[发明专利]排气系统中的扬声器过载保护

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为102011117495.1，提交日为2011年12月2日，名称为“für Lautsprecher in Abgasanlagen”的德国专利的优先权，其内容通过引用全部合并于此。

技术领域

本申请涉及一种扬声器的过载保护，所述扬声器使用在由内燃机驱动的车辆的排气系统中用于声波的主动消除或影响。

背景技术

不管何种内燃机设计(例如往复式发动机，旋转活塞式发动机或自由活塞式发动机)，都由连续的工作循环产生噪音(特别是燃料/空气混合物的进气和压缩，所燃烧的燃料/空气混合物的做功和排放)。一方面，这些噪音作为结构载声(structure-borne sound)穿过内燃机并然后作为空气载声(airborne sound)从内燃机的外侧放射。另一方面，这些噪声作为空气载声与所燃烧的燃料/空气混合物一起穿过内燃气的排气系统。

这些噪音常常被感觉为不适。一方面，存在由运转内燃机车辆的制造商必须遵守的噪声控制的法律规定。这些法律规定通常指定在车辆运转期间的最大可允许的声压(sound pressure)。另一方面，制造商努力确保他们生产的运转内燃机的车辆具有特有的噪音发射，以配合各个厂商的形象并吸引消费者。采用具有低体积排量的现代发动机，这种特有的噪音发射经常不再可由常规手段确保。

可容易地削弱穿过内燃机的作为结构载声的噪音并因此通常不再是有关噪音控制的问题。

作为与燃烧的燃料/空气混合物一起的空气载声穿过排气系统的噪音由位于排气系统的后出口上游的消声器减弱。如果存在的话，这些消声器可置于催化转化器的下游。例如，这种消声器可根据吸收原理和/或反射原理操作。两种操作方法都具有他们需要相对大的体积并且对燃烧的燃料/空气混合物生成相对高的阻力的缺点，这意味着车辆的整体效率下降，同时燃料消耗增加。

作为消声器的替代或除了消音器之外，所谓的反声(anti-sound)系统发展了一段时间，该反声系统将在电声学上产生的反声叠加到在内燃机中产生并穿过排气系统的空气载声。例如，这样的系统从以下文献公开：US4177874，US 5229556，US 5233137，US 5343533，US 5336856，US 5432857，US 5600106，US 5619020，EP 0373188，EP 0674097，EP 0755045，EP0916817，EP 1055804，EP 1627996，DE 19751596，DE 102006042224，DE 102008018085及DE 102009031848。

所述反声系统通常利用所谓的滤波-x最小均方(Filtered-x Least MeanSquare，FxLMS)算法，所述方法试图将误差信号降低为零。该误差信号通过误差扩音器测量。视图将误差信号由通过至少一个扬声器的声音输出降低为零，该扬声器由通过排气系统的流体连接来连接。

为了完成由内燃机产生并在排气系统中传导的空气载声和从扬声器产生的反声的声波的相消干扰(destructive interference)，源自扬声器的声波必须在振幅和频率上对应于由内燃机产生并在排气系统中传导的声波。然而，源自扬声器的声波必须包括相对于由内燃机生成并在排气系统中传导的空气载声的180度相移。在排气管中传导的空气载声的每个频带的反声，通过确定两个相互相对相移90度的正弦振荡的合适的频率和相位位置并通过计算这些正弦振荡的振幅，通过FxLMS算法分别计算。反声系统的目的是声音消除是可听到的并且至少在排气系统外侧可测量的，但如果需要也在排气系统内侧可听到并可测量。本该文档中，术语反声用于区分由扬声器从由内燃机产生并在排气系统中传导的空气载声而生成的声音。当单独考虑时，反声涉及普通的空气载声。

由德国的J.GmbH & Co.KG，24，73730Esslingen公司提供各自的反声系统。

已知的排气系统的反声系统具有的缺点是扬声器的连续运转可产生扬声器并特别是扬声器振荡线圈的热过载和/或扬声器(例如振膜或支架(spider)的)的机械过载。

为了防止扬声器的振荡线圈的热过载，WO 02/21879中提出当将信号通过扬声器且特别是振荡线圈的热特性数学模型提供给扬声器时，计算振荡线圈的期望升温，并如果需要的话，诸如未超过振荡线圈的特定温度，降低提供给扬声器的信号振幅。