[发明专利]传输路径补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及通过内燃机驱动的车辆的排气系统的有源吸声。

背景技术

一种如消音器的减少车辆排气系统的声发射的备选或补充方式，称为有源噪声消除系统，该系统将由车辆的内燃机发射的噪音脉冲序列与电声产生的抗噪声(anti-noise)脉冲序列叠加，该系统已经发展了较长时间了。

这样的有源噪声消除系统具有通过连接元件输入排气管的来自声音发生器的声音信号源。源自内燃机的声波与声信号的声波在连接元件接合排气管的耦合区域发生叠加。为了获得两种声波在叠加区域的相消干涉，源自声波发生器的声音信号的声波的形式和幅度在叠加区域必须与源自内燃机的声波对应而且相对于后者相位必须具有180°的相移。

将低频电输入信号转换为或多或少相似波形的声音信号的电声换能器典型地用作声音换能器。电输入信号基于通过控制单元产生然后放大的所谓的控制信号。使用放在叠加区域的麦克风确定相消声波叠加的结果，也可以用压力传感器替代麦克风。输出信号形成到控制单元的反馈变量。

在此上下文中，注意如果没有明确的说明，则在此文档中使用的术语“控制”不同于德语中产生的同义词术语“调节”。这同样与两种术语的所有语法修正相关。因此，在此文档中的术语“控制”可以包括反馈变量或者其各测量值的反馈，以及德语“调节”用于简单控制链。

类似于声音发生器外罩和连接元件的声学特性，同样系统的电和电声部件的传递函数导致信号的改变，以便作为抗噪声的到达耦合区域的声波的波形与它们对应的控制信号很不同。

因此，控制单元产生控制信号时要考虑到信号传输路径，即，要考虑到换能器的传递函数、声波发生器的转换特性、容纳声波发生器的体积的影响、将声波发生器外罩与排气管耦合的连接元件的声学性能、麦克风的转换性能以及考虑可能的下游过滤器。

传递函数指示麦克风的输出信号和控制信号之间的函数关系。频率依赖传递函数可以，例如当发动机停转时，通过产生频率扫描形式的控制信号(即，其频率调入相关区域的控制信号)确定，并且监视由此产生的麦克风的输出信号。因为声波在气体中的传播随着气体的温度变化，所以在不同温度的排气系统下重复测量，从而最终获得用于通过幅度和相位表征传递函数的频率和温度参数。

控制单元典型地包括多个调节器用于获得真正的噪音相消。每一个调节器独立于其它调节器为感兴趣的频带的特定子区域产生控制信号。

从发动机发射的声波的频谱包括几个最大值，称为发动机等级(engine order)，其每一个代表典型地与发动机速度相关的多个基频(不必是整数)。在发动机的稳态或准稳态操作中，与发动机等级相关的频带是稳态，而在动态操作中，频带改变其相对于特定的发动机速度的位置关系。

为了与发动机发射的声波同步，因此控制单元使用表示内燃机的特定条件(例如，曲轴速度和点火频率)的特定操作信号。通常从马达控制单元获得这些信号，但是还可以从放置在排气管中的传感器产生。

在正常的操作条件下，车辆排气系统经受显著的温度波动、湿度、侵蚀凝结物(aggressive condensate)、沉积物以及振动，这可能导致传递函数的改变，并且因此对噪声消除效率有不利影响。

因此期望提供一种即使在变化传递函数的条件下也能实现有效噪声消除的有源噪声消除系统。

发明内容

这样的噪声消除系统的实施例包括：第一电声换能器，被配置为基于电控制信号产生第一声音信号并且通过声音传输线与所述排气管连通。所述第一声音信号在经过所述声音传输线后以抗噪声(anti-noise)的形式进入所述排气管线。所述用于在车辆的排气管线中产生抗噪声的系统还包括第二电声换能器，被配置为产生表示第二声音信号的电测量信号并且在抗噪声耦合区域与所述排气管线声连通；以及控制单元，被配置为基于所述测量信号产生所述控制信号；以及参数化单元，用于基于所述控制单元的瞬态响应确定所述控制单元使用的控制函数的相容相位参数和相容幅度参数。

这样的噪声消除系统的实施例还适合进行包括如下用于确定相容相位参数和相容幅度参数的步骤的方法：

a)由所述控制单元使用从-π到+π范围内的相位参数来初始化控制信号的产生；

b)确定所述控制信号的幅度特性；

c)分析是否所述幅度特性的幅度值显示震荡特性；

d)利用标签存储所述相位参数，所述标签指示是否存在震荡特性的证据；