DE10062349A1 - Verfahren und Anordnung zur Steuerung und/oder Regelung einer Last eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Zur Verbesserung einer durch ein Fahrzeug verursachten Geräuschemission oder Lärmabstrahlung wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Last (L) eines Fahrzeugs (F) mittels einer Aufnahmeeinheit (6, 6A bis 6C) die momentane Last (L) des Fahrzeugs (F) anhand mindestens einer Betriebsgröße (B) des Fahrzeugs (F) ermittelt, wobei mittels einer Steuer- oder Regeleinheit (2) die Betriebsgröße (B) in Abhängigkeit von einem aus der momentanen Last (L) des Fahrzeugs (F) resultierenden Geräuschpegel (G(G), G(F), G(U)) gesteuert und/oder geregelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung und/oder Regelung einer Last eines Fahrzeugs, z. B. eines Personen- oder Nutzfahrzeugs.

Derartige Verfahren und Anordnungen sind allgemein bekannt. Beispielhaft sei hierzu auf die DE 44 07 475 A1 verwiesen. Hierbei wird auf der Basis eines Sollwertes für das von der An­ triebseinheit abzugebende Drehmoment neben der Last auch das Kraftstoff-/Luftverhältnis beeinflußt. Insbesondere ist eine feine, sehr genaue Einstellung des Motormoments, wodurch sich der Fahrkomfort verbessert, gegeben. Neben derartigen Forderun­ gen, die den Fahrkomfort oder die Abgasemission verbessern, spielen heute weitere Faktoren, wie Sicherheit, Umweltschutz und Energieeinsparung, eine wesentliche Rolle. Dazu zählt auch der Schutz der Bevölkerung vor Lärmbelästigung. Mit zunehmendem Verkehrsaufkommen und immer höherer Siedlungsdichte wachsen die Anforderungen bezüglich der Reduzierung von schädlichen Umwelt­ einwirkungen durch Verkehrsgeräusche. Zum Schutz der Bevölke­ rung vor Verkehrslärm und zur Einhaltung von Immissionsgrenz­ werten gemäß der Verkehrslärmschutzverordnung 16. BImSchV wer­ den üblicherweise öffentliche Straßen um Ortschaften gelegt o­ der entsprechende Geschwindigkeitsbegrenzungen auf den Straßen vorgegeben oder sogar Fahrverbote ausgesprochen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine An­ ordnung zur Steuerung und/oder Regelung einer Last eines Fahrzeugs anzugeben, bei dem die durch das Fahrzeug verursachte Ge­ räuschemission oder Lärmabstrahlung verbessert wird.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer als beschleuni­ gendes oder verzögerndes Drehmoment wirkenden Last eines Fahr­ zeugs, wobei mittels einer Aufnahmeeinheit die momentane Belas­ tung des Fahrzeugs anhand mindestens einer Betriebsgröße des Fahrzeugs ermittelt und mittels einer Steuer- oder Regeleinheit die Betriebsgröße in Abhängigkeit von einem aus der momentanen Belastung des Fahrzeugs resultierenden Geräuschpegel gesteuert und/oder geregelt wird. Durch eine derartige Berücksichtigung von Betriebs- und/oder Umgebungsgeräuschen des fahrenden Fahr­ zeugs, die insbesondere durch die Last des Fahrzeugs selbst und deren Regelung verursacht werden, können die durch das Fahren verursachten Lärmemissionen und -immissionen erheblich redu­ ziert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Steuerung/Regelung der dem Geräuschpegel korrelierenden Last eine Erhöhung des Fahrkomforts. Ferner ist in Abhängigkeit vom Grad der aus dem Verfahren resultierenden Geräuschreduktion oder der Lärmab­ strahlungsbegrenzung eine Fahrt auch in aus Lärmgründen ge­ sperrten Straßen, Innenstädten und Gebieten ermöglicht.

Bevorzugt wird die geräuschbezogene Betriebsgrößen-Regelung und/oder -Steuerung, die die last- und fahrzeugbezogene Ge­ räuschemission/-immission reduziert, auf die Funktionen zur Einstellung des Fahrzeugantriebs adaptiert. Wesentlich ist hierbei, daß anhand der momentanen Belastung mittels der Steu­ er- oder Regeleinheit (auch Momentenschnittstelle genannt, im weiteren als Steuereinheit bezeichnet) ein Sollmoment zur Steu­ erung/Regelung des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Geräuschpegel und eine Information darüber, mit welcher Dynamik diese Momen­ tenanforderung eingestellt werden soll, vorgegeben werden. Hierbei ist völlig unerheblich, welche Teilsysteme (Steuerungs- oder Regelungssysteme, z. B. Drehzahlregler) an der Momen­ tenschnittstelle beteiligt sind und wie diese miteinander koor­ diniert werden. Durch die bevorzugte Verwendung von geräuschbezogenen Kennlinienfeldern für verschiedene, die Betriebsgröße repräsentierende Regel- und/oder Steuergrößen, in denen die An­ forderungen mit unterschiedlicher Dynamik und mit unterschied­ licher Zielsetzung vorgegeben werden, kann den unterschiedli­ chen Teilsystemen Rechnung getragen werden.

Die Erfindung geht darüber hinaus von der Überlegung aus, daß zur Einhaltung von Lärmgrenzwerten, z. B. in Wohngebieten oder in der Nähe von Krankenhäusern, das Fahrzeug hinsichtlich sei­ ner Geräuschemission begrenzt werden sollte. Zweckmäßigerweise wird die den Geräuschpegel begründende Betriebsgröße als zu steuernde oder zu regelnde Betriebsgröße verwendet. Hierdurch werden neben den Umgebungsgeräuschen die durch die momentan ab­ gegebene Leistung bedingten Betriebsgeräusche des Fahrzeugs bei der Steuerung oder Regelung der Leistung berücksichtigt. Somit werden die Faktoren, die für die Geräuschentwicklung der zu re­ gelnden oder steuernden Betriebsgröße relevant sind, von dieser Regelung und/oder Steuerung berücksichtigt und entsprechend beeinflußt. Beispielsweise ist die Wahl der Übersetzung eines schaltbaren oder stufenlosen regelbaren Getriebes ein geräusch­ relevanter Faktor.

Vorteilhafterweise wird als Betriebsgröße eine Drehzahl, ein Drehmoment, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung verwendet. Dabei wird durch die Drehzahländerung der Drehmo­ mentverlauf mit dem Ziel verändert, daß bei niedriger Drehzahl eine höhere Motorleistung erzielt wird, wodurch die Ge­ räuschemission besonders niedrig gehalten wird. Mit anderen Worten: Bei Vollast des Fahrzeugs und niedriger Drehzahl wird weniger Lärm durch das Fahrzeug erzeugt. Alternativ oder zu­ sätzlich werden als Betriebsgröße eine Übersetzungsstufe und/oder ein Übersetzungsverhältnis in einer stufenlosen. Kraft­ übertragungsanordnung verwendet. Vorteilhafterweise wird als wichtigste, die Geräuschentwicklung beeinflussende Betriebsgrö­ ße die Beschleunigung überwacht und verwendet. Die zu steuern­ de/regelnde Größe, die die gewünschte Beschleunigung des Fahr­ zeugs ausführen soll, ist die momentan abgerufene Last des Motors. Falls durch die Abrufung der die gewünschte Beschleuni­ gung ausführenden Last eine Geräuschentwicklung resultieren würde, die über einem bestimmten Grenzwert liegt, reduziert die Steuereinheit die tatsächlich abgerufene Last soweit, daß der Grenzwert nicht überschritten wird.

In bevorzugter Ausführungsform sind zur Ermittlung des betref­ fenden Sollwerts der Betriebsgröße verschiedene Kennlinienfel­ der hinterlegt, in welchen die Abhängigkeit des Geräuschpegels von der momentanen Geschwindigkeit, Drehzahl, Last und/oder des gewählten Schaltgangs abgebildet werden. Eine gewünschte Be­ schleunigung kann beispielsweise bei niedriger Last und hoher Drehzahl in einem niedrigen Schaltgang erzielt werden und dabei einen anderen (höheren oder niedrigeren) Geräuschpegel verursa­ chen als ein anderer Kennfeldpunkt, der dieselbe Beschleunigung mittels hoher Last bei geringerer Drehzahl im höheren Schalt­ gang ausführt. Anhand der Kennlinienfelder wird das Sollmoment ermittelt, das mit anderen Sollmomenten beispielsweise aus der Getriebesteuerung, aus einer Fahrdynamikregelung oder anderen Teilsystemen der Antriebsregelung (z. B. aus einer digitalen Karte) verarbeitet wird.

Vorteilhafterweise wird der Geräuschpegel anhand der momentanen Belastung des Fahrzeugs und/oder anhand von Umgebungsgeräuschen ermittelt. Dazu werden verschiedene Meßkurven für den Geräusch­ pegel in Abhängigkeit vom Fahrzeugtyp, -alter, -motorisierung, -geschwindigkeit, -aufbau, -beschleunigung für verschiedene Straßenbeläge und/oder Reifenparameter und/oder meteorologische Ereignisse (z. B. Wind, Regen) erfaßt und in Form von Kennli­ nienfeldern hinterlegt, anhand derer dann der die momentane Be­ lastung des Fahrzeugs repräsentierende Geräuschpegel bestimmt wird. Alternativ oder zusätzlich werden Umgebungs- und/oder Be­ triebsgeräusche mittels der Aufnahmeeinheit, z. B. mittels eines Mikrofons, erfaßt und verarbeitet. Hierdurch ist die aus der Wechselwirkung von Reifen und Fahrbahn bzw. Fahrzeugkarosserie und Wind resultierende Schallemission detektierbar und kann so­ mit bei der geräuschreduzierenden Steuerung/Regelung der Last berücksichtigt werden. Dabei kann die Aufnahmeeinheit als sta­ tionäre und/oder mobile Geräuscherfassungseinheit ausgeführt sein. Darüber hinaus können mittels derartiger stationärer und/oder mobiler Geräuscherfassungseinheiten nicht beeinflußba­ re Geräusche der Umgebung bei der Steuerung/Regelung berück­ sichtigt werden (z. B. bei Regen kann der Höchstwert nach oben korrigiert werden).

Zweckmäßigerweise wird der Geräuschpegel auf einen Grenzwert o­ der auf einen Richtwert überwacht. Beispielsweise ist der maxi­ mal zulässige Geräuschpegel für verschiedene Gebiete, wie z. B. Wohngebiet, Gewerbegebiet, unterschiedlich. Die Einhaltung die­ ser vorgegebenen Grenzwerte für den maximal zulässigen Ge­ räuschpegel wird ergänzend bei der Steuerung/Regelung der Be­ triebsgröße berücksichtigt. Die ortsbezogenen Grenzwerte sind z. B. in Form einer Tabelle in einer Datenbank hinterlegt.

Um eine ortsbezogene Geräuschreduzierung des fahrenden Fahr­ zeugs zu ermöglichen, wird vorzugsweise die Betriebsgröße in Abhängigkeit von der momentanen Position des Fahrzeugs gesteu­ ert und/oder geregelt. Dabei werden entsprechende Grenzwerte für den Geräuschpegel für verschiedene geographische Koordina­ ten bei der Steuerung/Regelung der Betriebsgröße berücksich­ tigt. Hierdurch ist beispielsweise eine gegenüber der üblichen Geräuschreduzierung erhöhte Geräuschreduzierung in lärmkriti­ schen Zonen ermöglicht. Dazu umfaßt die Aufnahmeeinheit bevor­ zugt ein Ortungssystem und/oder ein geographisches Informati­ onssystem. Je nach Art und Ausführung der Aufnahmeeinheit kann das Ortungssystem und/oder das geographische Informationssystem integriert sein oder dezentral über eine Schnittstelle mit der Aufnahmeeinheit verbunden sein.

Alternativ oder zusätzlich wird die Betriebsgröße vorteilhaft­ erweise zeitabhängig gesteuert und/oder geregelt. Hierdurch ist eine an Tages- und Nachtzeiten angepaßte erforderliche Ge­ räuschreduzierung und daraus resultierende Sollvorgabe für die betreffende Betriebsgröße ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann die Betriebsgröße manuell, z. B. durch den Fahrer des Fahrzeugs oder einen anderen Insassen, vorgegeben werden.

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ei­ ne Anordnung zur Steuerung und/oder Regelung einer Last eines Fahrzeugs mit einer Aufnahmeeinheit zur Ermittlung der momen­ tan abgerufenen Last des Fahrzeugs anhand mindestens einer Be­ triebsgröße des Fahrzeugs und einer Steuereinheit zur Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße in Abhängigkeit von einem aus der momentanen Belastung des Fahrzeugs resultierenden Ge­ räuschpegel.

Zweckmäßigerweise umfaßt die Aufnahmeeinheit für eine Berück­ sichtigung von äußeren, nicht beeinflußbaren und/oder fahrzeug­ bezogenen Geräuschen ein Geräuscherfassungssystem zur Ermitt­ lung der Umgebungsgeräusche. Beispielsweise dienen dazu statio­ näre und/oder mobile Geräuscherfassungssysteme, z. B. Schallsen­ soren, Mikrofone. Als Schallsensoren werden beispielsweise Luft- oder Körperschallsensoren zur Ermittlung des Luft- bzw. Körperschalls verwendet. Vorteilhafterweise ist die Aufnahme­ einheit zur Erfassung einer Geschwindigkeit, einer Beschleuni­ gung (Verzögerung) und/oder eines Antriebsmoments für die Er­ mittlung der momentanen Belastung des Fahrzeugs vorgesehen. Hierdurch ist der aus der momentanen Belastung resultierende Geräuschpegel beispielsweise anhand von in einem Datenspeicher hinterlegten Kennlinienfeldern ermittelbar.

Alternativ und/oder zusätzlich sind bevorzugtermaßen ein Or­ tungssystem zur Ermittlung der momentanen Fahrzeugposition und/oder ein Informationssystem zur Ermittlung eines daraus re­ sultierenden ortsbezogenen Geräuschpegels vorgesehen. Dies er­ möglicht die Einhaltung eines maximal zulässigen Geräuschpegels an einem Ort, indem die Betriebsgröße durch ein entsprechenden Sollwert eingestellt wird.

Alternativ und/oder zusätzlich umfaßt die Steuereinheit eine Eingabevorrichtung zur manuellen Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße. Hierdurch ist z. B. bei einer auf die Fahrsi­ cherheit kritischen Situation die geräuschbezogene Lastrege­ lung/-steuerung ausschaltbar. Beispielsweise kann in einer kri­ tischen Verkehrssituation durch die Abrufung einer den Ge­ räuschgrenzwert überschreitenden Last ein Unfall vermieden wer­ den. Die Laststeuerung/-regelung kann sowohl manuell durch ei­ nen Bediener, z. B. den Fahrer, als auch automatisch mittels ei­ ner übergeordneten Regelung/Steuerung beeinflußt werden, be­ darfsweise ganz ausgeschaltet werden.

Zweckmäßigerweise sind darüber hinaus mittels der Steuer- oder Regeleinheit bei der Steuerung und/oder Regelung der Betriebs­ größe über die Aufnahmeeinheit Vorgaben von externen Systemen, insbesondere eines Verkehrsleitsystems, berücksichtigt. Bevor­ zugt sind die Vorgaben von externen Systemen hinsichtlich der Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße durch die Steuer- oder Regeleinheit vom Fahrzeugführer und/oder von einem Fahr­ zeuginsassen überstimmbar sind. Somit kann das Fahrverhalten jederzeit an die gegebene Fahrsituation angepaßt werden.

Zur Ausgabe von fahrzeug- und/oder umgebungsrelevanten Daten, wie z. B. momentane Fahrzeugposition, orts- und zeitbezogene Lärmgrenz-, Lärmricht- und Lärmschwellwerte, fahrzeugbezogene Betriebsgrößen und Regel- oder Steuerzustände der Steuer- oder Regeleinheit, ist vorzugsweise eine Ausgabeeinheit, z. B. ein Display, vorgesehen. Die Eingriffe der Steuer- oder Regelein­ heit in das Fahrzeugsystem bei der Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße sowie fahrzeugbezogene Betriebsgrößen, wie z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Drehzahl, Drehmoment, werden vorzugsweise zur Dokumentation in einem Datenspeicher hinterlegt. Aus den im Datenspeicher hinterlegten Daten sind Statistiken, z. B. Lärmstatistiken, erstellbar sind. Alternativ oder zusätzlich sind aus den im Datenspeicher hinterlegten Da­ ten Empfehlungen für Fahrzeugwartung und -reparatur, z. B. fäl­ liger Austausch der Abgasanlage, ableitbar.

Vorteilhafterweise sind die Eingriffe der Steuer- oder Regel­ einheit in das Fahrzeugsystem bei der Steuerung und/oder Rege­ lung der Betriebsgröße an ein externes System, z. B. Verkehrs­ leitsystem, zur Überwachung übermittelbar. Bevorzugt ist die Steuereinheit über die Aufnahmeeinheit durch externe Systeme, wie z. B. Verkehrsleitsysteme oder Mautstellen, aktivierbar oder deaktivierbar. Somit ist es ermöglicht, daß über die Steuerein­ heit der Verkehrsfluß optimiert werden kann. Darüber hinaus werden alternativ oder zusätzlich bei den Eingriffen der Steu­ ereinheit in das Fahrzeugsystem zur Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße weitere Größen, wie z. B. Verbrauch, Schad­ stoffemissionen, Verschleiß und/oder Fahrkomfort, berücksich­ tigt. Je nach Art und Ausführung sowie Komplexität der Steue­ rungs- und/oder Regelungsfunktionen der Steuereinheit werden Methoden der künstlichen Intelligenz, z. B. neuronale Netze und/oder Fuzzy-Logik, verwendet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß für eine spürbare und nachhaltige Senkung der Lärm­ belastung durch das Fahrzeug die für die Lärmentwicklung rele­ vante Einflußgröße oder Betriebsgröße in Abhängigkeit vom mo­ mentanen Geräuschpegel gesteuert und/oder geregelt werden. Die aus einer derartigen Leistungsbegrenzung resultierende Ge­ räuschbegrenzung ermöglicht die Einhaltung von lokalen Lärmgrenz- oder Lärmrichtwerten, z. B. im Bereich von Innenstäd­ ten und Krankenhäusern. Beispielsweise ermöglicht es, ein mit Vollast fahrendes Fahrzeug hinsichtlich der Drehzahl derart zu begrenzen, daß das Fahrzeug einen entsprechenden Geräuschpegel nicht übersteigt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeich­ nung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Steuerung und/oder Re­ gelung einer Last mit einer Aufnahmeeinheit und einer Steuer- oder Regeleinheit,

Fig. 2 schematisch eine Aufnahmeeinheit mit einem Geräusch­ erfassungssystem,

Fig. 3 schematisch ein Fahrzeug mit einer Aufnahmeeinheit gemäß Fig. 1 und einem Informationssystem, und

Fig. 4 schematisch den Einsatzbereich der Anordnung gemäß Fig. 1.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine Anordnung 1 zur Steuerung und/oder Regelung einer Last L eines Fahrzeugs dargestellt. Die Anordnung 1 um­ faßt eine Steuer- oder Regeleinheit 2 (im weiteren kurz Steuer­ einheit genannt) zur Steuerung und/oder Regelung einer Be­ triebsgröße B in Abhängigkeit von einem aus der momentanen Last L des Fahrzeugs F resultierenden Geräuschpegel G(F) (= fahr­ zeugbezogener Geräuschpegel). Der fahrzeugbezogene Geräuschpe­ gel G(F) resultiert dabei aus fahrzeugbezogenen Schallquellen 4A bis 4Z, wie z. B. einem Motor 4A, einer Abgasanlage 4B, einem Antriebsstrang 4C und Reifen 4D. Je nach Art und Ausführung können weitere fahrzeugbezogene Schallquellen 4Z berücksichtigt werden, die alle zur fahrzeugbezogenen Lärmabstrahlung 4 bei­ tragen.

Zur Ermittlung des fahrzeugbezogenen Geräuschpegels G(F) und/oder der momentanen Last L des Fahrzeugs F anhand der Be­ triebsgröße B ist eine Aufnahmeeinheit 6A vorgesehen. Bei­ spielsweise umfaßt die fahrzeugbezogenen Aufnahmeeinheit 6A Sensoren zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahr­ zeugbeschleunigung und/oder des Antriebmoments sowie Schallsen­ soren zur Ermittlung eines Gesamt-Geräuschpegels G(G). Zur Be­ rücksichtigung von externen und somit nicht fahrzeugbezogenen Geräuschquellen 8 ist darüber hinaus alternativ oder zusätzlich eine Aufnahmeeinheit 6B zur Aufnahme von äußeren, nicht vom Fahrzeug F beeinflußbaren Geräuschen G(U) (= umgebungsbezogener Geräuschpegel) vorgesehen. Je nach Art und Ausführung der Auf­ nahmeeinheit 5A bzw. 6B ist die Aufnahmeeinheit 6A fahrzeugbezogen und somit mobil ausgeführt, wohingegen die Aufnahmeein­ heit 6B ortsbezogen und somit stationär, z. B. am Straßenrand, angeordnet ist. Die fahrzeugbezogenen und die ortsbezogenen Aufnahmeeinheiten 6A und 6B, z. B. Schallsensoren, erfassen den Gesamt-Geräuschpegel G(G), der sich aus der Überlagerung von fahrzeugbezogenen Geräuschpegel G(F) und ortsbezogenen Ge­ räuschpegel G(U) ergibt gemäß: G(G) = G(F, U) = G(F) + G(U). Alterna­ tiv oder zusätzlich ist eine weitere Aufnahmeeinheit 6C zur Er­ mittlung der momentanen Fahrzeugposition P(F) vorgesehen. Als Aufnahmeeinheit 6C dient beispielsweise ein internes und/oder externes Ortungs- bzw. Informationssystem. Dieses System kann ferner dynamisch ändernde Lärmgrenzwerte oder Lärmrichtwerte der Steuereinheit 2 zur Verfügung stellen.

Alternativ oder zusätzlich kann somit mittels der anhand der Aufnahmeeinheit 6C ermittelten momentanen Fahrzeugposition P(F) und/oder mittels des momentanen Gesamt-Geräuschpegels G(G) die Betriebsgröße H gesteuert und/oder geregelt werden. Darüber hinaus kann die Anordnung 1 alternativ oder zusätzlich eine Ausgabeeinheit 10 zur Anzeige des momentanen Regel- und/oder Steuerzustands der Steuereinheit 2 optisch z. B. auf einem Bild­ schirm oder akustisch z. B. über einen Lautsprecher umfassen. Beispielsweise sind mittels der Ausgabeeinheit 10 die momentane Position P(F), der umgebungsbezogene/fahrzeugbezogene/gesamte Geräuschpegel G(U), G(F), G(G) und/oder die Betriebsgröße B, insbesondere deren Soll- und/oder Istwert, sowie die Last L ausgebbar.

Je nach Art und Ausführung kann die Anordnung 1 ferner einen Datenspeicher 12 umfassen. Der Datenspeicher 12 umfaßt bei­ spielsweise in Form von Kennlinienfeldern hinterlegte fahrzeug­ bezogene Daten D, z. B. Kennlinienfeld Geräuschpegel in Abhän­ gigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrzeugbe­ schleunigung, Geräuschpegel in Abhängigkeit von der Drehzahl und vom Drehmoment, oder archivierte Daten D von Betriebsgrößen B, wie z. B. Drehzahl, Drehmoment, Geschwindigkeit, Beschleuni­ gung sowie andere fahrzeugbezogene Daten D, wie z. B. Gesamtmasse, Größe, Fahrzeugaufbau, Typ, Motorleistung, Fahrzeugalter. Darüber hinaus können auch die von den Aufnahmeeinheiten 6A bis 6C erfaßten Daten D im Datenspeicher 12 hinterlegt sein. Die in dem Datenspeicher 12 hinterlegten Daten D, insbesondere die Kennlinienfelder, können je nach Vorgabe alternativ oder zu­ sätzlich bei der Lastregelung/-steuerung der Steuereinheit 2 berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die geräuschbezogene Lastregelung/-steuerung bei einem Fahrzeug F mit einem hohen Fahrzeugalter andere Einstellwerte aufweisen, als bei einem neuen Fahrzeug F mit neuem lärmreduzierten Antrieb.

Für eine manuelle Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße B und somit der Last L ist darüber hinaus eine Eingabeeinrich­ tung 14 vorgesehen, mittels derer beispielsweise der Fahrer die geräuschmindernde Lastregelung im Falle einer kritischen Fahr­ situation ausschalten oder in einen anderen Betriebsmodus schalten kann. Beispielsweise dient das Gaspedal als Eingabe­ einrichtung 14, welches beim schnellen Durchtreten in den soge­ nannten Kick-Down-Modus umschaltet, der dann zu einem Umschal­ ten der geräuschbezogenen Lastregelung/-steuerung in einen auf maximale Fahrzeugbeschleunigung hin optimierten Lastregelung/- steuerungsmodus führt. Weitere Eingabeeinrichtungen können z. B. per Hand betätigte Tasten oder ein Modul mit Spracherkennung sein.

Fig. 2 zeigt ein Fahrzeug F mit der Aufnahmeeinheit 6A, die das Geräuscherfassungssystem 16 zur Erfassung des Gesamt- Geräuschpegels G(G) = G(F, U) = G(F) + G(U) umfaßt. Das Geräuscherfas­ sungssystem 16 umfaßt mehrere Schallsensoren, insbesondere Kör­ perschallsensoren 16A und/oder Luftschallsensoren 16B. In Fig. 2 sind beispielhaft verschiedene Einbauorte in der Nähe der Schallquellen 4A bis 4Z für Körperschallsensoren 16A, z. B. in Nähe eines Kurbelgehäuses 20, und für Luftschallsensoren 16B, z. B. in der Nähe von Türgriffen 22, im Motorraum 24, außerhalb der Karosserie 26 in der Nähe einer Abgasmündung 28, außerhalb der Karosserie 26, z. B. im Radkasten mindestens eines angetrie­ benen Rades, in der Nähe von Reifen 30, dargestellt. Insbesondere die Luftschallsensoren 16B außerhalb der Karosserie 26 können einen Windschutz umfassen.

In Fig. 3 ist das Fahrzeug F mit den verschiedenen alternati­ ven oder zusätzlichen Aufnahmeeinheiten 6B und 6C zur Erfassung des äußeren, umgebungsbezogenen Geräuschpegels G(U) bzw. zur Erfassung der momentanen Fahrzeugposition P(F) dargestellt. Die Aufnahmeeinheit 6B umfaßt dabei mehrere akustische Meßeinrich­ tungen, z. B. Präzisions-Schallpegelmeßgerät, die im Nahfeld o­ der entlang der Fahrbahn stationär angeordnet sind. Als Aufnah­ meeinheit 6B zur Erfassung von äußeren nicht beeinflußbaren Ge­ räuschen und somit zur Ermittlung des umgebungszogenen Ge­ räuschpegels G(U) dienen darüber hinaus beispielsweise Mikro­ fonsysteme, insbesondere empfindliche Mikrofone mit entspre­ chender Richtcharakteristik.

Die Aufnahmeeinheit 6C umfaßt beispielsweise als externes Or­ tungssystem eine Empfangsantenne 32 mit fahrzeuginternem Infor­ mationssystem 34 und eine Sendeantenne 36 eines externen Infor­ mationssystem 38. Je nach Art und Ausführung der Aufnahmeein­ heit 6C kann auch ein Navigationssystem oder ein anderes die Position P(F) erfassendes internes und/oder externes Informati­ onssystem verwendet werden. Im Betrieb der Anordnung 1 können Daten D mittels der Aufnahmeeinheit 6C über einen aus der mo­ mentanen Position P(F) des Fahrzeugs F resultierenden umge­ bungsbezogenen Geräuschpegel G(U), insbesondere über einen ma­ ximal zulässigen Geräuschpegel Gmax an dieser Fahrzeugposition P(F), von der Steuereinheit 2 für die Lastregelung und/oder - steuerung berücksichtigt werden.

Für die manuelle Steuerung der Last des Fahrzeugs F durch einen Benutzer, insbesondere durch den Fahrer 40, ist darüber hinaus die Eingabe- oder Aufnahmeeinrichtung 14 dargestellt. Die Ein­ gabeeeinrichtung 14 ist dabei beispielhaft als Gaspedal ausge­ führt. Durch entsprechendes Gas geben durch den Fahrer 40 wird der Wunsch, eine gewisse Last L abzurufen, an die Steuereinheit 2 abgegeben. Je nach Art und Weise dieses Vorgangs wird mittels der Steuereinheit 2 eine geräuschmindernde Last L derart einge­ stellt, daß der in dieser Situation relevante Geräuschgrenzwert Gmax oder Richtwert oder Schwellenwert nicht überschritten wird. Dabei wird je nach Art und Ausführung der Steuereinheit 2 die Betriebsgröße B und daraus resultierend die Last L in Ab­ hängigkeit von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit, der mo­ mentanen Fahrzeugbeschleunigung, dem momentanen Gang, der mo­ mentane Motordrehzahl, dem momentanen Motordrehmoment, von dem ermittelten fahrzeugbezogenen Geräuschpegel G(F), von dem er­ mittelten umgebungsbezogenen Geräuschpegel G(U), von der momen­ tanen Fahrzeugposition P(F) und/oder von der gewünschten Last L des Fahrers 40 eingestellt. Zur Ermittlung der fahrzeugbezoge­ nen Betriebsgrößen B, wie z. B. der Geschwindigkeit, der Motor­ drehzahl, sind weitere nicht näher dargestellte Aufnahmeeinhei­ ten 6, z. B. ein Drehzahlmesser, vorgesehen.

Vorteilhafterweise sind drei typische Fälle der Lastreduzierung unterscheidbar:

• 1. Das Fahrzeug F fährt zunächst mit einer konstanten Geschwin­ digkeit v₁ und erzeugt dabei einen Geräuschpegel von G₁, der unterhalb des maximal zulässigen Geräuschgrenzwertes Gmax liegt. Der Fahrer 40 möchte mit voller Leistung auf eine Ge­ schwindigkeit v₂ (v₂ < v₁) beschleunigen und würde somit einen Ge­ räuschpegel von G_1/2 erzeugen, der über dem Geräuschgrenzwert Gmax liegt. Die geräuschbegrenzende Steuerung oder Regelung der Steuereinheit 2 wählt jedoch eine reduzierte Last L_red, die wäh­ rend der Beschleunigungsphase von v₁ auf v₂ den Geräuschgrenz­ wert Gmax nicht überschreiten läßt.
• 2. Das Fahrzeug F fährt zunächst mit einer konstanten Geschwin­ digkeit v₁ und erzeugt dabei einen Geräuschpegel G₁, der unter­ halb des maximal zulässigen Geräuschgrenzwertes Gmax liegt. Der Fahrer 40 möchte mit einer Wunschlast L_w auf eine Geschwindig­ keit v₂ beschleunigen. Der aus der Geschwindigkeit v₂ resultie­ rende Geräsuchpegel G₂ würde jedoch den zulässigen Geräusch­ grenzwert Gmax überschreiten (G₂ < Gmax). Die geräuschbegrenzende Steuerung/Regelung wählt eine reduzierte Last L_red, die das Fahrzeug F bei einem Geräuschpegel G_1,2 < Gmax von v₂ auf v_max < v₂ beschleunigt. Bei v_max erzeugt das Fahrzeug F dann den maximal zulässigen Geräuschgrenzwert Gmax. Die geräuschbegren­ zende Steuerung/Regelung der Last L_red verläuft von v₁ bis v_max unter Berücksichtigung von steigenden Fahrgeräuschpegeln, die Folge von höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten sind.
• 3. Das Fahrzeug F fährt zunächst mit einer konstanten Geschwin­ digkeit v₁ und einem betreffenden Geräuschpegel G₁ in ein Wohn­ gebiet ein. Der aktuelle Geräuschpegel G₁ überschreitet jedoch den für das Wohngebiet geltenden zulässigen Geräuschgrenzwert Gmax (G₁ < Gmax). Die geräuschbegrenzende Laststeuerung/- regelung geht daraufhin solange in den Motorbremsbetriebsmodus oder betätigt die Bremsen bis eine gegenüber v₁ reduzierte Ge­ schwindigkeit v_max (v_max < v₁) mit dem zulässigen Geräuschgrenz­ wert Gmax (Gmax < G₂) erreicht wird.

Je nach Art und Ausführung des Fahrzeugs F ist die Ausgabeein­ heit 10 zur Anzeige des momentanen Regel- und/oder Steuerzu­ stands der Steuereinheit 2 in Form eines im Cockpit angeordne­ ten Bildschirms ausgeführt. Beispielsweise sind mittels der Ausgabeeinheit 10 die momentane Fahrzeugposition P(F), der um­ gebungsbezogene/fahrzeugbezogene Geräuschpegel G(U), G(F) und/oder die Betriebsgröße B, insbesondere deren Soll- und/oder Istwert, sowie die momentane oder gewünschte Last L darstell­ bar.

In Fig. 4 sind beispielhaft zwei Fahrzeuge F dargestellt, die jeweils mit der Anordnung 1 ausgerüstet sind, und eine Straße 42 befahren. Entlang der zu befahrenden Straße 42 liegen ver­ schiedene Zonen mit unterschiedlicher Lärmsensibilität, z. B. ein Wohngebiet 44, ein Krankenhaus 46, eine Parkanlage 48, ein Industriegebiet 50 (Fabrik mit Nachtschicht), ein Waldgebiet 52 sowie eine Schule 54. Mittels der Anordnung 1 (auch als Lär­ mabstrahlungsbegrenzer oder Noise-Emission-Limiter bezeichnet) wird anhand der jeweiligen Steuereinheit 2 des Fahrzeugs F eine Last L durch geräuschabhängige Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße B eingestellt, welche einen das jeweilige Gebiet 44 bis 54 kennzeichnenden Grenzwert Gmax für den Gesamt- Geräuschpegel G(G) = G(U, F) = G(U) + G(F) nicht überschreitet. Dabei wird die geräuschabhängige Steuerung und/oder Regelung der Be­ triebsgröße B in Abhängigkeit von dem zu durchfahrenden Gebiet 44 bis 54 und/oder in Abhängigkeit von der Zeit ausgeführt. Beispielsweise ist in der Nähe der Gebiete 44, 46 und 54 (Wohn­ gebiet, Krankenhaus bzw. Schule) am Tag T in der Regel ein hö­ herer Grenzwert von Gmax = 65 dB(A) für den maximal zulässigen Gesamt-Geräuschpegel G(G) einzuhalten als bei Nacht N mit Gmax = 45 dB(A). In der Nähe der Gebiete 48, 50 ist dabei mittels der Steuereinheit 2 das zugehörige Fahrzeug 2 derart bezüglich der Betriebsgröße B und der Last L einzustellen, daß am Tag T der Grenzwert Gmax von 70 dB(A) und in der Nacht N ein Grenz­ wert Gmax von 65 dB(A) als maximal zulässiger Geräuschpegel nicht überschritten wird. Demgegenüber kann in den Gebieten 52 bzw. im Gebiet 56 in der Nähe einer Autobahn, welche außerhalb von lärmgeschützten Gebieten 44 bis 50, 54 liegen, die ge­ räuschbezogene Steuerung/Regelung der Last L ausgeschaltet wer­ den, da in diesen Gebieten 52, 56 keine Lärmimmissionsgrenzwer­ te seitens des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (TA-Lärm) vorge­ geben sind.

Claims (19)

1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Last (L) ei­ nes Fahrzeugs (F), wobei mittels einer Aufnahmeeinheit (6, 6A bis 6C) die momentane Last (L) des Fahrzeugs (F) anhand mindes­ tens einer Betriebsgröße (B) des Fahrzeugs (F) ermittelt und mittels einer Steuer- oder Regeleinheit (2) die Betriebsgröße (B) gesteuert und/oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Steuer- oder Regeleinheit (2) die Betriebsgröße (B) in Abhän­ gigkeit von einem aus der momentanen Last (L) des Fahrzeugs (F) resultierenden Geräuschpegel (G(F)) gesteuert und/oder geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Be­ triebsgröße (B) die den Geräuschpegel (G(F)) begründende Be­ triebsgröße (B) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Be­ triebsgröße (B) eine Drehzahl, ein Drehmoment, eine Geschwin­ digkeit und/oder eine Beschleunigung verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ge­ räuschpegel (G(G), G(F), G(O)) anhand der momentanen Last (L) des Fahrzeugs (F) und/oder anhand von Umgebungsgeräuschen (8) ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ge­ räuschpegel (G(G), G(F), G(O)) auf einen Grenzwert (Gmax) über­ wacht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ triebsgröße (B) in Abhängigkeit von der momentanen Position (P(F)) des Fahrzeugs (F) gesteuert und/oder geregelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ triebsgröße (B) zeitabhängig gesteuert und/oder geregelt wird.

8. Anordnung (1) zur Steuerung und/oder Regelung einer Last (L) eines Fahrzeugs (F) mit einer Aufnahmeeinheit (6, 6A bis 6C) zur Ermittlung der momentanen Last (L) des Fahrzeugs (F) anhand mindestens einer Betriebsgröße (B) des Fahrzeugs (F) und einer Steuer- oder Regeleinheit (2) zur Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße (B), dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Steuer- oder Regeleinheit (2) die Betriebsgröße (B) in Abhän­ gigkeit von einem aus der momentanen Last (L) des Fahrzeugs (F) resultierenden Geräuschpegel (G(F)) steuerbar und/oder regelbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnah­ meeinheit (6A, 6B) ein Geräuscherfassungssystem (16, 16A, 16B) zur Ermittlung der Umgebungsgeräusche (8) und/oder von fahr­ zeugbezogenen Geräuschen umfaßt.

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnah­ meeinheit (6) zur Erfassung einer Geschwindigkeit, einer Be­ schleunigung, einer Antriebsdrehzahl und/oder eines Antriebsmo­ ments vorgesehen ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufnah­ meeinheit (6C) ein Ortungssystem (32, 36, 38) zur Ermittlung der momentanen Fahrzeugposition (P(F)) und/oder ein Informati­ onssystem (34, 12) zur Ermittlung eines daraus resultierenden, umgebungsbezogenen Geräuschpegels (G(U)) vorgesehen ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder Regeleinheit (2) eine Eingabevorrichtung (14) zur manuel­ len Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße (B) aufweist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder Regeleinheit (2) bei der Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße (B) über die Aufnahmeeinheit (6C) Vorgaben von externen Systemen, insbesondere eines Verkehrsleitsystems, be­ rücksichtigt.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgaben von externen Systemen hinsichtlich der Steuerung und/oder Rege­ lung der Betriebsgröße (B) durch die Steuer- oder Regeleinheit (2) vom Fahrzeugführer (40) und/oder von einem Fahrzeuginsassen überstimmbar sind.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausga­ beeinheit (10) zur Ausgabe von fahrzeug- und/oder umgebungsre­ levanten Daten, insbesondere der momentanen Fahrzeugposition (P(F)) und der Betriebsgröße B, vorgesehen ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingrif­ fe der Steuer- oder Regeleinheit (2) in das Fahrzeugsystem bei der Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße (B) sowie fahrzeugbezogene Betriebsgrößen (B) zur Dokumentation im Daten­ speicher (12) hinterlegt werden.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus den im Datenspeicher (12) hinterlegten Daten (D) Statistiken erstell­ bar sind.

18. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß aus den im Datenspeicher (12) hinterlegten Daten (D) Empfehlungen für Fahrzeugwartung und -reparatur ableitbar sind.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingrif­ fe der Steuer- oder Regeleinheit (2) in das Fahrzeugsystem bei der Steuerung und/oder Regelung der Betriebsgröße (B) an ein externes System zur Überwachung übermittelbar ist.