[发明专利]用于影响机动车辆的排气噪声和/或进气噪声的反噪声系统的发声器

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2013年7月17日在德国提交的专利申请No.10 2013 011 937.5的优先权，该申请的全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于影响通过由内燃发动机驱动的车辆的排气系统传导的声音(排气噪声)和/或用于影响通过内燃发动机的进气系统传导的声音(进气噪声)的反噪声系统的发声器。

背景技术

无论内燃发动机采取何种设计(例如往复活塞式发动机、无活塞式旋转发动机或自由活塞式发动机)，都会由于连续执行的行程而产生噪声(特别是燃料-空气混合物的吸入和压缩、燃烧的燃料-空气混合物的燃烧和排出)。一方面，噪声呈固载噪声的形式通过内燃发动机传导并呈空传声音的形式排出到内燃发动机外部。另一方面，这些噪声呈空传声音的形式与燃烧的燃料-空气混合物一起通过与内燃发动机流体连通的排气系统传导。

这些噪声通常被视为是不利的。一方面，存在必须被由内燃发动机驱动的车辆的制造商要遵守噪声防护法律规定。这些法律规定通常规定了在车辆操作期间所允许的最大声压。另一方面，制造商尝试将特有的噪声排放赋予他们生产的内燃发动机所驱动的车辆，以反映各个制造商的形象并吸引客户。当今的小排量发动机通常无法自然地产生这种有意的特有噪声。

呈固载噪声形式通过内燃发动机传导的噪声可以很容易地衰减，因此，通常在噪声防护方面不会造成任何问题。

呈空传声音的形式与燃烧的燃料-空气混合物一起通过内燃发动机的排气系统的噪声由位于排气系统排气口(通常为排气管)的前方和催化转化器(如果存在的话)的下游的排气消声器减小。各个消声器可例如根据吸收和/或反射原理工作。两种操作原理的缺点是它们需要比较大的容积，并且对燃烧的燃料-空气混合物形成比较高的阻力，从而降低车辆的整体效率并增加了燃料消耗。

作为消声器的替代或补充，前不久开发出了所谓的反噪声系统，这些系统利用通过电声方式产生的反噪声对由内燃发动机产生并通过排气系统传导的空传噪声进行叠加。例如由以下文献获知相应的系统：US4,177,874、US5,229,556、US5,233,137、US5,343,533、US5,336,856、US5,432,857、US5,600,106、US5,619,020、EP0 373 188、EP0 674 097、EP0 755 045、EP0 916 817、EP1 055 804、EP1 627 996、DE197 51 596、DE10 2006 042 224、DE10 2008 018 085和DE10 2009 031 848。

各个反噪声系统通常使用所谓的x滤波最小均方(FxLMS)算法，该算法尝试通过利用与排气系统流体连通的至少一个扬声器输出声音来使通过排气系统传导的空传声音下降到零(在噪声消除的情况下)或预设的阈值(在影响噪声的情况下)。为了在通过排气系统传导的空传声音和由扬声器产生的反噪声的声波之间实现相消干涉，从扬声器发出的声波必须在振幅和频率方面与通过排气系统传导的声波一致，但是相对于后者相移180度。如果在扬声器产生的反噪声声波在频率方面与通过排气系统传导的空传噪声的声波一致并相对于后者相移180度，但在振幅方面与所述声波不一致，那么仅引起通过排气系统传导的空传声音的声波的衰减。对于通过排气管传导的空传噪声的每个频带，利用FxLMS算法分别计算反噪声，具体计算方式为：判定两个彼此偏移90度的正弦振荡的合适频率和相移，并且计算这些正弦振荡的要求振幅。反噪声系统的目标是使噪声消除至少在外部是可听见的和可测量的，但如果可行，也可以在排气系统内部。本文中所用的术语“反噪声”用于将由于燃烧发动机的连续执行的冲程而产生并在排气系统中传导的空传声音与由反噪声系统产生并在排气系统中传导的空传声音相区别。反噪声本身仅仅是常规的空传声音。应该指出，本发明并不限于FxLMS算法的使用。

内燃发动机的进气系统中也出现声波，这可被视为烦扰的。这些声波由空气流中的湍流和内燃发动机本身两者产生。也称为进气道的进气系统包括内燃发动机的位于燃烧室或燃烧空间前方的所有燃烧空气引导构件。

用于影响通过由内燃发动机驱动的车辆的排气系统传导的声波的反噪声系统已经由文献EP2 108 791A1获知并且下面参考图1和2说明。