性地绘制了在不同的速度下的三个阶次的频率。在常见的排气系统的端部即尾管至环境的出口处仅存在这三个阶次。这三个阶次在图1中显示为实线。这三个谐波振荡的声音并不自然并且不是很具有动感。为此，已知方案中将对应于另外的阶次、特别是中间阶的谐波振荡经由扬声器插入至排气支管中。另外的阶次的谐波振荡在图1中显示为虚线。以这种方式生成的排气噪声听起来更有吸引力且质量更高。排气噪声中的第二成分为所谓的静态噪声。静态噪声源自废气流速的稳定成分。高流速在排气支管中引起涡流，这进而被感知为噪声。流速的稳定成分随着由发动机产生的废气量的增大而增大，因此是随着发动机速度的增大而增大，并且将能够被感知为特定的速度。该速度在图1中由竖直虚线指示。静态噪声还可以由扬声器产生或放大以获得尽可能自然的声学图案。然而，特别是在低发动机速度下，以这种方式被影响的排气噪声甚至不会对应于所使用的发动机的自然排气噪声或者试图模拟其声音的更动感的发动机的自然排气噪声。本专利技术的目的是提供影响机动车辆的排气噪声的方法以及用于该机动车辆的排气系统，该排气系统进一步增强了自然和/或动感的排气噪声的感受。通过影响机动车辆的排气噪声的方法来实现该目的，其中：(a)控制单元生成噪声包信号，(b)控制单元将噪声包信号各自单独地或以与基础信号叠加的方式发送至与机动车辆的排气支管相关联的扬声器，以及(c)扬声器将各个噪声包信号或叠加有噪声包信号的基础信号转换成声波，其中，各个噪声包信号作为时间受限的声波包，即所谓的噪声包由扬声器发出。本专利技术利用以下事实：除了上面已经描述的两个分量之外，车辆的自然排气噪声具有第三分量。第三分量由流速的瞬时峰值引起，且第三分量也称为动态噪声。出于说明的目的，图2以大大简化的方式描绘了作为假定阶次的稳定流速与微粒速度之和的流速根据发动机速度而随时间的变化。可以看出，特别是在低速的情况下，流速的幅度振荡地非常剧烈。该剧烈振荡是由在低速范围内优于流速的剧烈振荡的微粒速度引起的。然而，当速度增大并且由此各阶次的频率增大时，微粒速度的幅度减小。但是平均流速大大增加，使得整个流速增大。如上面已经描述的，排气支管中具有高流速的涡流产生了可感知的噪声。已经绘制出了作为人类感知噪声的假定阈值的水平虚线。然而，实际上，该阈值是可改变的。明显的是，由于声学微粒速度的幅度高，因此流速重复地暂时超出低速下的感知阈值。在高于感知阈值的这些瞬时峰值处，噪声在短时间内可以感知到。该噪声是时间受限的并且表现为具有与谐波振荡的频率同步的周期性，即出现可感知的噪声之间的时间间隔。在本上下文中，同步意味着噪声随着谐波振荡的频率的变化——特别是当速度增大时而增大——而发生变化的周期性。在较高的速度下，流速总是大于感知阈值，使得上述静态噪声是占优势的。现在，本专利技术将噪声包添加至排气噪声，由此，由于噪声包被感知为对应于动态噪声的、时间受限的噪声，因此排气噪声的自然感受大大增强。作为说明，由噪声包产生的噪声可以被认为是非常快速地操作并且不产生声音的手动空气泵的空气噪声。噪声包也不产生任何可听声音或泛音(overtone)，也不被感知为任何可听声音或泛音。噪声包的幅度函数的时间相关性可以被看作是利用基础信号对具有原始恒定的平均幅度的噪声信号所进行的幅度调制。因此，通过简单的相加将这两种信号叠加，由此该方法尽可能地保持简单。控制单元可以是发动机控件自身或者可以耦接至发送机控件。优选地，根据车辆的当前工况，特别是发动机负载、发动机速度以及排气支管中的气体温度中至少之一，来选择噪声包信号，特别是噪声包信号的周期性、噪声包信号的时间长度、噪声包信号的包络形状、噪声包信号的包络幅度以及噪声包信号的频谱中至少之一。以这种方式，可以确定的是，将所生成的噪声包信号以及由此生成的噪声包选择为使其再现为尽可能自然的声音并且与源自发动机的实际噪声协调互补。此处，发动机控件可以向控制单元发送与车辆的工况有关的信息，特别是与发动机负载、发动机速度和/或排气支管的温度有关的信息。作为替选方案，控制单元可以被整合到发动机控件中。例如，噪声包信号的周期性(频率)等于或大于5Hz；更具体地，其是在5Hz至500Hz的范围内，因此对于5Hz至500Hz的频率的谐波振荡可以生成噪声包。在此，噪声包信号的频谱可以包括在100Hz与4000Hz之间的频率。在一个变型实施方式中，使用以合成的方式生成的噪声(特别是有色噪声)或存储在控制单元中的已记录噪声的片段和所存储的已记录噪声包的片段来生成噪声包信号。这使得噪声包的声音如所期望的那样改变并且被调节成自然的动态噪声。还可以设想的是，还根据多个已记录噪声包的叠加而生成噪声包信号。优选地，至少七个连续的噪声包信号构成噪声包图案，噪声包图案的持续时间长于1秒，在噪声包图案自身重复时优选地长于20秒，从而避免由于噪声包的相加而产生音调振荡。在各个噪声包信号以人耳可听见范围内的重复频率有规律地重复时，音调振荡逐步扩展。因此这些音调振荡可以被感知为不自然的或干扰的。由于预定的、相对长的噪声包图案最小持续时间，可以防止各个噪声包以干扰重复频率有规律地重复。然而，这些音调振荡的问题仅在使用已记录噪声来生成噪声包信号时出现，而不在对于各个噪声包信号新生成随机噪声时出现。在这方面，两个相应的连续噪声包信号以及更具体地所有噪声包信号可以呈现出不同的频谱。例如，控制单元特别以合成的方式生成基础信号，基础信号以对应于发动机转动频率的一半的谐波振荡与更高阶次的谐波振荡的叠加为特征。这样此，可以模拟由发动机原始生成的所有谐波振荡。特别地，在高发动机速度的情况下，基础信号在此可以表示连续噪声，从而使扬声器生成静态噪声。在本专利技术的一个配置中，噪声包信号是根据基础信号，特别是基于基础信号的一个或更多个所选择的谐波振荡，特别是通过利用基础信号的幅度或利用基础信号的一个或更多个所选择的谐波振荡的幅度对噪声进行幅度调制来生成的。这使得噪声包信号被生成为匹配于基础信号。在一个变型实施方式中，噪声包信号是也基于扬声器无法有效生成的低频谐波振荡，或是唯一地基于扬声器无法有效生成的低频谐波振荡来生成的，这造成这些谐波振荡存在于排气噪声中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影响机动车辆的排气噪声的方法，其中：(a)控制单元(22)生成噪声包信号(C)，(b)所述控制单元(22)将所述噪声包信号(C)各自单独地或以与基础信号(B)叠加的方式发送至与所述机动车辆的排气支管(12)相关联的扬声器(14)，以及(c)所述扬声器(14)将各个噪声包信号(C)或叠加有所述噪声包信号(C)的所述基础信号(B)转换成声波，其中，所述各个噪声包信号(C)作为时间受限的声波包由所述扬声器(14)发出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.04 DE 102014104850.41.一种影响机动车辆的排气噪声的方法，其中：(a)控制单元(22)生成噪声包信号(C)，(b)所述控制单元(22)将所述噪声包信号(C)各自单独地或以与基础信号(B)叠加的方式发送至与所述机动车辆的排气支管(12)相关联的扬声器(14)，以及(c)所述扬声器(14)将各个噪声包信号(C)或叠加有所述噪声包信号(C)的所述基础信号(B)转换成声波，其中，所述各个噪声包信号(C)作为时间受限的声波包由所述扬声器(14)发出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述车辆的当前工况、特别是发动机负载、发动机速度和所述排气支管中的气体温度中的至少一个，来选择所述噪声包信号(C)，特别是所述噪声包信号(C)的周期性(P)、所述噪声包信号(C)的时间长度(L)、所述噪声包信号(C)的包络的形状、所述噪声包信号(C)的包络的幅度和所述噪声包信号(C)的频谱中的至少一个。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述噪声包信号(C)的周期性(P)等于或大于5Hz，特别是在5Hz至500Hz的范围内。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用以合成的方式生成的噪声特别是有色噪声或被存储在所述控制单元(22)中的已记录噪声的片段以及所存储的已记录噪声包的片段，来生成所述噪声包信号(C)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少七个连续的噪声包信号(C)构成噪声包图案(D)，所述噪声包图案(D)的持续时间长于1秒，当所述噪声包图案(D)自身重复时优选地长于20秒。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制单元(22)生成所述基础信号(B)，特别是以合成的方式生成所述基础信号(B)，所述基础信号(B)以对应于发动机的转动频率的一半及其更高阶次的谐波振荡的叠加为特征。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述噪声包信号(C)是根据所述基础信号(B)，特别是基于所述基础信号(B)的一个或更多个选定谐波振荡，特别是通过利用所述基础信号(B)的幅度或利用所述基础信号(B)的一个或更多个选定谐波振荡的幅度对噪声进行幅度调制而生成的。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述噪声包信号(C)也是基于无法由所述扬声器(14)有效生成的低频谐波振荡生成，或是唯一地基于由所述扬声器(14)有效生成的低频谐波振荡而生成的。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，如果所述噪声包信号(C)是基于无法由所述扬声器(14)有效生成的低频谐波振荡来生成的，则所述控制单元(22)将所述噪声包信号(C)各自单独地发送至所述扬声器(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：格哈德·青特尔，马丁·翁贝豪恩，丹尼斯·本嫩，托比亚斯·申德勒，
申请(专利权)人：佛吉亚排放控制技术德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE