[发明专利]排气声音的有源设计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月2日在德国提交的标题为“AKTIVEGESTALTUNG VON”的专利申请No.102011120051.0的优先权,其内容整体引用合并于此。

技术领域

本发明涉及用于与内燃机、混合驱动单元或电动机一起操作的车辆的排气声音的有源设计。本发明具体涉及排气声音的整体声波图的影响。

背景技术

内燃机（不管它们的具体设计如何，比如往复式发动机、非活塞式（pistonless）旋转发动机或自由活塞发动机）的操作以重复的行程（stroke）发生，在每一个行程中，某些过程被实施，比如燃料和空气混合物的吸入和压缩、燃烧、以及经燃烧的燃料空气混合物的排放等等。由此产生的声音一方面直接作为固体载声通过发动机传播，并且另一方面它们伴随燃烧气体通过发动机的排气系统或排气线路而排出。

通过内燃机作为固体载声传播的声音一般地可以通过车辆的发动机舱中的适当的隔音（insulating）材料而被良好地隔绝。

为了减少与排放的气体一起逃逸的发声，声音吸收设备通常被布置在排气管中。这样的消音器可以例如根据吸收和/或反射原理来工作。所谓的有源的（active）的消音或声音消除系统也是已知的，其将电声地生成的抗噪声脉冲串叠加在与燃烧气体一起传送的声脉冲串上。这种有源的消音系统（也被称为反声音系统）的描述将会例如在文献US 4,177,874,US 5,229,556,US 5,233,137,US 5,343,533,US 5,336,856,US 5,432,857,US 5,600,106,US 5,619,020,EP 0373188,EP 0674097,EP 0755045,EP 0916817,EP 1055804,EP 1627996,DE 19751596,DE 102006042224,DE 102008018085和DE 102009031848中找到。

然而，出于若干个原因，排气声音的完全消除是不可取的。一方面，几乎无声的车辆在道路交通中代表重大的安全风险，因为交通参与者于是只能在该几乎无声的车辆已经处于他或她的中心视野中时识别它。因此交通参与者通常将不会感知到从侧面接近或者甚至从后面接近的极低噪声的车辆。而且，大多数车辆驾驶员习惯于借助排气声音估计他们的车辆的速度和加速度以及车辆的驱动系统中的潜在不规则情况。因此，例如，与车辆停止时的汽缸结束工作相关联的噪声减少，经常引起乘客对车辆驱动系统的可能的故障的担忧。最后，还应当提及，车辆留给人们的印象不仅由其光学外观支配，而且刚好在很大程度上由其驱动噪声以及特别是其排气声音的声波图（acoustic pattern）支配。

在现代柴油机车辆和具有混合驱动系统的车辆的情况下，一般地不再可能以通常的方式根据排气声音判断实际的发动机功率或车辆速度。正是如此，汽缸结束工作的车辆的驾驶员可能再也不能非常确定他尚未使发动机停转。

因此，有源的声音系统已被开发用于车辆的排气系统中，利用该有源的声音系统，有可能通过合成方式生成排气声音。相应的系统具有电声换能器，其通过连接器件连接到内燃机的排气线路以便将电声地生成的声波叠加在源于发动机中的燃烧过程的声波上。以此方式，车辆的排气声音可以被故意地修改。考虑发动机参数的当前值，比如发动机速度或点火次序，换能器的电输入信号通过控制生成为所谓的控制信号。

这种控制的当前实施例具有用于生成控制信号的软件处理设备，其中所生成的特定的控制信号根据特定发动机操作状态所期望的排气声音模式而产生。由于技术的限制，这种软件生成的控制信号的频率范围目前限于大约500Hz，然而其结果是，所得的排气声音被感知为合成的而非自然的。在这里，自然发声的排气声音是指具有由利用消声器（muffler）的传统排气系统生成的声波图的排气声音。

为了显得自然的声波图，控制信号应当具有更高频率的分量，而这些分量的单独生成是控制设备的沉重负担并且因此是不实用的。

基于以上所述，因此期望的是提供一种用于具有内燃机或混合驱动系统的车辆的排气系统或用于具有纯电驱动系统的车辆的声音生成系统，其产生自然发声的排气声音、车辆的特定驱动系统条件的特性。

发明内容