Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Motorgeräuschen eines Kraftfahrzeugs

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Motorgeräuschen eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Signal des Motors (1) des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße (3, 4) des Motors verarbeitet (2) und als akustisches Signal wiedergegeben wird (5, 6).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Motorgeräuschen eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 bzw. 8.

[0002] Die Fahrzeugakustik wird für den Fahrkomfort von Kraftfahrzeugen immer wichtiger. Sie spielt insbesondere bei teuren Kraftfahrzeugen eine nicht unwesentliche Rolle. Außerdem besitzt sie eine gewisse Bedeutung bei Fahrzeugen, die eine besonders hohe Leistung besitzen, wie beispielsweise Kraftfahrzeuge mit Abgasturbo-Aufladung. Bei derartigen Fahrzeugen wird die Geräuschqualität, d. h. das zeitlich sich ändernde Spektrum der Motorgeräusche insbesondere im Fahrzeuginnenraum wesentlich von den turbogeladenen Antriebssträngen bestimmt.

[0003] Zur Beeinflussung der Fahrzeugakustik sind verschiedene Lösungen bekannt. Beispielsweise offenbaren die EP 1 249 829 A2 und WO 02/069318 A1 aktive Geräuschkontrollsysteme, mit denen unerwünschte Geräusche ausgelöscht oder zumindest so stark gedämpft werden, daß sie akustisch von Fahrzeuginsassen nicht mehr wahrnehmbar sind.

[0004] Mit der vorliegenden Erfindung sollen ebenfalls Geräusche beeinflußt werden. Dies wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Motorgeräuschen eines Kraftfahrzeugs gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 7 erreicht. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0005] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, daß nicht nur die Auslöschung und Dämpfung von unerwünschten Geräuschkomponenten eines Kraftfahrzeugs für den Fahrkomfort gewünscht wird, sondern auch die gezielte Erzeugung von Geräuschen wie Motorgeräuschen, die das Fahrerlebnis steigern können. Beispielsweise möchten sportliche Fahrer beim "Gas geben" gerne den Motor akustisch deutlich wahrnehmen. Dies ist jedoch bei modernen Motoren aufgrund der geringen Geräuschemissionen kaum mehr möglich. Vor allem beim Einsatz von Motorkomponenten, welche die Geräuschemissionen wesentlich beeinflussen, kann das wahrnehmbare Geräuschspektrum des Motors Erwartungshaltungen auf Seiten des Fahrers oftmals nicht erfüllen, sondern sogar enttäuschen. Beispielsweise ist das Geräuschspektrum eines modernen Motors mit Abgasturbo-Aufladung gekennzeichnet durch ausgelöschte oder nicht vorhandene gerade und/oder ungerade Motorenordnungen. Dieses Geräuschspektrum ist daher nur wenig geeignet, beim Fahrer ein sportliches Fahrerlebnis oder -gefühl zu erzeugen.

[0006] Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Erzeugen von Motorgeräuschen eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Signal des Motors des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße des Motors verarbeitet und als akustisches Signal wiedergegeben wird. Im Unterschied zu den bekannten Verfahren zur Geräuschbeeinflussung wird also nicht das emittierte Geräuschspektrum eines Motors gemessen und ein entsprechendes akustisches Signalspektrum zur Geräuschdämpfung erzeugt, sondern es wird direkt Signal des Motor, insbesondere ein vom Motor des Kraftfahrzeugs abgeleitetes Signal für die Erzeugung des akustischen Signals verarbeitet.

[0007] Als die mindestens eine Betriebsgröße können beispielsweise die Drosselklappenstellung und/oder Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors verwendet werden. Diese Betriebsgrößen sind insbesondere für die Erzeugung eines akustischen Signals von Bedeutung, welches das Fahrerlebnis steigern soll.

[0008] Vorzugsweise wird das Signal des Motors von einem Klopfsensor erzeugt. Das Signal des Klopfsensors, der bei vielen modernen Ottomotoren mit elektronischer Steuerung des Zündzeitpunktes vorgesehen ist, hat sich als besonders geeignet für die Erzeugung eines akustischen Signals für die Beeinflussung von Motorgeräuschen herausgestellt.

[0009] Insbesondere wird das Signal des Motors mit einem Filter gefiltert. Das Filter kann ein Hoch-, Tief- und/oder Bandpaß sein. Denkbar sind auch mehrere in Reihe oder parallel geschaltete Filter, um eine komplexes Ausgangsspektrum des Spektrums des Eingangssignals des Filters zu erzeugen.

[0010] Das Filter wird hierbei vorzugsweise in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors eingestellt. Beispielsweise können Parameter wie die Dämpfung des Filters in bestimmten Frequenzbereichen und/oder die Filtereckfrequenzen eingestellt werden.

[0011] Das Ausgangssignal des Filters wird vorzugsweise verstärkt und akustisch wiedergegeben. Die Verstärkung kann erforderlich sein, um eine gewünschte Ausgangsleistung des akustisch wiederzugebenden Signals zu erzielen.

[0012] Das verstärkte Ausgangssignal des Filters kann über wenigstens einen dynamischen Lautsprecher und/oder eine piezoelektrische Folie wiedergegeben werden. Piezoelektrische Folien besitzen den Vorteil, daß sie sehr kompakt und dadurch unauffällig in die Innenverkleidung eines Kraftfahrzeugs integriert werden können. Sie können aufgrund ihrer geringen Abmessungen zudem an Stellen im Kraftfahrzeug angebracht werden, an denen nur wenig Platz zur Verfügung steht, beispielsweise im Motorraum oder im Kardantunnel.

[0013] Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Erzeugen von Motorgeräuschen eines Kraftfahrzeugs, die ausgebildet ist, um ein Signal des Motors des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße des Motors zu verarbeiten und als akustisches Signal wiederzugeben.

[0014] Vorzugsweise ist die mindestens eine Betriebsgröße die Drosselklappenstellung und/oder Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors.

[0015] Die Vorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, um ein Signal eines Klopfsensors zu verarbeiten.

[0016] Insbesondere weist sie ein Filter zum Filtern des Signals des Motors auf.

[0017] Hierbei kann mindestens ein Parameter des Filters wie Grenzfrequenz(en) und/oder Dämpfung einstellbar sein.

[0018] Insbesondere ist das Filter in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors einstellbar.

[0019] Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Verstärker zum Verstärken des Ausgangssignals des Filters und Mittel zum akustischen Wiedergeben des verstärkten Ausgangssignals auf.

[0020] Die Mittel zum akustischen Wiedergeben können wenigstens einen dynamischen Lautsprecher und/oder eine piezoelektrische Folie umfassen.

[0021] Vorzugsweise wird die Vorrichtung in einem Personenkraftwagen (PKW) eingesetzt.

[0022] Vorzugsweise sind die Mittel zum akustischen Wiedergeben im Innen- oder Außenbereich des PKWs angebracht.

[0023] Beispielsweise könne n die Mittel zum akustischen Wiedergeben im Bereich des Armaturenbretts und/oder im Kardantunnel angebracht sein.

[0024] Vorzugsweise weist der Motor des PKW eine Aufladung, insbesondere eine Abgasturbo- oder Kompressor-Aufladung auf.

[0025] Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.

[0026] In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.

[0027] Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1

ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Beeinflussung von Geräuschen eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung;

Fig. 2

ein Ausführungsbeispiel einer Filtercharakteristik für einen bestimmten Lastfall und einen Drehzahlpunkt eines aufgeladenen Motors, die beispielsweise als transientes Kennfeld in einem Speicher eines digitalen Filters abgelegt werden kann (als Funktion von Last und Drehzahl); und

Fig. 3

ein Ausführungsbeispiel eines Drehzahl-Frequenz-Filterdämpfungskennfeldes für einen konstanten Lastpunkt eines Motors.

[0028] Die derzeit eingesetzten Diesel- und Benzinmotoren, die Abgas-turbogeladen sind, besitzen keine Möglichkeiten zum Einstellen der Soundqualität bzw. der Motorgeräusche. Die Motorgeräusche bei Fahrzeugen mit Abgasturbo-Aufladung sind dadurch gekennzeichnet, daß durch die Abgasdynamik Auslöschungen und/oder Dämpfungen von Harmonischen des Motorgeräuschspektrums (insbesondere der zweiten, vierten und sechsten oder 2,5, 4,5, 6,5, etc. Motorordnung) verursacht werden, im Wesentlichen aufgrund des Turboladers. Dies führt zu einem Geräuschspektrum des Motors, welches das Fahrerlebnis für sportliches Fahren auf Seiten des Fahrers beeinträchtigen kann.

[0029] Mit der vorliegenden Erfindung ist eine kontrollierte Beeinflussung eines Motorgeräusches möglich. Insbesondere kann die Soundqualität (worunter hier ein bevorzugtes Spektrum der Motorgeräusche für ein gewünschtes Fahrerlebnis wie beispielsweise sportliches Fahren verstanden wird) für Motoren mit Abgas-Turbooder Kompressor-Aufladung mit den oben angedeuteten Problemen wesentlich verbessert werden.

[0030] Gemäß der Erfindung kann die Soundqualität hierbei als eine Funktion der Drosselklappenposition und Motorgeschwindigkeit gesteuert werden, was die Soundqualitätsstrategie für Fahrzeuge unterstützt, die von aufgeladenen Motoren angetrieben werden.

[0031] Die in der einzigen Zeichnung dargestellte Vorrichtung benutzt ein Signal eines Klopfsensors 1 als ein Ansteuersignal, um ein gepulstes Signal zu erzeugen, das ein Maß für das Klopfen des Motors darstellt. Dieses gepulste Signal wird mittels eines digitalen Filters 2 gefiltert und durch die Filterung konditioniert.

[0032] Das Filter 2 ist durch die Motorgeschwindigkeit 4 und die Drosselklappenposition 3 einstellbar. Konkret werden Filtereckfrequenzen und/oder Dämpfungskoeffizienten des Filter 2 in Abhängigkeit von diesen Eingangssignalen eingestellt. Hierbei wird durch das gewünschte akustische Emissionsspektrum vorgegeben, wie die Motorgeschwindigkeit 4 und die Drosselklappenposition 3 die vorgenannten Parameter des Filter 2 einstellen.

[0033] Nach der Filterung wird das Signal mittels eines Verstärkers 7 verstärkt und kann zwei unterschiedliche akustische Aktuatoren steuern, um das gewünschte akustische Emissionsspektrum auszustrahlen. Bei turbogeladenen Motoren kann beispielweise der Inhalt von Harmonischen abgestrahlt werden, der aufgrund des Turboladers gelöscht oder zumindest gedämpft wurde.

[0034] Als akustischer Aktuator kann ein herkömmlicher Lautsprecher 5 im Fahrzeuginnenraum oder im Motorraum dienen. Ebenso kann eine piezoelektrische Folie 6 als akustischer Aktuator eingesetzt werden. Derartige piezoelektrische Folien sind von Anti-Geräuschsystemen bekannt. Diese Folie kann Teil eines Fahrzeugsoundpakets sein, positioniert am Armaturenbrett oder im Kardantunnel.

[0035] Ein Vorteil der dargestellten Vorrichtung besteht darin, daß keine expliziten Klappen oder Bypaßröhren im Lufteinlaß oder dem wärmespalt-empfindlichen Abgasrohrkrümmer vorgesehen werden müssen, um ein akustisches Signal zu erzeugen, welches Harmonische eines Motors enthält. Außerdem werden komplexe mechanische Aktuatoren vermieden. Die eingesetzten elektrischen akustischen Aktuatoren sind einfach anzuwenden und kostengünstiger als ihre mechanischen Pendants.

[0036] Fig. 2 zeigt qualitativ den Verlauf einer zweidimensionalen Filtercharakteristik für einen bestimmten Lastfall und einen Drehzahlpunkt eines aufgeladenen Motors, wie sie für ein Filter aufweisen kann, der zum Erzeugen von Motorgeräuschen gemäß der Erfindung eingesetzt wird. Eine derartige Charakteristik kann auch als transientes Kennfeld in einem Speicher eines digitalen Filters abgelegt werden. Sie gibt dann als Funktion von Last und Drehzahl des Motors den Verstärkungsverlauf des Filters an (das hier eingesetzte Filter besitzt einen Verstärkungsfunktion).

[0037] Fig. 3 zeigt schließlich ebenfalls qualitativ ein Drehzahl-Frequenz-Filterdämpfungskennfeld für einen konstanten Lastpunkt eines Motors. Für jede Motorgeschwindigkeit existiert in dem Kennfeld eine Filtercharakteristik, welche die Filterverstärkung über die Frequenz angibt. Anhand dieser Darstellung ist erkennbar, wie sich die Filtercharakteristik abhängig von der Motorgeschwindigkeit ändert. Je dunkler ein Bereich im Kennfeld dargestellt ist, desto höher ist die Verstärkung des Filters. Umgekehrt bedeuten hellere Bereiche eine niedrigere Verstärkung. Anhand von dem abgebildeten Kennfeld ist auch erkennbar, daß die Motorordnungen, die aufgrund einer Aufladung gedämpft werden, durch das Filter verstärkt werden.

Bezugszeichen

[0038] 

1

Klopfsensor

2

digitales Filter

3

Drosselklappenposition

4

Motorgeschwindigkeit

5

Lautsprecher

6

piezoelektrische Folie

7

Verstärker

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von Motorgeräuschen eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Signal des Motors (1) des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße des Motors (3, 4) verarbeitet (2, 7) und als akustisches Signal (5, 6) wiedergegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
als die mindestens eine Betriebsgröße die Drosselklappenstellung (3) und/oder Umdrehungsgeschwindigkeit (4) des Motors verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Signal des Motors von einem Klopfsensor (1) erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Signal des Motors mit einem Filter (2) gefiltert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Filter (2) in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung (3) und Umdrehungsgeschwindigkeit (4) des Motors eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausgangssignal des Filters verstärkt wird (7) und akustisch wiedergegeben wird (5, 6).

7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das verstärkte Ausgangssignal des Filters über wenigstens einen dynamischen Lautsprecher (5) und/oder eine piezoelektrische Folie (6) wiedergegeben wird.

8. Vorrichtung zum Erzeugen von Motorgeräuschen eines Kraftfahrzeugs, die ausgebildet ist, um ein Signal des Motors (1) des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße (3, 4) des Motors zu verarbeiten und als akustisches Signal wiederzugegeben (5, 6).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die mindestens eine Betriebsgröße die Drosselklappenstellung (3) und/oder Umdrehungsgeschwindigkeit (4) des Motors ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie ausgebildet ist, ein Signal eines Klopfsensors (1) zu verarbeiten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie ein Filter (2) zum Filtern des Signals des Motors aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Parameter des Filters (2) wie Grenzfrequenz(en) und/oder Dämpfung einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Filter (2) in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung (3) und Umdrehungsgeschwindigkeit (4) des Motors einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,
gekennzeichnet durch
einen Verstärker (7) zum Verstärken des Ausgangssignals des Filters (2) und Mittel zum akustischen Wiedergeben (5, 6) des verstärkten Ausgangssignals.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zum akustischen Wiedergeben wenigstens einen dynamischen Lautsprecher (5) und/oder eine piezoelektrische Folie (6) umfassen.

16. Personenkraftwagen mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15.

17. Personenkraftwagen nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zum akustischen Wiedergeben (5, 6) im Innen- oder Außenbereich des Personenkraftwagens angebracht sind.

18. Personenkraftwagen nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zum akustischen Wiedergeben (5, 6) im Bereich des Armaturenbretts, im Kardantunnel und/oder an der Spritzwand angebracht sind.

19. Personenkraftwagen nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Motor eine Aufladung, insbesondere eine Abgasturbo- oder Kompressor-Aufladung aufweist.

Zeichnung