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Die vorliegende Erfindung betrifft das Problem der Motorgeräuschemission durch Kraftfahrzeuge, insbesondere durch Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Lautstärke und Spektrum der Geräuschemission eines solchen Fahrzeugs im Betrieb ist zwar weniger durch den Motor und dessen Leistungsfähigkeit als durch die Struktur des Abgasstrangs bestimmt, dennoch assoziieren viele Verbraucher ein „kerniges” Motorengeräusch mit hoher Leistung und erwarten, ein solches Geräusch bei einem sportlichen oder zumindest sportlich gefahrenen Fahrzeug zu hören. Ein Motorengeräusch, das stärker ist als technisch unvermeidlich, wird jedoch von anderen Personen häufig als Zumutung empfunden und kann in einer Umgebung, in der die Geräuschemission reglementiert ist, den Fahrer mit dem Gesetz in Konflikt bringen.
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Aus
DE 10 2006 003 728 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem die Geräuschemission durch das Verstellen einer im Ansaugstrang des Motors angeordneten Klappe beeinflussbar ist. Eine solche Klappe gibt dem Fahrer zwar die Möglichkeit, die Geräuschemission zu dämpfen, wenn er dies für nötig oder zweckmäßig hält, doch die Wahrscheinlichkeit, dass dies dann, wenn es objektiv nötig ist, vergessen wird, ist hoch.
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DE 10 2004 044 513 A1 schlägt eine Vorrichtung zur Innenraum-Geräuschgestaltung in einem Kraftfahrzeug vor, die es erlaubt, die Geräuschemission zumindest in den Innenraum des Fahrzeugs an den Fahrstil des Fahrers anzupassen. Ein wirksamer Schutz der Umgebung vor unnötiger Geräuschemission ist mit dieser Vorrichtung jedoch nicht erreichbar. Selbst wenn eine solche Vorrichtung eingesetzt würde, um die Geräuschemission auch in die Umgebung zu steuern, wäre Voraussetzung für einen wirksamen Emissionsschutz zum einen, dass Fahrer seinen Fahrstil in für die Vorrichtung erkennbarer Weise an die Geräuschempfindlichkeit der Umgebung anpasst und zum anderen, dass die Vorrichtung eine solche Anpassung sofort und sicher erkennt. Von beidem kann nicht ausgegangen werden.
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Es besteht daher Bedarf nach einem Kraftfahrzeug, das in der Lage ist, einerseits einem daran interessierten Fahrer ein Motorgeräusch zu bieten, das dieser als zu einem sportlichen Fahrstil passend empfindet, und andererseits die Umgebung erforderlichenfalls vor unnötiger Beschallung zu schützen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einem Motor und Mitteln zur motorlastunabhängigen Beeinflussung von Motorgeräuschemission des Fahrzeugs und einem Umgebungssensor, der eingerichtet ist, die Geräuschempfindlichkeit der Umgebung einzuschätzen und in einer als wenig geräuschempfindlich beurteilten Umgebung eine stärkere Motorgeräuschemission zuzulassen als in einer als stark geräuschempfindlich beurteilten Umgebung.
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Die Mittel zur Beeinflussung der Geräuschemission können eine in einem Ansaug- oder Abgasstrang des Motors angeordnete Klappe umfassen.
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Ergänzend oder alternativ, insbesondere für die Geräuschemission ins Fahrzeuginnere, können die Mittel auch einen Lautsprecher umfassen, der z. B. mit einem an geeigneter Stelle des Motors aufgezeichneten oder synthetisch erzeugten Motorengeräuschsignal beschaltet sein kann.
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Als Teil des Umgebungssensors kann eine Kamera vorgesehen sein.
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Eine Bildauswerteeinheit, die Bilder von der Kamera empfängt, kann eingerichtet sein, anhand von Bildern der Kamera ein Wohngebiet und/oder ein unbewohntes Gebiet zu identifizieren, um im einen Falle eine stärkere Geräuschemission zuzulassen bzw. im anderen Falls die Geräuschemission stärker zu dämpfen.
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Die Bildauswerteeinheit kann auch eingerichtet sein, in Bildern der Kamera Verkehrsschilder zu identifizieren. Anhand der Verkehrsschilder ist insbesondere eine Beurteilung möglich, ob sich das Fahrzeug innerhalb oder außerhalb einer geschlossenen Ortschaft befindet bzw. ob und ggf. welche Geschwindigkeitsbegrenzung auf der gegenwärtig befahrenen Straße gilt, um die Geräuschemission daran anzupassen.
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Alternativer oder zusätzlicher Bestandteil des Umgebungssensors kann ein Navigationssystem sein.
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Ein solches Navigationssystem kann eingerichtet sein, um anhand gespeicherter Kartendaten zu differenzieren, ob sich das Fahrzeug innerhalb oder außerhalb einer geschlossenen Ortschaft befindet, und die Mittel zur Beeinflussung der Geräuschemission entsprechend anzusteuern.
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Ein solches Navigationssystem kann auch eingerichtet sein, um anhand der Kartendaten zu entscheiden, ob sich das Kraftfahrzeug in Hörweite einer gegen Geräuschemission besonders empfindlichen Einrichtung wie etwa einem Krankenhaus, einer Schule oder dergleichen befindet, um ggf. die Geräuschemission zu dämpfen.
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Zweckmäßigerweise sind die Mittel zur motorlastunabhängigen Beeinflussung der Geräuschemission zwischen einem Betriebsmodus, in dem die Motorgeräuschemission entsprechend der Geräuschempfindlichkeit der Umgebung wie oben beschrieben beeinflusst wird, und wenigstens einem Betriebsmodus umschaltbar, in dem die Motorgeräuschemission von der Geräuschempfindlichkeit der Umgebung unabhängig ist.
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Die Umschaltung zwischen diesen Betriebsmodi kann vom Fahrer an einem Schalter vorgenommen werden, so dass ein Fahrer, der auf ein auffälliges Motorgeräusch keinen Wert legt, das Fahrzeug ständig mit gedrosselter Geräuschemission betreiben kann oder der Fahrer sich über die Einschätzung der Geräuschempfindlichkeit der Umgebung durch den Umgebungssensor hinwegsetzen und eine starke Geräuschemission unabhängig von der Umgebung zulassen kann.
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Letzteres kann insbesondere dann von Interesse sein, wenn nicht nur die Geräuschemission, sondern auch andere Betriebsparameter des Fahrzeugs, insbesondere solche, die tatsächlich mit einem mehr oder weniger sportlichen Fahrverhalten des Fahrzeugs zusammenhängen, zusammen mit der Geräuschemission gesteuert werden. Als solche Parameter kommen insbesondere in Betracht:
- – die Nachgiebigkeit der Stoßdämpfer: diese können, wenn das Fahrzeug ein vom Publikum mit sportlicher Fahrweise assoziiertes starkes Geräusch emittiert, härter eingestellt sein als bei mit eher komfortorientierter Fahrweise assoziiertem gedämpftem Geräusch, um eine bei schnellem Fahren erwünschte bessere Bodenhaftung und verstärkte haptische Rückkopplung für den Fahrer zu bieten;
- – das Übersetzungsverhältnis der Lenkung: dies kann bei starkem Geräusch höher sein als bei gedämpftem, so dass das Fahrzeug in ersterem Falle stärker auf eine Lenkbewegung des Fahrers anspricht;
- – das Ausmaß der Lenkunterstützung durch eine Servolenkung: diese kann bei starkem Geräusch geringer sein als bei gedämpftem;
- – eine Schaltschwelle für das Umschalten zwischen zwei Gängen in einem Automatikgetriebe oder automatisierten Schaltgetriebe: diese kann bei starkem Geräusch niedriger liegen als bei gedämpftem, um hohe Beschleunigungen zu ermöglichen.
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Die Umschaltung zwischen den Betriebsmodi kann alternativ auch auf einer Beurteilung des Fahrstils basieren, vorzugsweise derart, dass bei einer Beurteilung des Fahrers als ruhig oder komfortorientiert ein dauerhaft gedrosseltes Motorengeräusch emittiert wird, während bei einem als sportlich beurteilten Fahrer die Geräuschemission entsprechend der Beurteilung der Umgebung variiert.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zur Beeinflussung der Geräuschemission eines Kraftfahrzeugsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Das in 1 gezeigte System umfasst zum einen ein an sich bekanntes Navigationssystem 1. Unter Funktionsgesichtspunkten kann das Navigationsgerät 1 untergliedert werden in eine Funkeinheit 2, die die geografische Position eines Fahrzeugs, in welches das Navigationsgerät 1 eingebaut ist, anhand von über eine Antenne 3 empfangenen Satellitensignalen abschätzt, und eine Kartenauswertungseinheit 4, die auf in einem mitgeführten Massenspeicher 5 gespeicherte Kartendaten zugreift, um anhand dieser Kartendaten die Plausibilität der Ortbestimmung durch die Funkeinheit 2 zu überprüfen und sie ggf., z. B. wenn am von der Funkeinheit 2 spezifizierten Ort keine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs befahrbare Straße vorhanden ist, zu korrigieren und eine Straße in der Nähe des von der Funkeinheit 2 vermuteten Ortes zu finden, deren Verlauf zur aktuellen Fahrtrichtung des Fahrzeugs und seinem bisher zurückgelegten Weg passt, und die folglich dem wahren Standort des Fahrzeugs entsprechen könnte. Um diese Aufgabe zu erfüllen, muss die Kartenauswertungseinheit 4 ohnehin Karteninformation berücksichtigen, die nicht nur den unmittelbaren Standort des Fahrzeugs betrifft, sondern auch dessen Umgebung. Anhand dieser Informationen können mit geringem Rechenaufwand verschiedene Entscheidungen getroffen werden, insbesondere, ob:
- – sich das Fahrzeug innerhalb oder außerhalb einer geschlossenen Ortschaft befindet,
- – ob sich Gebäude in Hörweite des Fahrzeugs befinden (im einfachsten Fall kann als Hörweite eine feste Entfernung vom Fahrzeug angenommen werden; denkbar ist aber auch, Informationen zum topografischen Profil oder zur Umgebungsvegetation zu berücksichtigen und z. B. eine verringerte Hörweite anzunehmen, wenn die Umgebung bewaldet ist oder wenn sich zwischen dem Fahrzeug und benachbarten Gebäuden eine Bodenerhebung befindet.)
- – ob die in Hörweite befindlichen Gebäude Wohngebäude oder Gewerbegebäude sind,
- – ob sich unter den benachbarten Gebäuden solche befinden, die besonderen Schutzes vor Geräuschimmission bedürfen, wie etwa Krankenhäuser oder Schulen.
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Das Ergebnis der Beurteilung wird an eine Steuereinheit 6 weitergegeben. Es kann auf der Berücksichtigung eines oder mehrerer der oben beschriebenen Kriterien beruhen. Es kann binärer Form sein, wobei z. B. ein Wert 0 anzeigt, dass unter Berücksichtigung der dem Navigationsgerät 1 zur Verfügung stehenden Informationen eine Dämpfung der Betriebsgeräuschemission wünschenswert ist, während der Wert 1 anzeigt, dass eine solche Dämpfung nicht notwendig ist. Das vom Navigationsgerät 1 an die Steuereinheit 6 gelieferte Ergebnis kann auch ein realer Wert zwischen 0 und 1 sein, dessen Zahlenwert repräsentativ ist für den Grad der Gewissheit der Entscheidung für oder gegen Geräuschdämpfung.
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Die Steuereinheit 6 empfängt ein weiteres Beurteilungsergebnis von einer Bildauswerteeinheit 7, die ihrerseits mit einer die Umgebung des Fahrzeugs erfassenden Kamera 8 verbunden ist. Eine Kamera, die die vor dem Fahrzeug liegende Straße und deren Umgebung erfasst, ist Bestandteil vieler Fahrerassistenzsysteme; wenn eine solche Kamera am Bord des Fahrzeugs vorhanden ist, wird sie zweckmäßigerweise im Rahmen der vorliegenden Erfindung mitgenutzt. Die Bildauswerteeinheit 7 kann die von der Kamera 8 gelieferten Bilder nach verschiedenen Kriterien untersuchen. Ein erster Auswertungsansatz, der als solcher bereits in existierenden Fahrerassistenzsystemen praktiziert wird, ist die Auffindung von Verkehrszeichen in den gelieferten Bildern und die Analyse ihres Bedeutungsgehalts. Basierend auf erkannten Verkehrsschildern wie etwa expliziten Geschwindigkeitsbeschränkungen oder Ortseingangs- und ausgangsschildern ermittelt die Bildauswerteeinheit 7 die für die befahrene Straße geltende Höchstgeschwindigkeit und meldet diese an die Steuereinheit 6. Die Steuereinheit 6 kann diese Höchstgeschwindigkeit heranziehen, um die Plausibilität der von der Kartenauswerteeinheit 4 gelieferten Ergebnisse zu überprüfen, oder sie kann sie einfach logisch miteinander verknüpfen, dahingehend, dass beispielsweise entschieden wird, die Geräuschemission sowohl dann zu dämpfen, wenn die Kartenauswerteeinheit 4 dies empfiehlt als auch, wenn die von der Bildauswerteeinheit 7 ermittelte gegenwärtige Höchstgeschwindigkeit der in geschlossenen Ortschaften zulässige Wert oder niedriger ist.
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Denkbar ist auch, dass die Bildauswerteinheit 7 die Art der Bebauung in der Umgebung des Fahrzeugs beurteilt, um anhand dieser Beurteilung, unterstützend zum Ergebnis der Kartenauswerteeinheit 4, eine Empfehlung über die Notwendigkeit der Geräuschdämpfung abzugeben.
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Nicht zuletzt kann mit Hilfe der Kamera 8 die Umgebungshelligkeit beurteilt werden, um z. B. bei Nacht eine ungedämpfte Geräuschemission nur unter engeren Bedingungen zuzulassen als tagsüber.
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Ein Wählschalter 9 am Armaturenbrett des Fahrzeugs erlaubt die Umschaltung der Steuereinheit 6 zwischen verschiedenen Betriebsmodi. In einem ersten Modus ist die Geräuschemission unabhängig von der Umgebung des Fahrzeugs immer gedämpft. Nur in einem zweiten Modus findet eine unter Berücksichtigung der Umgebung wie oben beschrieben variable Geräuschemission statt. Fakultativ kann auch ein dritter und/oder ein vierter Modus vorhanden sein. Im dritten Modus ist die Geräuschemission ständig ungedämpft. Im vierten Modus führt die Steuereinheit 6, beispielsweise basierend auf Schnelligkeit und Häufigkeit von Beschleunigungs- und Bremsvorgängen, der Schnelligkeit von Lenkradbewegungen oder anderen geeigneten Kriterien eine Beurteilung des Fahrstils des Fahrers durch, um bei einem als ruhig oder komfortorientiert beurteilten Fahrer die Geräuschemission entsprechend dem ersten Betriebsmodus ständig gedämpft zu halten, einem als sportlich beurteilten Fahrer aber entsprechend dem zweiten Betriebsmodus zumindest dann, wenn dies mit Rücksicht auf die Umgebung unbedenklich ist, ein ungedämpftes Betriebsgeräusch zu bieten.
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Zur Beeinflussung der Geräuschemission kommen unterschiedliche Mittel in Betracht. Ein Lautsprecher kann beispielsweise eingerichtet sein, um bei ungedämpftem Betrieb gewünschte Anteile des Motorengeräuschs zu verstärken oder um in gedämpftem Betrieb unerwünschte Anteile durch gegenphasige Schallemission auszulöschen. Einen Einfluss auf die Motorleistung haben diese Maßnahmen jedoch nicht. Bevorzugt ist, dass die Steuereinheit 6 die Geräuschemission durch Ansteuern einer Klappe 10 oder eines anderen beweglichen Elements im Abgasstrang des Fahrzeugs beeinflusst. Da die Schalldämpfung im Abgasstrang im Allgemeinen die verfügbare Leistung des Motors beeinträchtigt, besteht hier zumindest die Möglichkeit, in einer Stellung der Klappe 10, in der diese z. B. schalldämpfende Absorber vom Abgasstrang abtrennt, tatsächlich zusätzliche Leistungsreserven des Motors verfügbar zu machen.
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Neben der Klappe 10 steuert die Steuereinheit 6 noch ein oder mehrere andere Subsysteme des Fahrzeugs, wie etwa Stoßdämpfer, Lenkung, Servolenkung und Schaltung, um diese an den erfassten Fahrstil oder einen durch Einstellung des Schalters 9 direkt zu erkennen gegebenen Wunsch des Fahrers nach sportlichem oder komfortorientiertem Fahrzeugverhalten anzupassen. Für ein sportliches Fahrzeugverhalten, d. h. wenn die Steuereinheit 6 starke Geräuschemission zulässt, stellt sie gleichzeitig die Nachgiebigkeit der Stoßdämpfer auf einen niedrigeren Wert als bei gedämpfter Geräuschemission, um dem Fahrer ein für schnelles, sportliches Fahren benötigtes direktes Gefühl für die Fahrbahn und gute Bodenhaftung zu bieten. Bei einem Steer-by-Wire-Lenskystem kann auch die Lenkübersetzung zusammen mit der Geräuschemission variiert werden. Bei starker Emission sollte das Fahrzeug stärker auf eine Lenkbewegung des Fahrers ansprechen, um ein schnelles Manövrieren auf kurvenreicher Strecke zu erleichtern.
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Auch das Ausmaß der Lenkunterstützung durch eine Servolenkung kann mit der Geräuschemission variiert werden. Diese kann bei starker Geräusch, passend zu sportlicher Fahrweise, geringer sein als bei gedämpftem, um den Fahrer am Lenkwiderstand einen eventuellen Seitwärtsschlupf spüren zu lassen.
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Eine Schaltschwelle für das Umschalten zwischen zwei Gängen in einem Automatikgetriebe oder automatisierten Schaltgetriebe kann bei starker Geräusch niedriger liegen als bei gedämpftem, um hohe Beschleunigungen zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Navigationsgerät
- 2
- Funkeinheit
- 3
- Antenne
- 4
- Kartenauswerteseinheit
- 5
- Massenspeicher
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Bildauswerteeinheit
- 8
- Kamera
- 9
- Wählschalter
- 10
- Klappe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006003728 A1 [0002]
- DE 102004044513 A1 [0003]
