CN107131029A - 发动机或其它原动机的声音控制 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制允许从车辆或车辆内发出的原动机的声级的系统包括可操作用于接收全球定位卫星(GPS)信号的GPS接收器以及声控装置。该声控装置可操作地用于响应于控制信号而增大或降低原动机的声级。与该GPS接收器通信的控制器包括日历和时钟，并且编程为执行一种方法，该方法包括经由GPS接收器接收GPS信号以及使用GPS信号确定车辆的实际位置。该控制器还分别使用日历和时间来确定实际日期和当天的时间，并且将控制信号传输至声控装置以使用实际位置、日期以及当天的时间中的一种增大或降低声级。

Description

发动机或其它原动机的声音控制
技术领域
本发明涉及一种用于控制由发动机或其它原动机发出的声级的系统和方法。
背景技术
内燃机和电动马达产生转矩，并且因此用作车辆和其它移动或固定式系统中的原动机。发动机具体地将汽油或其它可燃烧燃料供应的化学能转换为机械运动。在典型的汽油发动机中，往复式活塞经由连杆连接至曲轴。当给定发动机汽缸的进气阀在进气冲程期间打开时，活塞以允许空气与燃料的混合物进入汽缸的方式运动。燃料/空气混合物接着通过活塞的运动在汽缸内压缩。火花点燃所压缩的混合物以驱动活塞至下冲程位置，在该位置处，汽缸排气阀打开以允许燃烧后废气离开汽缸。废气最终经由尾管组件排出至周围大气。与通常由电机发出的低声级相比，燃烧过程可产生相当大的发动机噪音。
发明内容
本文公开了一种用于控制内燃机或其它原动机发出的声级(即，来自于原动机的声级或声量，其被允许从车辆和/或在车辆内发出)的系统和方法。本方法考虑在一个或多个声控装置的控制下的实际位置和/或日期/时间，取决于实施例，每个声控装置可操作地用于增大或降低在车辆内部和/或外部发出的声级。例如，声控装置可以具体实施为具有带有打开和关闭位置的可移动挡板门的排气喷嘴组件。该打开/关闭位置是可经由控制器选择的以便根据用户偏好而增大或降低所发出的声级。替代地，该声控装置可以包括可操作地用于将音频信号广播至车辆内部的扬声器系统，其中该音频信号表示原动机的声音或任何其它预定声音。在其它实施例中，外部声音可经产生并且例如通过广播典型车辆声音用于行人警告而广播。
该系统可以包括可操作地用于接收全球定位卫星(GPS)信号的GPS接收器。包括时钟和日历的控制器编程为经由GPS接收器接收GPS信号、使用GPS信号确定车辆的实际位置，以及分别使用日历和时钟确定实际日期以及当天的时间。该控制器接着将控制信号发送至声控装置，由此取决于其它实施例以取决于实际位置或日期/当天的时间和/或取决于其它通信信号的方式而增大或降低从原动机发出的声级。
还公开了一种用于控制从车辆中的原动机发出的声级的方法。该方法包括经由控制器使用GPS接收器接收GPS信号，并且接着使用GPS信号确定车辆的实际位置。该方法还包括使用控制器的日历和时钟确定实际日期和当天的时间，以及使用实际位置、日期及当天的时间中的至少一种增大或降低允许从车辆或车辆内发出的声级。这会通过将控制信号发送至声控装置而发生，其中响应于控制信号，该声控装置可操作地用于选择性地增大或降低原动机的声级。
根据结合附图取得的以下详细描述，上述特征和优点以及其它特征和优点将能够容易显而易见。
附图说明
图1是具有原动机和可操作地用于使用如本文陈述的方法控制来自于原动机的声音的系统的车辆的示意图。
图2是可用作图1中描绘的车辆的部分的示例性声控系统的示例性透视图。
图2A是可用作图2中所示的示例性声控系统的部分的挡板门和马达组件的示例性透视图。
图3是可以在图1中所示的系统的某些实施例中使用的具有指定声控区的地图的示意图。
图4是描述用于使用图1中所示的系统控制来自于原动机的声音的示例性方法的流程图。
图5是描述具有两个兴趣点和对应的用户偏好的简化示例性实施例的数据表。
具体实施方式
参考附图，其中在几个附图中，相同的参考标号表示相同的部件，图1中示出了包括限定内部18的车体11的车辆10。车辆10还包括在其运行期间发出声音的原动机12。原动机12可以是内燃机，例如气体或柴油发动机，或不同实施例中的电机。车辆10可以是如所示的高性能客车，无论是轿车、小轿车、卡车还是跨界车辆，或车辆10可以具体实施为使用原动机12作为转矩源并且发出声量可以控制声音的任何其它类型的移动平台。本方法还可能适用于在诸如下文所解释的发电厂的固定系统中使用。为了说明的一致性，本发明将涉及在图1的车辆10中使用，但并未将应用限制于此实施例。
如本文附加参考图2至5所陈述，车辆10配备有系统13，其可经由具体实施为如下文关于图4所述的用于控制来自于原动机12(如从车辆和/或车辆内发出)的声级的方法100的计算机可读指令的执行、具体经由一个或多个声控装置38、138和/或238(各自可操作地用于增大或降低车体11内部或外部的声级)的自适应控制而操作。
使用本文所述的方法，诸如图1的示例性车辆10或具有原动机12的其它移动或固定式平台的高性能车辆的用户可基于车辆10的实际位置以及实际日期和时间限定相对安静的时段。例如，当车辆10通过医院、教堂、学校、墓园或其它指定位置时，控制器50可自动降低车辆10外部和/或内部所感受到的原动机12的噪声级。本文还解决了某些类型的车辆的嘈杂启动的问题，该问题在某些时间(诸如在居民区早上很早的时候)可能并不是所希望的。
声控装置38可以包括如图2和2A中示意地所示(例如，具有带有可选择打开和关闭位置的挡板门34，该位置分别增大或降低车辆10外部的原动机12的声级)的排气喷嘴组件24。此实施例在原动机12是内燃机或者在操作中产生相当大的声级时可能是有用的。可以单独或结合声控装置38使用的声控装置138或238可以包括扬声器系统，其可操作地用于将音频信号39或139分别广播至车辆10的内部18或车辆10的外部10。取决于实施例，音频信号39和139可以表示经放大实际或模拟发动机噪音、马达噪音或声音效果。
声控装置38和138的其它实施例可以在如下文所陈述的本发明的范围内使用，包括用于选择性地以其中原动机12配置为牵引马达的电动或混合动力驱动模式提供声音控制。例如，声控装置138可以定位在车辆10的前方，并且配置成用于将音频信号139广播至车辆10外部，例如，作为典型的电动马达、发动机或其它声音。此控制可以在较低速度下发生，尤其是当车辆10是其操作在此速度下相对安静的电动车辆时。以此方式，声控装置138可以配置成为了提供适宜的行人警告目的而产生足够大的噪音。
图1的系统13可以包括可操作地用于接收全球定位卫星(GPS)信号(未示出)的GPS接收器31，以及与GPS接收器31通信的控制器(C)50。包括分别提供实际日期和当天的时间的时钟52和日历54的控制器50编程为经由GPS接收器31以常规的方式从GPS卫星接收GPS信号。控制器50还编程为使用GPS信号和来自于时钟52与日历54的实际日期/当天的时间来确定车辆10的实际位置。使用由车辆10的用户选择的声音偏好(箭头41)，控制器50将控制信号(箭头60s，160)分别发送至声控装置38和/或138，由此以取决于实际位置、日期和/或当天的时间的方式选择性地增大或降低如原动机12下游发出的声级以及可能如下文所陈述的其它信号。
在示例性实施例中，原动机12可以配置为产生排气流(箭头14)作为燃料/空气燃烧的产物的内燃机。排气流(箭头14)通过排气管(未示出)传导，并且最终经由排气喷嘴组件24排放至环境。车辆10可以配置为高性能车辆、卡车或作业车辆，其中由原动机12发出的声级可能相对较高。在此类实施例中，排气喷嘴组件24可以配备有声控装置38，现在将参考图2和2A描述该声控装置38。
排气喷嘴组件24的某些喷嘴25可以配备有图2A的声控装置38，例如设置在一个给定喷嘴25内的凸缘44内的挡板门34。螺线管32可以连接至挡板门34。为了响应于来自于控制器50的控制信号(箭头60)，螺线管32或其它合适的驱动机构可使挡板门34围绕旋转轴线A旋转至所期望的位置，其中图2A中描述了完全打开位置。
图1的原动机12在配置为发动机时可以经由排气管20的长度连接至一对消音器22，图2中仅示出了其的一部分。图2A的螺线管32可以容纳在马达壳体26中，该马达壳体26如图2中所示般紧固成邻近于的喷嘴25。设置在一个喷嘴25内的挡板门34的控制通过选择性地允许某些或没有排气流(图1的箭头14)绕过消音器22而用作排气阀，其中绕过程度和声级由挡板门34的命令打开/关闭位置确定。当消音器22被绕过时，原动机12的声级在图1的车辆外10部增大，由此提供高性能发动机所发出的特有的更空旷或“声音宏亮”的声音。同样，关闭挡板门34有效地引导所有排气流(箭头14)通过消音器22以进行更安静操作。
再次参考图1，控制器50可以包括可操作地用于接收声音偏好(箭头41)作为输入信号并且响应于声音偏好(箭头41)而产生控制信号(箭头60)的人机接口(HMI)装置36。控制器50可以编程为比较用户选择的位置和日期/当天的时间至实际位置和日期/当天的时间与分别由GSP接收器31、日历54以及时钟52确定的实际位置、日期和时间，并且仅当声音偏好(箭头41)匹配实际位置或用户选择的日期/当天的时间匹配实际日期/当天的时间才能将控制信号(箭头60)发送至声控装置38和/或138。以此方式，车辆10的用户能够将原动机12的声音性能依用户自己的情况和驾驶偏好而定制。
例如，图1的控制器50可以编程为检测地理编码地图131(诸如经由HMI装置36显示的典型导航图)上的预定兴趣点(又参见图3)。当车辆10的实际位置是在地图131上的任何预定兴趣点的校准范围内时，控制器50接着可在车辆10内部或外部在不同的当天时间和/或在不同日期或每周的某几天自动降低原动机12的声级。非限制性示例性预定兴趣点可以包括学校、教堂、医院、疗养院、其它卫生保健或设施、墓园以及居民区。
参考图3，上文提及的地图131被示为具有公路55的地段和上文提及的示例性类型的各种预定兴趣点PX的示意性示例性地图。图1的车辆10的操作者可以触摸HMI装置36(例如通常在车辆或基于手机或平板计算机的导航系统中找到的类型的触敏屏幕)以对各种预定兴趣点(PX)指定安静区(ZQ)或嘈杂区(ZL)。另一个实施例包括如图5中所示和下文所述的二维(2D)查找表70的使用，该查找表70由使用HMI装置36的乘员通过访问网站或经由通过手机、平板计算机或其它便携式装置访问的应用程序或“app”来填充。控制器50可以编程为经由GPS接收器31检测地图131上的预定兴趣点(PX)，并且当车辆10的实际位置是在一个给定预定兴趣点(PX)的已校准的范围或距离内时自动降低原动机12的声级。
作为示例性配置，车辆10的用户可以将晚上10点至上午10点指定作为指定兴趣点(PX)(诸如在用户家中、学校、教堂、公司的一英里内或任何其它指定兴趣点(PX))的“安静时间”。用户可以将不在指定兴趣点(PX)的预定距离内的公路55的所有路段指定作为指定嘈杂区(ZL)。对于配置有上述(即，可操作地用于控制图1所示车辆内部18的内部和外部的声级的)示例性声控装置38和138的车辆10，用户可以例如通过凭借声控装置138播放声音文件并同时将图2A的挡板门34维持在关闭位置中来维持车辆内部18的内部的较高声级，并且降低车辆内部18外部的声级。例如在学校区域或拥挤的交通区域中驾驶时，或在某些条件下(诸如在使用手机通话或在恶劣的天气下)操作车辆10时，同一用户可能希望通过维持内部18中的安静声级、可能结合维持车辆10外部的声级增大来减少干扰。
为了实施方法100的可选特征，图1的控制器50可以包括附加接收器33，其可操作地用于分别从远程装置17或17A(例如，传输蓝牙或Wi-Fi信号用于短程或中程无线通信的手机或无线识别装好子)接收通信信号35或17W。控制器50可以进一步编程为响应于接收到通信信号35和/或17W而临时修改并且发送控制信号(箭头60，160)。
通过实例方式，控制器50可以编程为经由图1的控制信号(箭头60，160)自动降低声级，无论用户坐在车辆内部18内何时通过手机通话。远程装置17或17A可以替代地具体实施为或包括可操作地用于传输无线识别信号作为通信信号35(例如独特的位字符串)的射频(RF)传输器，其中控制器50编程为当此识别信号匹配预定识别信号时增大原动机12的声级。
通过实例方式，具有远程装置17的另一个高性能车辆10A可以广播表示车辆10A的商标或型号的独特RF信号。在特定模式(例如，“peacock”或“演出”模式)中，车辆10可通过增大在车辆10外部发出的原动机12的声级(例如，通过使图2A的挡板门34旋转至完全打开位置以部分绕过图2的消音器22)对车辆10A的检测作出响应。同样地，在经过某些预定兴趣点(诸如车辆经销处、赛马场或用户希望增大外部声级的其它位置)时可以提供相同的控制动作。
图4描绘了上文提及的方法100的示例性实施例。在步骤S102处，控制器50接收用户的声音偏好(箭头37)用于控制上述声控装置38和/或138。步骤S102可能必须使用图1的HMI装置36来显示地图131，并且提示用户选择所显示地图131上的兴趣点。用户的声音偏好(箭头37)可以具体实施为所显示地图131的用户指定区域或区ZQ和ZL。
替代地，参考图5，用户可经由HMI装置36访问2D查找表70，其中2D查找表70由兴趣点P1、P2等加索引并且由安静/嘈杂区ZQ、ZL标识和相距此类兴趣点预定距离(D)加索引，其中用户选择对应于特定嘈杂/安静的所发出的声音标识的日期和/或当天的时间。例如，兴趣点P1可以对应于“所有学校”或对应于特定学校，其中用户针对指定“安静区”输入“周一至周五(M-F)上午7:00至下午3:30”，其中距离“D”在兴趣点周围1英里内。
不同兴趣点P2可以对应于车辆经销处或其它高性能车辆，并且可以使得用户针对指定“嘈杂区”输入“周六至周日(Su-Sa)”或针对指定“嘈杂区”输入“所有时间”，其中距离“D”在此兴趣点周围0.25英里内。用户还可使用2D查找表70来(例如)通过使安静区的优先级优于嘈杂区以防此类区重叠(例如，通过在整个学校区驾驶不增大声级，即便在上述“peacock”或“演出”模式中时在学校区遇到另一辆高性能车辆)来设置其它规则，诸如用于冲突分辨的规则。一旦控制器50已经编程有用户输入的偏好用于控制声控装置38和/或138，方法100前进至图4中的步骤S104。
步骤S104必须使用分别来自于图1的GPS接收器31、时钟52和日历54的数据确定车辆10的实际位置和实际日期/当天的日期。步骤S104可以任选地包括取决于实施例接收图1的通信信号17W和/或35。方法100接着前进至步骤S106。
在步骤S106处，控制器50确定来自于步骤S104的实际位置、日期和/或当天的时间是否对应于先前在步骤S102处输入作为用于控制声控装置38和/或138的声音偏好(箭头37)的位置、日期和/或当天的时间。步骤S106可以任选地包括检测通信信号17W和/或35作为识别信号，以及确定识别信号是否匹配预定识别信号。当控制器50确定嘈杂区的用户声音偏好活跃时方法100前进至步骤S108，且当控制器50确定声音偏好是针对安静区时前进至步骤S110。
步骤S108包括将图1的控制信号(箭头60、160)传输至发动机噪音控制装置38和/或138以由此增大来自于原动机12的声级且接着返回至步骤S104。
步骤S110包括将图1的控制信号(箭头60、160)传输至声控装置38和/或138以由此降低来自于原动机12的声级且接着返回至步骤S104。
为了进一步增强图1中所示的控制器50的功能性，控制器50可以编程为自适应地获悉特定用户的声音偏好(箭头37)而非使用户每次都要手动地选择声音偏好(箭头37)。在仅具有运动/跟踪或嘈杂模式和安静的“回声”模式的实施例中，例如由于驾驶员能够在靠近兴趣点时经由HMI装置36手动地所希望的模式，控制器50可以在一组许多实例之后确定诸如“学校”的特定兴趣点应当总是对应于“安静模式”，使得用户无需总是在每当车辆10经过另一个类似兴趣点都要手动地选择安静模式操作。同样，如果给定车辆10具有两个主要用户，那么该两个用户的声音偏好可以不同。在此情况中，控制器50可以例如经由用户的钥匙链或其它合适方法识别用户，并且接着观察随时间变化的用户的选定偏好以构建该特定用户的历史记录。以此方式，图1的系统13可以是自适应的，并且可以根据车辆10的给定用户的独特所示偏好而自动地控制声控装置38和138。
在其它实施例中，图1的控制器50可以经由HMI装置36呈现滑动条或允许用户选择相对声音控制程度的其它合适的范围标记，其中声音控制的严格程度总是对应于安静操作的执行，且声音控制的最自由程度总是对应于嘈杂操作，且朝严格声音控制的移动逐渐地增大控制程度。
虽然已详细地描述了用于实行本发明的最佳模式，但是本发明所属的本领域技术人员将认识到用于实践本发明的各种替代涉及和实施例是在随附权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于控制从车辆或车辆内发出的原动机的声级的系统，所述系统包括：
全球定位卫星(GPS)接收器，其可操作地用于接收全球定位卫星信号；
声控装置，其相对于所述车辆定位，其中，响应于控制信号，所述声控装置可操作，用于选择性地增大或降低所述声级；以及
控制器，其与所述全球定位卫星接收器通信，其中所述控制器包括日历和时钟，并且编程为经由所述全球定位卫星接收器接收所述全球定位卫星信号、使用所述全球定位卫星信号确定所述车辆的实际位置、使用所述日历和所述时钟分别确定实际日期以及当天的时间，以及将所述控制信号传输至所述声控装置，由此使用所述实际日期、当天的时间或位置中的至少一种增大或降低所述声级。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器编程为检测地图上的预定兴趣点，并且当所述车辆的所述实际位置是在所述预定兴趣点的校准范围内时降低所述声级。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述预定兴趣点是选自由以下项组成的组：学校、教堂、医院、墓园和居民区。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括操作地用于接收声音偏好作为输入信号的人机接口(HMI)装置，且其中所述控制器编程为比较来自于所述声音偏好的日期、位置和当天的时间与所述实际日期、当天的时间或位置，并且仅当来自于所述声音偏好的所述日期、当天的时间或位置分别匹配所述实际日期、当天的时间或位置时才能传输所述控制信号。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述声控装置包括具有带有打开和关闭位置的挡板门的排气喷嘴组件，所述位置经由所述控制信号选择以由此在所述车辆外部增大所述声级。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述声控装置包括可操作地用于广播音频信号的扬声器系统，且其中所述音频信号的音量是经由所述控制信号而控制。
7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括可操作地用于从远程装置接收通信信号的附加接收器，且其中所述控制器进一步编程为响应于所述附加接收器接收到所述通信信号而将所述控制信号传输至所述声控装置。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述远程装置是蜂窝电话，且所述控制器编程为当所述蜂窝电话活跃时降低所述声级。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述远程装置是可操作地用于传输识别信号作为所述通信信号的传输器，且其中所述控制器编程为当所述识别信号匹配预定识别信号时增大所述声级。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括可操作地用于显示地图的人机接口(HMI)装置，且其中所述控制器编程为从所述人机接口装置接收呈所显示地图的用户指定区域或区的形式的用户声音偏好。
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