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Title:
METHOD FOR PRODUCING A FREQUENCY SPECTRUM IN AN EXHAUST PIPE OF AN INTERNAL COMBUSTION PISTON ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/036001
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a frequency spectrum in an internal combustion piston engine, wherein a throttle valve functioning as a flow modulator is displaced in an oscillating manner inside the exhaust pipe, such that the frequency spectrum is modified in the exhaust flow. The drive of the throttle valve is controlled by means of a signal generator such that the oscillating throttle valve produces the desired frequency spectrum.

Inventors:
HANSEN JOERG (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/011462
Publication Date:
April 29, 2004
Filing Date:
October 16, 2003
Export Citation:
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Assignee:
MONTAN TECH GMBH (DE)
HANSEN JOERG (DE)
International Classes:
F01N1/16; G10K11/16; G10K15/02; G10K15/04; (IPC1-7): F01N1/16; G10K11/178
Foreign References:
EP1101929A22001-05-23
EP0649494A11995-04-26
EP1036919A22000-09-20
FR2613089A11988-09-30
Attorney, Agent or Firm:
DEUTSCHE MONTAN TECHNOLOGIE GMBH (Essen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen eines Frequenzspektrums in einer Auspuffiohrleitung einer Hubkolbenmaschine, bei dem in der Auspuffrohrleitung eine als Durchflussmodulator fungierende Drosselklappe derart in Schwingungen versetzt wird, dass das Frequenz spektrum in dem Abgasstrom verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass über ei nen Signalgenerator der Antrieb der Drosselklappe gezielt derart gesteuert wird, dass die schwingende Drosselklappe das gewünschte Frequenzspektrum erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Regelkreis das gewünschte Frequenzspektrum überwacht und geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Pro grammiereinheit Signalmuster erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der ange schlossenen Rohrleitungen derart dimensioniert werden, dass Resonanzen entstehen.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass an dem Antrieb (5) der Drosselklappe (4) ein Signalgenerator (8) ange ordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Signalgenerator eine Programmiereinheit (9) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auspuffrohr leitung (1) im Bereich der Drosselklappe (4) als achteckiger Kanal ausgebildet ist.
Description:
Verfahren zum Erzeugen eines Frequenzspektrums in einer Auspuffrohrleitung einer Hubkolbenmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Frequenzspektrums in einer Aus- puffi-ohrleitung einer Hubkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine dafür geeignete Vorrichtung.

Aus der EP 0 649 494 B 1 ist es bekannt, durch eine in der Auspuffrohrleitung als Durch- flussmodulator fungierende Drosselklappe den Schallpegel bzw. die Klangfarbe der durch den Abgasstrom erzeugt wird, zu verändern. Es wird auch vorgeschlagen, durch Dämpfung eines bevorzugten Frequenzbereiches die Klangfarbe der Auspuffrohrleitung zu verändern.

So soll erreicht werden, dass die Auspuffanlage entweder Geräusche von sportlichem Klang oder stärker gedämpfte Geräusche abstrahlt.

Gemäß der technischen Lehre der EP 0 649 494 B 1 ist vorgesehen, eine Verminderung der Schallpegel bzw. eine Veränderung der Klangfarbe durch Dämpfung mit der in der Aus- puffrohrleitung angeordneten als Durchflussmodulator fungierenden Drosselklappe zu er- zielen. Die Schwingung der Drosselklappe dient einzig der Strömungsberuhigung. Somit ist eine Veränderung der Klangfarbe nur in einem sehr begrenzten Umfang möglich. Eine Erhöhung der Rauhigkeit, gleichbedeutend mit einem sportlicheren Klang, ist nicht mög- lich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen eines Frequenz- spektrums in einer Auspuffrohrleitung einer Hubkolbenmaschine zur Verfügung zu stellen, bei dem durch zusätzliche Schallerzeugung ein Frequenzspektrum im Sinne eines Sound- designs erzeugt wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, für das Sounddesign geeignete Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird der Antrieb der Drosselklappe mit einem Signalgenerator derart gesteuert, dass die schwingende Drosselklappe das gewünschte Frequenzspektrum erzeugt.

Auf diese Weise können Geräusche bzw. Druckpulsationen und-modulationen zusätzlich erzeugt und der Strömung in der Auspuffrohrleitung überlagert werden.

Es ist auch möglich, über einen Regelkreis das gewünschte Frequenzspektrum zu überwa- chen und zu regeln.

Zusätzlich können über eine Programmiereinheit Signalmuster, die in keiner Beziehung zum Motor bzw. der Strömung stehen, generiert und überlagert werden.

Erfindungsgemäß wird die Drosselklappe nicht nur zur Bedämpfung, sondern auch zur Schallgenerierung bzw. der Erzeugung von zusätzlichen Druckfluktuationen benutzt.

Durch eine geeignete Dimensionierung der angeschlossenen Rohrleitungen können diese gezielt in Resonanz versetzt werden bzw. als Resonanzkörper zur gewollten Verstärkung bestimmter Frequenzen benutzt werden.

Durch die Erfindung ist es möglich, ein Sound-Design im Abgasstrom einer Hubkolben- maschine vorzunehmen, wobei unter Hubkolbenmaschinen in erster Linie Verbrennungs- maschinen wie Otto-und Dieselmotoren zu verstehen sind.

Es ist auch möglich, die Auspuffrohrleitung im Bereich der Drosselklappe gemäß der tech- nischen Lehre der DE 100 61 760 Cl als achteckigen Kanal auszuführen. Durch Verände- rung der Eingangsimpedanz wird ein Teil der Energie der höheren Moden zurück in die Rohrleitung reflektiert und es verringern sich die dementsprechenden Schalldrücke.

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebe- nen, erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestal- tung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedin- gungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneinge- schränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der-beispielhaft-zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungs- gemäßen Sound-Designs dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung der Steuerung des Sound-Designs in einer Auspuffrohrleitung mit einer angeflanschten Resonanzrohrleitung und Figur 2 eine Darstellung, in der die Auspuffrohrleitung segmentiert ist.

In der Figur 1 ist eine Auspuffrohrleitung 1 mit einem Flansch 2 und einer Resonanzrohr- leitung 3 dargestellt. In der Auspuffrohrleitung 1 ist eine Drosselklappe 4 mit einem An- trieb 5 angeordnet. An der Auspuffrohrleitung 1 sind Sensoren 6a, 6b, 6c und 6d angeord- net, die mit einem Signalgenerator 8 und einer Steuereinheit 11 für den Antrieb 5 verbun- den sind. Der Signalgenerator 8 ist außerdem mit einer Programmiereinheit 9 verbunden.

Mit dem Signalgenerator 8 sind außerdem Motordatensensoren 7 (Drehzahl, Geschwindig- <BR> <BR> keit, Motorordnung etc. ) verbunden sowie externe Sensoren 10 aus dem Fahrzeuginnen- raum.

Aus der Figur 2 geht hervor, dass eine Auspuffrohrleitung 20 durch ein Blech 21 geteilt bzw. segmentiert wird. Die Innenseite der Auspuffrohrleitung 20 und das Blech 21 sind mit einer absorbierenden Auskleidung versehen. An der Auspuffrohrleitung 20 sind Sensoren 23a, 23b, 23c, 23d, 23e und 23f angeordnet. In den durch das Blech 21 in der Auspuffrohr- leitung 20 gebildeten Segmenten sind jeweils eine Drosselklappe 24 und 25 mit einer Ach- se 26 und einem Antrieb 27a und einer Dämpfung 27b angeordnet. Der Antrieb 27a ist mit einer mehrkanaligen Steuereinheit 28 und einem Signalgenerator 29 verbunden. Der Sig- nalgenerator 29 ist mit einer Programmiereinheit 31 verbunden. In den Signalgenerator 29 und in die mehrkanalige Steuereinheit 28 werden die Daten von externen Sensoren 30 und den Sensoren 23a bis 23f geführt.

Bezugszeichenliste 1 Auspuffrohrleitung 2 Flansch 3 Resonanzrohrleitung 4 Drosselklappe 5 Antrieb 6a Sensor 6b Sensor 6c Sensor 6d Sensor 7 Motordatensensoren 8 Signalgenerator 9 Programmiereinheit 10 Sensor Fahrzeuginnenraum 11 Steuereinheit 20 Auspuffrohrleitung 21 Blech 22 absorbierende Auskleidung 23a Sensor 23b Sensor 23c Sensor 23d Sensor 23e Sensor 23f Sensor 24 Drosselklappe 25 Drosselklappe 26 Achse 27a Antrieb 27b Dämpfung 28 mehrkanalige Steuereinheit 29 Signalgenerator 30 externe Sensoren 31 Programmiereinheit