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Title:
NOISE CANCELLATION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/007700
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a motor vehicle noise cancellation system (1) comprising a Helmholtz resonator (2) with a Helmholtz chamber (13), a neck (3), and a connection opening (4); a speaker (5) within the Helmholtz resonator; a complex variable resistance (6) which is electrically connected to the speaker; a control unit (7) for changing the complex variable resistance (6); and an ECU unit (8) as part of the motor controller for supplying at least the rotational speed RPM as a motor parameter, wherein the Helmholtz resonator can be connected to an exhaust gas line or inlet line (9) of an internal combustion engine via the neck, and the speaker (5) partly delimits the volume of the Helmholtz resonator (2). In order to achieve a value for the acoustic impedance at the connection opening, a value Z2 for the acoustic impedance directly upstream of the speaker (5) is first ascertained according to (formula I), a target value Z 20 is ascertained for Z 2 according to (formula II) when Z 1=0, and subsequently the complex resistance (6) is set to an artificial electric impedance ZL, which is ascertained according to (formula III), such that the noise at the connection opening can be at least partly canceled.

Inventors:
DRIOT, Nicolas (16 rue des Mésanges, Wissembourg, 67160, FR)
WIEMELER, Dirk (Spitalstraße 63A, Edenkoben, 67480, DE)
MOSCHEL, Roland (Kurpfalzstraße 178, Neustadt, 67435, DE)
Application Number:
EP2018/066654
Publication Date:
January 10, 2019
Filing Date:
June 21, 2018
Export Citation:
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Assignee:
TENNECO GMBH (Luitpoldstraße 83, Edenkoben, 67480, DE)
International Classes:
G10K11/172; F02M35/12; F01N1/02
Attorney, Agent or Firm:
STT SOZIETÄT THEWS & THEWS (Augustaanlage 32, Mannheim, 68165, DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuggeräusch-Unterdrückungssystems (1 ) umfassend einen Helmholtzresonator (2) mit einer

Helmholtzkammer (13), einem Hals (3) und einer Anschlussöffnung (4), einen Lautsprecher (5) innerhalb des Helmholtzresonators, einen variablen komplexen Widerstand (6), der mit dem Lautsprecher elektrisch verbunden ist, eine Regeleinheit (7) zur Veränderung des variablen komplexen Widerstands (6) und umfassend eine ECU-Einheit (8) als Teil der Motorkontrolle zur Lieferung von zumindest der Drehzahl RPM als Motorparameter, wobei der Helmholtzresonator über den Hals an eine Abgasoder Einlassleitung (9) eines Verbrennungsmotors anschließbar ist, wobei der Lautsprecher (5) das Volumen des Helmholtzresonators (2) teilweise begrenzt,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass zwecks Erzielung eines Wertes Zi für die akustische Impedanz an der Anschlussöffnung zunächst ein Wert Z2 für die akustische Impedanz unmittelbar vor dem Lautsprecher (5) ermittelt wird nach 2 = IT 2 ff

a/a 'a 1a 'a 1La [kg/m4s] mit

ω - N Rn a|s Kreisfrequenz der Zündordnung, mit N als Motorordnung, la [kg/m4] als Massenträgheit des Fluids an der Anschlussöffnung, Ra [kg/m4s] als Dämpfungsverlust an der Anschlussöffnung und Ca [m4s2/kg] als Konformitätskonstante für das Fluid im

Helmholtzresonator (2),

und für Z^=0 ein Zielwert Z2o für Z2 ermittelt wird nach

1 -;ω— ~ .

Z2o = r 2 . Ra a i fk9/m s]

'α 'aLa

und anschließend der komplexe Widerstand (6) auf eine künstliche elektrische Impedanz ZL eingestellt wird, die ermittelt wird nach

ZL = -Ze + -^- [Ohm] mit Ze [Ohm] als elektrische Impedanz des Lautsprechers, Zm [kg/s] als mechanische Impedanz des Lautsprechers, Bl [Tm] als Kraftfaktor der Lautsprecherspule, S [m2] als Lautsprecheroberfläche, sodass die Geräusche an der Anschlussöffnung zumindest teilweise auslöschbar sind.

Verfahren (1) nach Anspruch 1,

d ad u rch geken nzeich net,

dass zumindest ein Temperatursensor (10, 11) vorgesehen ist, wobei der Temperaturwert T bei der Berechnung von ZL berücksichtigt wird und hierzu eine Anpassung der Fluid-Kennwerte la, Ra und/oder Ca erfolgt.

Verfahren (1) nach Anspruch 2,

dad u rch geken nzeich net,

dass zumindest ein erster Temperatursensor (10) zur Messung des Temperaturwerts Tc in der Helmholtzkammer (13) vorgesehen ist, wobei der Fluid-Kennwert Ca ermittelt wird nach

mit φ = 1,292 x 273 / Tc [kg/m3], c = 20,06 x JTC [m/s] und dem Volumen Vc[m3] der Helmholtzkammer (13).

4. Verfahren (1) nach Anspruch 2 oder 3,

d ad u rch geken nze ich net,

dass ein zweiter Temperatursensor (11) zur Messung des Temperaturwerts TN im Hals (3) vorgesehen ist, wobei der Fluid-Kennwert IA ermittelt wird nach

mit φΝ = 1,292 x 273 / TN [kg/m3], leq = ln + 1,7 r [m], wobei ln [m] die Länge und r [m] den Radius des Halses beschreibt, und mit sN = π r2.

5. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

d ad u rch geken nzeich net,

dass bei Ermittlung von Ra der Temperaturwert T nicht berücksichtigt wird.

6. Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dad urch gekennzeichnet,

dass mittels der Regeleinheit (7) die aktuelle Spannung UM(t) am Lautsprecher (5) ermittelt und durch Fast-Fourier-Transformation υΜ(ω) erhalten wird, unter Anwendung der Transferfunktion 1/ZL der Strom Ι(ω) berechnet wird und letztlich dieser Strom als konvertiertes Zeitsignal l(t) am Lautsprecher (5) angelegt wird.

7. Verfahren (1) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass im Rahmen einer Iterationsschleife nach Anlegen des Stroms l(t) die Spannung UM+i(t) erneut ermittelt und ein Differenzwert ε als Betrag der Differenz von UM+i(t) und U W berechnet wird, wobei die Iterationsschleife so oft wiederholt wird, bis der Differenzwert ε kleiner als 1 oder kleiner als 0,1 oder kleiner als 0,001 ist.

8. Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Neuberechnung der Kreisfrequenz ω in einer Haupt- Regelschleife (7a) implementiert ist.

9. Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Neuberechnung der Impedanz ZL in einer Z-Regelschleife (7b) implementiert ist.

10. Verfahren (1) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Z-Regelschleife (7b) in die Haupt-Regelschleife (7a) integriert ist.

11. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Ermittlung der Spannung U W am Lautsprecher, die Berechnung des Stroms Ι(ω) und das Anlegen des Stroms l(t) am Lautsprecher (5) in einer I-Regelschleife (7c) implementiert ist.

12. Verfahren ( ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die I-Regelschleife (7c) in die Haupt-Regelschleife (7a) integriert ist, wobei die Z-Regelschleife (7b) vor der I-Regelschleife (7c) platziert ist.

13. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Haupt-Regelschleife (7a) und/oder die Z-Regelschleife (7b) eine Wiederholfrequenz von 10 Hz - 100 Hz oder 50 Hz - 500 Hz aufweist.

14. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass die I-Regelschleife (7c) eine Wiederholfrequenz aufweist, die um den Faktor 3-100 oder 10 - 500 höher ist als die Wiederholfrequenz der Haupt-Regelschleife (7a) und/oder der Z-Regelschleife (7b).

Description:

Rauschunterdrückungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuggeräusch-Unterdrückungssystems umfassend einen Helmholtzresonator mit einer Helmholtzkammer, einem Hals und einer Anschlussöffnung, einen Laut- Sprecher innerhalb des Helmho!tzresonators, einen variablen komplexen Widerstand, der mit dem Lautsprecher verbunden ist, eine Regeleinheit zur Veränderung des variablen komplexen Widerstands und umfassend eine ECU- Einheit als Teil der Motorkontrolle zum Erhalt von zumindest der Drehzahl RPM als Motorparameter, wobei der Helmholtzresonator über den Hals an eine Ab- gas- oder Einlassleitung eines Verbrennungsmotors anschließbar ist, wobei der Lautsprecher das Volumen des Helmholtzresonators begrenzt.

Es ist bereits aus der DE 10 2013 112 409 A1 ein System bekannt, das einen Helmholtzresonator aufweist, in dem endseitig ein Lautsprecher platziert ist. Das aktive System erzeugt und/oder beeinflusst Fahrzeuggeräusche, insbe- sondere Motorgeräusche, Ansauggeräusche und Abgasgeräusche. Das System weist weiterhin eine Steuerung auf, die Daten von zumindest einem stromabwärtigen Fehlermikrofon und einer Motorsteuerung verarbeiten kann, um daraus Steuersignale für den Lautsprecher zu berechnen. Ferner kann ein Steuersignal für einen einzelnen Klang mit konstanter Grundfrequenz erzeugt werden.

Weiterhin ist ein Ansauggeräuschdämpfungssystem mit einem aktiv abgestimmten Helmholtzresonator aus der EP 1 085 201 B1 bekannt. Innerhalb des Helmholtzresonators ist ein Lautsprecher installiert, der das Volumen des Helmholtzresonators teilt. Mithilfe des Lautsprechers lässt sich die Absorptions- frequenz des Helmholtzresonators ändern. Das Steuersignal des Lautsprechers ist dabei nur von der Motorfrequenz abhängig. Diese wird über einen Frequenzfühler erfasst.

Ein weiterer aktiver Schalldämpfer ist aus der WO 98/22700 A2 bekannt. Der Schalldämpfer weist einen Helmholtzresonator auf, an dessen Rückwand ein Lautsprecher vorgesehen ist. Der Lautsprecher wird über eine Regeleinheit ge- regelt, welche Messungen von einem Schalldruckwandler berücksichtigt. Der Lautsprecher wird so gesteuert, dass seine Schwingungen die Reflexionseigenschaften an der Rückwand des Helmholtzresonators beeinflussen. Bei diesem Vorgehen wird der akustische Widerstand der Lautsprechermembran einge- stellt, um die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators zu steuern. Eine aktive Erzeugung einer Schallwelle ist nicht vorgesehen.

Aus der EP 2 384 023 A1 ist ein Kommunikationssystem bekannt. Zur Unterdrückung von Rauschen wird bei diesem Kommunikationssystem ein Lautsprecher als Schallsensor eingesetzt. Aus der WO 2006/048557 A1 ist ein passiver Helmholtzresonator für eine Abgasanlage bekannt, dessen Impedanzfrequenz mithilfe eines an der Rückwand des Resonators platzierten Lautsprechers eingestellt wird. Zu diesem Zweck sind diskrete, teilweise komplexe Widerstände vorgesehen, die abhängig von der Motorgeschwindigkeit geschaltet werden, um eine möglichst starke Schall- dämpfung zu gewährleisten. Eine Steuereinheit regelt auf Basis der Drehzahl die Schaltung der Widerstände.

Die US 2015/0303884 A1 zeigt eine Antriebsvorrichtung zum Ansteuern eines Lautsprechers, welche einen Verstärker, einen Spannungsmesser und eine Einrichtung zum Ansteuern der Membran umfasst. Die DE 42 26 885 A1 zeigt ein Schallabsorptionsverfahren für Kraftfahrzeuge, bei dem mittels eines Lautsprechers Schalldruckwerte erzeugt werden und bei dem mittels eines Helmholtzresonators Schalldruck absorbiert wird, wobei durch die erzeugten Schalldruckwerte Hohlraumkörpervolumina simuliert werden. Aus der WO 2014/053994 A1 ist ein System zur Breitband-Rausch- Unterdrückung bekannt. Die Rauschunterdrückung erfolgt in zwei Schritten. Zunächst werden elektrische, mechanische und akustische Parameter des Lautsprechers in der Rauschumgebung bestimmt. Schließlich wird aus diesen Parametern die Impedanz berechnet, die an den Lautsprecher anzuschließen ist, um das akustische Verhalten des Lautsprechers zwecks Rauschunterdrückung vorzugeben. Zur weiteren Anpassung wird am Lautsprecher die aktuelle Spannung gemessen, die über eine Transferfunktion in einen Strom umgerechnet wird. Dieser Strom wird am Lautsprecher angelegt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeuggeräusch-Unterdrückungssystem derart aus- zubilden und anzuordnen, dass eine verbesserte Wirkung erreicht wird.

Als Kraftfahrzeuggeräusche werden bezeichnet insbesondere Motorgeräusche, Ansauggeräusche und Abgasgeräusche.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass zwecks Erzielung eines Wertes Zi für die akustische Impedanz an der Anschlussöffnung zunächst ein Wert Z 2 für die akustische Impedanz unmittelbar vor dem Lautsprecher er-

. „

mittelt wird nach Z 2 =

als Kreisfrequenz der Zündordnung, mit N als Motorordnung, l a [kg/m 4 ] als Massenträgheit des Fluids an der Anschlussöffnung, R a [kg/m 4 s] als Dämpfungsverlust an der Anschlussöffnung und C a [m 4 s 2 /kg] als Konformitätskonstante für das Fluid im Helmholtzresonator und für ein Zielwert Z 2 o für Z 2 ermittelt wird nach

und anschließend der komplexe Widerstand auf eine künstliche elektrische Impedanz Z L eingestellt wird, die ermittelt wird nach

Z L = -Z e + [Ohm] mit Z e [Ohm] als elektrische Impedanz des Lautsprechers, Z m [kg/s] als mechanische Impedanz des Lautsprechers, Bl [Tm] als Kraftfaktor der Lautsprecherspule, S [m 2 ] als Lautsprecheroberfläche, sodass die Geräusche an der Anschlussöffnung zumindest teilweise oder weitestgehend auslöschbar sind. Hierdurch wird erreicht, dass der Lautsprecher mit einer beliebigen künstlichen Impedanz versorgbar ist und somit eine umfassende Geräuschauslöschung am Ende des Helmholzresonators möglich ist. Die Geräuschauslöschung erfolgt insbesondere in der Abgas- oder Einlassleitung im Bereich der Anschlussöffnung des Helmholtzresonators. Der komplexe Widerstand ist parallel zum Lautsprecher geschaltet. Zudem kann der komplexe Widerstand auf einen beliebigen Wert der künstlichen Impedanz Z L stufenlos eingestellt werden.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest ein Temperatursensor vorge- sehen ist, wobei der Temperaturwert T bei der Berechnung von Z L berücksichtigt wird und hierzu eine Anpassung der Fluid-Kennwerte l a , R a und/oder C a erfolgt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall ist abhängig von der Temperatur des Mediums, in dem der Schall propagiert. Durch die Berücksichtigung des Temperaturwerts dieses Mediums bei der Berechnung von Z L wird die Ge- räuschauslöschung weiter optimiert.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn zumindest ein erster Temperatursensor zur Messung des Temperaturwerts T c in der Helmholtzkammer vorgesehen ist, wobei der Fluid-Kennwert C a ermittelt wird nach

mit (p c = 1,292 x 273 / T c [kg/m 3 ], c = 20,06 x JT C [m/s] und dem Volumen V c [m 3 ] der Helmholtzkammer.

Der Schall soll am einen Ende des Helmholtzresonators ausgelöscht werden. Die Auslöschung wird hauptsächlich von dem Lautsprecher herbeigeführt, der sich am gegenüberliegenden, anderen Ende des Helmholtzresonators befindet. Demnach muss der Schall die Helmholtzkammer durchlaufen, weswegen die Berücksichtigung dieser Temperatur vorteilhaft ist.

Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein zweiter Temperatursensor zur Messung des Temperaturwerts T N im Hals vorgesehen ist, wobei der Fluid-Kennwert l a ermittelt wird nach

mit φ Ν = 1,292 x 273 / T N [kg/m 3 ], l eq = l n + 1,7 r [m], wobei l n [m] die Länge und r [m] den Radius des Halses beschreibt, und mit s N = π r 2 . Die Berücksichtigung eines zweiten Temperaturwerts T N im Hals ist zum einen vorteilhaft, da der Schall durch den Hals propagiert. Zum anderen ist es vorteilhaft, wenn neben dem Temperaturwert T N gleichzeitig auch der Temperaturwert T c gemessen wird, da so die Geräuschauslöschung auf den Temperaturgradienten zwischen Helmholtzkammer und Hals optimiert wird. Ein solcher Temperaturgradi- ent ist insbesondere dann sehr groß, wenn der Hals in eine von heißem Abgas durchströmte Abgasleitung mündet.

Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn bei Ermittlung von R a der Temperaturwert T N , T c nicht berücksichtigt wird. Gerade wenn bei den Fluid-Kennwerten C a und l a die entsprechenden Temperaturwerte T N , T c berücksichtigt werden, ist eine zusätzliche Anpassung von R a nicht nötig.

Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn der Lautsprecher beispielsweise zur Erzeugung von Antischall verwendbar ist, wobei hierzu mittels der Regeleinheit die aktuelle Spannung U(t) am Lautsprecher ermittelt wird und im Rahmen einer Signalanalyse durch eine Fast-Fourier-Transformation U(oo) erhalten wird, unter Anwendung der Transferfunktion 1/Z L der Strom Ι(ω) berechnet wird und letztlich dieser Strom als konvertiertes Zeitsignal l(t) am Lautsprecher angelegt wird. Durch die Anwendung von Antischall werden trotz der Regelung des komplexen Widerstands verbleibende Restgeräusche ausgelöscht. Dadurch wird die Geräuschauslöschung weiter verbessert. Die Regelung zur Erzeugung des Anti- schalls ist unabhängig von der Regelung des komplexen Widerstands. Die Regelungen können also parallel, aber auch sequentiell erfolgen. Allerdings muss eine Übergabe der künstlichen elektrischen Impedanz Z L an die Regelschleife zur Erzeugung des Antischalls stattfinden. Der Strom l(t) wird über einen elektrischen Anschluss bereitgestellt. Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn im Rahmen einer Iterationsschleife nach Anlegen des Stroms l(t) die Spannung Uwi+i(t) bzw. 1 ) Μ (ω) ermittelt und danach ein Differenzwert ε als Betrag der Differenz von U M +i(t) und U M (t) bzw. von UM+ I (CÜ) und U M (W) ermittelt wird, wobei die Iterationsschleife so oft wiederholt wird, bis der Differenzwert e kleiner als 1 oder kleiner als 0,1 oder kleiner als 0,001 ist. Alle Zeit-Werte bzw. t-Werte lassen sich durch Fast-Fourier- Transformation FFT in ω-Werte transformieren. Diese Signalanalyse kann in- tegraler Bestandteil des jeweiligen Regelbausteins der Regeleinheit sein oder auch als separater Regelbaustein integriert sein.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn die Neuberechnung der Kreisfrequenz ω in einer Haupt-Regelschleife implementiert ist und wenn die Neuberechnung der Impedanz Z L in einer Z-Regelschleife implementiert ist und wenn die Z-Regelschleife in die Haupt-Regelschleife integriert ist. Die Neuberechnung der Impedanz Z L erfolgt dann auf Basis der aktuellen Kreisfrequenz ω.

Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Ermittlung der Spannung Uivi(t) am Lautspre- eher, die Berechnung des Stroms Ι(ω) und das Anlegen des Stroms l(t) am Lautsprecher in einer I-Regelschleife implementiert ist und wenn die I- Regelschleife in die Haupt-Regelschleife integriert ist, wobei die Z-Regelschleife vor der I-Regelschleife platziert ist. Somit wird auf Basis der aktuellsten Impedanz Z L der Strom l(t) optimiert. Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn die I-Regelschleife eine Wiederholfrequenz aufweist, die um den Faktor 3 - 100 oder 10 - 500 höher ist als die Wiederholfrequenz der Haupt-Regelschleife und/oder der Z-Regelschleife. Somit kann die Iterationsschleife für einen Wert Z L mehrfach ausgeführt und der Strom l(t) auf Basis von Z L optimiert werden. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 Schematische Darstellung des Rauschunterdrückungssystems;

Figur 2a Haupt-Regelschleife zur Einstellung des komplexen Widerstands;

Figur 2b Z-Regelschleife zur Regelung des komplexen Widerstands; Figur 2c I-Regelschleife zur Optimierung des Stroms l(t).

Nach Figur 1 umfasst ein Rauschunterdrückungssystem 1 einen Helmholtz- resonator 2. Der Helmholtzresonator 2 weist eine Helmholtzkammer 13 und ei- nen Hals 3 auf, welcher als ein Rohr mit einem Radius r und einer Länge l n ausgebildet ist. Der Hals 3 mündet über eine Anschlussöffnung 4 in einer Abgasoder Einlassleitung 9 eines Verbrennungsmotors und koppelt diese insbesondere mit Bezug auf den Schall mit der Helmholtzkammer 13. Gegenüberliegend zum Hals 3 ist ein Lautsprecher 5 vorgesehen, der die Rückwand des Helmholtzresonators 2 bildet.

Zudem ist eine Regeleinheit 7 vorgesehen, die die Geräuschauslöschung steuert. Die Regeleinheit 7 regelt einerseits einen komplexen Widerstand 6, der am Lautsprecher 5 anliegt, und andererseits einen Strom l(t), der an den Lautspre- eher 5 über einen elektrischen Anschluss 12 angelegt wird. Die einzelnen Schritte der Regelungen sind später in den Figuren 2a bis 2b näher beschrieben.

Die Regeleinheit 7 wird über eine ECU-Einheit 8 mit Fahrzeugdaten, wie insbesondere der Motordrehzahl RPM, versorgt. Weiterhin wird die Regeleinheit 7 mit einem Temperaturwert T c , der von einem ersten Temperatursensor 10 gemessen wird, und einem Temperaturwert T N , der von einem zweiten Temperatursensor 11 gemessen wird, versorgt. Der erste Temperatursensor 10 ist im Bereich der Helmholtzkammer 13 angebracht, um die Abgastemperatur in der Helmholtzkammer 13 zu messen. Der zweite Temperatursensor 11 ist im Be- reich des Halses 3 angebracht, um die Abgastemperatur im Hals 3 zu messen.

Zwecks Regelung des am Lautsprecher anzulegenden Stroms findet die nach Figur 2a dargestellte Haupt-Regelschleife 7a Anwendung. Ausgehend von der Drehzahl RPM wird nach der dargestellten Gleichung ω als Kreisfrequenz der Zündordnung bestimmt. Dort fließt die Motorordnung N, welche maßgeblich von der Anzahl der Zylinder und der Motortaktart, aber auch von Kurbelwellenkröpfung und der Architektur der Krümmer abhängig ist. Bei einem 4-Takt-Motor beispielsweise ergeben sich für einen 4-Zylinder-Motor die wichtigsten Motorordnungen N = 2, 4, 6, 8, 10 und 12. Bei einem 6-Zylinder-Motor sind die wichtigsten Motorordnungen N = 3, 6, 9 und 12. Bei einem 5-Zylinder-Motor sind die wichtigsten Motorordnungen N = 2,5, 5, 7,5 und 10. Insbesondere bei Zylinderabschaltung sind auch Kombinationen davon möglich. In dieser Haupt-Regelschleife finden zwei weitere Regelschleifen Anwendung, die Z-Regelschleife 7b und die I-Regelschleife 7c.

Gemäß Figur 2b werden in der Z-Regelschleife 7b die Temperaturwerte T c , T N sowie die Kreisfrequenz der Zündordnung ω erfasst. Aus diesen Werten wird im Weiteren die künstliche elektrische Impedanz Z L berechnet. Im zweiten Schritt wird der komplexe Widerstand 6 auf den berechneten Wert Z L eingestellt. Die Regelung erfolgt fortlaufend mit einer Frequenz von 10 Hz bis 00 Hz.

Nach Figur 2c umfasst die I-Regelschleife 7c zur Optimierung des gewünschten Antischalls die folgenden Schritte. Zunächst wird am Lautsprecher 5 die vom Restgeräusch durch die Bewegung der Membran erzeugte aktuelle Spannung U M (t) gemessen.

Aus diesem Zeitsignal, der Spannung Uivi(t), wird im Rahmen einer Signalanalyse mittels einer Fast-Fourier-Transformation FFT eine Spannung υ Μ (ω) ermittelt. Die FFT liefert ein Spannungs-Spektrum von beispielsweise 1024 Werten U(u>). Aus diesem Spannungs-Spektrum werden für die relevanten Kreisfrequenzen der Zündordnung die Spannungswerte U(u>) selektiert. Die Signalanalyse kann in einem separaten Regelbaustein 7.1 erfolgen. Die Signalanalyse kann aber auch Bestandteil des Regelbausteins 7.2 für l(t) sein.

Anschließend wird aus U(u>) unter Anwendung der künstlichen elektrischen Im- pedanz Z L nach Gleichung /(ω) = υ(ω)/ Z L ein Strom Ι(ω) berechnet, der in einen zeitabhängigen Strom l(t) nach der Gleichung /(t) = Re(/(a>)) cos( it) + Im(/(cL>)) sin(i t) umgerechnet und an den Lautsprecher 5 angelegt wird. Im Rahmen einer Iterationsschleife wird wiederholt die sich damit ergebende aktuelle Spannung U M +i(t) ermittelt und danach ein Differenzwert ε der Beträge bei- der Spannungen, mithin der Betrag der Differenz von U M +i(t) und U M (t) ermittelt. Wenn der Differenzwert ε kleiner als 1 oder kleiner als 0, 1 oder kleiner als 0,001 ist, wird die Iterationsschleife nicht wiederholt. Ansonsten wird diese Iterationsschleife wiederholt.

Die I-Regelschleife 7c arbeitet mit einer Wiederholfrequenz von 100 Hz bis 1000 Hz. Sofern der Differenzwert e größer als der definierte Schwellwert ist, 201

- 9 -

wird die Iterationsschleife wiederholt. Vorzugsweise wird für den Differenzwert ε jedoch der definierte Schwellwert erreicht und die Iterationsschleife beendet, bevor im Rahmen der Haupt-Regelschleife 7a eine Neuberechnung der Kreisfrequenz ω der Zündordnung und der Impedanz Z L erfolgt.

Bezugszeichenliste

1 Rauschunterdrückungssystem

2 Helmholtzresonator

3 Hals

4 Anschlussöffnung

5 Lautsprecher

6 komplexer Widerstand

7 Regeleinheit

7.1 Regelbaustein

7.2 Regelbaustein

7a Haupt-Regelschleife

7b Z-Regelschleife

7c I-Regelschleife

8 ECU-Einheit

9 Abgas- oder Einlassleitung

10 erster Temperatursensor

11 zweiter Temperatursensor

12 elektrischer Anschluss

13 Helmholtzkammer

In Länge des Halses

r Radius des Halses

V c Volumen der Helmholtzkammer