ES2244512T3 - Sistema de conductos con convertidor electro-mecanico para la generacion de un ruido de correccion. - Google Patents
Sistema de conductos con convertidor electro-mecanico para la generacion de un ruido de correccion.Info
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Abstract
Sistema de conductos para el paso de un gas, especialmente el tramo de aspiración de un motor de combustión interna, que comprende: - un segmento de conducto (25) con una abertura de aspiración, - un convertidor electromecánico (14) para la generación de un ruido a influir en la corriente de gas, dentro del segmento del conducto, especialmente para la corrección del ruido de aspiración del motor de combustión interna, que se puede variar a través de la abertura de aspiración, estando equipado el convertidor electromecánico con un actuador (26) para la generación de ruido, especialmente de una membrana, y de un accionamiento (27) para el actuador, especialmente una bobina eléctrica.
Description
Sistema de conductos con convertidor
electro-mecánico para la generación de un ruido de
corrección.
La presente invención se refiere a un sistema de
conductos para el paso de un gas, especialmente a un tramo de
aspiración de un motor de combustión interna, que contiene un
convertidor electromagnético para la generación de un ruido a
influir en la corriente de gas dentro del segmento de conducto,
según la clase de la reivindicación 1.
Los convertidores electromecánicos del tipo
citado al principio se realizan usualmente como altavoces y se
utilizan, por ejemplo, en la zona de aspiración del motor de
combustión interna para la generación de un ruido corrector, que se
sobrepone al ruido de aspiración. De este modo se puede reducir el
nivel del ruido de aspiración o también modificarlo, pudiéndose
tomar esto como corrector del ruido de aspiración. Como ejemplo para
un dispositivo de esta, clase, que se puede utilizar en el tramo de
aspiración o en la instalación de los gases de escape de un motor de
combustión interna, se puede citar el documento US 5 119 902.
En la utilización del altavoz escrito es
desventajosa su sensibilidad contra la suciedad. Por ello, tiene que
encapsularse el accionamiento de este convertidor electromagnético,
con lo cual se produce un gasto adicional. Además, se debe
apantallar acústicamente del motor el actuador en forma de membrana
de altavoz del motor, ya que sólo es deseable una influencia
acústica dentro de los límites del sistema, por ejemplo, del tramo
de aspiración del motor de combustión. También el apantallado
representa un gasto adicional del recinto constructivo exigido, que
no se dispone en todo los casos.
El objetivo de la presente invención es por ello
proporcionar un sistema de conductos, con convertidor
electromecánico, para la generación de un ruido, que sea de un coste
favorable en la fabricación y exija un espacio constructivo menor.
Este objetivo se consigue mediante las características de las
reivindicaciones 1, 2 y 7.
La presente invención se caracteriza porque el
accionamiento del convertidor electromecánico está colocado de tal
manera en el sistema de conductos que éste está sometido al flujo de
gas impulsado dentro del sistema de conductos. A través del flujo de
gas impulsado tiene lugar una refrigeración del accionamiento que
evita un calentamiento excesivo. El convertidor electromecánico es
usualmente un altavoz, siendo el actuador la membrana del altavoz y
el accionamiento tiene lugar a través de una bobina eléctrica, en la
que se ha colocado un cuerpo de bobina. La refrigeración de los
componentes citados permite la elección de un accionamiento menor
para el altavoz, ya que se puede contrarrestar un sobrecalentamiento
y el consiguiente fallo del convertidor en caso de una solicitación
permanente. De este modo se puede ahorrar, de forma ventajosa, no
sólo espacio constructivo y peso. Otro efecto positivo es la
posibilidad de colocar altavoces de coste más ventajoso.
Alternativamente se puede prever que el
accionamiento se coloque de tal manera dentro del sistema de
conductos que éste comunique con el lado de aire filtrado, formado a
través del filtro del segmento de conducto. El accionamiento se
puede proteger de esta manera frente a la suciedad, si éste se
coloca de tal forma en el sistema de conductos, que comunique
directamente con el gas impulsado. Esto es particularmente así si el
accionamiento está sometido directamente al flujo de gas. La ventaja
con la disposición del lado de aire limpio es la supresión de un
encapsulado, que protege al accionamiento sensible contra la
suciedad. De este modo se puede ahorrar mediante estas medidas,
espacio constructivo, peso de componente y costes.
Por supuesto, las formas de realización de las
reivindicaciones citadas al principio se pueden combinar también
entre ellas, lo que lleva consigo a una combinación de las ventajas.
La ventaja principal en los conceptos de disposición descritos,
resulta de la supresión de un volumen especial para la colocación
del accionamiento para el convertidor electromecánico. De manera
ventajosa, se puede por ello comunicar ambos lados de la membrana
empleada, que, por ejemplo, puede formar un altavoz, con el segmento
del conducto del sistema y, así, influir la emisión de ruido. De
este modo se puede conseguir, con tamaño invariable del convertidor,
una influencia mayor en la emisión de ruido. Esta operación de
optimización lleva a otra reducción del espacio constructivo
necesario.
Si los dos lados de la membrana se utilizan para
influir el ruido de aspiración, puede tener lugar un ajuste óptimo,
según otra configuración de la idea de la invención, por canales y/o
volúmenes adicionales. Para ello se utilizan de forma controlada, el
solapado de las vibraciones de aire generadas por ambas membranas.
De forma ventajosa, se puede conseguir en las gamas de frecuencia
que necesitan una fuerte corrección por el altavoz u otros
convertidores, por el solapado unos refuerzos de las vibraciones
emitidas, y en otras gamas un debilitamiento.
En la utilización del sistema de conductos en el
tramo de aspiración de una máquina de combustión, se han previsto
medios para la cumplimentación del objetivo según la invención, por
una parte, para el control de la generación de ruido y, por otra,
para la adaptación del ruido de aspiración deseado. El ruido deseado
no tiene que llevar necesariamente a la reducción del ruido de
aspiración. Con el dispositivo descrito, el ruido se puede
aproximar, dentro del marco de la potencia del convertidor
electromecánico, a cualquier característica de ruido. Este proceso
se designe como Sound Design. Se ha demostrado que la
impresión subjetiva del ruido de aspiración, depende de igual modo
de las características del ruido, como de un nivel de ruido
absoluto. Sin embargo, una modificación controlada del ruido de
aspiración, con ayuda de la disposición descrita, permite, en muchos
casos, realizarse más fácilmente, que una reducción o eliminación.
Se puede ahorrar al menos parcialmente el espacio constructivo para
medidas acústicas tradicionales, tales como procesadores con tubos
de cuarto de onda. La estructura posible de los medios para el
control de adaptación se puede tomar, por ejemplo, de las solicitud
de patente con la referencia DE 199 49 685.4.
Para conseguir una adaptación óptima del ruido de
aspiración, se pueden equipar los medios para el control y
adaptación, que se puede utilizar, por ejemplo, mediante un mando
electrónico, con una memoria para estados típicos del vehículo.
Estos estados del vehículo, se pueden depositar en el mando con
otros campos indicativos, y de esta manera formar magnitudes
indicadoras para el ruido deseado a alcanzar. Mediante la memoria,
se puede compensar, además, una modificación de las características
de ruido del motor de combustión interna o del tramo de aspiración,
que se origina por la suciedad o envejecimiento. El mando forma por
ello un sistema de aprendizaje, con lo cual se puede mantener
ventajosamente la función sobre el tiempo de funcionamiento del
motor de combustión interna de forma ilimitada.
Especialmente para la utilización del sistema de
conductos, como tramo de aspiración para un motor de combustión
interna, resultan lugares de montaje ventajosos para el
accionamiento del convertidor electromecánico en la caja del filtro
de aire o en el tubo de aspiración. Para ello, el montaje puede
tener lugar, tanto en el lado de aire filtrado del filtro como
también dentro de la corriente de aspiración, con las ventajas ya
discutidas de la evitación de suciedad y de la refrigeración del
accionamiento.
Estas y otras ventajas de los perfeccionamientos
preferentes de la invención se desprenden, además de las
reivindicaciones, también de la descripción y del dibujo, pudiéndose
realizar las diferentes características cada una de ellas por
separado o en forma de subcombinaciones en la forma de realización
de la invención, y realizarse también en otros campos y representan
de este modo, por sí mismas, realizaciones capaces de protegerse
para las que se solicita la protección.
Otros detalles y características de la invención
se describen en el dibujo mediante ejemplos esquemáticos de
realización en el que muestran:
la figura 1, un esquema de bloques del sistema de
conductos, según la invención, como tramos de aspiración de un motor
de combustión interna
la figura 2, esquemáticamente, el montaje de un
altavoz como convertidor electromecánico en el lado de aire filtrado
de un filtro de aire, y
la figura 3, esquemáticamente, el montaje de un
altavoz como convertidor electromecánico entre las cámaras
colectoras de un tubo de resonancia.
En la figura 1 se ha representado
esquemáticamente una máquina de combustión interna 10. Esta máquina
posee un tramo de aspiración 11, con una válvula de estrangulación
12 y una instalación de salida de gas 13. La dirección del aire de
aspiración, así como de los gases de escape se ha indicado mediante
flechas.
En el tramo de aspiración, en la zona de un
segmento de conducto 25, se ha dispuesto un convertidor
electromecánico 14, que se ha realizado, en este caso, como altavoz.
En un tubo de aspiración 15 se ha dispuesto un sensor 16, realizado
en este caso como micrófono. Además, como medio 17 para el control
de la generación de ruido a través de un actuador 26 del convertidor
14 y para la adaptación del ruido de aspiración a por lo menos un
ruido deseado, se ha previsto un mando, al que se alimenta, a través
del sensor 16, las señal de ruido registrada I, así como una señal
del número de revoluciones D, tomada del motor de combustión interna
10. El número de revoluciones se puede medir, por ejemplo, mediante
un sensor del número de revoluciones 18. También es posible la
medición del ángulo de la válvula de estrangulación con ayuda del
sensor de posición 19. Éste origina otro parámetro P, que asimismo
se puede procesar por el mando.
El mando 17 genera una señal de mando A_{ges},
que se transforma por el convertidor electromecánico 14 en un ruido
corrector 20, 20'. Éste se sobrepone al ruido de aspiración 21 del
motor de combustión interna, que se puede propagar a través de su
tramo de aspiración 11. De ello resulta un ruido real 22, que, por
ejemplo, se puede medir en el tubo de aspiración 15 mediante el
sensor 16. De ello resulta la señal de ruido real I.
El convertidor electromecánico 14 está formado
por el actuador 26, realizado en el ejemplo de realización como
membrana de altavoz, y un accionamiento 27 que está formado mediante
una bobina con un núcleo. El accionamiento 27 penetra en el segmento
del conducto 25 y el aire de aspiración incide en él para la
refrigeración. El lado de la membrana, unido con el accionamiento 27
del actuador 26, forma una parte de la transformación del segmento
del conducto 25, con lo cual las vibraciones de la membrana se
transmiten como ruido corrector 20 directamente al aire de
aspiración.
Además, el lado de la membrana, alejado del
accionamiento, está unido con un volumen adicional 28, que comunica
a través del conducto adicional 29 con el segmento del conducto 25.
Mediante la separación de una alimentación del conducto 30 desde el
convertidor electromecánico 20, la longitud del conducto adicional
29 y el tamaño del volumen adicional 28, puede tener lugar una
armonización acústica, de tal manera que se alcanza un solapado
controlado del ruido corrector 20' alimentado por el conducto de
alimentación 29 del segmento del conducto 25 y al ruido corrector
20.
El mando 17 está construido como ordenador
digital. La señal de mando A_{ges} debe convertirse, por ello, en
un convertidor digital-analógico 24, en una señal
analógica, con cuya ayuda se puede activar el convertidor
electromecánico 14. Esta forma de realización representa la variante
más favorable en cuanto al coste de los componentes, los costes de
fabricación y la fiabilidad del dispositivo. Es asimismo imaginable,
sin embargo, la estructura de mando 17 como ordenador analógico. Las
señales se procesan de forma adecuada analógicamente y deben
convertirse previamente en señales analógicas (dependiendo si los
sensores proporcionan señales digitales o señales analógicas). La
señal de mando A_{ges}, que facilita un mando analógico 17, ya no
se tiene que convertir. Eventualmente es necesario un refuerzo de la
señal de mando A_{ges}. Esto ocurre eventualmente mediante un
amplificador 23.
El mando está asignando a una memoria 31. Ésta se
utiliza para el almacenamiento de ruidos deseados en función del
régimen, que proporcionan un campo de identificación para la
generación de los ruidos correctores 20, 20'. Además, se puede
guardar en la memoria valores de identificación, que se pueden
utilizar para una función de autoaprendizaje del mando. De este modo
es posible una reacción más rápida del mando en caso de
modificaciones de los estados de funcionamiento y una adaptación del
sistema de trabajo del dispositivo a las modificaciones debidas al
envejecimiento del motor de combustión interna 10 y del tramo de
aspiración 11.
En la figura 2 se ha representado un filtro 32,
en cuyo lado de aire filtrado 33 de la caja del filtro 34 se ha
colocado el convertidor electromecánico 14, dentro del flujo de aire
y protegido contra la suciedad. La caja del filtro se ha realizado
como parte del tramo de aspiración 11. El aire fluye, de acuerdo con
las flechas indicadas, desde los tubos de aspiración 15 a través del
filtro 32 a un tubo de aspiración no representado. El convertidor
electromecánico se ha colocado en la pared separadora, entre tubo de
aspiración y caja de filtro, de tal manera que los dos lados de la
membrana radian el ruido generado en el tramo de aspiración. Por una
parte, tiene lugar una radiación directa al tubo de aspiración, con
lo cual es posible un solapado directo con el ruido de la boquilla.
Por otra parte, se radia el ruido en el volumen de la caja del aire
aspirado del filtro. Para llegar al tubo de aspiración deben
atravesar estas vibraciones del aire, primeramente el filtro de
aire, pudiéndose utilizar de forma controlada el efecto de
amortiguación del medio del filtro de forma controlada.
En la figura 3 se ha representado un tubo de
aspiración 35 con carga de resonancia. Los canales de aspiración 36
salen de dos cámaras de resonancia 38, separadas por la pared
intermedia 37. En la pared intermedia se ha dispuesto una válvula de
resonancia 39, que se puede abrir y cerrar en función del estado de
funcionamiento del motor de combustión no representado. Además, en
la pared intermedia 37 se ha colocado el convertidor electromecánico
14 actuando cada lado del actuador 26 en una cámara de resonancia
38.
Claims (8)
1. Sistema de conductos para el paso de un gas,
especialmente el tramo de aspiración de un motor de combustión
interna, que comprende
- un segmento de conducto (25) con una abertura
de aspiración,
- un convertidor electromecánico (14) para la
generación de un ruido a influir en la corriente de gas, dentro del
segmento del conducto, especialmente para la corrección del ruido de
aspiración del motor de combustión interna, que se puede variar a
través de la abertura de aspiración, estando equipado el convertidor
electromecánico con un actuador (26) para la generación de ruido,
especialmente de una membrana, y de un accionamiento (27) para el
actuador, especialmente una bobina eléctrica (32),
caracterizado porque el
accionamiento se ha colocado de tal manera dentro del sistema de
conductos que éste está sometido a la corriente de gas impulsada
dentro del sistema de
conductos.
2. Sistema de conductos, según la
reivindicaciones 1, caracterizado porque hay un filtro (32)
para la limpieza de los gases impulsados en el segmento del conducto
(25) y el accionamiento (27) se ha colocado de tal manera en el
sistema de conductos (25), que éste comunica con un lado de aire
filtrado (33) a través del filtro (32) del segmento de conducto.
3. Sistema de conductos, según una o ambas de las
anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el
accionamiento se ha colocado en una caja (34) del filtro para el
filtro (32) citado.
4. Sistema de conductos, según una o ambas de las
anteriores reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el
accionamiento se ha colocado en un tubo de aspiración (35) de un
motor de combustión interna.
5. Sistema de conductos, según una de las
anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el actuador
comprende la membrana, caracterizado porque los dos lados de
la membrana se comunican con el segmento del conducto.
6. Sistema de conductos, según una de las
anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el
convertidor electromecánico comunica a través de un conducto
adicional (29) ajustado acústicamente y/o volumen adicional (18) con
el segmento del conducto.
7. Utilización del sistema de conductos, según
una de las anteriores reivindicaciones en el tramo de aspiración de
un motor de combustión interna, caracterizado porque se han
previsto medios (17) para el control de la generación de ruido por
el actuador (26) y para la adaptación del ruido de aspiración a por
lo menos un ruidos deseado.
8. Utilización del sistema de conductos, según la
reivindicación 7, caracterizado porque los medios (17) para
el control y la adaptación contienen una memoria para los estados de
servicio determinados en el funcionamiento del convertidor
electromecánico.
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