[发明专利]用于影响机动车辆排气噪声和/或进气噪声的抗噪系统的声发生器

说明书

技术领域

本发明涉及用于影响传播通过由内燃机驱动的机动车辆的排气系统的声波(排气噪声)和/或影响传播通过内燃机的进气系统的声波(进气噪声)的抗噪系统的声发生器。

背景技术

不考虑内燃机的类型(例如往复运动发动机，无活塞旋转发动机或自由活塞发动机)，由依次执行的各冲程(特别是燃料-空气混合物的进气和压缩，燃烧和燃烧的燃料-空气混合物的排放)生成噪声。一方面，噪声以固体噪声的形态传播通过内燃机并以空气噪声的形态被辐射到内燃机外。另一方面，噪声以空气噪声的形态与燃烧的燃料-空气混合物一起通过与内燃机流体连通的排气系统。

这些噪声通常被认为是不利的。一方面，存在内燃机驱动的车辆制造商要遵守的抗噪法律规定。这些法律规定通常指定一个车辆运行的最大声压。另一方面，制造商设法给出他们的产品的内燃机驱动车辆的噪声发射特征，这些噪声发射符合各制造商的形象并且受到顾客欢迎。目前小排量发动机通常不能容易地产生这种预定特征噪声。

以固体噪声的形态传播通过内燃机的噪声可以被很好的消除并且因此通常认为就抗噪关注而言是没有问题的。

与燃烧的燃料-空气混合物一起以空气噪声的形态传播穿过内燃机排气系统的噪声可以通过布置在排气系统排气口前面以及催化转化器下游(如果有的话)的排气消声器减小。各消声器可能例如根据吸收和/或反射原理来工作。上述两种工作原理的缺点在于其要求比较大的体积和对燃烧 的燃料-空气混合物生成了比较高的阻抗，从而造成车辆的总效率下降并且增加了燃料消耗。

一段时间以来，所谓的抗噪系统已经发展成为消声器的替代或增补，这将电声学地生成的抗噪声叠加到了由内燃机生成并传播通过排气系统的空气噪声上。例如可以从以下文献中得知各种系统：US4177874，US5229556，US5233137，US5343533，US5336856，US5432857，US5600106，US5619020，EP0373188，EP0674097，EP0755045，EP0916817，EP1055804，EP1627996，DE19751596，DE102006042224，DE102008018085以及DE102009031848。

各种抗噪系统典型地使用所谓的滤波-X最小均方(FxLMS)算法来试着通过与排气系统流体连通的至少一个扬声器来输出噪声将传播通过排气系统的空气噪声降低到0(在噪声消除的情况下)或一个预定的阈值(在影响噪声的情况下)。为了实现传播通过排气系统的声波与扬声器生成的抗噪声之间的完全破坏性干扰，发源于扬声器的声波不得不与传播通过排气系统的空气噪声的振幅和频率相等并且具有一个180度的相对相位。如果扬声器生成的抗噪声波与传播通过排气系统的空子噪声的频率相等并且具有一个180度的相对相位，但是与声波振幅不等，就只能引起传播通过排气系统的声波衰减。针对传播通过排气管的空气噪声的各频带，利用FxLMS算法单独计算抗噪声，其中通过确定具有相互能改变90度的两个正弦振荡的一个适当频带和相位，以及通过计算针对这2各正弦振荡需要的振幅。抗噪系统的目标在于：消除或影响至少排气系统外部但也可能还有排气系统内部的噪声的消除或影响是听得见和适度的。本文中采用的术语“抗噪声”被用来区分由抗噪系统使用FxLMS算法生成的噪声和由内燃机引起的在排气系统内传播的自然空气噪声。实质上，抗噪声正是普通的空气噪声。在此指出本申请不局限于FxLMS算法的使用。

在内燃机的进气系统也存在声波，其被人为是扰人的。这些声波是由空气涡流和内燃机本身引起的。进气系统也被称为吸入道，包括布置在燃烧室或燃烧空间之前的所有内燃机燃烧空气引导部件。

文献EP2108791A1介绍了一种用于影响传播通过内燃机驱动车辆的排气系统的声波的抗噪声系统，并结合附图1和2在下面进行描述。

由示意图图1所示的抗噪声系统包括刚性盒子形态的声发生器3，其包括电动式扬声器2并通过Y形管1连接到排气系统4。Y形管道1包括在“Y”的底部的排气口5，用于将流过排气系统4的废气排出。通过具有与Y形管执行连接的连接机构，由流过排气系统的废气引起的布置在声发生器3内的扬声器2的热应力被保持较低。这是需要的，因为传统的扬声器被构造成仅仅在最高200℃的范围内运行，而流过排气系统4的废气温度可能达到400-700℃。