DE4402412C2 - System zum aktiven Unterdrücken von Fahrzeugeigengeräuschen - Google Patents

System zum aktiven Unterdrücken von Fahrzeugeigengeräuschen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Geräuschunter­ drückungssystem für den Fahrgastraum eines Fahrzeugs mit Eigenantrieb, wobei zwangsweise ein Ton erzeugt wird, um das Fahrzeugeigengeräusch zu kompensieren.
Die DE-A-42 21 292 betrifft ein aktives Vibrationsre­ gelsystem mit dem zur Erzielung von Geräuschunterdrückungs­ effekten im gesamten Frequenzbereich Geräuschsignale z. B. in Hochfrequenzband-Komponenten und Niederfrequenzband-Kompo­ nenten unterteilt und gesondert verarbeitet und in einem Ad­ dierer wieder zu einem Löschsignal vereinigt werden.
Die DE-A-42 12 176 betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Reduzieren von Schwingungen, insbesondere in Flugzeugen. Ein Prozessorsystem empfängt Verfolgungsein­ gangssignale (primäre Schwingungen einer Schwingungsquelle) und Beobachtungseingangssignale (an mehreren Orten gemessene Fehlersignale) sind erzeugt Ausgangstreibersignale, die Betä­ tigungsglieder steuern, um Schwingungssignale zu erzeugen, die unerwünschte Schwingungen auslöschen.
Es wurden verschiedene Verfahren zum Unterdrücken eines Rauschtons im Fahrgastraum vorgeschlagen, wobei ein Kompensationston durch eine im Fahrgastraum angeordnete Ton­ quelle erzeugt wird. Die Amplitude des Kompensationstons ist die gleiche wie diejenige des Rauschtons, wobei der Kompensationston jedoch eine bezüglich dem Rauschton entgegengesetzte Phase besitzt.
Als kürzlich vorgeschlagenes Beispiel wird in der JP-A- 1991-204354 ein Fahrzeugeigengeräuschunterdrückungsverfahren zum Unterdrücken eines Rauschtons unter Verwendung eines LMS-Algorithmus (Algorithmus der kleinsten mittleren Fehler­ quadrate) (eine Theorie zum Berechnen eines Filterkoeffizi­ enten durch dessen Näherung mithilfe von mittleren quadrati­ schen Fehlern, um eine Formel zu vereinfachen, wobei ausge­ nutzt wird, daß die Filterkorrekturformel eine rekursive Formel ist) oder durch Verwendung eines MEFX-LMS- (Mehrfachfehler-Filter-X-LMS) Algorithmus beschrieben. Die­ ses Verfahren wurde bereits bei einigen Fahrzeugen in die Praxis umgesetzt. Herkömmlich ist ein Eigengeräuschunter­ drückungssystem, bei dem dieser LMS-Algarithmus verwendet wird, so aufgebaut, daß: ein Vibrationsgeräuschquellensignal (primäres Quellensignal) von einem Motor festgestellt wird, das primäre Quellensignal durch einen Filterkoeffizienten eines adaptiven Filters in einen Kompensationston syntheti­ siert wird, der Kompensationston durch einen Lautsprecher erzeugt wird, um einen Rauschton im Fahrgastraum zu kompen­ sieren; der durch den Kompensationston unterdrückte Rauschton durch ein an einer Geräuschaufnahmeposition ange­ ordnetes Mikrofon als Fehlersignal festgestellt wird; und ein Filterkoeffizient des adaptiven Filters basierend auf dem festgestellten Fehlersignal und einem mithilfe eines vorgegebenen Filterkoeffizienten synthetisierten Kompensationssignal durch den LMS-Algorithmus aktualisiert wird, um den unterdrückten Rauschton an der Geräuschaufnah­ meposition zu optimieren.
Eine bekannter effektiver Weg zum Unterdrücken eines Eigengeräuschs durch Erzeugen eines Kompensationstons ist, die Richtung, aus der der Kompensationston kommt, mit der Richtung in Übereinstimmung zu bringen, aus der ein Vibrati­ onsgeräusch kommt. D. h., wenn der Kompensationston aus der gleichen Richtung kommt wie das Vibrationsgeräusch, wie in Fig. 5(a), (b), (c), (d) und (e) dargestellt, kompensieren sich beide Töne an allen Stellen gegenseitig, vorausgesetzt, daß der Rauschton und der Kompensationston ebene Wellen mit der gleichen Amplitude, der gleichen Frequenz und mit zuein­ ander entgegengesetzten Phasen sind. Wenn der Kompensations­ ton jedoch andererseits aus einer der Richtung des Vibrati­ onsgeräusches entgegengesetzten Richtung kommt, wie in Fig. 6(a), (b), (c), (d) und (e) dargestellt, kompensiert der Kompensationston das Vibrationsgeräusch an den Positionen von n λ/2 (beispielsweise an den Positionen Xa und Xb), wo­ bei jedoch an den Positionen von (1 + 2n) λ/4 (beispielsweise an einer Position Xc, dem Mittelpunkt von Xa und Xb) das Vibrationsgeräusch mit dem Kompensationston überlagert und dadurch entgegengesetzt verstärkt wird (die Beziehung für eine stehende Welle), wobei n ganze Zahlen und λ eine Wellenlänge bezeichnen. Insbesondere weist ein Geräuschunterdrückungssystem, bei dem der LMS-Algorithmus, u. a. der MEFX-LMS-Algorithmus verwendet wird, mehrere Lautsprecher, durch die Kompensationstöne erzeugt werden, um Rauschtöne an mehreren Positionen zu kompensieren, an denen ein Mikrofon angeordnet ist, sowie mehrere unabhängige Steu­ erschaltungen auf, um individuelle Steuerverfahren zu erhalten, wodurch es vorkommen kann, daß Eigengeräuschtöne, die entsprechend den Betriebszuständen des Motors sich rasch verändern, an einer Position unterdrückt werden, an der ein Mikrofon angeordnet ist, jedoch an anderen, von dem Mikrofon entfernten Positionen nicht unterdrückt werden. Außerdem können die Rauschtöne abhängig vom Betriebszustand des Mo­ tors verstärkt und dadurch unangenehmer werden, als wenn keine Geräuschunterdrückungssteuerung durchgeführt wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Eigenge­ räuschunterdrückungssystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, durch das sich entsprechend den Betriebszuständen des Motors verändernde Rauschtöne wirksam unterdrückt werden können und durch das weite Bereiche im Fahrgastraum überdeckt werden, in denen die Rauschtöne unterdrückt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprü­ che gelöst.
Nachstehend wird eine Arbeitsweise des erfindungsgemä­ ßen Geräuschunterdrückungssystems kurz beschrieben.
Zunächst wird durch die Betriebszustanderfassungsein­ richtung ein Motorbetriebszustand festgestellt. Anschließend wird entsprechend dem festgestellten Motorbetriebszustand ein im voraus gespeicherter Kompensationskoeffizient ausge­ wählt und einer Eingangssignalkompensationseinrichtung zuge­ führt. Wenn ein primär vom Motor abgeleitetes Vibrationsge­ räusch im Fahrgastraum erzeugt wird, wird ferner in der Kom­ pensationssignal-Synthetisierungseinrichtung ein Vibrations­ geräuschquellensignal mit einer strengen Korrelation mit der Motorvibration durch den adaptiven Filter in ein Kompensati­ onssignal synthetisiert, woraufhin das Kompensationssignal in der Kompensationstonerzeugungseinrichtung durch eine Ton­ quelle als Kompensationston erzeugt wird, um den Rauschton im Fahrgastraum zu kompensieren. Daraufhin wird an der Ge­ räuschaufnahmeposition ein Zustand der Rauschunterdrückung durch die Fehlersignalerfassungseinrichtung als ein Fehler­ signal festgestellt. Andererseits wird das Vibrationsge­ räuschquellensignal der Eingangssignalkompensationseinrich­ tung zugeführt und darin anschließend mithilfe des Kompensationskoeffizienten synthetisiert. Das synthetisierte Vibrationsgeräuschquellensignal wird an die Filterkoeffizi­ enten-Aktualisierungseinrichtung übertragen, wo der Filter­ koeffizient des adaptiven Filters basierend auf dem synthe­ tisierten Vibrationsgeräuschquellensignal und dem Fehlersi­ gnal aktualisiert wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Zusammen­ hang mit den beigefügten Abbildungen beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 bis 4 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung, wobei Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfin­ dungsgemäßen Systems zum aktiven Unterdrücken von Fahrzeug­ eigengeräuschen darstellt;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Schaltung zum Bestimmen eines Kompensationskoeffizienten (Systemidenti­ fizierung);
Fig. 3 eine Darstellung der in einem Speicher gespei­ cherten Kompensationskoeffizienten;
Fig. 4 eine graphische Darstellung eines Kompensations­ koeffizienten in einem Frequenzbereich; und
Fig. 5 und 6 Darstellungen zum Erläutern des Unter­ schieds von Merkmalen der Geräuschunterdrückung zwischen dem Fall, wenn der Kompensationston aus der gleichen Richtung wie eine Geräuschquelle kommt und dem Fall, wenn der Kompen­ sationston aus einer der Geräuschquelle entgegengesetzten Richtung kommt.
Gemäß Fig. 1 wird ein durch einen Motor 1 erzeugtes Vi­ brationsgeräuschquellensignal nachstehend als primäres Quel­ lensignal Ps bezeichnet. Die bevorzugte Ausführungsform des Geräuschunterdrückungssystems ist so aufgebaut, daß das pri­ märe Quellensignal Ps vom Motor 1 zur bequemen Beschreibung in zwei Kanäle eingegeben wird. Das primäre Quellensignal Ps wird einer Kompensationssignal-Synthetisierungseinrichtung, adaptiven Filtern 2a und 2b und außerdem einer Eingangssi­ gnalkompensationseinrichtung, Kompensationskoeffizienten- Synthetisierungsschaltungen 3a und 3b (nachstehend als CLMO- Schaltungen bezeichnet) zugeführt. Das adaptive Filter 2a ist über eine Kompensationssignalverarbeitungseinrichtung 4a mit einer Kompensationstonerzeugungseinrichtung, d. h. einem an der Vorderseite des Fahrgastraums angeordneten Lautspre­ cher 5a und das adaptive Filter 2b über eine Kompensationssignalverarbeitungseinrichtung 4b mit einer Kompensationstonerzeugungseinrichtung, d. h. einem an der Rückseite des Fahrgastraums angeordneten Lautsprecher 5b verbunden. Ferner sind die CLMO-Schaltungen 3a und 3b je­ weils mit den LMS-Rechenschaltungen 6a bzw. 6b verbunden, die, wie nachstehend beschrieben, als Filterkoeffizienten- Aktualisierungseinrichtungen wirken.
An der vorderen Geräuschaufnahmeposition (z. B. an einer Position in der Nähe eines Ohrs des Fahrers oder eines vorne sitzenden Insassen) ist ein Fehlermikrofon 7a zum Feststel­ len eines Geräuschunterdrückungszustands als ein Fehlersi­ gnal an der Geräuschaufnahmeposition und an der hinteren Ge­ räuschaufnahmeposition (z. B. an einer Position in der Nähe eines Ohrs eines hinten sitzenden Insassen) ein Fehlermikro­ fon 7b zum Feststellen eines Geräuschunterdrückungszustands als Fehlersignal an der Geräuschaufnahmeposition angeordnet. Diese Fehlermikrofone 7a und 7b sind über eine Fehlersignal­ verarbeitungseinrichtung 8 mit LMS-Rechenschaltungen 6a und 6b verbunden.
Zur vereinfachenden Beschreibung wird nachstehend der Lautsprecher 5a des vorderen Fahrgastraums als Lautsprecher Nr. 1, der Lautsprecher 5b des hinteren Fahrgastraums als Lautsprecher Nr. 2, das Fehlermikrofon 7a des vorderen Fahr­ gastraums als Mikrofon Nr. 1 und das Fehlermikrofon des hin­ teren Fahrgastraums als Mikrofon Nr. 2 bezeichnet.
Das primäre Quellensignal Ps muß mit einem Vibrations­ geräusch des Motors 1 streng korreliert sein. Als ein primä­ res Quellensignal werden mit Zündungsimpulsen, Kraftstoff­ einspritzimpulsen, Signalen von einem Kurbelwinkelsensor (nicht dargestellt) synthetisierte und wellengeformte Si­ gnale oder mit diesen Informationen und anderen Mo­ torbelastungsinformationen synthetisierte Signale verwendet.
Das adaptive Filter 2a ist ein FIR-Filter (Filter, das begrenzt auf einen Impuls anspricht) mit Filterkoeffizienten W1(n), die durch eine LMS-Rechenschaltung 6a aktualisierbar sind, und weist eine vorgegebene Anzahl von Abgriffen auf (beispielsweise 512 Abgriffe). Die LMS-Rechenschaltung wirkt als Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinrichtung. Das dem adaptiven Filter 2a zugeführte primäre Quellensignal Ps wird einer Summenbildung von Faltungsprodukten mit den Filterkoeffizienten W1(n) unterzogen und als Kompensations­ signal ausgegeben. Ähnlich ist das adaptive Filter 2b ein FIR-Filter (Filter, das begrenzt auf einen Impuls anspricht) mit Filterkoeffizienten W2(n), die durch eine LMS-Rechen­ schaltung 6b aktualisierbar sind, und weist eine vorgegebene Anzahl von Abgriffen auf (beispielsweise 512 Abgriffe). Die LMS-Rechenschaltung wirkt als Filterkoeffizienten- Aktualisierungseinrichtung. Das dem adaptiven Filter 2b zu­ geführte primäre Quellensignal Ps wird einer Summenbildung von Faltungsprodukten mit den Filterkoeffizienten W2(n) unterzogen und als Kompensationssignal ausgegeben.
Gemäß Fig. 2 weist die Kompensationssignalverarbei­ tungsschaltung 4a im wesentlichen eine D/A-(Digital/Ana­ log-)Wandlerschaltung 11a, eine Filterschaltung 12a (ein analoger Filter, der nur für ein bestimmtes Frequenzband durchlässig ist) und eine Verstärkerschaltung 13a auf. Die Kompensationssignalverarbeitungsschaltung 4b ist ähnlich aufgebaut.
Nachstehend wird Bezug genommen auf Fig. 1. In der vor­ stehend erwähnten CLMO-Schaltung 3a werden Kompensationsko­ effizienten C110 und C210 festgelegt. Der Kompensationskoef­ fizient C110 ist ein Koeffizient zum Kompensieren einer Zeizverzögerung, die zum Verarbeiten und Übertragen der Si­ gnale vom adaptiven Filter 2a über das Fehlermikrofon 7a zur LMS-Rechenschaltung 6a benötigt wird, der Wirkung der Laut­ sprecher/Mikrofon-Übertragungskenngröße C11 und einer Pha­ senverschiebung während der Übertragung. Auch der Kompensa­ tionskoeffizient C210 ist ein Koeffizient zum Kompensieren einer Zeitverzögerung, die zum Verarbeiten und Übertragen der Signale vom adaptiven Filter 2a über das Fehlermikrofon 7b zur LMS-Rechenschaltung 6a benötigt wird, der Wirkung der Lautsprecher/Mikrofon-Übertragungskenngröße C21 und einer Phasenverschiebung während der Übertragung. Ähnlich wurden in der vorstehend erwähnten CLMO-Schaltung 3b Kompensations­ koeffizienten C120 und C220 festgelegt. Der Kompensationsko­ effizient C120 ist ein Koeffizient zum Kompensieren einer Zeitverzögerung, die zum Verarbeiten und Übertragen der Si­ gnale vom adaptiven Filter 2b über das Fehlermikrofon 7a zur LMS-Rechenschaltung 6b benötigt wird, der Wirkung der Laut­ sprecher/Mikrofon-Übertragungskenngröße C12 und einer Pha­ senverschiebung während der Übertragung. Auch der Kompensa­ tionskoeffizient C220 ist ein Koeffizient zum Kompensieren einer Zeitverzögerung, die zum Verarbeiten und Übertragen der Signale vom adaptiven Filter 2b über das Fehlermikrofon 7b zur LMS-Rechenschaltung 6b benötigt wird, der Wirkung der Lautsprecher/Mikrofon-Übertragungskenngröße C22 und einer Phasenverschiebung während der Übertragung.
Die vorstehend erwähnten Kompensationskoeffizienten CLMO (der tiefergestellte Index L bezeichnet eine Kennummer eines Fehlermikrofons und der tiefergestellte Index M be­ zeichnet eine Kennummer eines Lautsprechers, wie vorher be­ zeichnet), d. h., C110, C210, C120 und C220 werden jeweils als Serie der Werte des unbegrenzten (z. B. 64 Abgriffe) An­ sprechens auf einen Impuls in den CLMO-Schaltungen festge­ legt. Wenn das primäre Quellensignal Ps der CLMO-Schaltung 3a zugeführt wird, wird es der Summenbildung von Faltungs­ produkten mit den Kompensationskoeffizienten C110 und C210 unterzogen und anschließend an die LMS-Rechenschaltung 6a ausgegeben. Wenn das primäre Quellensignal Ps der CLMO- Schaltung zugeführt wird, wird es auf ähnliche Weise einer Summenbildung von Faltungsprodukten mit den Kom­ pensationskoeffizienten C120 und C220 unterzogen und an­ schließend an die LMS-Rechenschaltung 6b ausgegeben.
Außerdem ist die CLMO-Schaltung 3a mit einer CLMO-Aus­ wahlschaltung 9a verbunden, die die Kompensationskoeffizien­ tenauswahleinrichtung bildet. Die CLMO-Auswahlschaltung 9a ist mit einer CLMO-Speicherschaltung 10a verbunden, die einen Speicherteil der Kompensationskoeffizientenaus­ wahleinrichtung bildet. Ähnlich ist die CLMO-Schaltung 3b mit einer CLMO-Auswahlschaltung 9b verbunden, die die Kom­ pensationskoeffizientenauswahleinrichtung bildet. Die CLMO- Auswahlschaltung 9b ist mit einer CLMO-Speicherschaltung 10b verbunden, die einen Speicherteil der Kompensationsko­ effizientenauswahleinrichtung bildet.
Ferner wird ein vom Motor 1 hergeleiteter Kraftstoff­ einspritzimpuls Ti den CLMO-Auswahlschaltungen 9a und 9b zu­ geführt, in denen basierend auf den Kraftstoffeinspritzim­ puls Ti ein Betriebszustand des Motors erhalten wird, d. h., eine Motorbelastungsinformation LE wird aus der Kraftstoff­ einspritzimpulsbreite und eine Motordrehzahlinformation NE aus dem Kraftstoffeinspritzimpulsintervall erhalten. Ent­ sprechend diesen Informationen wird aus den CLMO-Speicher­ schaltungen 10a bzw. 10b ein Kompensationskoeffizient CLMO ausgewählt und dann der jeweiligen CLMO-Schaltung 3a bzw. 3b zugeführt. In der CLMO-Speicherschaltung werden, wie in Fig. 3 bezeichnet, die Kompensationskoeffizienten C110, C210, C120 und C220, die aus experimentellen oder ähnlichen Daten hergeleitet wurden, auf Karten gespeichert, die die Motorbe­ lastung LE und die Motordrehzahl NE parametrisieren.
Andererseits dienen die LMS-Rechenschaltungen 6a und 6b zum Aktualisieren der Filterkoeffizienten W1(n) und W2(n) der adaptiven Filter 2a und 2b jeweils basierend auf den Fehlersignalen von den Fehlermikrofonen 7a und 7b bzw. den Signalen von den CLMO-Schaltungen 3a und 3b gemäß einem be­ kannten LMS-Algorithmus.
Ein Filterkoeffizient Wm(n) des mit einem Lautsprecher Nr. m verbundenen adaptiven Filters wird entsprechend der folgenden Gleichung aktualisiert:
Wmi(n+1) = Wmi(n) - µΣeL(n). ΣCLiMO . X(n-i) (1)
wobei Wmi(n+1) ein i-ter Filterkoeffizient nach dem Aktuali­ sieren;
Wmi(n) ein zu aktualisierender i-ter Filterkoeffizient;
µ eine Schrittgröße (konstant);
eL(n) ein Signal vom Fehlermikrofon Nr. L;
CLiMO eine i-te CLMO; und
X(n-1) der Wert eines um i Signale früher kommenden primären Quellensignals Ps ist.
Nachstehend werden die in den CLMO-Speicherschaltungen 10a und 10b gespeicherten Kompensationskoeffizienten unter Bezug auf Fig. 4(a), (b) und (c) beschrieben.
Die Darstellungen in Fig. 4 zeigen ein Beispiel des im Frequenzbereich dargestellten Kompensationskoeffizienten C210. Gemäß Fig. 4(a) ist dessen Wert in den Frequenzbändern unterhalb von 80 Hz und in der Nähe von 300 Hz verringert. Der Wert im Frequenzband unterhalb von 80 Hz ist gering, weil das Wiedergabevermögen des Lautsprechers 5a im niedri­ gen Frequenzband geringer ist. Andererseits ist der Wert in einem Frequenzband in der Nähe von 300 Hz aufgrund der akustischen Kenngröße (Übertragungskenngröße C21) des Fahrgastraums gering, wodurch gezeigt wird, daß ein durch den Lautsprecher 5a erzeugter Kompensationston in der Nähe von 300 Hz das Mikrofon 7b nicht erreicht. Wird dies berück­ sichtigt, kann der Kompensationskoeffizient C210 so gebildet werden, daß dessen Wert oberhalb von 300 Hz, wie in Fig. 4(b) dargestellt, oder in der Nähe von 300 Hz, wie in Fig. 4(c) dargestellt, den Wert Null erhält, um die Geräuschun­ terdrückung zwischen dem Lautsprecher 5a und dem Fehlermi­ krofon 7b zu deaktivieren. Indem der Kompensationskoeffizi­ ent C210 auf diese Weise gebildet wird, kann eine wirksame Steuerung der Geräuschunterdrückung entsprechend den Betriebszuständen durchgeführt werden. Die wirksamste Kombi­ nation der Kompensationskoeffizienten CLMO gemäß den Betriebszuständen wird im voraus experimentell oder auf ähn­ liche Weise (eine nachstehend beschriebene Systemidentifi­ zierung) bestimmt und in den CLMO-Speicherschaltungen 10a oder 10b gespeichert.
Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben, wie die Kompensationskoeffizienten CLMO gemäß einer System­ identifizierung bestimmt werden. Die Beschreibung erfolgt nur anhand eines Beispiels zum Bestimmen des Koeffizienten C110.
In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 21 einen Zu­ fallsrauschsignalgenerator zum Erzeugen eines Zufallsrausch­ signals RN. Das durch den Zufallsrauschsignalgenerator 2 er­ zeugte Zufallsrauschsignal RN wird über einen A/D- (Analog/Digital-) Wandler 22 der vorstehend erwähnten Kompensationssignalverarbeitungsschaltung 4a, einem CLM ad­ aptiven Filter 23 und einer CLM-LMS-Rechenschaltung 24 zuge­ führt. Das der Kompensationssignalverarbeitungsschaltung 4a zugeführte Zufallsrauschsignal RN wird durch den Lautspre­ cher 5a erzeugt, nachdem es den D/A-Wandler 11a, die Filter­ schaltung 12a und eine AMP-(Verstärker-) Schaltung 13a durchlaufen hat, und wird, nachdem es dem Einfluß der Laut­ sprecher/Mikrofon-Übertragungskenngröße C11 unterzogen wurde, durch das Fehlermikrofon 7a festgestellt. Das festge­ stellte Zufallsrauschsignal RN wird der Fehlersignalverar­ beitungsschaltung 8 zugeführt und über eine AMP-Schaltung 8a, eine Filterschaltung 8b und einen A/D-Wandler 8c dieser Schaltung ausgegeben. Andererseits wird das dem CLM adapti­ ven Filter 23 zugeführte Zufallsrauschsignal RN mithilfe ei­ nes Signals von der Fehlersignalverarbeitungsschaltung 8 synthetisiert, woraufhin das synthetisierte Signal der CLM- LMS-Rechenschaltung 24 zugeführt wird, nachdem es einer Sum­ menbildung von Faltungsprodukten mit einem Filterkoeffizien­ ten Wc11(n) des CLM adaptiven Filters 23 unterzogen wurde. Ferner wird in der CLM-LMS-Rechenschaltung 24 der Filterko­ effizient Wc11(n) des CLM adaptiven Filters 23 durch den LMS-Algorithmus basierend auf dem eingegebenen Zufalls­ rauschsignal RN und dem synthetisierten Signal so bestimmt, daß das synthetisierte Signal Null wird, woraufhin der Fil­ terkoeffizient aktualisiert wird. Der aktualisierte Filter­ koeffizient Wc11(n) wird, nachdem er durch einen digitalen Filter mit einer linearen Phasenkenngröße verarbeitet wurde, um eine Zeitverzögerung zu kompensieren, als C110 in der CLMO-Speicherschaltung 10a gespeichert.
Ähnlich werden die Werte C210, C120 und C220 gemäß der vorstehend beschriebenen Systemidentifizierung in den CLM- Speicherschaltungen 10a und 10b gespeichert.
Nachstehend wird beschrieben, wie das Eigengeräusch­ unterdrückungssystem mit dem vorstehenden Aufbau betrieben wird.
Zunächst wird ein Vibrationsgeräusch des Motors 1 über Motorhalterungen (nicht dargestellt) in den Fahrgastraum übertragen, und wird darin zu einem Fahrzeugeigengeräusch. Ansaug- und Auspuffgeräusche des Motors 1 werden ebenfalls in den Fahrgastraum übertragen. Diese Geräusche erreichen, nachdem sie mit der Karosserieübertragungskenngröße multi­ pliziert wurden, eine Geräuschaufnahmeposition im Fahrgast­ raum.
Andererseits wird ein durch den Motor 1 festgelegter Kraftstoffeinspritzimpuls Ti den CLMO-Auswahlschaltungen 9a und 9b zugeführt. Basierend auf diesem Kraftstoff­ einspritzimpuls Ti werden aus der Impulsbreite (-zeitdauer) von Ti und aus dessen Impulsintervall ein Motor­ betriebszustand, d. h. eine Motorbelastungsinformation LE bzw. eine Motordrehzahlinformation NE erhalten. In der CLMO- Auswahlschaltung 9a werden basierend auf diesen Informatio­ nen LE und NE Kompensationskoeffizienten C110 und C210 aus Karten (Fig. 3) für die Kompensationskoeffizienten C110 und denjeni­ gen für die Kompensationskoeffizienten C210 ausgewählt, die in der CLMO-Speicherschaltung 10a gespeichert sind, und in der Kompensationskoeffizientensynthetisierungsschaltung 3a (nachstehend als CLMO-Schaltung bezeichnet) festgelegt. Der Kompensationskoeffizient C110 wird so bestimmt, daß er über alle Frequenzbereiche hohe Werte aufweist, um die Vi­ brationsgeräusche vorzugsweise an der Geräuschaufnahmeposi­ tion des vorderen Fahrgastraums zu unterdrücken, und der Kompensationskoeffizient C210 wird andererseits so bestimmt, daß er einen Wert mit einer bestimmten Frequenzbandgrenze annimmt, wie in Fig. 4(b) oder 4(c) dargestellt.
Ähnlich werden in der CLMO-Auswahlschaltung 9b basie­ rend auf den vorstehend erwähnten Informationen LE und NE aus der Karte für die Kompensationskoeffizienten C120 und aus derjenigen für die Kompensationskoeffizienten C220, die in der CLMO-Speicherschaltung 10b gespeichert sind, Kompen­ sationskoeffizienten C120 bzw. C220 ausgewählt und in der CLMO-Schaltung 3b festgelegt. Diese Kompensations­ koeffizienten C120 und C220 werden so festgelegt, daß sie die Vibrationsgeräusche nicht nur vorzugsweise an der Ge­ räuschaufnahmeposition im hinteren Fahrgastraum unter­ drücken, sondern auch geringere Werte besitzen als die Koeffizienten C210 bzw. C110, weil die Quelle der Vibrationsgeräusche sich zu diesem Zeitpunkt an der Vorder­ seite des Fahrzeugs befindet.
Andererseits wird, wie vorstehend beschrieben, das pri­ märe Quellensignal Ps den adaptiven Filtern 2a und 2b und außerdem den CLMO-Schaltungen 3a bzw. 3b zugeführt. Das dem adaptiven Filter 2a zugeführte primäre Quellensignal Ps wird, nachdem es der Summenbildung von Faltungsprodukten mit einem Filterkoeffizient W1(n) unterzogen wurde, als Kompen­ sationssignal an die Kompensationssignalverarbeitungs­ schaltung 4a ausgegeben und dann über den D/A-Wandler 11a, die Filterschaltung 12a und die AMP-Schaltung 13a in dieser Kompensationssignalverarbeitungsschaltung 4a durch den Laut­ sprecher 5a als Kompensationston erzeugt. Wenn der Kompensa­ tionston erzeugt wird, wird er dem Einfluß der Laut­ sprecher/Mikrofon-Übertragungskenngröße C11 unterzogen und erreicht die vorderen Geräuschaufnahmeposition, wo der Kom­ pensationston und das Vibrationsgeräusch miteinander überla­ gert werden. Das Ergebnis der Überlagerung oder Interferenz (der gedämpfte Ton) wird durch das Fehlermikrofon 7a als Fehlersignal festgestellt, nachdem es dem Einfluß der Laut­ sprecher/Mikrofon-Kenngröße C11 unterzogen wurde, woraufhin das festgestellte Fehlersignal über die Fehlersignalverar­ beitungsschaltung 8 der LMS-Rechenschaltung 6a zugeführt wird. Andererseits wird der Kompensationston, der die hin­ tere Geräuschaufnahmeposition erreicht, mit dem Vibrations­ geräusch überlagert und der gedämpfte Ton durch das Fehler­ mikrofon 7b als Fehlersignal festgestellt, nachdem es der Lautsprecher/Mikrofon-Kenngröße C21 unterzogen wurde. Das festgestellte Fehlersignal wird über die Fehlersignalverar­ beitungsschaltung 8 der LMS-Rechenschaltung 6a zugeführt.
Ähnlich wird das dem adaptiven Filter 2b zugeführte primäre Quellensignal Ps, nachdem es der Summenbildung von Faltungsprodukten mit einem Filterkoeffizient W2(n) unterzo­ gen wurde, als Kompensationssignal an die Kompensationssignalverarbeitungsschaltung 4b ausgegeben und dann durch den Lautsprecher 5b als Kompensationston erzeugt. Dieser gedämpfte Ton wird durch das Fehlermikrofon 7a als ein Fehlersignal festgestellt, nachdem es dem Einfluß der Lautsprecher/Mikrofon-Übertragungskenngröße C12 unterzogen wurde, woraufhin das festgestellte Fehlersignal über die Fehlersignalverarbeitungsschaltung 8 der LMS-Rechenschaltung 6b zugeführt wird. Andererseits wird der Kompensationston, der die hintere Geräuschaufnahmeposition erreicht, mit dem Vibrationsgeräusch überlagert und der gedämpfte Ton durch das Fehlermikrofon 7b als Fehlersignal festgestellt, nachdem es der Lautsprecher/Mikrofon-Kenngröße C21 unterzogen wurde. Das festgestellte Fehlersignal wird über die Fehlersignal­ verarbeitungsschaltung 8 der LMS-Rechenschaltung 6b zuge­ führt.
Andererseits wird das der CLMO-Schaltung 3a zugeführte primäre Quellensignal Ps der Summenbildung von Faltungspro­ dukten mit den in der CLMO-Schaltung 3a festgelegten Kompen­ sationskoeffizienten C110 und C210 unterzogen und an die LMS-Rechenschaltung 6a ausgegeben. In der LMS-Rechenschal­ tung 6a wird daraufhin basierend auf den Fehlersignalen von den Fehlermikrofonen 7a und 7b und auf dem in der CLMO- Schaltung 3a gemäß dem LMS-Algorithmus synthetisierten pri­ mären Quellensignal der Korrekturbetrag des Filterkoeffizi­ enten W1(n) für den adaptiven Filter 2a erhalten, wodurch in der LMS-Rechenschaltung der Filterkoeffizient W1(n) aktuali­ siert wird.
Ähnlich wird das der CLMO-Schaltung 3b zugeführte pri­ märe Quellensignal Ps der Summenbildung von Faltungsproduk­ ten mit den in der CLMO-Schaltung 3b festgelegten Kompensa­ tionskoeffizienten C120 und C220 unterzogen und an die LMS- Rechenschaltung 6b ausgegeben. In der LMS-Rechenschaltung 6b wird daraufhin basierend auf den Fehlersignalen von den Feh­ lermikrofonen 7a und 7b und auf dem in der CLMO-Schaltung 3b gemäß dem LMS-Algorithmus synthetisierten primären Quellen­ signal der Korrekturbetrag des Filterkoeffizienten W2(n) für den adaptiven Filter 2b erhalten, wodurch in der LMS-Rechen­ schaltung der Filterkoeffizient W2(n) aktualisiert wird.
Anschließend werden, wenn die Vibrationsgeräuschquelle sich aufgrund einer Änderung der Fahrzustände von der Vor­ derseite zur Rückseite des Fahrzeugs verschoben hat, die Kompensationskoeffizienten C110 und C210 in der CLMO-Aus­ wahlschaltung 9a basierend auf dem aktuellen Motorbe­ triebszustand, d. h. der Motorbelastung LE und der Motordreh­ zahl NE, die beide durch den Kraftstoffeinspritzimpuls Ti erhalten werden, aus den Karten ausgewählt, um das Vibrati­ onsgeräusch vorzugsweise an der vorderen Geräuschaufnahmepo­ sition des Fahrgastraums zu dämpfen, wobei diese Koeffizien­ ten in der CLMO-Schaltung 3a festgelegt werden.
Ähnlich werden in der CLMO-Auswahlschaltung 9b basie­ rend auf der vorstehenden Motorbelastung LE und der Motor­ drehzahl NE optimale Kompensationskoeffizienten C120 und C220 aus Karten ausgewählt und in der CLMO-Schaltung 3b festgelegt. Die Kompensationskoeffizienten C220 und C120 werden so festgelegt, daß nicht nur die Vibrationsgeräusche vorzugsweise an der Geräuschaufnahmeposition des hinteren Fahrgastraums unterdrückt werden, sondern auch ihr Wert je­ weils größer ist als derjenige der Koeffizienten C110 bzw. C210, weil die Quelle der Vibrationsgeräusche sich zu diesem Zeitpunkt an der Rückseite des Fahrzeugs befindet. Das pri­ märe Quellensignal Ps wird den adaptiven Filtern 2a und 2b sowie den CLMO-Schaltungen 3a und 3b zugeführt, wobei das Geräuschunterdrückungsverfahren auf die gleiche Weise durch­ geführt wird, wie in dem Fall, wenn die Vibrationsgeräusch­ quelle sich an der Vorderseite des Fahrzeugs befindet.
Obwohl bei dieser bevorzugten Ausführungsform eine Geräuschunterdrückungssteuerung für einen Fall beschrieben wurde, bei dem sich die Vibrationsgeräuschquelle von der Vorderseite zur Rückseite eines Fahrzeugs verschiebt, kann die Geräuschunterdrückungssteuerung auf die genau gleiche Weise durchgeführt werden, wenn sich die Vibrationsgeräusch­ quelle zu einem anderen Abschnitt des Fahrzeugs verschiebt.
Beim erfindungsgemäßen System zum Unterdrücken von Fahrzeugeigengeräuschen werden Eigengeräusche unterdrückt, indem ein optimaler Kompensationston durch im Fahrgastraum angeordnete Lautsprecher erzeugt wird, wobei der Kompensati­ onston gemäß den Fahrzeugbetriebsbedingungen ausgeglichen verändert wird, wodurch ein guter Steuerungswirkungsgrad, ein sehr gutes Ansprechvermögen und eine breite Überdeckung der Geräuschunterdrückung erreicht werden können.
Obwohl das erfindungsgemäße Geräuschunterdrückungssy­ stem anhand eines Beispiels einer bevorzugten Ausführungs­ form, bei dem ein MEFX-LMS-Algorithmus verwendet wird, mit zwei Fehlermikrofonen und zwei Lautsprechern beschrieben wurde, können andersartige Geräuschunterdrückungssysteme, bei denen ein MEFX-LMS-Algorithmus verwendet wird, mit bei­ spielsweise vier Fehlermikrofonen und vier Lautsprechern verwendet werden. Außerdem wird bei der bevorzugten Ausfüh­ rungsform ein Kraftstoffeinspritzimpuls Ti zum Feststellen der Motorbetriebszustände (der Motorbelastungsinformation LE und der Motordrehzahl NE) verwendet, wobei jedoch alternativ die Motorbelastungsinformation LE beispielsweise aus einer Ansaugluftmenge oder aus einem Drosselventilöffnungsgrad oder die Motordrehzahlinformation NE durch ein von einem Kurbelwinkelsensor oder von einem Nockenwinkelsensor herge­ leiteten Impulssignal erhalten werden kann.

Claims (14)

1. System zum aktiven Unterdrücken von Fahrzeugeigengeräu­ schen zum Dämpfen eines Vibrationsgeräuschtons in einem Fahrgastraum durch Erzeugen eines Kompensationstons durch mehrere Lautsprecher, mit:
einer Betriebszustanderfassungseinrichtung zum Feststellen eines Motorbetriebszustandsignals;
einer Kompensationssignal-Synthetisierungseinrich­ tung zum Synthetisieren eines Vibrationsgeräuschquellen­ signals (Ps) mit Hilfe eines Filterkoeffizienten eines adaptiven Filters (2a, 2b) in ein Kompensationssignal;
einer auf das Kompensationssignal ansprechenden Kompensationstonerzeugungseinrichtung (5a, 5b) zum Er­ zeugen eines Kompensationstons durch einen Lautsprecher (Kompensationstonquelle), um die Vibrationsgeräuschtöne im Fahrgastraum zu kompensieren;
einer Fehlersignalerfassungseinrichtung (7a, 7b) zum Feststellen eines Geräuschunterdrückungszustands als ein Fehlersignal;
einer Einrichtung zum Bestimmen einer Serie von Kompensationskoeffizienten (CLMO) (Systemidentifizie­ rung) (Fig. 2);
einer Kompensationskoeffizientenspeichereinrichtung (10a, 10b) zum Speichern der Serie von Kompensations­ koeffizienten (CLMO);
einer auf das Motorbetriebszustandsignal ansprechen­ den Kompensationskoeffizienten-Auswahleinrichtung (9a, 9b) zum Auswählen eines Kompensationskoeffizienten (CLMO) aus der in der Kompensationskoeffizientenspei­ chereinrichtung (10a, 10b) gespeicherten Serie von Kom­ pensationskoeffizienten;
einer Eingangssignalkompensationseinrichtung (3a, 3b) zum Kompensieren des Vibrationsgeräuschquellensig­ nals (Ps) durch den Kompensationskoeffizienten; und
einer auf ein Ausgangssignal von der Eingangssig­ nalkompensationseinrichtung (3a, 3b) und auf das Fehler­ signal ansprechenden Filterkoeffizienten-Aktualisie­ rungseinrichtung (6a, 6b) zum Aktualisieren des Filter­ koeffizienten des adaptiven Filters.
2. System nach Anspruch 1, das mehrere unabhängige Kanäle aufweist, wobei ein Kanal die Kompensationssignal-Synthetisierungseinrich tung (2a, 2b), die Kompensationstonerzeugungseinrichtung (5a, 5b), die Fehlersignalerfassungseinrichtung (7a, 7b), die Kompensationskoeffizientenspeichereinrichtung (10a, 10b), die Kompensationskoeffizienten-Auswahlein­ richtung (9a, 9b), die Eingangssignalkompensationsein­ richtung (3a, 3b) und die Filterkoeffizienten-Aktuali­ sierungseinrichtung (6a, 6b) aufweist, sowie einen ge­ meinsamen Kanal einer Betriebszustanderfassungseinrich­ tung und einer Kompensationskoeffizientenbestimmungsein­ richtung.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Motorbetriebszustand als eine Kombination einer Motorbelastung (LE) und einer Motordrehzahl (NE) darge­ stellt wird.
4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Vibrationsgeräuschquellensignal (Ps) aus einem Zündungsimpuls hergeleitet wird.
5. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Vibrationsgeräuschquellensignal aus einem Kraftstoffeinspritzimpuls (Ti) hergeleitet wird.
6. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Vibrationsgeräuschquellensignal aus einem durch einen Kurbelwinkelsensor festgestellten Signal hergelei­ tet wird.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Serie von Kompensationskoeffizienten (CLMO) eine Serie von Zahlen zum Korrigieren eines Fil­ terkoeffizienten sind, um einen Geräuschunterdrückungs­ zustand an allen Geräuschaufnahmepositionen bei allen Betriebszuständen zu optimieren.
8. System nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Serie von Kompensationskoeffizienten (CLMO) für jeden Kanal mit einem Parameter des Motorbetriebszu­ stands auf einer Karte oder in einer Tabelle gespeichert werden.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Motorbetriebszustandsignal ein Kraftstoffein­ spritzimpuls (Ti) ist.
10. System nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die Motorbelastung (LE) aus einer Kraftstoffein­ spritzimpulsbreite und die Motordrehzahl (NE) aus einem Kraftstoffeinspritzimpulsintervall bestimmt wird.
11. System nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Motorbelastung (LE) aus einem Drosselventilöff­ nungsgrad erhalten wird.
12. System nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei die Motorbelastung (LE) aus einer Ansaugluftmenge erhalten wird.
13. System nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei die Motordrehzahl (NE) aus einem durch einen Kur­ belwinkelsensor festgestellten Signal erhalten wird.
14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Motordrehzahl (NE) aus einem durch einen Nockenwinkelsensor festgestellten Signal erhalten wird.
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