AT512254B1 - Verfahren zum erzeugen eines motorgeräusches - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Erzeugen eines Motorgeräusches bei einem Kraftfahrzeug (1), welches durch eine zumindest einen Zylinder aufweisende Brennkraftmaschine (3) angetrieben wird, wobei ein reales erstes Motorgeräusch mit ersten Verbrennungsereignissen der Brennkraftmaschine (3) erfasst wird und auf der Basis des erfassten ersten Motorgeräusches zumindest ein zweites Motorgeräusch generiert und in den Innenraum (2) des Kraftfahrzeuges (1) geleitet wird. Um die Klangqualität und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern ist vorgesehen, dass auf der Basis des ersten Motorgeräusches virtuelle Verbrennungsereignisse von zumindest einem zusätzlichen fiktiven Zylinder berechnet werden und das zweite Motorgeräusch aus den virtuellen Verbrennungsereignissen generiert wird.

Description

österreichisches Patentamt AT512 254B1 2013-11-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Motorgeräusches bei einem Kraftfahrzeug, welches durch eine zumindest einen Zylinder aufweisende Brennkraftmaschine angetrieben wird, wobei ein reales erstes Motorgeräusch mit ersten Verbrennungsereignissen der Brennkraftmaschine erfasst wird und auf der Basis des erfassten ersten Motorgeräusches zumindest ein zweites Motorgeräusch generiert und in den Innenraum des Kraftfahrzeuges geleitet wird. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Es ist bekannt, Motorgeräusche synthetisch zu generieren und in den Innenraum eines Kraftfahrzeuges einzuleiten. Die WO 11 050 274 A1 beschreibt ein System zur Generierung eines synthetischen Motorgeräusches, wobei aus einer Vielzahl von verschiedenen Motorgeräuschen ausgewählt werden kann.

[0003] Aus der EP 2 312 574 A2 ist es bekannt, ein synthetisches Motorgeräusch in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu generieren.

[0004] Aus der DE 100 16 104 C2 ist es bekannt, die vom Motor erzeugten Luft und/oder Körperschallanteile gezielt in den Fahrzeuginnenraum zu leiten.

[0005] Durch die DE 195 31 402 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges bekannt geworden, umfassend eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Mehrzahl vorbestimmter Schwingungsmuster, eine Betriebszustand-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustandes des Kraftfahrzeuges, eine Auswahleinrichtung zum Auswählen eines Schwingungsmusters aus der Mehrzahl gespeicherter Schwingungsmuster in Abhängigkeit von dem erfassten Betriebszustand des Kraftfahrzeuges, und eine Schwingungsgeneratoreinrichtung zum Ausgeben von dem ausgewählten Schwingungsmuster entsprechenden Schwingungen in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges.

[0006] Aus der DE 690 23 133 T3 ist ein Verfahren bekannt, mit dem ein vorhandenes Motorgeräusch durch ein erzeugtes Zusatzgeräusch ergänzt wird, so dass ein entsprechender Motorsound im Innenraum entsteht. Dazu werden der Motorzustand und sein aktuelles Motorgeräusch über ein Mikrofon und/oder Vibrationssensor am Motor sowie ein Lastsignal ermittelt. Dem ermittelten Motorzustand entsprechende Fahrzeugbetriebsgeräusche, beispielsweise ein Sportsound, werden aus einem Tonspeicher ausgelesen und über Lautsprecher zusätzlich zum aktuellen Motorgeräusch im Fahrzeuginnenraum hörbar gemacht. Alternativ oder zusätzlich zu einem Lautsprecher im Innenraum kann auch ein elektrodynamischer Aktor angesteuert werden, der für eine Zusatzgeräuscherzeugung als Vibrationsgeber an einem Karosserieteil angebracht ist. Bei diesem Verfahren sind ein Mikrofon und/oder Schwingungsgeber in aufwendiger Weise am Motor zu installieren, um ein Sensorsignal für das aktuelle Motorgeräusch zu erhalten.

[0007] Die DE 10 2009 030 820 A1 beschreibt ein Verfahren zur Beeinflussung eines Klangmusters einer Verbrennungskraftmaschine mittels Erzeugung zumindest einer zusätzlichen Frequenz neben einer bestehenden Grundschwingung des Klangsmusters der Verbrennungskraftmaschine durch eine Verstimmung einer Verbrennung eines Zylinders gegenüber einer oder mehreren Verbrennungen der anderen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine in einem gleichen Arbeitszyklus. Dabei werden durch Verschiebung der Druckverläufe von ausgewählten Zylindern zusätzliche Ordnungen im Geräusch- und Schwingungssignal des Motors erzeugt, wodurch der Klangeindruck verändert werden kann.

[0008] Die US 2005/113 168 A1 offenbart einen Motorgeräusch-Synthesizer, um ein Motorgeräusch synthetisch zu erzeugen.

[0009] Aus der DE 10 2005 012 463 B3 ist weiters ein Verfahren zur Ergänzung eines Motorgeräusches eines Kraftfahrzeuges durch ein Aktorgeräusch bekannt. Dazu sind in einem Datenspeicher eines Steuergerätes in einem Kennfeld an Drehzahlstützstellen Pegelwerte gespeichert, die jeweils einer definierten Motordrehzahl und deren zugeordneten Schwingungen mit 1 /5 österreichisches Patentamt AT512 254 B1 2013-11-15

Ordnungen als Vielfache der halben Motordrehzahl entsprechen. Mit einem Drehzahlsignal, das einer aktuellen Motordrehzahl entspricht, werden dieser Motordrehzahl zugeordnete Pegelwerte mehrerer Ordnungen ausgelesen und einer Rechnereinheit des Steuergerätes zugeführt. Dort wird ein kontinuierliches Zeitsignal in der Art einer harmonischen Reihe als Aktorerregersignal berechnet. Dieses Signal wird über einen Leistungsverstärker einem Aktor zugeführt, der an der Karosserie angreift und als Innengeräusch wahrnehmbare Schwingungen erzeugt, so dass sich das Motorgeräusch und das jeweils von der aktuellen Motordrehzahl abgeleitete zusätzliche Aktorgeräusch zu einem Gesamtgeräusch überlagern und im Fahrzeuginnenraum wahrgenommen werden.

[0010] Die beschriebenen Verfahren sind relativ aufwendig und verändert den durch die Zündordnung dominierten Sound-Charakter nicht.

[0011] So genannte Down-Sizing-Konzepte bei Fahrzeugen haben erheblichen Einfluss auf das Sound-Verhalten eines Fahrzeuges. Moderne Motorkonzepte bieten zwar die Möglichkeit, auch mit geringer Anzahl an Zylindern und relativ kleinen Hubräumen Fahrleistungen bereitzustellen, für welche früher größere Zylinderanzahl und/oder größere Volumen erforderlich waren. An die Klangqualität werden an Brennkraftmaschinen mit Down-Sizing-Konzepten aber hohe Anforderungen gestellt.

[0012] Andererseits werden durch ungünstiges Fahrverhalten Kraftstoffeinsparpotentiale von modernen Motoren manchmal nicht genügend genützt.

[0013] Aufgabe der Erfindung ist es, einerseits die Klangqualität von Brennkraftmaschinen -insbesondere mit geringer Anzahl an Zylindern - zu verbessern und andererseits ein verbrauchsgünstiges Fahrverhalten zu unterstützen.

[0014] Erfindungsgemäß wird es dadurch erreicht, dass auf der Basis des ersten Motorgeräusches virtuelle Verbrennungsereignisse von zumindest einem zusätzlichen fiktiven Zylinder berechnet werden und das zweite Motorgeräusch aus den virtuellen Verbrennungsereignissen generiert wird, wobei das zweite Motorgeräusch sich aus den Verbrennungsgeräuschen der realen und fiktiven Zylinder zusammensetzt und das Verbrennungsgeräusch des fiktiven Zylinders phasenversetzt zum Verbrennungsgeräusch des realen Zylinders generiert wird, und wobei das zweite Motorgeräusch in Echtzeit generiert und in den Innenraum geleitet wird.

[0015] Dadurch wird im Innenraum des Fahrzeuges für Insassen der Klangeindruck einer Brennkraftmaschine mit einer größeren Anzahl an Zylindern als in Wirklichkeit erweckt. Es wird durch Anwendung des Verfahrens für den Fahrer im Innenraum eine höhere Motordrehzahl als in Wirklichkeit vorgespielt, wodurch der Fahrer angeregt wird, früher, also bei niedrigeren Drehzahlen, hochzuschalten. Diese Effekte wirken sich vorteilhaft auf das Fahrverhalten des Fahrers, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen, insbesondere die C02-Emissionen, aus.

[0016] Zumindest ein Schall- oder Schwingungsaufnehmer zum Erfassen eines ersten Motorgeräusches kann dabei beispielsweise im Bereich des Einlasssystems der Brennkraftmaschine angeordnet sein. Zum Einleiten des zweiten Motorgeräusches in den Innenraum des Fahrzeuges ist zumindest eine mit dem Innenraum des Kraftfahrzeuges verbundene Schall- oder Schwingungsausgabevorrichtung vorgesehen.

[0017] Zum Generieren des zweiten Motorgeräusches auf der Basis des ersten Motorgeräusches ist eine Recheneinheit vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, um auf der Basis des ersten Motorgeräusches virtuelle Verbrennungsereignisse von zumindest einem zusätzlichen fiktiven Zylinder zu berechnen und das zweite Motorgeräusch aus den virtuellen Verbrennungsereignissen zu generieren. Die Recheneinheit ist weiters vorzugsweise dazu ausgebildet, um das Verbrennungsgeräusch des fiktiven Zylinders relativ zum Verbrennungsgeräusch des realen Zylinders phasenversetzt in Echtzeit zu generieren, um das zweite Motorgeräusch aus den Verbrennungsgeräuschen der realen und fiktiven Zylinder zusammenzusetzen, und um dieses sodann in den Innenraum des Kraftfahrzeuges über die Schall- oder Schwingungsausgabevorrichtung zu leiten.

[0018] Dadurch ist es möglich, beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine mit zwei Zylindern 2/5 österreichisches Patentamt AT512 254B1 2013-11-15 im Innenraum des Fahrzeuges das Geräusch einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine zu simulieren. Gleichzeitig kann das Fahrverhalten des Fahrers günstig beeinflusst werden, indem dem Fahrer eine höhere Motordrehzahl vorgespielt wird, als der tatsächlichen realen Motordrehzahl entspricht. Dadurch wird das Fahrzeug vom Fahrer eher im Verbrauch des optimalen unteren realen Drehzahlbereich betrieben und somit früher hochgeschaltet. Ein weiterer Vorteil ist, dass mit diesem Verfahren auch der C02-Ausstoss verringert werden kann.

[0019] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

[0020] Es zeigen schematisch [0021] Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, [0022] Fig. 2 ein Klangspektrum im Innenraum eines Kraftfahrzeuges mit einer 2-Zylinder-

Brennkraftmaschine und [0023] Fig. 3 ein Klangspektrum im Innenraum desselben Kraftfahrzeuges bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0024] Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Innenraum 2, einer Brennkraftmaschine 3, welche ein Einlasssystem 4 und ein Auslasssystem 5 aufweist. Mit Bezugszeichen 6 ist ein Luftfilter, mit Bezugszeichen 7 eine Drosselklappe und mit Bezugszeichen 8 ein Einlasssammler des Einlasssystems 4 bezeichnet. Vom Auslasssystem 5 sind ein Auslasssammler 9, ein Katalysator 10, sowie Schalldämpfer 11 und 12 angedeutet.

[0025] Die Vorrichtung 20 zum Erzeugen eines Motorgeräusches im Innenraum 2 des Kraftfahrzeuges 1 weist zumindest einen Schall- oder Schwingungsaufnehmer 21, eine Recheneinheit 22 und eine in den Innenraum 2 des Kraftfahrzeuges 1 mündende Schall- oder Schwingungsausgabevorrichtung 23 auf. Der Schall- oder Schwingungsaufnehmer 21 kann beispielsweise durch ein Mikrofon, die Schall- oder Schwingungsausgabevorrichtung 23 durch einen Lautsprecher gebildet sein.

[0026] Über den Schall- oder Schwingungsaufnehmer 21 wird ein reales erstes Motorgeräusch der Brennkraftmaschine 3 aufgenommen und dieses aufgenommene erste Motorgeräusch an die Recheneinheit 22 weitergeleitet. Und die Recheneinheit 22 berechnet aus den aufgenommenen ersten Motorgeräuschen 21 ein synthetisches zweites Motorgeräusch für zusätzliche Zylinder. Das Gesamtmotorgeräusch wird über die Schall- oder Schwingungsausgabevorrichtung 23 in den Innenraum 2 des Fahrzeuges 1 eingeleitet. Aus dem ersten und dem zweiten Motorgeräusch wird somit ein Gesamtmotorgeräusch mit geänderter Sound-Charakteristik generiert.

[0027] Fig. 2 zeigt das Klangspektrum des realen Motorgeräusches einer 2-Zylinder-Brenn-kraftmaschine, wobei der Schalldruck in dBA in Abhängigkeit der Drehzahl n und der Frequenz f eingetragen ist. Fig. 3 zeigt ein analoges Klangspektrum für den Innenraum 2 des Kraftfahrzeuges 1, bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei werden auf der Basis des ersten Motorgeräusches virtuelle Verbrennungsereignisse von zumindest einem zusätzlichen fiktiven Zylinder berechnet und das zweite Motorgeräusch aus den virtuellen Verbrennungsereignissen generiert, wobei das Verbrennungsgeräusch der fiktiven Zylinder phasenversetzt zum Verbrennungsgeräusch der realen Zylinders in Echtzeit generiert und in den Innenraum 2 des Kraftfahrzeuges 1 in Echtzeit eingeleitet wird. Das bei Anwendung des Verfahrens sich im Innenraum des Kraftfahrzeuges für Insassen darstellende Klangspektrum entspricht dem Klangspektrum einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine. Im Innenraum 2 des Kraftfahrzeuges 1 wird somit der typische Klangcharakter eines Vier-Zylindermotors erzeugt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf den Innenraumkomfort aus und beeinflusst außerdem günstig das Fahrverhalten, da dem Fahrer eine höhere Drehzahl suggeriert wird, als der realen Motordrehzahl n der Brennkraftmaschine 3 entspricht. Somit wird der Fahrer dazu angeregt, bei niedrigeren Drehzahlen hochzuschalten, was sich unmittelbar vorteilhaft auf den Kraftstoffverbrauch und den C02-Ausstoss auswirkt. 3/5

Claims (3)

1. österreichisches Patentamt AT512 254 B1 2013-11-15 Patentansprüche 1. Verfahren zum Erzeugen eines Motorgeräusches bei einem Kraftfahrzeug (1), welches durch eine zumindest einen Zylinder aufweisende Brennkraftmaschine (3) angetrieben wird, wobei ein reales erstes Motorgeräusch mit ersten Verbrennungsereignissen der Brennkraftmaschine (3) erfasst wird und auf der Basis des erfassten ersten Motorgeräusches zumindest ein zweites Motorgeräusch generiert und in den Innenraum (2) des Kraftfahrzeuges (1) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis des ersten Motorgeräusches virtuelle Verbrennungsereignisse von zumindest einem zusätzlichen fiktiven Zylinder berechnet werden und das zweite Motorgeräusch aus den virtuellen Verbrennungsereignissen generiert wird, wobei das zweite Motorgeräusch sich aus den Verbrennungsgeräuschen der realen und fiktiven Zylinder zusammensetzt und das Verbrennungsgeräusch des fiktiven Zylinders phasenversetzt zum Verbrennungsgeräusch des realen Zylinders generiert wird, und wobei das zweite Motorgeräusch in Echtzeit generiert und in den Innenraum (2) geleitet wird.
2. 2. Vorrichtung (20) zum Erzeugen eines Motorgeräusches bei einem Kraftfahrzeug (1), welches durch eine zumindest einen Zylinder aufweisende Brennkraftmaschine (3) antreibbar ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zumindest einem Schall- oder Schwingungsaufnehmer (21) zum Erfassen eines ersten Motorgeräusches, einer Recheneinheit (22) zum Generieren eines zweiten Motorgeräusches auf der Basis des ersten Motorgeräusches und zumindest einer mit dem Innenraum (2) des Kraftfahrzeuges (1) verbundenen Schall- oder Schwingungsausgabevorrichtung (23) zum Einleiten des zweiten Motorgeräusches in den Innenraum (2) des Kraftfahrzeuges (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (22) ausgebildet ist, um auf der Basis des ersten Motorgeräusches virtuelle Verbrennungsereignisse von zumindest einem zusätzlichen fiktiven Zylinder zu berechnen und das zweite Motorgeräusch aus den virtuellen Verbrennungsereignissen zu generieren, wobei das zweite Motorgeräusch aus den Verbrennungsgeräuschen der realen und fiktiven Zylinder zusammenzusetzen und das Verbrennungsgeräusch des fiktiven Zylinders relativ zum Verbrennungsgeräusch des realen Zylinders phasenversetzt zu generieren, und wobei das zweite Motorgeräusch in Echtzeit zu generieren und in den Innenraum zu leiten.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall- oder Schwingungsaufnehmer (21) im Bereich des Einlasssystems (4), vorzugsweise im Bereich des Einlasssammlers (8), des Kraftfahrzeuges (1) angeordnet ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 4/5