用于屏蔽噪音的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種屏蔽由車輛發(fā)動機中旋轉(zhuǎn)設備產(chǎn)生的噪音的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 噪音在現(xiàn)今社會是廣受關(guān)注的問題。各種類型的機器發(fā)出各種頻率的聲音。具有 特定聲壓級的特定頻率被認定為噪音，并且例如由于法規(guī)而必須被消除或者降低至低于可 允許的聲壓級。
[0003] 這種機器的一個示例是任何類型的發(fā)動機、泵或類似的，發(fā)出的噪音不能被諸如 諧振器或隔離器的標準吸音或降噪裝置衰減或吸收。
[0004] 在特定發(fā)動機rpm運行的車輛發(fā)動機致使諸如增壓器、風扇、泵、發(fā)電機、壓縮機 或其它類似設備的旋轉(zhuǎn)設備發(fā)出特定的與旋轉(zhuǎn)設備的旋轉(zhuǎn)頻率或旋轉(zhuǎn)設備rpm成比例的 噪音頻率。發(fā)動機自身也可視為一種旋轉(zhuǎn)設備，例如在電機的情況下。由于旋轉(zhuǎn)設備的旋 轉(zhuǎn)頻率與發(fā)動機rpm相關(guān)聯(lián)，具有由發(fā)動機rpm確定的頻率的特定噪音頻率被發(fā)出。特定 噪音頻率由此由發(fā)動機輸入條件確定，例如rpm和/或其它因素。這樣的特定噪音頻率通 常具有的振幅致使該特定噪音頻率易于從由例如內(nèi)燃機、車輪和風產(chǎn)生的環(huán)境寬帶聲音中 分辨出來。
[0005] 采用普通的例如諧振器或隔離器的裝置并非總是能夠吸收或減小這些特定噪音 頻率。如果特定噪音頻率是低頻的，即低于大概300HZ，可使用主動噪音控制，并且具有與特 定噪音頻率相同頻率的信號可與特定噪音頻率一起異相地輸出，由此消除該特定頻率。然 而，這對于高于特定頻率，例如高于大概300Hz的特定噪音頻率是不可行的。
[0006] 由此，存在一種用于處理不想要的特定噪音頻率的改進方法的需求，尤其是不能 通過主動噪音控制或普通衰減或隔離方式消除的特定噪音頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種屏蔽由車輛發(fā)動機中旋轉(zhuǎn)設備產(chǎn)生的噪音的獨創(chuàng)性的 方法和系統(tǒng)。該目的由權(quán)利要求1和9特征部分的技術(shù)特征實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中闡述 了本發(fā)明的其它特征。
[0008] 本發(fā)明涉及一種屏蔽由車輛發(fā)動機中旋轉(zhuǎn)設備產(chǎn)生的噪音的方法。該方法包括：
[0009] -檢查一個或多個發(fā)動機輸入條件是否滿足發(fā)動機輸入條件閾值，
[0010] 其中，如果所述一個或多個發(fā)動機輸入條件滿足所述發(fā)動機輸入條件閾值，則執(zhí) 行以下操作：
[0011] -從至少一個揚聲器輸出第一屏蔽噪音，其中所述第一屏蔽噪音包括第一中心頻 率、第一預定帶寬和第一振幅，其中該第一中心頻率和第一振幅由所述輸入條件確定。
[0012] 特定噪音頻率是音調(diào)聲音或噪音，即單一頻率或非常窄帶的聲源。該方法的一個 優(yōu)勢是通過輸出屏蔽噪音，其具有在第一帶寬上圍繞特定噪音頻率的頻率，與不如此相比， 特定噪音頻率被感知為不太突出。這是基于心理聲學。特定噪音頻率與具有寬帶頻譜的聲 音相比越顯著或突出，即，聲級差異越大，人耳越易于感知。同樣，特定噪音頻率比背景或環(huán) 境寬帶聲音更易于感知為煩人的。通過輸出屏蔽噪音，其中第一屏蔽噪音包括第一中心頻 率、第一帶寬和第一振幅，其中第一中心頻率和第一振幅由所述輸入條件確定，屏蔽噪音減 少特定噪音頻率和環(huán)境寬帶聲音之間的振幅差別，環(huán)境寬帶聲音在第一帶寬上圍繞特定噪 音頻率，致使特定噪音被感知的突兀性被減小。該方法與本發(fā)動機聲音設計一起使用，以維 持悅耳的發(fā)動機聲音。
[0013] 本申請中的旋轉(zhuǎn)設備包括與車輛發(fā)動機相連的旋轉(zhuǎn)設備，例如增壓器、風扇、泵、 發(fā)電機、壓縮機或其它類似設備。旋轉(zhuǎn)設備還可以包括整個發(fā)動機自身或者發(fā)動機自身的 內(nèi)部部件，例如在電機的情況下。
[0014] 該方法進一步包括：
[0015] _通過至少一個麥克風測量車廂內(nèi)由所述旋轉(zhuǎn)設備和所述車輛發(fā)動機產(chǎn)生的聲 譜，
[0016] -在DSP中依據(jù)測量到的聲譜計算所述輸入條件確定的第一特定噪音頻率的振幅 和環(huán)境聲音的振幅之間的第一音調(diào)/噪音振幅比率，
[0017] 其中，如果第一音調(diào)/噪音振幅比率超過預定音調(diào)/噪音振幅比率閾值，
[0018] -從至少一個揚聲器輸出第一屏蔽噪音，其中該第一屏蔽噪音包括第一中心頻率、 第一帶寬和第一振幅，其中所述第一中心頻率是所述第一特定噪音頻率，所述第一振幅由 所述音調(diào)/噪音振幅比率確定。
[0019] 通過使用一個或多個麥克風，其布置為記錄存在于車廂內(nèi)的聲譜，該方法對于存 在車廂內(nèi)的實際聲音更為敏感。麥克風記錄的聲譜包含環(huán)境寬帶聲音和由至少一個旋轉(zhuǎn)設 備產(chǎn)生的一個或多個特定噪音頻率?？稍诘谝惶囟ㄔ胍纛l率振幅和環(huán)境寬帶聲音振幅之間 計算第一音調(diào)/噪音振幅比率。如果音調(diào)/噪音振幅比率超過預定的第一音調(diào)/噪音振幅 比率閾值，并且上述提及的發(fā)動機輸入條件滿足發(fā)動機輸入條件閾值，由揚聲器輸出屏蔽 噪音。屏蔽噪音的振幅由音調(diào)/噪音振幅比率確定。該測量持續(xù)地執(zhí)行，從而屏蔽噪音持 續(xù)地適用于匹配改變的特定噪音頻率，其由于改變的發(fā)動機輸入條件而發(fā)生改變。
[0020] 該方法可包括：
[0021] -在ECU中檢查所述一個或多個發(fā)動機輸入條件是否滿足發(fā)動機輸入條件閾值，
[0022] 其中，如果所述一個或多個輸入條件滿足所述發(fā)動機輸入條件閾值，
[0023] -將所述發(fā)動機輸入條件從E⑶提供至DSP，該DSP包括噪音生成器和至少一個帶 通濾波器，
[0024] -將第一屏蔽噪音信號從DSP提供至噪音生成器，其中所述的第一屏蔽噪音信號 是經(jīng)帶通濾波的噪音信號。
[0025] -借助噪音生成器從所述至少一個揚聲器輸出第一屏蔽噪音，其具有與所提供的 經(jīng)帶通濾波的噪音信號相匹配的頻譜。
[0026] 該方法可包括：
[0027] -從所述至少一個揚聲器與所述第一屏蔽噪音一起輸出第二屏蔽噪音，其中所述 第二屏蔽噪音包括第二中心頻率、第二帶寬和第二振幅，其中所述第二中心頻率與所述發(fā) 動機輸入條件相關(guān)聯(lián)，并且第二振幅與所述發(fā)動機輸入條件或者一在DSP中依據(jù)測量到的 聲譜計算到的第二特定噪音頻率振幅和環(huán)境聲音振幅之間的第二音調(diào)/噪音振幅比率相 關(guān)聯(lián)。
[0028] 車輛發(fā)動機可能不僅發(fā)出一種特定噪音頻率，而是數(shù)種。額外的特定噪音頻率是 具有最低的頻率的特定噪音頻率的泛音，。由此，有利的是能夠屏蔽這些特定噪音頻率中的 每一個。
[0029] 該方法可進一步包括：
[0030]-在DSP中依據(jù)測量到的聲譜計算所述輸入條件確定的第一特定噪音頻率的振幅 和環(huán)境聲音的振幅之間的第一音調(diào)/噪音振幅比率，其中所述音調(diào)/噪音振幅比率是音調(diào) 相對于噪音的比率（TNR)或突出比率（PR)。音調(diào)/噪音振幅比率閾值取決于發(fā)動機輸入條 件，并且在O-IOdB之間，優(yōu)選在0-6dB之間。TNR和PR根據(jù)ECMA-74計算。
[0031] 取決于特定噪音頻率的頻率，其可以是突出或不突出的。在人最敏感的聽覺范圍 部分（大概2000-4000HZ)，音調(diào)/噪音振幅比率可以較低，特定噪音頻率在環(huán)境寬帶聲音中 將仍會感知為突出。音調(diào)/噪音振幅比率閾值對于所有頻率可以相同或者對于不同的頻率 可以不同。
[0032] 本發(fā)明也涉及一種屏蔽由車輛發(fā)動機中旋轉(zhuǎn)設備產(chǎn)生的噪音的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 用于檢查發(fā)動機輸入條件是否滿足發(fā)動機輸入條件閾值的裝置、至少一個揚聲器和用于生 成通過至少一個揚聲器輸出的噪音的裝置。如果所述一個或多個發(fā)動機輸入條件滿足所述 發(fā)動機輸入條件閾值，該系統(tǒng)布置為從至少一個揚聲器輸出第一屏蔽噪音，其中所述第一 屏蔽噪音具有第一中心頻率、第一預定帶寬和第一振幅，其中該第一中心頻率和第一振幅 由所述輸入條件確定。
[0033] 該系統(tǒng)進一步包括至少一個麥克風，布置為測量車廂內(nèi)的聲譜。該系統(tǒng)布置為在 DSP中依據(jù)測量到的聲譜計算所述輸入條件確定的第一特定噪音頻率的振幅和環(huán)境噪音的 振幅之間的第一音調(diào)/噪音振幅比率。如果所述音調(diào)/噪音振幅比率超過預定音調(diào)/噪音 振幅比率閾值級，系統(tǒng)就從至少一個揚聲器輸出第一屏蔽噪音，其中該第一屏蔽噪音具有 第一中心頻率、第一帶寬和第一振幅，其中所述第一中心頻率是所述第一特定噪音頻率，所 述第一振幅由所述音調(diào)/噪音振幅比率確定。系統(tǒng)的等待時間優(yōu)選少于100ms。
[0034] 用于檢查發(fā)動機輸入條件是否滿足發(fā)動機輸入條件閾值的裝置可以是ECU。該系 統(tǒng)布置為將發(fā)動機輸入條件從ECU提供給DSP，該DSP包括噪音生成器和至少一個帶通濾波 器，將第一屏蔽噪音從DSP提供給噪音生成器，其中第一屏蔽噪音信號是帶通濾波過的噪 音信號，并借助噪音生成器從揚聲器輸出第一屏蔽噪音，其具有與提供的帶通濾波過的噪 音信號匹配的頻譜。
[0035] 該系統(tǒng)可布置為：從所述至少一個揚聲器與所述第一屏蔽噪音一起輸出第二屏蔽 噪音，其中所述第二屏蔽噪音包括第二中心頻率、第二帶寬和第二振幅，其中所述第二中心 頻率與所述發(fā)動機輸入條件相關(guān)聯(lián)，并且第二振幅與所述發(fā)動機輸入條件或者一在DSP中 依據(jù)測量到的聲譜計算到的第二特定噪音頻率振幅和環(huán)境聲音振幅之間的第二音調(diào)/噪 音振幅比率相關(guān)聯(lián)。
[0036] 第一屏蔽噪音的帶寬位于所述第一中心頻率的3% -30%之間，在所述中心頻率 周圍均勻分布。第二屏蔽噪音的帶寬位于所述第一中心頻率的3%-30%之間，在所述中心 頻率周圍均勻分布。具有限制的帶寬的優(yōu)勢是被感知的屏蔽噪音與來自車廂內(nèi)的發(fā)動機和 其它源的環(huán)境聲音混合。
[0037] 輸入條件可以是如下之一或多個：
[0038] _ 發(fā)動機 rpm [0039]-發(fā)動機轉(zhuǎn)矩
[0040] -旋轉(zhuǎn)設備rpm
[0041] -選擇的擋位
[0042] -車輛速度
[0043] -節(jié)氣門位置
[0044] 并且其中：
[0045] -所述發(fā)動機rpm的閾值在800rpm-15000rpm之間，
[0046] -所述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩閾值大于等于7