CN102667917A - 用于合成产生发动机噪声的方法和用于执行该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合成尤其是内燃机的发动机噪声的方法，其中发动机噪声通过至少一个机电转换器、尤其是致动器或扬声器借助相应于转换器电激励信号的信号值来产生。根据本发明，至少一个具有函数值（9）的信号样本（A）作为数字数据列存储在数据存储器（3）中，使得在彼此以步幅（7）接续的信号样本-控制点（8）上函数值（9）可调用地被存储；函数值（9）根据作为发动机运行参数和必要时通过发动机驱动的车辆的运行参数的、测得的和/或可预先给定的指令变量从数据列中转速匹配地被调用和在计算单元（1）中电平匹配地被计算成信号值，并直接或间接地输入至少一个转换器作为转换器激励信号。此外，本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。

Description

用于合成产生发动机噪声的方法和用于执行该方法的装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于合成地产生发动机噪声、尤其是内燃机的发动机噪声的方法以及一种根据权利要求11的前序部分所述的、用于执行该方法的装置。

背景技术

已经众所周知多种用于产生合成的发动机噪声的方法，用这些方法尤其可以如此补充机动车现有的发动机噪声，使得总体产生令人满意的发动机声音。为此产生电的转换器激励信号作为信号值，所述信号值被输入至少一个被安装的机电转换器、特别是致动器/执行器或扬声器中。

在这种方法（DE 690 23 133T3）中，通过产生出的附加噪声将现有的发动机噪声补充成为内部空间中令人满意的发动机声音。为此通过发动机上的振动传感器和/或麦克风以及通过负荷信号来求出发动机状态和它实际的发动机噪声。从音频存储器中读出与所求得的发动机状态对应的车辆运行噪声、例如运动声，并除了车辆内部空间中的实际的发动机噪声外还通过扬声器或者电动力学的致动器使该车辆运行噪声可被听见。读取音频存储器所需的传感器信号很复杂，且也不能容易地用于控制音频存储器。

此外，还已知了一种用于补充机动车的发动机噪声的方法（DE 10 2005012 463B3），在该方法中电平值在发动机特性曲线族中的转速控制点上被储存在控制器的数据存储器中，这些电平值分别对应于确定的发动机转速和其所属的振动，该振动的数量级为发动机转速的一半的多倍。在某一发动机转速下，多个量级的该所属的电平值被读取并被输入控制器的计算单元中，在该计算单元中计算调和级数形式的连续的时间信号作为致动器激励信号。因此，该方法基于谐波的方式，其中多个谐波叠加，其中相对于每个谐波成分存在有关于转速的电平曲线。这种叠加方法只能被用于以高的花费来创造期望的合成的发动机噪声。

另一种已知的方法（10 2007 055 477A1）致力于产生具有确定节段长度的信号样本。在节段长度内使用不同的节段部段，可利用所述节段部段作为调整参数有针对性地调节噪声特征，同时还具有比例良好地合成高次谐波成分的可能性。因此，这里涉及一种用于声音设计的合成方法。为了匹配实际的发动机转速，重复这种设计/创作出的信号样本，并在转速较高时压缩或者在转速较低时相应地延长该设计出的信号样本。这种转速匹配花费很大，此外，用合理的数据量产生不同声音的可能性也受到限制。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种用于合成地产生发动机噪声的方法，其中在高清晰度的情况下可以用最小量的数据产生多种不同的发动机噪声。

该目的通过下述方式来实现：将至少一个具有函数值的信号样本作为数字的数据列如此存储在数据存储器中，使得在彼此以各步幅接续的信号样本-控制点上函数值以可调用的方式被存储。根据所测得的和/或可预先给定的指令变量（所述指令变量作为发动机的运行参数和必要时作为通过该发动机驱动的车辆的运行参数），函数值从数据列中以转速匹配的方式被调用，并在计算单元中以电平匹配的方式被计算成一信号值，以及直接或者间接地通过另一个放大器装置/增益装置输入至少一个转换器中作为转换器激励信号。

有利地，可通过与转速匹配的步幅变化，结合配属于指令变量的电平匹配，并在必要时结合多个信号样本，来提供多种不同的声音以供使用，其中使用相同的、存储在数据存储器中的、相对较小的必需的数据量。因此可以有利地利用相同的控制器、相同的数据存储器和相同的数据，仅仅通过不同的控制来产生用于不同车辆的合适的附加声。此外，为了改变同一车辆的发动机声音，还可以有利地产生不同的附加发动机噪声，并将其添加到原始的发动机噪声上。

有利地，一信号样本具有预先确定的长度，该预先确定的长度配属于发动机旋转角，其中，一信号样本长度尤其配属于相应于720°曲轴转角的、内燃机的两圈发动机旋转。在经过该720°的曲轴转角后，重新读取该信号样本。

同时，各信号样本-控制点之间的步幅被配置给发动机旋转角间距，其中所述步幅可以相同并且对应于相同的发动机旋转角间距。另选地，可以固定地预先给定不同的步幅，或者通过可预先给定的函数值相应地不同地可变地确定步幅。通过这种步幅变化可以优化信号的采样。

通常宜根据与时间相关的量和至少一个指令变量从信号样本的数据列中分别调用下一个函数值。对此，优选为了所调用的函数值的实际的转速匹配，把实际的发动机转速作为指令变量输入计算单元中，并在那里结合作为与时间相关的量的节拍时间，求得相应配属的实际的下一个发动机旋转角间距作为下一个与转速相关的步幅，以用于读取那里的下一个在信号样本-控制点上被存储的函数值。

因此，这里转速匹配通过由实际的转速分别计算出各个下一个步幅来进行，从而不必像现有技术所要求的那样，费事地相应于实际转速压缩或者延长信号链。

此外，各个电平曲线值可以对应于指令变量以可调用的方式储存在数据存储器中而且在电平值-控制点上，其中以相对于转速、负荷或者速度的定义或者通常作为指令变量的百分数存储电平值的控制点。所读取的信号样本函数值然后可以作为基础电平值为了其基于信号值的期望的实际电平而与指令变量相匹配。简单的匹配由下述方式实现，即用电平曲线值与作为基础电平值的函数值相乘。这样得到了用于产生发动机声音的极大的变化可能性。在此，重要的运行参数，特别是转速、负荷以及必要时——当与车辆相联系时——加速踏板位置、速度和行驶时间被单独或者组合地用作为用于电平匹配的指令变量。

另一种低花费地改变所产生的发动机声音的措施在于，将乘数/乘法器/倍增器施加于所求得的与转速相关的步幅以及电平曲线值。例如可以通过使用乘数相应地产生用于对信号样本的函数值进行采样的较大或者较小的步幅。这样，可以用相对于发动机转速定义的频率比例来对信号样本采样，或者用相对彼此定义的频率比例来叠加信号样本。

此外还存储矩阵，所述矩阵能将所存储的信号样本、指令变量的电平曲线和必要时将用于步幅和/或电平的乘数配置给发动机噪声的每种声音，其中首先存在数据库和索引的（indexierten）存取/访问（文件）之间的分离，由此得到了用于变化和组合的其它措施。也可以添加其它的矩阵场用以产生多种不同的声音，这些矩阵场可通过外部的定址来激活，其中不同的声音可以用各种不同的声道/声迹（Soundspur）来组成、单独地选出或者组合。再次强调：即使存在这样的变化多样性，也仅使用了大概相同的数据量。

此外还涉及一种用于实施任一前述方法的装置。

附图说明

下面借助附图进一步描述本发明。附图示出：

图1是用于转换器激励信号的装置的示意性框图，该转换器激励信号用于运行致动器以产生发动机噪声；

图2示出信号样本；

图3示出关于转速的电平曲线；

图4示出关于负荷的电平曲线；

图5示出关于速度的电平曲线；以及

图6示出声音1的索引数据。

具体实施方式

图1的框图中示出计算器1，在输入单元2处向该计算器1输入实际测得的指令变量、尤其是运行参数（发动机转速、负荷和速度）以及可预先给定的量如声音选择等作为输入参数。该计算器配置有具有数据库4的数据存储器3，在数据库4中存储有信号样本例如四个信号样本A、B、C、D以及电平曲线例如关于转速的电平曲线F、G、关于负荷的电平曲线H、K和关于速度的电平曲线M。在索引数据区5中定义了数据组合，其中存储有信号样本和电平曲线的定址。

在考虑实际转速的情况下，计算器1在计算出的步幅上为一个或者组合的声音执行转速匹配，连同执行电平匹配，并且利用输出单元6、必要时通过另一个放大器单元输出转换器激励信号，该转换器激励信号可被输送至致动器和/或扬声器来产生发动机噪声。

图2示意性地和示例性地示出存储在数据库4中的信号样本A，该信号样本的包络曲线为具有四个正弦波形的正弦函数，这些正弦波形对应于用于具有720°曲轴转角的、内燃机的两圈发动机旋转的信号样本长度。然而，在数据库中正弦函数不是作为连续的曲线而是作为数字的数据列存储的，该数据列具有以步幅7在信号样本-控制点8上被存储的函数值。为了清晰起见，这里只描绘了很少的几个彼此远离的控制点8。具体地，例如约2°至5°的发动机旋转角-步幅是合适的。在数据库4中例如可以用同样的方式然而不同的信号值存储其它信号样本B、C和D。

图3示出关于转速Ω（Omega）的电平曲线F、G，图4示出关于负荷L的电平曲线H、K，而图5示出关于速度V的电平曲线M，它们同样存储在数据库中。

图6示例性地示出如何利用可用的手段/工具来设计发动机声音：根据给出的表格形成声音1，其中在行中包含了声道/声迹而在栏中记载了地址。给出的轨道1由信号样本A形成，该信号样本以所求出的步幅与乘数0.5的乘积来进行采样。具有作为乘法因子/倍增因子的电平因子的、关于转速的电平曲线G属于该信号样本。此外，选出具有等于2的电平因子的、关于负荷的电平曲线H，而关于速度的电平曲线M则相应地降低电平。现在可以类似地读取轨道2，所述轨道2具有（未示出的）信号样本C和另外给出的加权，其中上述两个轨道叠加。

可选地，可以仅定义具有相同的数据组的声音2，声音2在必要时由五个轨道组成并且为此选出另外的或者相同的信号样本或者电平曲线。

Claims (12)

1.一种用于合成地产生发动机噪声、尤其是内燃机的发动机噪声的方法，其中，通过至少一个机电转换器、尤其是致动器或扬声器借助于一相应于电的转换器激励信号的信号值来产生所述发动机噪声，其中，将至少一个具有函数值（9）的信号样本（A）作为数字的数据列这样存储在数据存储器（3）中，使得在彼此以步幅（7）接续的信号样本-控制点（8）上函数值（9）以能调用的方式被存储，其特征在于，描述所述信号样本（A）的所述函数值（9）中的每一个作为基础电平值在计算单元（1）中根据作为发动机的运行参数和必要时作为通过该发动机驱动的车辆的运行参数的、所测得的和/或能预先给定的指令变量以转速匹配的方式来调用，并以电平匹配的方式计算为信号值，以及直接或者间接地输入至少一个转换器中作为转换器激励信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，信号样本（A）具有配属于发动机旋转角的、预先确定的长度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使信号样本长度配属于相应于720°曲轴转角的、内燃机的两圈发动机旋转。

4.根据权利要求1或3中的一项所述的方法，其特征在于，使所述步幅（7）配属于发动机旋转角间距并且在各信号样本-控制点（8）之间相等，以此使所述步幅（7）对应于相同的发动机旋转角间距，或者固定地预先给定不同的步幅（7），或者能通过能预先给定的函数相应地不同地可变地确定所述步幅（7）。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其特征在于，在所述计算单元（1）中根据与时间相关的量和至少一个指令变量，从所述信号样本（A）的所述数据列中分别调用各下一个函数值（9）。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为了所调用的函数值（9）的各个实际的转速匹配，将实际的发动机转速作为指令变量输入所述计算单元（1）中，并在那里结合作为与时间相关的量的节拍时间，求得相应配属的实际的下一个发动机旋转角间距作为下一个与转速相关的步幅（7），以用于读取那里的下一个在信号样本-控制点（8）上存储的函数值（9）。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其特征在于：在所述数据存储器（3）中而且在电平值-控制点上以能调用的方式存储各个配属于指令变量的电平曲线值（F、G、H、K、M），所读取的函数值（9）作为基础电平值为了其作为信号值的实际电平而与所述指令变量相匹配，特别是乘以电平曲线值（F、G、H、K、M）。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使用转速和/或负荷和/或对于车辆来说附加地使用加速踏板位置和/或速度和/或车辆参数作为用于电平匹配的指令变量。

9.根据权利要求1至8中的一项所述的方法，其特征在于，此外还能用乘数按照需求作用于所求得的、与转速相关的步幅（7）以及电平曲线值（F、G、H、K、M）。

10.根据权利要求1至8中的一项所述的方法，其特征在于，此外还存储矩阵，所述矩阵能将所存储的信号样本（A）、指令变量的电平曲线（F、G、H、K、M）和必要时将用于步幅（7）和/或电平的乘数配置给发动机噪声的每种声音，其中，首先在数据库（4）和索引的存取（5）之间分离。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，为了产生多种不同的声音，添加其它的矩阵场，所述矩阵场能通过外部的定址来激活，其中，能单独地选择或能组合不同的声音。

12.一种用于执行根据权利要求1至11中的一项所述的方法的装置。

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