专利名称：排气系统的反声系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种排气系统的反声系统及其控制方法。特别地，本发明涉及对内燃机驱动车辆的排气系统中声波的有源消除或影响方法。
背景技术：
无论内燃机的设计为何种(例如往复活塞式发动机、旋转活塞式发动机或自由活塞式发动机)，作为连续发生的工作循环(尤其是吸气和压缩燃料-空气的混合物，作功以及排放该燃烧后燃料-空气的混合物)的结果都会产生噪音。一方面，这些噪音作为结构传递声穿过内燃机，并作为空气传递声被辐射到内燃机外面。另一方面，噪音作为空气传递声与燃烧后的燃料-空气混合物一起穿过内燃机的排气系统。这些噪音经常被认为是不利的。一方面，存在内燃机驱动车辆的制造商都必须遵守关于噪音保护的法规。这些法规通常规定了车辆操作过程中所允许的最大声压。另一方面，制造商试图在他们所生产的且由内燃机驱动的车辆上进行特性噪声开发，其适合于各自的制造商的形象并为了吸引顾客。在低立方容量的现代发动机的情况下，这一特性噪音的开发往往可不再被自然地保证。作为结构传递声穿过内燃机的噪音可以很好地隔离，因此关于噪音保护通常不构成任何问题。作为空气传递声与燃烧后的燃料-空气混合物一起穿过内燃机排气系统的噪音通过安装在排气系统的出口前的消声器而被减少，所述消声器连接到任何现有催化转化器的下游。这种消声器例如可以根据吸收和/或反射原理操作。两种操作模式都有缺点，它们都需要一个比较大的体积并对燃烧后的然后空气混合物具有相对较高的阻力，以致车辆的整体效率下降，油耗上升。作为消声器的替代或附加装置，所谓的反声系统已发展了一段时间，其在内燃机内产生或排气系统中传导的空气传递声上电声学地叠加产生的反声。例如，这类系统从以下文件中可知US4177874, US5229556, US5233137, US5343533, US5336856, US5432857,US5600106, US5619020, EP0373188, EP0674097, EP0755045, EP0916817, EP1055804,EP1627996, DE19751596,DE102006042224,DE102008018085 和 DE102009031848。这些反声系统通常利用所谓的X-滤波最小均方(FXLMS)算法，其试图通过至少一个流体连接(即扬声器内部的流体(气体/空气)与排气系统内部的流体(气体/空气)相连通；扬声器内部的流体可朝排气系统内流动，反之亦然)于排气系统的扬声器输出声音来将由误差麦克风测得的误差信号调整为零。为了实现对排气系统内传导的空气传递声和扬声器产生的反声的声波的相消干涉，扬声器内产生的声波必须对应于排气系统中传导的声波的振幅和频率，但相对其有180度的相移。对于每个尾管内传导的空气传递声的频带，反声单独通过FxLMS算法计算，藉此可确定相对彼此移动90度的两个正弦波振荡的合适频率和相位位置，然后计算这些正弦波振荡的振幅。反声系统的目的是消除外侧可听到的且可测量的噪声，但如果需要的话，也要消除在排气系统内的噪声。
一种相应的反声系统可从j. Eberspacher GmbH&Co. KG公司获得，其位于Eberspacherstrasse 24，73730 埃斯林根，德国。通过使用反声系统，与传统的没有反声系统的排气系统相比排气系统的结构体积可以减少高达60%，重量减少高达40 %，排气背压高达150毫巴。自然地，在排气系统中，反声系统可与传统消声器接合使用。命名“反声”用作区别于排气系统中传导的空气传递声。考虑其本身，“反声”是常规空气传递声。 对于已知的反声系统及其控制方法，至少一个扬声器发生过载是不利的。
发明内容
因此，本发明的一个目标是提供一种反声系统及其控制方法，其有效地避免使至 少一个扬声器过载。上述目标通过独立权利要求的特征细合而解决。优选的进一步发展可在从属权利要求中找到。实施例涉及控制内燃机驱动车辆的排气系统的反声系统的方法，用于在排气系统内通过测量的声音产生反空气传递声以在排气系统中的其中测量声音的位置的区域中至少部分地、优选完全地消除所述内燃机产生并在该排气系统中传导的声音。至少在排气系统外面，但优选也在排气系统内，声音消除是可听到的且可测量的。这种情况下，“在排气系统中的其中测量声音的位置的区域中”意味着其中声音被至少部分地消除的位置关于排气流的下游或上游沿着排气流被间隔不超过在声音被测量的位置处的排气系统的最大直径的十倍，尤其是不超过5倍，特别是不超过两倍。在第一步骤中，声音的测量发生在排气系统内部。此后，第一理想控制信号的分量通过测量的声音被计算，其中该分量包括彼此相移90度的具有第一振幅的两个第一正弦波振荡。随后从第一振幅计算第一总振幅，其后是比较第一总振幅与预定的参考振幅以确定是否第一总振幅大于参考振幅。在第一总振幅大于参考振幅的情况下，可以得出结论的是，不能排除对提供有第一理想控制信号的扬声器的损坏。出于这一原因，从参考振幅和第一总振幅计算校正因子，可以该校正因子加权第一振幅，因此可获得加权的第一振幅。加权的第一振幅与彼此相移90度的相关的第一正弦波振荡的积的和作为控制信号被输出到至少一个扬声器。以这种方式得出用于至少一个扬声器的控制信号，对至少一个扬声器的损害可以高概率地被排除。但是，在第一总振幅小于或等于参考振幅的情况下，形成第一理想控制信号的总振幅与彼此相移90度的相关的第一正弦波振荡的积的和，且作为控制信号输出到至少一个扬声器，因为对至少一个扬声器的损害可以高概率地被排除。根据实施例，消除发生在量和相位上。该提出的方法允许容易适合于用于产生反声的扬声器。由于对扬声器的损坏可被以高概率排除，因此不再有任何要求使扬声器适合理论上最大可能负载，例如由于不稳定。相反，扬声器可被适合于相对较低的平均最大负载。因此，可使用低电负载能力的扬声器。由于被输出到至少一个扬声器的控制信号不是简单地完全覆盖，而是形成控制信号的正弦波振荡的单独振幅被单独衰减，反声的音质保持不变，因此仅仅由内燃机产生并在排气系统内传导的空气传递声的消除的量变化。
根据一个实施例，第一总振幅是通过对第一振幅的平方和求根而获得的。根据一个实施例，校正因子为参考振幅与第一总振幅的商。根据一个实施例，与计算第一理想控制信号的分量的步骤并行，计算至少一个第二理想控制信号的分量，其包括彼此相移90度的具有第二振幅的第二正弦波振荡。此处，彼此相移的两个第一正弦波振荡的频率不同于彼此相移90度的至少一个第二理想控制信号的两个第二正弦波振荡的频率。因此，平行于从第二振幅计算第一总振幅，第二总振幅被计算。甚至在将第一总振幅与预定的参考振幅比较的步骤之前，相互比较第一和第二总振幅。此外，甚至在将第一总振幅与预定的参考振幅扣比较的步骤之前，如果较大的总振幅大于I. 5倍的，更特别的是大于2倍的，更进一步地，大于5倍的较小总振幅的尺寸，具有较小的总振幅的理想控制信号的那些正弦波振荡的振幅被没置为等于零。具体地，例如这可能意味着如果第一总振幅大于I. 5倍的第二总振幅的尺寸，将至少一个第二理想控制信号的第二正弦波振荡的振幅设置为等于零，或如果第二总振幅大 于I. 5倍的第一总振幅的尺寸，将第一理想控制信号的第一正弦波振荡的振幅设置为等于零。以该方式，主理想控制信号被确定且在进一步的方法中单独使用。正因为如此，所需的计算努力保持在较低水平。此处，根据一个实施例，从第一振幅计算第一总振幅以及从第二振幅计算第二总振幅的步骤可包括对第一和第二振幅平方的和求根。进一步的实施例涉及一种控制内燃机驱动车辆的排气系统的反声系统的方法以在排气系统中的其中测量声音的位置的区域中至少部分地并优选全部地消除所述内燃机内产生且在排气系统内传导的空气传递声。至少在排气系统外，但优选也在排气系统内，这一声音消除是可听到的且可测量的。此处“在排气系统中的其中测量声音的位置的区域中”意味着关于排气流的其中声音被至少部分地消除的位置沿着排气流被间隔不超过十倍的在声音被测量的位置处的排气系统的最大直径，尤其是不超过5倍，特别是不超过两倍。该方法包括测量排气系统内部的声音以及通过测量的声音计算第一和至少一个第二理想控制信号的分量，用于在排气系统内产生反空气传递声，其中每个分量包括彼此相移90度的具有第一和第二振幅的两个第一和第二正弦波振荡，其中第一理想控制信号的相移90度的两个第一正弦波振荡的频率不同于第二理想控制信号的相移90度的两个第二正弦波振荡的频率。此后，从第一振幅计算第一总振幅以及从第二振幅计算第二总振幅。第一和第二总振幅的量(即，绝对值)被相加以获得绝对总振幅。该绝对总振幅与预定的参考振幅相比较，以确定绝对总振幅是否大于参考振幅。通过这样做，确定理想控制信号的绝对总振幅是否超过使用的扬声器的负载能力。在绝对总振幅大于参考振幅且由此至少一个扬声器的过载必须被预期的情况下，从参考振幅和绝对总振幅计算绝对校正因子。在每种情况下用绝对校正因子加权第一和第二振幅以获得加权的第一和第二振幅。加权的第一和第二振幅与90度相移的相关的第一和第二正弦波振荡的各积的和被作为控制信号输出到至少一个扬声器。然而，在绝对总振幅小于或等于参考振幅且由此至少一个扬声器的过载不需要被预期的情况下，第一和第二理想控制信号的第一和第二振幅与相移90度的相关的第一和第二正弦波振荡的积的和被作为控制信号输出到至少一个扬声器。
以该方式，包括了多个反声频率的控制信号能以一种简单的方式被限制，而不需要不断地改变必须考虑的频率之间的相位关系。根据一个实施例，消除发生在量和相位上。根据一个实施例，绝对校且因子是参考振幅和绝对总振幅的商。进一步的实施例涉及一种控制内燃机驱动车辆的排气系统的反声系统的方法以在排气系统中的其中测量声音的位置的区域中至少部分地并优选全部地消除由内燃机产生且在排气系统内传导的空气传递声。至少在排气系统外，但优选也在排气系统内，这一声音消除是可听到的且可测量的。此处“在排气系统中的其中测量声音的位置的区域中”意味着其中声音被至少部分地消除的位置沿着排气流关于排气流下游或上游被间隔不超过十倍的在声音被测量的位置处的排气系统的最大直径，尤其是不超过5倍，特别是不超过两倍。该方法包括测量排气系统内部的声音以及通过测量的声音计算第一和至少一个第 二理想控制信号，用于在排气系统内产生反空气传递声，其中每种情况下的分量包括彼此相移90度的具有第一和第二振幅的第一和第二正弦波振荡,其中第一理想控制信号的相移90度的两个第一正弦波振荡的频率不同于第二理想控制信号的相移90度的两个第二正弦波振荡的频率。此后，确定在第一理想控制信号的分量和至少一个第二理想控制信号的分量之间的当前相移，且从第一振幅计算第一总振幅和从第二振幅计算至少一个另一总振幅。考虑相移，第一和至少一个另一总振幅的量(即，绝对值)通过矢量加法而相加，以获得当前总振幅。该当前总振幅(其量)与预定的参考振幅相比较以确定当前总振幅是否大于参考振幅。通过这样做，确定理想控制信号的当前总振幅是否超过使用的扬声器的负载能力。如果当前总振幅(其量)大于参考振幅且由此至少一个扬声器的过载必须被预期，从不同的参考振幅和当前总振幅计算当前校正因子。很明显的，校正因子必须不断地被适应，因为它依赖于在第一理想控制信号的分量和至少一个第二理想控制信号的分量之间的当前相移。用当前校正因子加权在每种情况下的第一和第二振幅以获得导力权的第一和第二振幅。加权的第一和第二振幅与相移90度的相关的第一和第二正弦波振荡的各积的和被作为控制信号输出到至少一个扬声器。然而，在当前总振幅(其量)小于或等于参考振幅且由此至少一个扬声器的过载不需要被预期的情况下，第一和第二理想控制信号的第一和第二振幅与相移90度的相关的第一和第二正弦波振荡的积的和被作为控制信号输出到至少一个扬声器。以该方式，可以一种简单的方式被限制包括多个反声频率的控制信号，其中频率之间不断变化的相位关系也可被考虑。根据一个实施例，消除发生在量和相位上。根据一个实施例，从参考振幅和当前总振幅的商获得当前校正因子。根据一个实施例，通过对第一振幅的平方和求根获得第一总振幅，以及通过对第二振幅的平方和求根而获得第二总振幅。根据一个实施例，参考振幅适应至少一个扬声器的最大电力负载能力。内燃机驱动车辆的排气系统的一个反声系统的实施例包括反声控制装置、至少一个扬声器和误差麦克风。该至少一个扬声器被连接到反声控制装置以接收控制信号并被设计为根据从反声控制装置接收的控制信号在流体地连接到排气系统的声音发生器内产生反声。此外，误差麦克风被连接到反声控制装置上并可被设置在位于声音发生器和排气系统之间的流体连接的区域中的排气系统的位置中，并被设计为测量排气系统内部的声音且输出对应的测量信号到反声控制装置。此处，“在流体连接的区域中”意味着误差麦克风沿排气流从声音发生器和排气系统之间的流体连接关于排气流下游或上游间隔不大于在此流体连接上的排气系统的最大直径10倍，特别是不大于5倍，特别地不大于两倍的。该反声控制装置被设计为实施上述方法，以通过输出控制信号到至少一个扬声器而至少部分地并优选完全地消除信号(以及由此排放系统中的传导的空气传递声)。至少在排气系统外，但优选也排气系统内，该消除是可听到的和可测量的。根据一个实施例，消除发生在量和相位上。
机动车的实施例包括内燃烧机、排气系统，其被流体地连接到内燃机上，以及如上所述的反声系统，其中声音发生器被连接到排气系统上，误差麦克风被设置在排气系统中或排气系统上。参考这一联系，在该公开物中，除非明确详细地说明，使用的术语“控制”与术语“调节”是同义的，全部且偏离了德语语言的使用。这也涉及到两个术语的所有语法变换。在该公开中，因此术语“控制”可包括调节变量或其测量值的返回，正如术语“调整”可涉及到一个简章的控制链。据指出，此外，该术语“包含”、“包括”、“含有”、“帶有”和“具有”以及它们的语法
变换通常必须被认为是对特征的非决定性列举，例如方法步骤、装置、区域、变量等等，且决不排除其他或额外特征或其他或额外特征的分组的存在。
本发明的进一步特征从以下范例结合权利要求和附图而获得。在附图中，相同或相似的要素指定为相同或类似的参考标记。应指出，本发明不仅限于所述范例的实施例，而是由所附专利权更求的范围而界定。尤其地，根据本发明实施例的个别特征可以不同于下面提到实施例的另外的量和组合来实现。在本发明的一些实施例的下列解释中，参考附图，其中图I示意性显示了根据本发明的一个实施例的反声系统的主视图，图2示意性显示了与内燃机排气系统相互作用的图I中的反声系统的系统框图，图3A, 3B显不了根据第一实施例,控制图I和2中的用于排气系统的反声系统的方法的流程图；图4显示了根据第二实施例，控制图I和2中的用于排气系统的反声系统的方法的流程图；图5显示了根据第三实施例，控制图I和2中的用于排气系统的反声系统的方法的流程图；以及图6显不了包含图2中反声系统的机动车。
具体实施例方式根据本发明实施例的一个反声系统在以下参考图I和2而被描述。反声系统包括隔音室形式的声音发生器3,其包含扬声器12并被流体地连接到位于端件2的区域内的排气系统4。尾管I包括管口 2，以将排气系统4内传导的废气排放到外部。在尾管I上提供有压力传感器形式的误差麦克风5。误差麦克风5测量在其中提供排气系统4和声音发生器3之间的流体连接的区域的下游部分的尾管I内部的压力波动以及由此的声音。然而，更强调的是，本发明不限于对误差麦克风的这样的布置。一般地，当误差麦克风沿排气流从声音发生器和排气系统之间的流体连接关于排气流下游或上游间隔不大于在该流体连接处的排气系统的最大直径的10倍，特别是不大于5倍，更进一步的，特别是不大于两倍，便是足够的。扬声器12和误差麦克风5被电连接到反声控制装置10上。反声控制装置10和扬声器12之间连接有放大器11。在所示的实施例中，排气系统4还包括设置在内燃机6和端件I之间用于清洁由内燃机6排放并在排气系统4内传导的废气的催化转换器7。 上述反声系统的操作模式通过图3A、3B、图4和图5的流程图在以后更详细地解释。I.根据图3A，3B对第一实施例的描述I. I图3A、3B所示的流程图主支的描述在第一步SI中,在排气系统4的尾管I内部米用误差麦克风5测量声音并将相应的值输出到反声控制装置10。在步骤S2中，反声控制装置10通过误差麦克风5测量的值计算第一和至少第二理想控制信号的分量。理想控制信号的分量均包括具有相关的振幅并相对彼此相移90度的两个正弦波振荡。在图3A所示的实施例中(也在图4和5所示的实施例中)，两个理想控制信号的分量均被计算。第一理想控制信号的分量包括彼此相移90度的具有第一振幅A1;A2的两个
第一正弦波振荡Sin(COt)、sin( ω + j)。第二理想控制信号的分量包括彼此相移90度的具有第二振幅A1’，V的两个第二正弦波振荡sin(co ' t)，sin( ω + —)。此处，第一理想控制信号的彼此相移90度的两个第一正弦波振荡Sin(Cot)，sin( ω + 的频率不
同于第二理想控制信号的彼此相移90度的两个正弦波振荡sin(co丨t),sin(<y7+^-)
的频率。因此，第一控制信号的分量和第二控制信号的相应分量之间的相移不断改变。显然，还可以彼此相移90度的两个正弦波振荡计算多个第二理想控制信号，其中不同理想控制信号的正弦波振荡然后均具有不同的频率。还可以仅仅计算一个理想控制信号的分量。在最后提到的情况下，只有由内燃机6排出且在排气系统4内传导的废气的主频率可通过产生的反声抵消或减少。在随后的步骤S3中，从第一理想控制信号的第一振幅A1, A2计算第一总振幅Ages,并从第二理想控制信号的第二振幅A/，A2丨计算第二总振幅AgJ。在所示的实施例中，这通过以下方式实施，通过对第一振幅Al，A2的平方和求根，以获得第一总振幅Ages ( Ages = +A22))，且通过对第二振幅A/，A2’的平方和求根，以
获得第二总振幅AgJ (AgeS=yl(A；2 + A22))0然而，本发明不仅限于此过程。在此之后，在步骤S32中将第一和第二总振幅Ages，AgJ相互比较，以确定理想控制信号的中的一个的总振幅是否大于I. 5倍以上的至少一个其他理想控制信号的总振幅(尤其大于2倍以上的至少一个其他理想控制信号的总振幅，并进一步地大于5倍以上的至少一个其他理想控制信号的总振幅)。如果是这种情况，在步骤S35中将形成较小振幅的那些理想控制信号的总振幅设置为等于零。以该方式，进一步的方法可被集中在主要理想控制信号上。具体地说，这意味着在当前的实施例中，当第一总振幅大于I. 5倍的第二总振幅的尺寸(特别是大于该尺寸的2倍，并进一步特别地大于该尺寸的5倍)(Ages > I. 5-Age/或Ages > 2 · Age/或Ages > 5 · Age/ )时，至少一个第二理想控制信号的第二正弦波振荡的振幅被设置为等于零。相应地，当第二总振幅大于I. 5倍的第一总振幅的尺寸(特别是大 于该尺寸的2倍，并进一步特别地大于该尺寸的5倍)(Ages’ >1.5· Ages或Ages’ > 2 · Ages或Ages’ > 5 · Ages)，第一理想控制信号的第一正弦波振荡的振幅被设置为等于零。在没有理想控制信号的总振幅大于I. 5倍的至少一个其他理想控制信号的总振幅(特别是大于2倍的至少一个其他理想控制信号的总振幅，并进一步地特别是大于5倍以上的至少一个其他理想控制信号的总振幅)，该方法向着图3A，3B中的流程图的分支“A”改变。这一分支将在以后详细解释。需要强调的是，步骤S32和S35是可选的。这些步骤可被省略，尤其是当在步骤S2中仅仅计算单一的理想控制信号的分量时。在此之后，在步骤S4中将余下的总振幅A㈣(信号的总振幅，其振幅未被设置为零)与预定的参考振幅Amax进行比较，以确定这个总振幅Ages是否大于参考振幅Amax。参考振幅Amax是一个参数,在该情况下其适于扬声器12的最大电力负载能力。在总振幅Ages大于参考振幅Amax的情况下，通过计算参考振幅Amax与总振幅Ages的
max
商而计算校正因子Qktm (Qkorr = )。然而，在总振幅A㈣小于或等于参考振幅Aniax(Ages ( Amax)时，该方法向图3A，3B中的流程图的分支“B”改变。这一分支将在以后详细解释。在此之后，在步骤S6中以校正因子Qktm加权未被设置为零的振幅A1, A2,以获得加
权振巾田 Aigew，Aggew (Aigew Qkorr Al，Aggew Qkorr Ag) 在步骤S7中，将这些加权振幅Algew，A2gew与彼此相移90度的相关的第一正弦波振荡 sin(cot)，sin( COt + y)相乘，且积相加(Z = Aliietv. sin(Mt) + A2gew · sin(fi / + )用于
形成在该方法从开始重新开始之前输出到至少一个扬声器12的控制信号Z。I. 2图3A,3B所示的流稈图中的分支“A”的描述在没有理想控制信号的总振幅大于I. 5倍的至少一个其他理想控制信号的总振幅的尺寸(特别是大于2倍的该尺寸，并进一步地特别是大于5倍的该尺寸)的情况下，在S37’中，在计算总振幅A㈣，Age/的步骤S3之后的第一和第二总振幅A㈣，Age/的量(即，绝对值)被加到一起用于形成绝对总振幅(Ag—= AgesKlAge/ |)。
在步骤S4，中，将所获得的绝对总振幅Ag-与预定的参考振幅Amax相比较，以确定绝对总振幅Agesabstjl是否大于参考振幅Amax。在绝对总振幅Agesabsol大于参考振幅Amax(A— > Amax)的情况下，在步骤S5’内从参考振幅Amax和绝对总振幅Age;sabsaL计算绝对校正因子QkraTabSoi。此处，也可通过形成参考振幅Amax与绝对总振幅Ag-的商而实施对绝对校正因子Qtoabst5l的计算，以获得绝时校正因子Qtorrabst5l ( QkorrabsoP-^ )。
gesabsol然而，在绝对总振幅Agesabstjl小于或等于参考振幅Amax (Agesabsol ( Amax)的情况下，该方法向流程图中的分支“C”改变。这一分支将在以后详细解释。在这之后S6’步骤中，通过以绝对校正因子Qkmabstjl加权第一和第二振幅A1, A2,K’，A2’，以获得加权后的第一和第二振幅AlgOT，
^-2gew Aigew，Aggew (A]_gew Qkorrabsol A]_，Aggew
—O# λ λ ^ —八· /\， /\ ，—八· /\，、
^korrabsol9 rvIgew^korrabsol riI ，n^gew^korrabsol, °此后，在该方法从开始重新开始之前，在步骤S7，中，形成加权的第一和第二振幅Algew，A2gew, Alge/，A2ge/与相移90度的相关的第一和第二正弦
波振荡 sin (cot), sin( ω + ―) ，sin(co ' t), sin( ω' + —)的积的和
(2 = Algew · 3 η(ω0+A2gew- sin(仞 + ，Ζ' = C sin(a>'t) +A2gew'- sin(iu7 + ·^))，且作为
控制信号输出至少一个扬声器12。I. 3图3A,3B所示的流稈图中的分支“C”的描述在绝对总振幅Agesabstjl小于或等于参考振幅Amax(Agesabsol ( Amax)的情况下，
在该方法从开始重新开始之前，在步骤S8’中，形成第一和第二理想控制信号的第
一和第二振幅Algew，A2gew, Alge/，A2ge/与相移90度的相关的第一和第二正弦波振 71.π
荡 sin(cot)，sin( cot + —)，sin(co 丨 t)，sin(仍丨 + 了)的积的和而未力权
(Z = · η{ω )+ A2 · sin(iy + -^) ^Z'= Αλ '■ 8 η(ω' t)+ A2 '■ sin(< 7 + ^·))，且该和被作为控
制信号输出到至少一个扬声器12。I. 4图3A,3B所示的流稈图中的分支“B”的描述在总振幅Ages小于或等于参考振幅Amax，Ages ( Afflax,的情况下，在该方法从开始重新开始之前，在步骤S8中，形成未被设置为零的各理想控制信号的振幅A1, A2与相移90度
的正弦波振荡sin(on)，sin( ω + 的积的和，以获得要输出到至少一个扬声器12的
控制信号 Z ( Z =々 sin(如)+ Λ · SinOi +)。2.根据图4对第二实施例的描述在第二实施例的步骤SI *到S3 *对应于上述的参照附图3Α和3Β的第一实施例中的步骤SI到S3。步骤S37 *到S8 *对应于上述的参照附图3Α和3Β描述的第一实施例中的步骤S37’到S8’。为避免重复，因此参照上述的实施例。第二实施例不同于第一实施例尤其在于在步骤S2*中多于一个的理想控制信号的分量在任何情况下都通过反声控制装置10计算。进一步地，将该方法聚焦于主要控制信号并将至少一个其他理想控制信号设置为等于零也在第二实施例中被省略。此后，所有理想控制信号的分量在第二实施例中被加权，如果这被需要来避免至少一个扬声器12的过载。3.根据图5对第三实施例的描述原则上，第三实施例中的步骤SI ，S2 ，S3 ，以及S4 到S8 对应于上述的参照附图4描述的第二实施例中的步骤SI' S2*, S3'以及S4lljS8*。为避免重复，因此参照上述的实施例。第三实施倒不同于第二实施例尤其在于在步骤S25 中，在第一理想控制信号的分量和第二(任何其他的)理想控制信号的分量之间的当前相移被实时地确定。在步骤S37 中，通过第一和第二总振幅的相加形成当前总振幅，考虑该相移。尤其地，这被实施为，将第一和第二总振幅考虑为向量，且为了考虑相移，实施向量加法。可选地，第一 和第二总振幅也可被考虑为复数，且在复数范围内实施考虑相移的加法。由于在第三实施例中，考虑了理想控制信号之间的当前相移，在步骤S4 中，将当前总振幅(其量)与参考振幅作比较，且随后计算当前校正因子。明显地，当前总振幅和当前校正因子持久地随时间改变。此后，所有理想控制信号的分量在第三实施例中被实时力权，如果这对于避免至少一个扬声器12的过载是必要的话。容纳有图I和图2中的反声系统的内燃机驱动车辆如图6所示。参照图I和图2的描述。为了清晰的目的，仅仅那些提升了对本发明理解的要素、分量和功能被显示了。然而，本发明的实施例不限于这些要素，而包括在此范围内的进一步的实施例、分量和功能，由于这是它们的用途及它们的功能范围所需要的。即使上面通过两个理想控制信号的最大值描述了本发明，但是本发明不限于这些。相反，本发明可被扩展到任意数目的控制信号。
权利要求
1.一种控制内燃机驱动车辆的排气系统的反声系统的方法，用于通过测量的声音在所述排气系统中产生空气传递声，以在所述排气系统中的其中测量所述声音的位置的区域中至少部分地并优选全部地消除由所述内燃机产生且在所述排气系统内传导的空气传递声，包括以下步骤 (51)测量所述排气系统内部的声音； (52)通过测量的声音计算第一理想控制信号的分量，其中所述分量包括彼此相移90度的具有第一振幅的两个第一正弦波振荡； (53)从所述第一振幅计算第一总振幅； (54)将所述第一总振幅和预定的参考振幅进行比较以确定所述第一总振幅是否大于所述参考振幅； (55)如果所述第一总振幅大于所述参考振幅，从所述参考振幅和所述第一总振幅计算校正因子； (56)如果所述第一总振幅大于所述参考振幅，用所述校正因子对所述第一振幅加权，以获得加权的第一振幅；以及 (57)如果所述第一总振幅大于所述参考振幅，形成所述加权的第一振幅与彼此相移90度的相关的第一正弦波振荡的积的和，并输出所述和作为至少一个扬声器的控制信号；或者 (58)如果所述第一总振幅小于或等于所述参考振幅，形成所述第一理想控制信号的所述第一振幅与相移90度的相关的第一正弦波振荡的积的和，并将所述和作为控制信号输出到至少一个扬声器。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，从所述第一振幅计算所述第一总振幅的步骤(S3)包括对所述第一振幅的平方和求根，以获得所述第一总振幅。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，从所述参考振幅和所述第一总振幅计算所述校正因子的步骤(S5)包括计算所述参考振幅和所述第一总振幅的商以获得所述校正因子。
4.根据权利要求I或2或3之一所述的方法，其中，计算所述第一理想控制信号的分量的步骤(S2)包括计算至少一个第二理想控制信号，所述至少一个第二理想控制信号包括彼此相移90度的具有第二振幅的第二正弦波振荡，其中所述第一理想控制信号的彼此相移90度的两个第一正弦波振荡的频率不同于所述第二理想控制信号的彼此相移90度的两个第二正弦波振荡的频率； 其中，从所述第一振幅计算所述第一总振幅的步骤(S3)包括从所述第二振幅计算第二总振幅；以及 其中，所述方法在比较所述第一总振幅和所述预定的参考振幅的步骤(S4)之前附加地包括 (S32)将所述第一和第二总振幅相互比较； (S35)如果所述第一总振幅大于I. 5倍的所述第二总振幅的尺寸，特别是大于2倍的所述第二总振幅的尺寸并进一步地特别是大于5倍的所述第二总振幅的尺寸，将所述至少一个第二理想控制信号的所述第二正弦波振荡的振幅设置为等于零，或者如果所述第二总振幅大于I. 5倍的所述第一总振幅的尺寸，特别是大于2倍的所述第一总振幅的尺寸并进一步地特别是大于5倍的所述第一总振幅的尺寸，将所述第一理想控制信号的所述第一正弦波振荡的振幅设置为等于零。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，从所述第一振幅计算所述第一总振幅以及从所述第二振幅计算所述第二总振幅的步骤(S3)包括分别对所述第一和第二振幅的平方和求根，以获得所述第一和第二总振幅。
6.一种控制内燃机驱动车辆的排气系统的反声系统的方法，以在所述排气系统中的其中测量所述声音的位置的区域中至少部分地并优选全部地消除由所述内燃机产生且在所述排气系统内传导的空气传递声，包括以下步骤 (SI * )测量所述排气系统内部的声音； (S2 * )通过测量的声音计算用于在所述排气系统内产生反空气传递声的第一和至少一个第二理想控制信号的分量，其中所述分量在每种情况下包括彼此相移90度的含有第一和第二振幅的两个第一和第二正弦波振荡，其中，所述第一理想控制信号的相移90度的所述两个第一正弦波振荡的频率不同于所述第二理想控制信号的相移90度的所述两个第二正弦波振荡的频率； (S3 * )从所述第一振幅计算第一总振幅以及从所述第二振幅计算第二总振幅； (S35 * )将所述第一和第二总振幅的绝对值相加以形成绝对总振幅； (S4 * )将所述绝对总振幅和预定的参考振幅进行比较，以确定所述绝对总振幅是否大于所述参考振幅； (S5 * )如果所述绝对总振幅大于所述参考振幅，从所述参考振幅和所述绝对总振幅计算绝对校正因子； (S6 * )如果所述绝对总振幅大于所述参考振幅，用所述绝对校正因子对所述第一和第二振幅加权，以获得加权的第一和第二振幅；以及 (S7 * )如果所述绝对总振幅大于所述参考振幅，形成所述加权的第一和第二振幅与彼此相移90度的相关的第一和第二正弦波振荡的积的和，并将所述和作为控制信号输出到至少一个扬声器； (S8 * )如果所述绝对总振幅小于或等于所述参考振幅，形成所述第一和第二理想控制信号的第一和第二振幅与相移90度的相关的第一和第二正弦波振荡的积的和，并将所述和作为控制信号输出到至少一个扬声器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，从所述参考振幅和所述绝对总振幅计算所述绝对校正因子的步骤(S5 * )包括形成所述参考振幅和所述绝对总振幅的商，以获得所述绝对校正因子。
8.—种控制内燃机驱动车辆的排气系统的反声系统的方法，以在所述排气系统中的其中测量所述声音的位置的区域中至少部分地并优选全部地消除由所述内燃机产生且在所述排气系统内传导的空气传递声，包括以下步骤 (SI )测量排气系统内部的声音； (S2 )通过测量的声音计算用于在所述排气系统内产生反空气传递声的第一和至少一个第二理想控制信号的分量，其中所述分量在每种情况下包括彼此相移90度的含有第一和第二振幅的两个第一和第二正弦波振荡，其中，所述第一理想控制信号的相移90度的所述两个第一正弦波振荡的频率不同于所述第二理想控制信号的相移90度的所述两个第二正弦波振荡的频率； (S25 )确定在所述第一理想控制信号的分量和所述至少一个第二理想控制信号的分量之间的当前相移； (S3 )从所述第一振幅计算第一总振幅，以及从所述第二振幅计算至少一个另一总振幅； (S35 )通过向量加法，考虑所述相移，将所述第一总振幅的绝对值和所述至少一个另一总振幅的绝对值相加以形成当前总振幅； (S4 )将所述当前总振幅和预定的参考振幅进行比较，以确定所述当前总振幅是否大于所述参考振幅； (S5 )如果所述当前总振幅大于所述参考振幅，从所述参考振幅和所述当前总振幅计算当前校正因子； (S6 )如果所述当前总振幅大于所述参考振幅，用所述当前校正因子对所述第一和第二振幅加权，以获得加权的第一和第二振幅；以及 (S7 )如果所述当前总振幅大于所述参考振幅，形成所述加权的第一和第二振幅与彼此相移90度的相关的第一和第二正弦波振荡的积的和，并将所述和作为控制信号输出到至少一个扬声器； (S8 )如果所述当前总振幅小于或等于所述参考振幅，形成所述第一和第二理想控制信号的第一和第二振幅与相移90度的相关的第一和第二正弦波振荡的积的和，并将所述和作为控制信号输出到至少一个扬声器。
9.根据权利要求6到8任一所述的方法，其中，从所述参考振幅和所述当前总振幅计算所述当前校正因子的步骤(S5 )包括形成所述参考振幅和所述当前总振幅的商，以获得所述当前校正因子。
10.根据权利要求6到9任一所述的方法，其中，从所述第一振幅计算所述第一总振幅和从所述第二振幅计算所述第二总振幅的步骤(S3 * ;S3 )包括对所述第一振幅的平方和求根，以获得所述第一总振幅，以及对所述第二振幅的平方和求根，以获得所述第二总振幅。
11.根据权利要求I到10任一所述的方法，其中，所述参考振幅适应于所述至少一个扬声器的最大电力负载能力。
12.—种内燃机驱动车辆的排气系统的反声系统,包括 反声控制装置(10)； 至少一个扬声器(12)，其被连接到所述反声控制装置(10)用于接收控制信号，其中所述扬声器(12)被设计为根据从所述反声控制装置(10)接收的信号在流体地连接到所述排气系统(4)的声音发生器(3)内产生反声；以及 误差麦克风(5)，其被连接到所述反声控制装置(10)，且被设置在所述声音发生器(3)和所述排气系统(4)之间的流体连接的区域内的相对于排气流定位的排气系统(4)的位置中，其中，所述误差麦克风(5)被设计为测量排气系统(4)内部的声音并输出对应的测量信号到所述反声控制装置(10)； 其中所述反声控制装置(10)被设计为实施根据权利要求1-11任一所述的方法，通过将所述控制信号输出到所述至少一个扬声器(12)，以至少部分地并优选地完全消除从所述误差麦克风(5)获得的信号。
13.一种机动车，包括 内燃机； 排气系统(4)，其流体地连接到所述内燃机；以及 根据权利要求12所述的反声系统，其中所述声音发生器(3)和所述误差麦克风(5)被连接到所述排气系统(4)。
全文摘要
本发明涉及排气系统的反声系统及其控制方法。通过测量的声音产生反声以消除排气系统中的空气传递声。测量排气系统中的声音，计算第一控制信号分量，其包括相移90度的具有第一振幅的两个第一正弦波。从第一振幅计算第一总振幅，与预定参考振幅比较以确定第一总振幅是否大于参考振幅。如果第一总振幅大于参考振幅，从参考振幅和第一总振幅计算校正因子，用校正因子加权第一振幅，形成加权的第一振幅与相移90度的第一正弦波的积的和，将和作为扬声器的控制信号。如果第一总振幅小于参考振幅，形成第一控制信号的第一振幅与相移90度的第一正弦波的积的和，将和作为扬声器的控制信号。还公开排气系统的反声系统和包括反声系统的机动车。
文档编号F01N1/06GK102867509SQ201210310019
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者C·吕金, A·门格尔 申请人:J·埃贝施佩歇尔有限及两合公司