EP0916817B1 - Active silencer - Google Patents
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- EP0916817B1 EP0916817B1 EP98121799A EP98121799A EP0916817B1 EP 0916817 B1 EP0916817 B1 EP 0916817B1 EP 98121799 A EP98121799 A EP 98121799A EP 98121799 A EP98121799 A EP 98121799A EP 0916817 B1 EP0916817 B1 EP 0916817B1
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- EP
- European Patent Office
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- sound
- coupling point
- noise
- loudspeaker
- silencer according
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
- F01N1/06—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect
- F01N1/065—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect by using an active noise source, e.g. speakers
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
- G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
- G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
- G10K11/17857—Geometric disposition, e.g. placement of microphones
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- G10K11/1787—General system configurations
- G10K11/17875—General system configurations using an error signal without a reference signal, e.g. pure feedback
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- G10K2210/3227—Resonators
- G10K2210/32271—Active resonators
Definitions
- the invention relates to a silencer, in particular for exhaust systems of motor vehicles.
- a structurally particularly simple embodiment of this hollow body is a so-called ⁇ / 4 resonator.
- Such resonators are known for example from " exhaust silencer for motor vehicles", The Library of Technology Bd. 83, p. 21, Fig. 13, verlag modeme industrie AG, 1993, ISBN 3-478-93076-6 .
- a closed pipe section is branched off in the manner of a resonator of a channel leading the background noise or a pipe.
- the branching point forms an acoustic coupling point of the resonator.
- a sound field is in resonance when 1 ⁇ 4 of the wavelength or an odd multiple thereof fits into the cavity of the resonator.
- a disadvantage of this resonator is that a good sound attenuation is always achieved only if exactly 1 ⁇ 4 of the wavelength or an odd multiple thereof is equal to the acoustically effective length of the resonator.
- the reason for this lies in the according to the structural design of the resonator fixed predetermined physical conditions At the closed resonator end, sound waves without phase jump are reflected at the resonator end forming an open acoustic resonator end and at 180 ° phase jump at the open resonator end at the closed resonator end. Therefore, resonances and thus good sound attenuation are possible only at certain wavelengths.
- Another disadvantage of this resonator is that for damping low frequencies particularly large and thus space-consuming resonator lengths are required.
- WO-A-93 05282 From DE-A-4 317 403 and from WO-A-93 05282 arrangements for active sound attenuation are known, in which a chamber containing a loudspeaker is branched off from an interference sound channel. The loudspeaker should emit compensation sound such that the two sound fields of background noise and compensation sound cancel each other as much as possible by superimposing or attenuating each other.
- a control microphone is positioned at an unspecified location. This control microphone, in conjunction with a control unit, should control the compensation sound of the loudspeaker so that attenuation or extinction is established at the location of the control microphone.
- the known active systems have in common that they are designed for the greatest possible attenuation of noise.
- extensive sound attenuation is not desirable in every case.
- a motor vehicle must develop audible sounds from other road users for safety reasons.
- the invention has for its object to provide a muffler that allows both simple means a damping and a targeted change in the sound of a background noise.
- the active silencer comprises at least one hollow body having a loudspeaker or a loudspeaker diaphragm, which is acoustically coupled via a hollow body opening to a channel carrying a noise.
- speaker diaphragm When this is referred to as speaker diaphragm, it also includes other bodies or fabrics that can be excited to oscillate, for example, piezoelectric elements.
- a device which compares an adjustable setpoint value with an actual value of a sound field impedance present in the region of the acoustic coupling point and determines the movement of the loudspeaker diaphragm for regulating the actual value to the setpoint value.
- the desired value is arbitrarily adjustable within a range of values which extends from values which effect a maximum attenuation of the disturbing sound up to a value which produces minimum attenuation.
- the possibilities of Störschallbeein are thus much greater than in known mufflers.
- the noise can be qualitatively changed not only in terms of its sound amplitude but also in terms of a sound design.
- not only the sound pressure, but also the sound velocity is measured, whereby the sound field impedance between very small and very large, in extreme cases between zero and infinity lying words einregelbar.
- the proposed muffler generally works according to the adaptation principle, ie, in the area of the acoustic coupling point, an acoustically variable sound field impedance is generated which is adapted to the respective task, sound attenuation and / or sound design.
- the influence thus achieved is, for example, a total reflection of the noise at a so-called adaptation point in the background noise channel, so that - as seen in the flow direction - no background noise propagates beyond the adaptation point or the coupling point.
- a target value of the sound field impedance is adjusted so that the noise passes through the adjustment point completely undamped.
- the nominal value of the sound field impedance is adjusted so that the noise at the adjustment point is partially reflected and partially transmitted, so that the background noise propagates beyond the adjustment point with a smaller sound amplitude.
- the setting of the setpoint may be dependent on certain frequencies of background noise.
- the muffler according to the invention over prior art mufflers is versatile in at the same time structurally simple and inexpensive design. This is especially true when the noise is guided in a pipe, as is the case for example in exhaust systems or ventilation ducts.
- the muffler thus allows using the speaker diaphragm at a variety of frequencies an adjustable reflectance of the Störschallwellen in the acoustic coupling point.
- the temporal movement function of Loudspeaker diaphragm is determined or controlled by amount and phase so that for a frequency or a plurality of frequencies of noise, the sound field impedance in the acoustic coupling point is more or less adapted as needed to the characteristic impedance of the Störschallkanales.
- the determination of the actual value of the sound field impedance is preferably carried out by measuring the two parameters determining the sound field impedance, namely sound pressure and sound velocity. This can be done with the help of a sound pressure transducer and a Schallschnellewandlers. However, the above parameters can also be measured alone with a sound pressure transducer or a sound velocity transducer. The sound velocity can be determined, for example, with a pressure gradient microphone.
- the sound pressure transducer is provided by a commercially available component, e.g. realized cost-effectively by an electromechanical transducer, in particular by a microphone.
- the Schallschnellewandler can also be realized by two spaced apart sound pressure transducer.
- the measuring device or the transducers used need not necessarily be positioned in the measuring point itself. On the contrary, it is also conceivable to position the transducers away from the measuring point and to detect them by a probe, e.g. a tube probe to connect to the respective measuring point. By remote from the measuring point positioning the measuring device is protected from hot exhaust gases or other harmful influences.
- the muffler comprises two hollow bodies with a common region of an acoustic coupling point, wherein the loudspeaker membranes of the two hollow bodies are arranged opposite one another.
- the required displacement of a single membrane can be divided into two membranes and achieve a reduction of the mechanical and / or electrical power to control the individual speaker membranes.
- the two loudspeaker membranes of the hollow bodies preferably oscillate in opposite phase to one another.
- the hollow body 1 is cylindrical, for example, in cross-section and extends with its central longitudinal axis 5 substantially transversely to the interference sound channel 3.
- the coupling point 2 is formed in the simplest case by an opening in the exhaust pipe.
- a perforated pipe section or a pipe-permeable material may be present instead of an opening.
- a speaker 6 is inserted with a loudspeaker diaphragm 7.
- a measuring device 8 for determining the actual value of the sound field impedance present in this area is arranged within the hollow body.
- the measuring device is designed so that both the sound pressure and the sound velocity can be determined with it. It contains, for example, a sound pressure transducer and a sound velocity transducer and is connected via a signal line 9 on the input side to a control unit 10. If necessary, several measuring devices may be present or the measuring device may include a plurality of optionally arranged at spatially separated positions sound pressure and Schallschnellewandler.
- the control unit 10 in turn is connected via a signal line 11 on the output side to the speaker 6.
- About a selection unit 12 is the desired at the interface 2 Setpoint of the sound field impedance adjustable.
- the goal of conventional active silencers is to maximize the sound attenuation in the noise channel and, accordingly, to set the sound pressure and thus the sound field impedance to a minimum.
- a very large sound field impedance at the coupling point can be achieved if the sound velocity (v) is controlled to a minimum in this area.
- the sound velocity (v) is controlled to a minimum in this area.
- v the sound velocity
- the measuring device can thus generally make a spatial alignment of the sound field impedance. While a large sound field impedance in the interfering channel itself practically causes a large sound attenuation, such an impedance at the acoustic coupling point 2 means that the interfering sound passes through the matching point 3a unchanged. Due to the adjustable between the extreme values zero and infinity sound field impedance thus a very variable influence of the noise is possible.
- the sound can not only be damped, but its sound can also be changed by setting a high sound field impedance that leaves this unchanged at the coupling point 2 and, for other frequency ranges, setting this minimum sound field impedance virtually out of filter.
- the generation of the desired sound field impedance takes place in that the signals transmitted via the signal line 9 to the control unit 10 of the measuring device 8 are processed by means of an algorithm, eg an LMS algorithm and the signal line 11 the speaker signals are supplied to the sound field of the hollow body. 1 in the direction of the desired setpoint.
- the central longitudinal axis 5 of the hollow body 1 extends transversely to the longitudinal extension of the interference sound channel 3.
- the hollow bodies 1a extend The approximately barrel-shaped hollow body 1 a, 1 b are interspersed by the exhaust pipe 4 eccentrically, this one on the one hollow body end face 13,13a on and on the other end face 14,14a again exit and its central longitudinal axis 16 parallel to the L josserstrekkung of the hollow body 1a, 1b or to the central longitudinal axis 17 extends.
- the hollow body of the arrangement according to FIG. 2 has only one loudspeaker 6a, which is arranged on the front end side 13 viewed in the flow direction 15, its loudspeaker diaphragm 7 being located substantially upstream of the plane covered by the end face 13.
- the to a motor (not shown) connected portion 4a of the exhaust pipe 4 extends in the flow direction 15 into the hollow body and ends with axial distance in front of the end face 14 of the hollow body 1a.
- the area between the downstream end of the portion 4a and the end face 14 forms the acoustic coupling point 2a.
- the measuring device 8 is, as in the embodiment described above, arranged near the acoustic coupling point 2.
- the measuring device 8 can therefore be positioned transversely to the flow direction 7 away from the hot exhaust gas without In this case, the sound field impedance control at the coupling point 2 or the interference sound interference at the adjustment point 3a is impaired.
- pipe sections 4a, 4b carry hot exhaust gases
- additional protection for the hollow body 1 and the loudspeaker 6 arranged in it against the hot exhaust gases can be achieved by the section 4a of the exhaust pipe 4 extending to the end face 14 and in the region of the coupling point 2 perforated, in particular with high porosity to improve the acoustic transmission.
- the sound pressure and or rapid velocity measurement takes place at the coupling point 2 such that the measuring point is still positioned in the region of the coupling point 2, the corresponding transducer or sensors themselves but spaced from the measuring point and positioned via a probe connected with it.
- a sound pressure transducer is e.g. designed as a probe microphone.
- the active silencer according to FIG. 3 also contains a substantially barrel-shaped hollow body 1b in whose two end faces 13a, 14a a loudspeaker 6a, 6b is arranged and which, as described above, passes eccentrically through an interference sound channel 3 or an exhaust pipe 4 is.
- the hollow body 1 b can also be considered as two hollow bodies 1 c, 1 d set abutting each other with their open end sides.
- the acoustic coupling point 2 is formed by the fact that two pipe sections 4c, 4d projecting approximately equally far into the hollow body 1b end with the same central longitudinal axis 16 with axial spacing to form the acoustic coupling point 2a. But the coupling point can also by a perforation or the like. be formed.
- the two speakers 6a, 6b are connected on the output side with two signal lines 11a, 11b to the control unit 10 connected to a selection unit 12.
- the required stroke of the loudspeaker diaphragm of a single loudspeaker according to FIG. 1 can be divided between the two diaphragms 7b, 7c of the loudspeakers 6b, 6c according to FIG. This advantageously results in a power reduction of the individual speaker.
- Control unit 10 is the output side connected to both speakers 6b, 6c, wherein the in the control unit 10 contained transfer functions or algorithms are adapted to the required operation of the speakers 6b, 6c.
- the hollow body 1,1a, 1 b frequencies above the range of planar sound waves, so arise in the sound field of the hollow body - depending on its cross-sectional shape - pressure node lines of higher modes than the fundamental mode. On these print node lines the sound pressure of the higher modes is always zero.
- at least the measuring point corresponding to the position of the measuring device 8 lies on a pressure node line of a higher mode.
- the cross-sectional center of the Störschallkanales 3 or its central longitudinal axis 16 may lie on a pressure node line of a higher mode.
- the aforesaid positioning of the measuring point and possibly of the interfering sound channel makes it possible to avoid an undesired measurement of the sound pressure of the higher mode during the sound pressure measurement at the acoustic coupling point 2,2a, 2b without complex compensation measures (for example additional algorithms in the control unit 10).
- the radial center or the central longitudinal axis of the interference sound channel 3 is located approximately at the intersection of the pressure node line 18 and the first pressure node line 19 of the second circumferential mode.
- a second pressure node line 20 of the second circumferential mode is also shown in FIG.
- the measuring point and the central longitudinal axis 16 of the Störschallkanales can lie on different pressure node lines a higher mode.
- the direction of movement of the loudspeaker diaphragm 7a, 7b, 7c runs parallel to the direction of propagation 15 of the background noise, whereby the loudspeaker diaphragm within the silencer space-saving can be arranged and transverse to the direction of propagation no additional space must be considered.
- a movable in the propagation direction 15 speaker diaphragm can be well protected against the acoustic coupling point 2,2a position, if this is required, for example, due to hot exhaust gases in Störschallkanal. In this way, the optionally sensitive material of the speaker diaphragm is protected against premature wear improved.
- the measuring point can be positioned relatively far away from the acoustic coupling point 2,2a, whereby, for example, a measuring device 8 (eg pressure transducer, microphone) arranged in the measuring point is better protected against hot exhaust gases in the background noise channel for recording the sound pressure.
- a measuring device 8 eg pressure transducer, microphone
- These components do not necessarily have to be cylindrical. Rather, for example, rectangular, elliptical or semi-circular cross sections of these components are conceivable.
- the section 4b, 4d of the exhaust pipe 4 located in the flow direction 15 after the acoustic coupling point has a slightly larger inner diameter, at least in the region of the coupling point, than the pipe section 4a, 4c located in front of the coupling point.
- the speaker diaphragm 7 is arranged concentrically to the Störschallkanal 3, ie if this or him forming the exhaust pipe 4 passes through the loudspeaker or the concentric.
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere für Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen.The invention relates to a silencer, in particular for exhaust systems of motor vehicles.
Zur Schalldämpfung beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich werden aktiv und passiv arbeitende Systeme eingesetzt. Bei letzteren werden häufig Anordnungen verwendet, bei denen es genau dann zu guter Schalldämpfung kommt, wenn an einer Stelle eines Störschallkanales eine vom Wellenwiderstand dieses Kanals stark abweichende Schallfeldimpedanz erzeugt wird. Durch diese Fehlanpassung entsteht an dieser Stelle eine Reflexion des Störschalles. Deshalb werden derartige Anordnungen als Reflexionsschalldämpfer bezeichnet. Eine vom Wellenwiderstand des Störschallkanales stark abweichende Schallfeldimpedanz ergibt sich z.B. an einem offenen Ausgang eines Hohlkörpers, wenn dieser mit seiner Resonanzfrequenz erregt wird. In diesem Fall geht die Schallfeldimpedanz am Ausgang des Hohlkörpers gegen Null. Eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung dieses Hohlkörpers ist ein sogenannter λ/4-Resonator. Derartige Resonatoren sind z.B. aus "Abgasschalldämpfer für Kraftfahrzeuge", Die Bibliothek der Technik Bd. 83, S. 21, Abb. 13, verlag modeme industrie AG, 1993, ISBN 3-478-93076-6 bekannt. Hierbei ist es bekannt, daß von einem den Störschall führenden Kanal oder einer Rohrleitung ein abgeschlossenes Rohrstück nach Art eines Resonators abgezweigt wird. Die Abzweigungsstelle bildet eine akustische Kopplungsstelle des Resonators. In diesem Resonator ist ein Schallfeld dann in Resonanz, wenn ¼ der Wellenlänge oder ein ungeradzahliges Vielfaches davon in den Hohlraum des Resonators paßt. Nachteilig an diesem Resonator ist es, daß eine gute Schalldämpfung immer nur dann erreicht wird, wenn exakt ¼ der Wellenlänge oder ein ungeradzahliges Vielfaches davon gleich der akustisch wirksamen Länge des Resonators ist. Die Ursache hierfür liegt in den entsprechend der konstruktiven Ausgestaltung des Resonators fest vorgegebenen physikalischen Bedingungen an der ein offenes Resonatorende bildenden akustischen Kopplungsstelle und an einem dem offenen Resonatorende gegenüberliegenden geschlossenen Resonatorende: Am geschlossenen Resonatorende werden Schallwellen ohne Phasensprung, am offenen Resonatorenende hingegen mit 180° Phasensprung reflektiert. Daher sind nur bei bestimmten Wellenlängen Resonanzen und damit gute Schalldämpfung möglich. Ein weiterer Nachteil bei diesem Resonator besteht darin, daß zur Dämpfung tiefer Frequenzen besonders große und somit raumaufwendige Resonatorlängen erforderlich sind.For sound damping, for example in the automotive sector, active and passive systems are used. In the latter arrangements are often used in which there is a good sound attenuation if and only if a strong deviating from the characteristic impedance of this channel sound field impedance is generated at one point of an interfering sound channel. By this mismatch arises at this point a reflection of the noise. Therefore, such arrangements are referred to as reflection muffler. A strongly deviating from the characteristic impedance of Störschallkanales sound field impedance results, for example, at an open outlet of a hollow body when it is energized with its resonant frequency. In this case, the sound field impedance at the output of the hollow body goes to zero. A structurally particularly simple embodiment of this hollow body is a so-called λ / 4 resonator. Such resonators are known for example from " exhaust silencer for motor vehicles", The Library of Technology Bd. 83, p. 21, Fig. 13, verlag modeme industrie AG, 1993, ISBN 3-478-93076-6 . It is known that a closed pipe section is branched off in the manner of a resonator of a channel leading the background noise or a pipe. The branching point forms an acoustic coupling point of the resonator. In this resonator, a sound field is in resonance when ¼ of the wavelength or an odd multiple thereof fits into the cavity of the resonator. A disadvantage of this resonator is that a good sound attenuation is always achieved only if exactly ¼ of the wavelength or an odd multiple thereof is equal to the acoustically effective length of the resonator. The reason for this lies in the according to the structural design of the resonator fixed predetermined physical conditions At the closed resonator end, sound waves without phase jump are reflected at the resonator end forming an open acoustic resonator end and at 180 ° phase jump at the open resonator end at the closed resonator end. Therefore, resonances and thus good sound attenuation are possible only at certain wavelengths. Another disadvantage of this resonator is that for damping low frequencies particularly large and thus space-consuming resonator lengths are required.
Nicht zuletzt die genannten Nachteile der passiven Systeme führten zur Entwicklung der aktiven Systeme, bei denen Lautsprecher zur Beeinflussung des Störschalls eingesetzt werden. Aus DE-A-4 226 885 ist eine Anordnung zur aktiven Schallabsorption bei Kraftfahrzeugen bekannt. Diese Anordnung enthält einen Helmholtz-Resonator, in dem ein Lautsprecher integriert ist, um unterschiedliche Hohlraumvolumina des Helmholtz-Resonators zu simulieren. Dieser aktive Helmholtz-Resonator absorbiert den in seiner Umgebung, z.B. im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges vorhandenen Störschall. Hierzu wird dem Schallfeld in der Umgebung des Helmholtz-Resonators Energie entzogen, indem Schallenergie durch den flaschenhalsartigen Eingang des Helmholtz-Resonators in Wärmeenergie umgewandelt wird.Not least the mentioned disadvantages of the passive systems led to the development of the active systems, in which loudspeakers are used for influencing the Störschalls. From DE-A-4 226 885 an arrangement for active sound absorption in motor vehicles is known. This arrangement includes a Helmholtz resonator in which a loudspeaker is integrated to simulate different void volumes of the Helmholtz resonator. This active Helmholtz resonator absorbs that in its environment, e.g. in the passenger compartment of the vehicle existing noise. For this purpose, the sound field in the vicinity of the Helmholtz resonator energy is removed by sound energy is converted by the bottle neck-like entrance of the Helmholtz resonator into heat energy.
Aus DE-A-4 317 403 und aus WO-A-93 05282 sind Anordnungen zur aktiven Schalldämpfung bekannt, bei denen eine einen Lautsprecher enthaltende Kammer von einem Störschallkanal abgezweigt ist. Der Lautsprecher soll derart Kompensationsschall abstrahlen, daß sich die beiden Schallfelder von Störschall und Kompensationsschall durch Überlagerung gegenseitig möglichst auslöschen bzw. abschwächen. In WO-A-93 05282 wird ein Kontrollmikrofon an einem nicht näher festgelegten Ort positioniert. Dieses Kontrollmikrofon soll in Verbindung mit einer Kontrolleinheit den Kompensationsschall des Lautsprechers so regeln, daß sich am Ort des Kontrollmikrofons die Abschwächung bzw. Auslöschung einstellt.From DE-A-4 317 403 and from WO-A-93 05282 arrangements for active sound attenuation are known, in which a chamber containing a loudspeaker is branched off from an interference sound channel. The loudspeaker should emit compensation sound such that the two sound fields of background noise and compensation sound cancel each other as much as possible by superimposing or attenuating each other. In WO-A-93 05282, a control microphone is positioned at an unspecified location. This control microphone, in conjunction with a control unit, should control the compensation sound of the loudspeaker so that attenuation or extinction is established at the location of the control microphone.
Den bekannten aktiven Systemen ist gemeinsam, daß sie auf eine möglichst weitgehende Abschwächung eines Störschalls ausgelegt sind. Eine solch weitgehende Schalldämpfung ist jedoch nicht in jedem Fall erwünscht. Ein Kraftfahrzeug beispielsweise muß aus Sicherheitsgründen von anderen Verkehrsteilnehmern hörbare Geräusche entwickeln. Außerdem kann es erforderlich sein, bestimmte störende Frequenzen möglichst gut zu dämpfen, andere aber in einem einstellbaren Maße passieren zu lassen, um z.B. ein bestimmtes Klangbild zu erzeugen.The known active systems have in common that they are designed for the greatest possible attenuation of noise. However, such extensive sound attenuation is not desirable in every case. For example, a motor vehicle must develop audible sounds from other road users for safety reasons. In addition, it may be necessary to attenuate certain interfering frequencies as well as possible, but to allow others to pass at an adjustable rate, e.g. to create a specific sound image.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer zu schaffen, der mit einfachen Mitteln sowohl eine Dämpfung als auch eine gezielte Veränderung des Klangbildes eines Störschalles erlaubt.The invention has for its object to provide a muffler that allows both simple means a damping and a targeted change in the sound of a background noise.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the combination of features of
Der erfindungsgemäße aktive Schalldämpfer enthält mindestens einen einen Lautsprecher bzw. eine Lautsprechermembran aufweisenden Hohlkörper, der über eine Hohlkörperöffnung mit einem einen Störschall führenden Kanal akustisch gekoppelt ist. Wenn hier von Lautsprechermembran gesprochen wird, so sind darunter auch andere zu Schwingungen anregbare Körper oder Flächengebilde, beispielsweise Piezo-Elemente zu verstehen. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, welche einen einstellbaren Sollwert mit einem im Bereich der akustischen Kopplungsstelle anstehenden Istwert einer Schallfeldimpedanz vergleicht und zur Regelung des Istwertes auf den Sollwert die Bewegung der Lautsprechermembran bestimmt. Der Sollwert ist dabei innerhalb eines Wertebereiches beliebig einstellbar, der sich von eine maximale Dämpfung des Störschalls bewirkenden Werten bis zu eine minimale Dämpfung bewirkenden Werten erstreckt. Die Möglichkeiten der Störschallbeeinflussung sind dadurch wesentlich größer als bei bekannten Schalldämpfern. Insbesondere läßt sich der Störschall nicht nur hinsichtlich seiner Schallamplitude sondern auch im Sinne eines Sound-Designs qualitativ verändern. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird im Gegensatz zu den bekannten aktiven Systemen nicht nur der Schalldruck, sondern auch die Schallschnelle gemessen, wodurch die Schallfeldimpedanz zwischen sehr kleinen und sehr großen, im Extremfall zwischen Null und Unendlich liegenden Worten einregelbar ist. Der vorgeschlagene Schalldämpfer arbeitet allgemein nach dem Anpassungsprinzip, d.h. im Bereich der akustischen Kopplungsstelle wird künstlich eine im Betrieb veränderbare Schallfeldimpedanz erzeugt, die der jeweiligen Aufgabenstellung, Schalldämpfung und/oder Klanggestaltung, angepaßt ist. Bei der damit erzielten Beeinflussung handelt es sich z.B. um eine Totalreflexion des Störschalls an einer sogenannten Anpassungsstelle im Störschallkanal, so daß sich - in Strömungsrichtung gesehen - hinter der Anpassungsstelle bzw. der Kopplungsstelle kein Störschall mehr ausbreitet. In einem anderen Fall wird ein Sollwert der Schallfeldimpedanz derart eingestellt, daß der Störschall die Anpassungsstelle vollkommen ungedämpft passiert. Falls erforderlich, wird der Sollwert der Schallfeldimpedanz derart eingestellt, daß der Störschall an der Anpassungsstelle teilweise reflektiert und teilweise durchgelassen wird, so daß sich der Störschall hinter der Anpassungsstelle mit einer kleineren Schallamplitude ausbreitet. Die Einstellung des Sollwertes kann abhängig von bestimmten Frequenzen des Störschalles sein. Mit Hilfe der variablen Einstellung der Schallfeldimpedanz entsteht also eine künstliche Geräuschgestaltung (Sound-Design), indem die Schalldämpfung durch Auswahl einer gewünschten Schallfeldimpedanz bewußt beeinflußt werden kann. Somit können mit Hilfe des aktiven Schalldämpfers von ein- und derselben Störschallquelle wunschgemäß unterschiedliche Klangbilder erzeugt werden. Durch die geschilderte Anpassung der Schallfeldimpedanz - z.B. auch extreme Fehlanpassung - kann also für unterschiedliche Frequenzen des Störschalls eine verschieden große oder bewußt keine Schalldämpfung erzielt werden, wenn dies erwünscht oder erforderlich ist. Hierdurch ist der erfindungsgemäße Schalldämpfer gegenüber vorbekannten Schalldämpfern vielseitiger einsetzbar bei gleichzeitig konstruktiv einfacher und kostengünstiger Ausgestaltung. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Störschall in einem Rohr geführt wird, wie dies z.B. bei Abgasanlagen oder Lüftungskanälen der Fall ist.The active silencer according to the invention comprises at least one hollow body having a loudspeaker or a loudspeaker diaphragm, which is acoustically coupled via a hollow body opening to a channel carrying a noise. When this is referred to as speaker diaphragm, it also includes other bodies or fabrics that can be excited to oscillate, for example, piezoelectric elements. Furthermore, a device is provided which compares an adjustable setpoint value with an actual value of a sound field impedance present in the region of the acoustic coupling point and determines the movement of the loudspeaker diaphragm for regulating the actual value to the setpoint value. The desired value is arbitrarily adjustable within a range of values which extends from values which effect a maximum attenuation of the disturbing sound up to a value which produces minimum attenuation. The possibilities of Störschallbeeinflussung are thus much greater than in known mufflers. In particular, the noise can be qualitatively changed not only in terms of its sound amplitude but also in terms of a sound design. In a preferred embodiment, in contrast to the known active systems, not only the sound pressure, but also the sound velocity is measured, whereby the sound field impedance between very small and very large, in extreme cases between zero and infinity lying words einregelbar. The proposed muffler generally works according to the adaptation principle, ie, in the area of the acoustic coupling point, an acoustically variable sound field impedance is generated which is adapted to the respective task, sound attenuation and / or sound design. The influence thus achieved is, for example, a total reflection of the noise at a so-called adaptation point in the background noise channel, so that - as seen in the flow direction - no background noise propagates beyond the adaptation point or the coupling point. In another case, a target value of the sound field impedance is adjusted so that the noise passes through the adjustment point completely undamped. If necessary, the nominal value of the sound field impedance is adjusted so that the noise at the adjustment point is partially reflected and partially transmitted, so that the background noise propagates beyond the adjustment point with a smaller sound amplitude. The setting of the setpoint may be dependent on certain frequencies of background noise. With the help of the variable adjustment of the sound field impedance, an artificial sound design (sound design) thus arises, in that the sound attenuation can be deliberately influenced by selecting a desired sound field impedance. Thus, with the help of the active silencer of one and the same noise source desired different sound images can be generated. Due to the described adaptation of the sound field impedance - eg extreme mismatch - so different or deliberately no sound attenuation can be achieved for different frequencies of noise, if desired or required. As a result, the muffler according to the invention over prior art mufflers is versatile in at the same time structurally simple and inexpensive design. This is especially true when the noise is guided in a pipe, as is the case for example in exhaust systems or ventilation ducts.
Der Schalldämpfer ermöglicht also mit Hilfe der Lautsprechermembran bei einer Vielzahl von Frequenzen einen einstellbaren Reflexionsgrad der Störschallwellen im Bereich der akustischen Kopplungsstelle. Die zeitliche Bewegungsfunktion der Lautsprechermembran wird dabei nach Betrag und Phase derart bestimmt oder geregelt, daß für eine Frequenz oder eine Vielzahl von Frequenzen des Störschalls die Schallfeldimpedanz im Bereich der akustischen Kopplungsstelle je nach Bedarf mehr oder weniger stark an den Wellenwiderstand des Störschallkanales angepaßt ist.The muffler thus allows using the speaker diaphragm at a variety of frequencies an adjustable reflectance of the Störschallwellen in the acoustic coupling point. The temporal movement function of Loudspeaker diaphragm is determined or controlled by amount and phase so that for a frequency or a plurality of frequencies of noise, the sound field impedance in the acoustic coupling point is more or less adapted as needed to the characteristic impedance of the Störschallkanales.
Die Bestimmung des Istwertes der Schallfeldimpedanz erfolgt vorzugsweise durch Messung beider die Schallfeldimpedanz bestimmenden Kenngrößen, nämlich Schalldruck und Schallschnelle. Dies kann mit Hilfe eines Schalldruckwandlers und eines Schallschnellewandlers erfolgen. Die genannten Kenngrößen können aber auch jeweils alleine mit einem Schalldruckwandler oder einem Schallschnellewandler gemessen werden. Die Schallschnelle ist beispielsweise mit einem Druckgradienten-Mikrofon bestimmbar. Vorteilhaft ist der Schalldruckwandler durch ein handelsübliches Bauteil, z.B. durch einen elektromechanischen Wandler, insbesondere durch ein Mikrofon, kostengünstig realisiert. Der Schallschnellewandler kann auch durch zwei voneinander beabstandete Schalldruckwandler realisiert werden. Die Meßvorrichtung bzw. die verwendeten Wandler müssen nicht notwendigerweise im Meßpunkt selbst positioniert sein. Vielmehr ist es auch denkbar, die Wandler vom Meßpunkt entfernt zu positionieren und durch eine Sonde, z.B. eine Rohrsonde, mit dem jeweiligen Meßpunkt zu verbinden. Durch die vom Meßpunkt entfernte Positionierung ist die Meßvorrichtung vor heißen Abgasen oder anderen schädlichen Einflüssen geschützt.The determination of the actual value of the sound field impedance is preferably carried out by measuring the two parameters determining the sound field impedance, namely sound pressure and sound velocity. This can be done with the help of a sound pressure transducer and a Schallschnellewandlers. However, the above parameters can also be measured alone with a sound pressure transducer or a sound velocity transducer. The sound velocity can be determined, for example, with a pressure gradient microphone. Advantageously, the sound pressure transducer is provided by a commercially available component, e.g. realized cost-effectively by an electromechanical transducer, in particular by a microphone. The Schallschnellewandler can also be realized by two spaced apart sound pressure transducer. The measuring device or the transducers used need not necessarily be positioned in the measuring point itself. On the contrary, it is also conceivable to position the transducers away from the measuring point and to detect them by a probe, e.g. a tube probe to connect to the respective measuring point. By remote from the measuring point positioning the measuring device is protected from hot exhaust gases or other harmful influences.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält der Schalldämpfer zwei Hohlkörper mit einem gemeinsamen Bereich einer akustischen Kopplungsstelle, wobei die Lautsprechermembranen der beiden Hohlkörper einander gegenüberliegend angeordnet sind. Hierdurch läßt sich der erforderliche Verschiebeweg einer einzigen Membran auf zwei Membrane aufteilen und eine Reduzierung der mechanischen und/oder elektrischen Leistung zur Ansteuerung der einzelnen Lautsprechermembranen erreichen. Vorzugsweise schwingen die beiden Lautsprechermembranen der Hohlkörper gegenphasig zueinander.In an advantageous embodiment, the muffler comprises two hollow bodies with a common region of an acoustic coupling point, wherein the loudspeaker membranes of the two hollow bodies are arranged opposite one another. As a result, the required displacement of a single membrane can be divided into two membranes and achieve a reduction of the mechanical and / or electrical power to control the individual speaker membranes. The two loudspeaker membranes of the hollow bodies preferably oscillate in opposite phase to one another.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Fig.1
- die Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers,
- Fig.2
- eine erste Ausführungsform mit einem einzigen Hohlkörper,
- Fig.3
- eine zweite Ausführungsform mit zwei Hohlkörpern,
- Fig.4
- einen Querschnitt gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig.2 mit einer Darstellung von höheren Moden des Hohlkörper-Schallfeldes.
- Fig.1
- the schematic diagram of a silencer according to the invention,
- Fig.2
- a first embodiment with a single hollow body,
- Figure 3
- a second embodiment with two hollow bodies,
- Figure 4
- a cross section along section line IV-IV in Figure 2 with a representation of higher modes of the hollow body sound field.
Der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers sei zunächst anhand Fig. 1 erläutert: Er umfaßt zumindest einen Hohlkörper 1, der über eine akustische Kopplungsstelle 2 nach Art einer Stichleitung mit einem Störschallkanal 3 verbunden ist, der etwa von dem Abgasrohr 4 eines Kraftfahrzeuges gebildet ist. Der Hohlkörper 1 ist beispielsweise im Querschnitt zylindrisch und erstreckt sich mit seiner Mittellängsachse 5 im wesentlichen quer zum Störschallkanal 3. Die Kopplungsstelle 2 wird im einfachsten Fall durch eine Öffnung im Abgasrohr gebildet. Um ein Eindringen von Abgas in den Hohlkörper zu verhindern oder zumindest zu verringern, kann anstelle einer Öffnung ein perforierter oder aus einem schalldurchlässigen Material bestehender Rohrabschnitt vorhanden sein. In die der Kopplungsstelle 2 abgewandte Stirnseite des Hohlkörpers 1 ist ein Lautsprecher 6 mit einer Lautsprechermembran 7 eingesetzt. Im Bereich der Kopplungsstelle 2 ist innerhalb des Hohlkörpers eine Meßvorrichtung 8 zur Bestimmung des Istwertes der in diesem Bereich vorliegenden Schallfeldimpedanz angeordnet. Die Meßvorrichtung ist so ausgelegt, daß mit ihr sowohl der Schalldruck als auch die Schallschnelle bestimmbar ist. Sie enthält beispielsweise einen Schalldruckwandler und einen Schallschnellewandler und ist über eine Signalleitung 9 eingangsseitig an eine Regeleinheit 10 angeschlossen. Falls erforderlich, können auch mehrere Meßvorrichtungen vorhanden sein bzw. die Meßvorrichtung kann mehrere gegebenenfalls an räumlich getrennten Positionen angeordnete Schalldruck- und Schallschnellewandler umfassen. Die Regeleinheit 10 wiederum ist über eine Signalleitung 11 ausgangsseitig mit dem Lautsprecher 6 verbunden. Über eine Wähleinheit 12 ist der an der Kopplungsstelle 2 gewünschte Sollwert der Schallfeldimpedanz einstellbar.The basic structure and operation of a silencer according to the invention will first be explained with reference to FIG. 1: it comprises at least one
Das Ziel herkömmlicher aktiver Schalldämpfer ist eine möglichst hohe Schalldämpfung im Störschallkanal und dementsprechend eine Einstellung des Schalldrucks und damit der Schallfeldimpedanz auf ein Minimum. Mit einem erfindungsgemäßen Schalldämpfer ist es dagegen möglich, praktisch beliebige Impedanzwerte an der akustischen Kopplungsstelle 2 einzustellen und dadurch im Störschallkanal 3 an einer der Kopplungsstelle benachbarten Anpassungsstelle 3a gezielt das Ausmaß der Schalldämpfung (Totalreflexion, teilweise oder maximale Bedämpfung der Störschallamplitude) zu bestimmen. Wird an der akustischen Kopplungsstelle auf ein Schalldruckminimum geregelt, wird die Schallfeldimpedanz entsprechend der Gleichung Z = p/v ebenfalls minimal. Andererseits kann aber auch eine sehr große Schallfeldimpedanz an der Kopplungsstelle erzielt werden, wenn die Schallschnelle (v) in diesem Bereich auf ein Minimum geregelt wird. In Verbindung mit der Positionierung der Meßvorrichtung läßt somit ganz allgemein eine räumliche Ausrichtung der Schallfeldimpedanz vornehmen. Während eine große Schallfeldimpedanz im Störkanal selbst praktisch eine große Schalldämpfung bewirkt, bedeutet eine solche Impedanz an der akustischen Kopplungsstelle 2, daß der Störschall die Anpassungsstelle 3a unverändert passiert. Aufgrund der zwischen den Extremwerten Null und Unendlich beliebig einstellbaren Schallfeldimpedanz ist somit eine sehr variable Beeinflussung des Störschalles möglich. So kann dieser nicht nur gedämpft, sondern es kann auch dessen Klang verändert werden, indem an der Kopplungsstelle 2 für bestimmte Frequenzbereiche eine diese unverändert lassende hohe Schallfeldimpedanz und für andere Frequenzbereiche ein diese quasi herausfiltemde minimale Schallfeldimpedanz eingestellt wird. Die Erzeugung der gewünschten Schallfeldimpedanz erfolgt dadurch, daß die über die Signalleitung 9 an die Regeleinheit 10 weitergeleiteten Signale der Meßvorrichtung 8 mittels eines Algorithmus, z.B. eines LMS-Algorithmus verarbeitet und über die Signalleitung 11 dem Lautsprecher Signale zugeführt werden, die das Schallfeld des Hohlkörpers 1 in Richtung auf den gewünschten Sollwert verändern.The goal of conventional active silencers is to maximize the sound attenuation in the noise channel and, accordingly, to set the sound pressure and thus the sound field impedance to a minimum. With a silencer according to the invention, however, it is possible to set virtually any impedance values at the
Bei dem Schalldämpfer nach Fig. 1 erstreckt sich die Mittellängsachse 5 des Hohlkörpers 1 quer zur Längserstreckung des Störschallkanals 3. Gleiches gilt im Wesentlichen für die Bewegungsrichtung der Lautsprechermembran 7. Bei den in Fig. 2 und 3 gezeigten Anordnungen erstrecken sich die Hohlkörper 1 a,1 b in raumsparender Weise in Richtung des Störschallkanals 3. Die etwa tonnenförmige Hohlkörper 1 a,1 b sind von dem Abgasrohr 4 exzentisch durchsetzt, wobei dieses an der einen Hohlkörper-Stimseite 13,13a ein- und an der anderen Stirnseite 14,14a wieder austritt und seine Mittellängsachse 16 parallel zur Längserstrekkung des Hohlkörpers 1a,1b bzw. zu deren Mittellängsachse 17 verläuft. Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 2 und 3 unterscheiden sich hinsichtlich der Anzahl der Lautsprecher und hinsichtlich der Anordnung der akustischen Kopplungsstelle. Der Hohlkörper der Anordnung nach Fig. 2 weist nur einen Lautsprecher 6a auf, der an der - in Strömungsrichtung 15 gesehen - vorderen Stirnseite 13 angeordnet ist, wobei sich seine Lautsprechermembran 7 im Wesentlichen stromaufwärts der von der Stirnseite 13 aufgespannten Planebene befindet. Der an einen Motor (nicht dargestellt) angeschlossene Abschnitt 4a des Abgasrohres 4 erstreckt sich in Strömungsrichtung 15 in den Hohlkörper hinein und endet mit Axialabstand vor der Stirnseite 14 des Hohlkörpers 1a. Der Bereich zwischen dem stromabwärts gelegenen Ende des Abschnittes 4a und der Stirnseite 14 bildet die akustische Kopplungsstelle 2a. Von der Stirnseite 14 erstreckt sich ein das Abgas in die Atmosphäre leitender Abschnitt 4b des Abgasrohres 4 weg. Die beiden Rohrabschnitte 4a,4b haben dieselbe Mittellängsachse 16. Die Meßvorrichtung 8 ist, wie bei dem weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiel auch, nahe der akustischen Kopplungsstelle 2 angeordnet.In the case of the silencer according to FIG. 1, the central longitudinal axis 5 of the
Solange die Querabmessung des Hohlkörpers 1,1a,1b klein zur Wellenlänge ist, breiten sich im Hohlkörper 1 im wesentlichen ebene Schallwellen aus, so daß für die Positionierung der Meßvorrichtung 8 aus akustischer Sicht jeder Ort in einer parallel zur Schnittebene IV - IV verlaufenden und im Bereich der Kopplungsstelle 2 liegenden Ebene geeignet ist. Im Falle des Hindurchleitens von heißen Abgasen durch den Störschallkanal 3, kann die Meßvorrichtung 8 deshalb quer zur Strömungsrichtung 7 vom heißen Abgas entfernt positioniert werden, ohne daß hierbei die Schallfeldimpedanzregelung an der Kopplungsstelle 2 bzw. die Störschallbeeinflussung an der Anpassungsstelle 3a beeinträchtigt wird. Führen die Rohrabschnitte 4a,4b heiße Abgase, so kann ein zusätzlicher Schutz des Hohlkörpers 1 und des in ihm angeordneten Lautsprechers 6 vor den heißen Abgasen dadurch erreicht werden, daß sich der Abschnitt 4a des Abgasrohres 4 bis zur Stirnseite 14 erstreckt und im Bereich der Kopplungsstelle 2 perforiert ist, insbesondere mit hoher Porosität zur Verbesserung der akustischen Durchlässigkeit.As long as the transverse dimension of the
In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform erfolgt die Schalldruck- und oder Schallschnellemessung an der Kopplungsstelle 2 derart, daß zwar der Meßpunkt weiterhin im Bereich der Kopplungsstelle 2 positioniert ist, die entsprechenden Wandler bzw. Sensoren selbst aber vom Meßpunkt beabstandet positioniert und über eine Sonde damit verbunden ist. Ein Schalldruckwandler ist dabei z.B. als ein Sondenmikrofon ausgebildet.In another, not shown embodiment, the sound pressure and or rapid velocity measurement takes place at the
Der aktive Schalldämpfer gemäß Fig. 3 enthält einen ebenfalls im Wesentlichen tonnenförmigen Hohlkörper 1 b, in dessen beiden Stimseiten 13a,14a jeweils ein Lautsprecher 6a,6b angeordnet ist und der - wie oben beschrieben - von einem Störschallkanal 3 bzw. einem Abgasrohr 4 exzentrisch durchsetzt ist. Der Hohlkörper 1 b kann auch als zwei mit ihren offenen Stimseiten Stoß an Stoß gesetzte Hohlkörper 1 c, 1 d betrachtet werden. Die akustische Kopplungsstelle 2 wird dadurch gebildet, daß zwei beiderseits etwa gleich weit in den Hohlkörper 1 b hineinragende Rohrabschnitte 4c,4d mit gleicher Mittellängsachse 16 unter Bildung der akustischen Kopplungsstelle 2a mit Axialabstand voreinander enden. Die Kopplungsstelle kann aber auch durch eine Perforierung o.dgl. gebildet sein. Die beiden Lautsprecher 6a,6b sind ausgangsseitig mit zwei Signalleitungen 11a,11b an die mit einer Wähleinheit 12 verbundene Regeleinheit 10 angeschlossen. Durch die genannte Ausgestaltung läßt sich der erforderliche Hub der Lautsprechermembran eines einzelnen Lautsprechers gemäß Fig. 1 auf die beiden Membranen 7b,7c der Lautsprecher 6b,6c gemäß Fig. 3 aufteilen. Dadurch entsteht vorteilhaft eine Leistungsreduzierung des einzelnen Lautsprechers. Regeleinheit 10 ist ausgangsseitig an beide Lautsprecher 6b,6c angeschlossen, wobei die in der Regeleinheit 10 enthaltenen Übertragungsfunktionen bzw. Algorithmen an den erforderlichen Betrieb der Lautsprecher 6b,6c angepaßt sind.The active silencer according to FIG. 3 also contains a substantially barrel-shaped
Treten im Hohlkörper 1,1a,1 b Frequenzen oberhalb des Bereichs ebener Schallwellen auf, so entstehen im Schallfeld des Hohlkörpers - abhängig von dessen Querschnittsform - Druckknotenlinien höherer Moden als der Grundmode. Auf diesen Druckknotenlinien ist der Schalldruck der höheren Moden immer Null. In einer bevorzugten Ausführungsform des aktiven Schalldämpfers liegt deshalb zumindest der der Position der Meßvorrichtung 8 entsprechende Meßpunkt auf einer Druckknotenlinie einer höheren Mode. Auch das Querschnittszentrum des Störschallkanales 3 bzw. dessen Mittellängsachse 16 kann auf einer Druckknotenlinie einer höheren Mode liegen. Die vorgenannte Positionierung des Meßpunktes und gegebenenfalls des Störschallkanales ermöglicht es, daß bei der Schalldruckmessung an der akustischen Kopplungsstelle 2,2a,2b ohne aufwendige Kompensationsmaßnahmen (z.B. zusätzliche Algorithmen in der Regeleinheit 10) eine unerwünschte Messung des Schalldruckes der höheren Mode vermieden wird.Occur in the
So befindet sich z.B. in Fig. 4 der Meßpunkt bzw. die Position der Meßvorrichtung 8 auf der Druckknotenlinie 18 der ersten Radialmode und gleichzeitig auf einer ersten Druckknotenlinie 19 der zweiten Umfangsmode. Das radiale Zentrum bzw. die Mittellängsachse des Störschallkanales 3 liegt etwa im Schnittpunkt von Druckknotenlinie 18 und erster Druckknotenlinie 19 der zweiten Umfangsmode. Eine zweite Druckknotenlinie 20 der zweiten Umfangsmode ist in Fig. 3 ebenfalls dargestellt. Je nach Querschnittsform des Hohlkörpers 1,1a,1b - z.B. kreisrund wie in Fig. 4 oder rechteckig - können der Meßpunkt und die Mittellängsachse 16 des Störschallkanales auf unterschiedlichen Druckknotenlinien einer höheren Mode liegen.Thus, e.g. in Fig. 4, the measuring point or the position of the measuring
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und Fig. 3 verläuft die Bewegungsrichtung der Lautsprechermembran 7a,7b,7c parallel zur Ausbreitungsrichtung 15 des Störschalls, wodurch die Lautsprechermembran innerhalb des Schalldämpfers raumsparend angeordnet werden kann und quer zur Ausbreitungsrichtung kein zusätzlicher Raum berücksichtigt werden muß. Außerdem läßt sich eine in Ausbreitungsrichtung 15 bewegliche Lautsprechermembran gut geschützt gegenüber der akustischen Kopplungsstelle 2,2a positionieren, wenn dies z.B. aufgrund heißer Abgase im Störschallkanal erforderlich ist. Auf diese Weise ist der gegebenenfalls empfindliche Werkstoff der Lautsprechermembran gegen einen vorzeitigen Verschleiß verbessert geschützt. Darüberhinaus besteht bei dieser Anordnung die Möglichkeit, einen Meßpunkt zur Messung eines im Bereich der akustischen Kopplungsstelle anstehenden Istwertes der Schallfeldimpedanz in der Ebene des Hohlkörper-Schallfeldes beliebig zu positionieren, ohne die Messung des Schalldrucks zu verfälschen. Dies ist zumindest bei tiefen Frequenzen, d.h. bei ebenen Schallwellen des Hohlkörper-Schallfeldes möglich. Hierdurch kann der Meßpunkt verhältnismäßig weit entfernt von der akustischen Kopplungsstelle 2,2a positioniert werden, wodurch z.B. eine im Meßpunkt angeordnete Meßvorrichtung 8 (z.B. Druckwandler; Mikrofon) zur Aufnahme des Schalldrucks vor heißen Abgasen im Störschallkanal verbessert geschützt ist.In the embodiments according to FIGS. 2 and 3, the direction of movement of the
Abschließend sei angemerkt, daß für die Hohlkörper 1 und für den Störschallkanal 3 sowie für das Abgasrohr 4 sämtliche Bauformen denkbar sind. Diese Bauteile müssen nicht notwendigerweise zylindrisch ausgebildet sein. Vielmehr sind beispielsweise auch rechteckige, elliptische oder halbkreisförmige Querschnitte dieser Bauteile denkbar. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn der in Strömungsrichtung 15 nach der akustischen Kopplungsstelle befindliche Abschnitt 4b,4d des Abgasrohres 4 zumindest im Bereich der Kopplungsstelle einen etwas größeren Innendurchmesser aufweist, als der sich vor der Kopplungsstelle befindliche Rohrabschnitt 4a,4c. Mit dieser Ausgestaltung läßt sich an der Übergangsstelle zwischen den genannten Rohrabschnitten der Eintritt von expandierendem Abgas in den Hohlkörper 1 zumindest verringern. Weiterhin kann es im Hinblick auf eine möglichst kompakte und raumsparende Bauweise zweckmäßig sein, wenn die Lautsprechermembran 7 konzentrisch zum Störschallkanal 3 angeordnet ist, d.h. wenn dieser bzw. das ihn bildende Abgasrohr 4 den oder die Lautsprecher konzentrisch durchsetzt.Finally, it should be noted that all types are conceivable for the
- 11
- Hohlkörperhollow body
- 22
- Akustische KopplungsstelleAcoustic interface
- 33
- StörschallkanalStörschallkanal
- 3a3a
- Anpassungsstelleadjustment point
- 44
- Abgasrohrexhaust pipe
- 4a,b,c,d4a, b, c, d
- Abschnittsection
- 55
- Mittellängsachsecentral longitudinal axis
- 66
- Lautsprecherspeaker
- 77
- LautsprechermembranSpeaker cone
- 88th
- Meßvorrichtungmeasuring device
- 99
- Signalleitungsignal line
- 1010
- Regeleinheitcontrol unit
- 1111
- Signalleitungsignal line
- 1212
- Wähleinheitselecting unit
- 1313
- Stirnseitefront
- 1414
- Stirnseitefront
- 1515
- Strömungsrichtungflow direction
- 1616
- Mittellängsachsecentral longitudinal axis
- 1717
- Mittellängsachsecentral longitudinal axis
- 1818
- Druckknotenlinie der ersten RadialmodePressure node line of the first radial mode
- 1919
- erste Druckknotenlinie der zweiten Umfangsmodefirst print node line of the second circumferential mode
- 2020
- zweite Druckknotenlinie der zweiten Umfangsmodesecond pressure node line of the second circumferential mode
Claims (8)
- Active silencer, with at least one hollow body (1, 1') which has at least one loudspeaker (6) and is acoustically coupled via a hollow-body orifice to a noise duct (3) suitable for the routing of noise, a regulating unit (10) being provided, which- compares an adjustable desired value with an actual value of sound-field impedance, the said actual value occurring in the region of the acoustic coupling point (2), and- determines the movement of the loudspeaker membrane (7) in order to regulate the actual value to the desired value, and- the adjustable desired-value range extending from values causing a maximum damping of the noise to values causing a minimum damping of the noise.
- Silencer according to Claim 1, a measuring device (8) for measuring the actual value of the sound-field impedance being provided, by means of which both the sound pressure and the sound velocity can be determined.
- Silencer according to Claim 2, the measuring device (8) having at least one sound-pressure converter and/or at least one sound-velocity converter.
- Silencer according to Claim 2 or 3, the measuring device (8) being arranged in the region of the acoustic coupling point (2, 2a).
- Silencer according to one of the preceding claims, with two hollow bodies (1b, 1c) and with a common acoustic coupling point (2a), the loudspeaker membranes (7b, 7c) of the two hollow bodies (1a, 1b) being arranged opposite one another.
- Silencer according to Claim 5, the loudspeaker membrane (7b, 7c) of the two hollow bodies (1b, 1c) oscillating in counterphase to one another.
- Silencer according to Claim 4, 5 or 6, in which the common acoustic coupling point (2a) is at about an equal distance from the loudspeaker membranes (7b, 7c) opposite one another.
- Silencer according to one of the preceding claims, the noise duct (3) passing through the at least one hollow body (1a, 1b, 1c) in the direction of the longitudinal mid-axis (17) of the latter.
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Families Citing this family (25)
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US6375118B1 (en) * | 2000-08-30 | 2002-04-23 | The Boeing Company | High frequency excitation apparatus and method for reducing jet and cavity noise |
DE10159487C1 (en) | 2001-12-04 | 2003-02-20 | Eberspaecher J Gmbh & Co | Active sound damping device for automobile engine exhaust has counter sound generated by reciprocation of piston at constant ratio to engine revs |
DE102004040421A1 (en) | 2004-08-19 | 2006-03-09 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Active exhaust silencer |
DE102005011747B3 (en) * | 2005-03-11 | 2006-06-29 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Active exhaust gas silencer for motor vehicle has membrane set in flexural oscillations by excitation by converter so that on surface facing exhaust gas flow structure-borne noise tuned to exhaust gas noise is created |
DE102007032600A1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Apparatus and method for improving the attenuation of acoustic waves |
DE102008011285A1 (en) | 2007-12-21 | 2009-06-25 | Airbus Deutschland Gmbh | Active sound blocker |
DE102008018085A1 (en) | 2008-04-09 | 2009-10-15 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Active muffler |
EP2293288A1 (en) | 2009-09-07 | 2011-03-09 | Remus Innovation Forschungs- und Abgasanlagen-Produktionsgesellschaft m.b.H. | Device for discharging acoustic signals for vehicles |
DE102009049280B4 (en) | 2009-10-13 | 2016-10-06 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | Active muffler |
DE102010042679A1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | silencer |
DE202012012724U1 (en) | 2011-06-01 | 2013-09-11 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | Anti-noise system for exhaust systems |
DE102011106647A1 (en) | 2011-07-05 | 2013-01-10 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | ANTISCHALL SYSTEM FOR EXHAUST SYSTEMS AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME |
DE102011117495B4 (en) | 2011-11-02 | 2014-08-21 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | Overload protection for loudspeakers in exhaust systems |
US9386366B2 (en) | 2011-12-02 | 2016-07-05 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | Active design of exhaust sounds |
DE102012109872B4 (en) | 2012-10-16 | 2015-08-27 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | Speakers with improved thermal capacity |
DE102013104307A1 (en) | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | System for influencing exhaust noise and / or intake noise and / or engine noise |
EP2797075B1 (en) | 2013-04-26 | 2018-09-12 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | System for influencing exhaust noise, engine noise and/or intake noise |
DE102013104810A1 (en) | 2013-05-08 | 2014-11-13 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | VEHICLE GENERATOR FOR AN ANTI-VALL SYSTEM FOR INFLUENCING EXHAUST VACUUM AND / OR INTAKE NOISE OF A MOTOR VEHICLE |
DE102013009181B4 (en) | 2013-05-31 | 2024-10-10 | Man Truck & Bus Se | Use of a device for influencing the sound emitted by a sound generator into the environment |
DE102013010609B4 (en) | 2013-06-25 | 2023-07-27 | Purem GmbH | System for influencing exhaust noise in a multi-flow exhaust system and motor vehicle |
DE102013011937B3 (en) | 2013-07-17 | 2014-10-09 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | Sound generator for an anti-noise system for influencing exhaust noise and / or Ansauggeräuschen a motor vehicle |
JP2015172370A (en) | 2014-03-04 | 2015-10-01 | エーバーシュペッヒャー・エグゾースト・テクノロジー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー | active design of exhaust sound |
DE102014113940A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | Overload protection for an actuator of a system for influencing sound conducted in an exhaust system |
DE102015119191A1 (en) | 2015-11-06 | 2017-05-11 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | Sound generator for attachment to a vehicle for influencing noises of the vehicle |
CN111720189B (en) * | 2019-03-22 | 2024-01-23 | 广州汽车集团股份有限公司 | Exhaust system sound quality adjusting device and method |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8908980D0 (en) * | 1989-04-20 | 1989-06-07 | Lotus Group Plc | Treatment of noise in vehicles |
DE4033269A1 (en) * | 1990-10-19 | 1992-04-23 | Gillet Heinrich Gmbh | MUFFLER SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES |
GB9118779D0 (en) * | 1991-08-29 | 1991-10-16 | Active Noise & Vibration Tech | Muffler |
JPH05232974A (en) * | 1992-02-24 | 1993-09-10 | Fujitsu Ten Ltd | Noise control device |
DE4226885C2 (en) | 1992-08-13 | 2001-04-19 | Bayerische Motoren Werke Ag | Sound absorption process for motor vehicles |
DE4317403A1 (en) | 1993-05-26 | 1994-12-01 | Nokia Deutschland Gmbh | Arrangement for active sound damping |
AU5553098A (en) * | 1996-11-18 | 1998-06-10 | Leistritz Ag & Co | Active exhaust silencer |
-
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- 1998-11-17 EP EP98121799A patent/EP0916817B1/en not_active Expired - Lifetime
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