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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und das Gebiet der computergesteuerten Klangsimulation.
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Der Antrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Verbrennungsmotors, erzeugt im Betrieb ein komplexes und für eine Fahrzeugmarke oder ein Fahrzeugmodell charakteristisches Klangpanorama, das spezifisch für die modelltypische oder auch fahrzeugindividuelle Bauart und Zusammenstellung des Verbrennungsmotors und des kompletten Antriebsstrangs ist. Dazu zählen insbesondere alle technischen Komponenten, Anbauteile und die den Betrieb ermöglichenden beweglichen oder rotierenden, u.U. fluid- oder luftführenden Bauteile. Dieses individuelle Klangpanorama kann signifikant zum ästhetischen Wert eines Fahrzeugs beitragen. Dies gilt insbesondere für hochpreisige Sportwagen-, Luxus-, Tuning- und quasi alle Oldtimersegmente des Automobilmarkts sowie weite Teile des Motorradmarkts.
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Mit der zunehmenden Verbreitung der Elektromobilität in Form von rein elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen und Hybridfahrzeugen steigt auch die Nachfrage nach Umrüstungen von ursprünglich mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten Fahrzeugen auf einen rein elektrischen Antrieb. Eine solche Umrüstung umfasst typischerweise einen Ausbau des Original-Verbrennungsmotors zusammen mit dem dann nicht mehr benötigten Getriebe, der Abgasanlage und weiteren Peripheriegeräten des Verbrennungsmotors, wie z.B. Kraftstoff- und Ölpumpen, Lichtmaschine, Motorkühlung usw. Hierdurch gehen jedoch die in vielen Kraftfahrzeugen werttragenden, charakteristischen und markengebenden Betriebsgeräusche vor allem des Originalmotors und der Peripheriegeräte verloren.
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Die
DE 20 2009 012 358 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Motorgeräuschs in / an einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgeräusch mittels einer speziell vorgegebenen Elektronik künstlich erzeugt wird, das dem eines Verbrennungsmotors ähnlich ist und innerhalb und außerhalb des Elektrokraftfahrzeugs gut hörbar ist.
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Die WO 2016/ 026 889 A1 offenbart ein aktives Geräuschsystem, eine Steuerung für ein aktives Geräuschsystem, ein Verfahren und ein Hybrid-Elektrofahrzeug und betrifft die Verwendung eines aktiven Geräuschsystems zum Bereitstellen von Geräuschen, wenn ein Verbrennungsmotor nicht aktiv ist.
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Demgegenüber liegt dieser Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine technische Lösung bereitzustellen, die es ermöglicht, in einem Kraftfahrzeug ohne Verbrennungsmotor den Klang eines gewünschten Verbrennungsmotors wie z.B. eines zuvor ausgebauten Originalmotors möglichst originalgetreu, charakteristisch und markengebend zu reproduzieren.
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Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Zur Lösung der Aufgabe ist gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Fahrzeug vorgesehen, welches eine Vorrichtung zum Simulieren von Betriebsgeräuschen eines gewünschten Verbrennungsmotors, einen gegebenen Antrieb und eine Abgasanlage mit einem Abgaskrümmer aufweist, wobei der Abgaskrümmer freie Krümmerrohre aufweist, wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit sowie kommunikativ mit der Steuereinheit gekoppelte Lautsprecher aufweist, wobei an den freien Krümmerrohren jeweils einer der Lautsprecher so installiert ist, dass das freie Krümmerrohr für den Lautsprecher einen Schallkanal bildet, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf einem aktuellen Motorlastparameter des gegebenen Antriebs an jedem installierten Lautsprecher ein Betriebsgeräusch wiederzugeben, welches dem realen Betriebsgeräusch entspricht, welches bei Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Motorlastparameter an dem freien Krümmerrohr wahrnehmbar ist. Beispielsweise könnte das Betriebsgeräusch in der Anschlussebene zwischen Zylinderauslass und Krümmer in das freie Krümmerrohr abgegeben werden Das wiedergegebene Betriebsgeräusch könnte beispielsweise so beschaffen sein, dass jeder der Lautsprecher die jeweiligen ungedämpften „rohen“, „hässlichen“ Verbrennungs-/ Betriebsgeräusche des jeweiligen Zylinders des gewünschten Verbrennungsmotors am entsprechenden Zylinderauslass wiedergibt. Bevorzugt sind die Lautsprecher dazu ausgebildet, einen entsprechend hochdynamischen, originalgetreuen Schalldruck zu erzeugen, der wie beim originalen Verbrennungsmotor durch die Abgasanlage abgedämpft werden könnte.
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Zudem könnte auch die originale Anzahl der Zylinder des gewünschten Verbrennungsmotors durch die gleiche Anzahl Lautsprecher ersetzt werden. In einem Beispiel sind einer oder mehrere der Lautsprecher im selben Winkel wie der Auslass des jeweiligen Zylinders des gewünschten Verbrennungsmotors angeordnet. Die Lage und der Winkel der Lautsprecher könnten zur weiteren Näherung der Simulation an die Originalgeräusche in Lage und Winkel den originalen Geräuschgebern entsprechen, um die originale Klangcharakteristik so realistisch wie möglich nachzubilden. Auch könnte die Zündreihenfolge des zu simulierenden gewünschten Verbrennungsmotors bei Wiedergabe der Betriebsgeräusche über die Steuereinheit an die jeweiligen Lautsprecher eingehalten werden. Somit könnte ein charakterisierender, markengebender Gesamtklang erzeugt werden, dessen zu hörende Klangcharakteristik erst im Zusammenspiel mit der Abgasanlage und ggf. weiteren Peripheriegeräten des gewünschten Verbrennungsmotors entsteht. Diese Klangcharakteristik könnte daher erheblich realistischer und originalgetreuer sein als ein über einen freien Lautsprecher wiedergegebener, aufgenommener oder synthetisch generierter Gesamtklang.
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Das Fahrzeug weist einen gegebenen Antrieb sowie eine Abgasanlage mit einem Abgaskrümmer auf. Die Abgasanlage steht jedoch nicht notwendigerweise in direktem Zusammenhang mit dem gegebenen Antrieb, d.h., die Abgasanlage ist nicht notwendigerweise unmittelbar mit dem gegebenen Antrieb verbunden. Falls der gegebene Antrieb Abgase emittiert, so können diese beispielsweise durch eine dedizierte Abgasanlage des gegebenen Antriebs abgeführt werden, oder beispielsweise weist die Abgasanlage zusätzlich eines oder mehrere angeschlossene Krümmerrohre auf, die mit Abgasauslässen des gegebenen Antriebs hydraulisch verbunden sind, sodass in diesem Beispiel das Fahrzeug zum Erzeugen eines Gesamtklangs aus dem gegebenen Antrieb über die angeschlossenen Krümmerrohre und mithilfe der Lautsprecher über die freien Krümmerrohre ausgebildet sein könnte.
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Der Begriff „freies Krümmerrohr“ wird hierin verstanden als jedes Krümmerrohr, das nicht zur Abführung von Abgasen eines Verbrennungsmotors an einen Zylinder des Verbrennungsmotors angeschlossen ist. Ein freies Krümmerrohr muss also nicht notwendigerweise mit einem Lautsprecher belegt sein, sondern kann je nach gewünschtem Klangbild beispielsweise mit einem Verschlussdeckel oder einem Resonanzteil verschlossen sein oder ganz oder teilweise offen gelassen werden. Die freien Krümmerrohre des Abgaskrümmers der Abgasanlage können zur Installation an einem Original-Verbrennungsmotor ausgelegt sein, der jedoch in dem Fahrzeug nicht installiert sein muss. Die Abgasanlage weist typischerweise eine serielle Rohrkonstruktion auf, die mit den Krümmerrohren hydraulisch gekoppelt ist. Somit könnte die Abgasanlage einen Schallkanal für von den installierten Lautsprechern emittierte Schallwellen bereitstellen. Vorzugsweise könnte die gesamte Abgasanlage technisch auf den gewünschten Verbrennungsmotor abgestimmt sein, dessen originales Verbrennungsmotorgeräusch simuliert werden soll. Auch eine dem Fahrzeug zugeordnete, übliche, charakterisierende, markengebende Abgasanlage aus einem der Marke zugehörigen Tuningsektor könnte bevorzugt für die Simulation komplett weiterverwendet werden.
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Der gegebene Antrieb des Fahrzeugs könnte beispielsweise einen Nicht-Verbrennungsmotor (wie z.B. einen Elektromotor, jedoch nicht darauf beschränkt) aufweisen und / oder einen Motor, dessen Motorgeräusch sich signifikant in Lautstärke und / oder Klangfarbe von dem des gewünschten Verbrennungsmotors unterscheidet. Insbesondere könnte der gegebene Antrieb einen gegebenen Verbrennungsmotor aufweisen, der sich von dem gewünschten Verbrennungsmotor in seiner Konstruktion unterscheidet. Ohne Einschränkung zählen dazu insbesondere ein abweichender Hersteller, unterschiedliche Materialien und / oder Abmessungen, eine abweichende Zylinderanzahl und / oder eine abweichende Auslegung für einen bestimmten Kraftstoff. Der gegebene Antrieb kann einen oder mehrere Motoren aufweisen; insbesondere könnte es sich um einen Hybridantrieb handeln, der z.B. einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweisen könnte. Unabhängig von der Art des Antriebs wird hierin davon ausgegangen, dass das Fahrzeug der Simulationsvorrichtung elektrische Energie im für den Betrieb der Steuereinheit und der Lautsprecher benötigten Umfang bereitstellen kann.
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Ausführungsformen könnten den gegebenen Antrieb als Antrieb verwenden, könnten jedoch durch die darin installierte Vorrichtung zum Simulieren von Betriebsgeräuschen des gewünschten Verbrennungsmotors (hierin auch kurz als „Simulationsvorrichtung“ bezeichnet) vorteilhaft dazu befähigt sein, dabei die Betriebsgeräusche des gewünschten Verbrennungsmotors zu erzeugen. Dazu könnte die Steuereinheit eine Elektronik verwenden, die den aktuellen Motorlastparameter anhand einer vorgegebenen Beziehung in ein Betriebsgeräusch übersetzt, das der gewünschte Verbrennungsmotor abgibt, wenn er auf einer Last betrieben wird, die dem aktuellen Motorlastparameter des gegebenen Antriebs entspricht.
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Als aktueller Motorlastparameter wird hierin z.B. die physikalische Last verstanden, die an der Hauptwelle des gegebenen Antriebs angreift und dem vom laufenden Motor bereitgestellten Drehmoment entgegenwirkt; ferner z.B. eine beliebige messbare Größe, die zu der genannten physikalischen Last einen Korrelationsgrad von mindestens 50% aufweist, sowie z.B. ein beliebiger, die Last und / oder eine oder mehrere der vorgenannten Größen repräsentierender logischer Pegel wie z.B. ein digitaler Zahlenwert. Ohne Einschränkung könnte der aktuelle Motorlastparameter ein gemessenes Lastdrehmoment, eine Pedalstellung wie z.B. die Position eines Gas-, Brems- oder Kupplungspedals, einen Betätigungszustand einer Getriebekupplung, eine Motordrehzahl, eine Motordrehzahländerung, und / oder eine Bezeichnung für einen eingelegten Getriebegang, Getriebegangwechsel oder Lastwechselaufweisen bzw. aus diesen bestimmt sein. Der Begriff Motorlastparameter schließt sowohl stationäre Zustände als auch Lastwechsel bzw. Laständerungen des gegebenen Antriebs ein.
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Die Steuereinheit kann einen Eingang aufweisen, über den sie den aktuellen Motorlastparameter empfangen kann. Der aktuelle Motorlastparameter kann z.B. von einem im Fahrzeug vorinstallierten Messwandler (hierin auch als Geber bezeichnet) oder einer mit einem solchen Messwandler kommunikativ verbundenen Logik bereitgestellt werden; analog kann ein solcher Messwandler und ggf. eine solche Logik Bestandteil der Simulationsvorrichtung sein. Die Steuereinheit kann alternativ oder zusätzlich Signale mehrerer verschiedener Messwandler empfangen und diese in Kombination basierend auf einer mathematischen Formel in den aktuellen Motorlastparameter umrechnen.
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Die Steuereinheit verfügt typischerweise über einen Prozessor und einen Speicher, in dem für jeden Audiokanal, d.h. jeden installierten Lautsprecher bzw. jeden entsprechenden zu simulierenden Zylinder des gewünschten Verbrennungsmotors, Audiosamples gespeichert sein könnten, welche z.B. eine Aufnahme des realen Betriebsgeräuschs jedes einzelnen Zylinders des gewünschten Verbrennungsmotors darstellen, wie es z.B. im Original direkt am jeweiligen Zylinderauslass (z.B. in der Anschlussebene zwischen Zylinderauslass und Krümmer) wahrnehmbar ist und in das freie Krümmerrohr abgegeben wird. Dabei kann beispielsweise für jede einer vorgegebenen Anzahl von Last- oder Lastwechselstufen des gewünschten Verbrennungsmotors ein Audiosample vorhanden sein, das das Betriebsgeräusch auf ebendieser Stufe enthält. In diesem Fall könnte auf einem gegebenen Kanal das Betriebsgeräusch für einen gegebenen Wert des aktuellen Lastparameters des gegebenen Antriebs aus dem Audiosample für die diesem Wert entsprechende Laststufe ausgelesen und auf dem diesem Kanal zugewiesenen Lautsprecher wiedergegeben werden.
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Alternativ oder zusätzlich könnte das Betriebsgeräusch aus einem großen Audiosample ausgelesen werden, welches das Betriebsgeräusch des gewünschten Verbrennungsmotors als Antwort auf eine variable Lastvorgabe wie z.B. eine lineare Rampe enthält. In diesem Fall würde dem Wert des aktuellen Lastparameters eine bestimmte Zeitkoordinate des großen Audiosamples entsprechen, die daraufhin von dem Steuergerät angewählt und z.B. bei konstanter Last in einer Wiederholungsschleife wiedergegeben wird, bis der aktuelle Lastparameter einen anderen Wert annimmt. Eine Auswahl des wiederzugebenden Samples oder der wiederzugebenden Zeitkoordinate könnte z.B. mithilfe einer geeigneten Datenbank, Tabelle oder Indexdatei erfolgen.
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Bei Implementierung der Steuereinheit mit Audiosamples mit kurzer Laufzeit könnte die Länge der Samples bzw. die Samplingrate variabel oder konstant sein. Dabei sind die Audiosamples vorzugsweise so kurz, dass das ausgegebene Betriebsgeräusch auf Last- und / oder Drehzahländerungen in Echtzeit anspricht. Beispielsweise könnte eine variable Samplelänge der Dauer eines vollen Motorzyklus, also eine volle Umdrehung der Motorwelle, respektive einen einzelnen Zündvorgang des jeweiligen Zylinders umfassen. Dieser könnte dann für alle Drehzahlbereiche, ggf. engmaschig abgestuft, für jeweils unterschiedliche Lastzustände in den gleichen Drehzahlbereichen erfasst werden, da sich Verbrennungsgeräusche bei gleicher Drehzahl aus unterschiedlichen Lastzuständen und / oder Lastwechseln, also z.B. Zylinderfüllungen und Strömungsgeschwindigkeiten des Kraftstoff-Luft-Gemisches verschieden anhören könnten. Eine alternative Samplelänge könnte einem vollen Durchlauf der Zündfolge entsprechen, oder eine konstante Sampledauer könnte beispielsweise, ohne Beschränkung, im Bereich zwischen 100 µs und 100 ms liegen. Zur Wiedergabe könnten die Audiosamples z.B. in eine Warteschlange eingereiht werden. Dabei könnte vor Beginn der Wiedergabe eines neuen Samples das vorherige Sample komplett abgespielt werden, oder alternativ könnte bei Lastwechsel die Wiedergabe eines nicht vollständig abgespielten Samples unterbrochen werden und danach, möglichst ohne Unterbrechung, das nächste Sample abgespielt werden, z.B. entweder von Anfang an oder beginnend an der Zeitkoordinate, wo das zuvor gespielte Sample unterbrochen wurde.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit zusätzlich dazu ausgebildet, die Betriebsgeräusche des gewünschten Verbrennungsmotors mit Zusatzgeräuschen zu überlagern, wobei die Zusatzgeräusche einen Klang einer Fehlzündung des gewünschten Verbrennungsmotors und / oder ein Betriebsgeräusch eines Alternativbauteils aufweisen. Fehlzündungen könnten durch einen oder mehrere der Lautsprecher und / oder durch zusätzliche Lautsprecher am Abgassystem, z.B. an der originalen Entstehungsstelle im Abgassystem nahe beim Verbrennungsmotor, Luftgemische mit überschüssiger Kraftstoffmenge und daraus resultierenden Fehlzündungen simuliert werden. Für die Simulation von Fehlzündungen könnte die Steuereinheit z.B. einen Zufallsgenerator aufweisen, um die Fehlzündungen mit einer realistischen Häufigkeit zu simulieren, und / oder ein last- oder laständerungsabhängiges Verhalten der Fehlzündungen könnte durch entsprechende Gestaltung der Wiedergabe, simuliert werden, z.B. durch Nachschlagen einer lastabhängigen Fehlzündungshäufigkeit in einer vorgegebenen Tabelle.
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Bei einem Alternativbauteil könnte es sich um ein beliebiges Bauteil handeln, das ein modelltypisches, z.B. serienmäßiges oder originales, Bauteil des Fahrzeugs ersetzt und dadurch das Klangpanorama des modifizierten Fahrzeugs gegenüber dem Fahrzeug bei Verwendung des Originalbauteils abändert. Insbesondere könnte es sich um ein Tuningbauteil handeln, das absichtlich zur Manipulation des Klangpanoramas in das Fahrzeug eingebaut wurde. Ohne Einschränkung könnte es sich bei einem Alternativbauteil für das Modell Porsche 964 um ein Cuprohr handeln, welches typischerweise als Ersatz für einen serienmäßigen Vorschalldämpfer in die Abgasanlage eingebaut wird, um den Staudruck im Inneren der Abgasanlage zu reduzieren und das Betriebsgeräusch des Verbrennungsmotors innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs zu verstärken. In diesem Beispiel könnten vorzugsweise die Zusatzgeräusche des Cuprohrs durch einen Zusatzlautsprecher am Einbauort des Cuprohrs in der Abgasanlage wiedergegeben werden, um eine möglichst realistische Simulation des Cuprohr-Betriebsgeräuschs zu erzielen.
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Auch für beliebige andere Alternativbauteile könnte auf analoge Weise eine Simulation charakteristischer Betriebsgeräusche des jeweiligen Alternativbauteils durch Wiedergabe entsprechender Zusatzgeräusche mittels am typischen Einbauort des Alternativbauteils installierter Zusatzlautsprecher ermöglicht werden. In einem Beispiel handelt es sich bei den von der Steuereinheit z.B. mithilfe eines Zusatzlautsprechers simulierten Zusatzgeräuschen um Schaltgeräusche eines Getriebes. In einem spezifischeren Beispiel ist das Alternativbauteil ein sequenzielles manuelles Getriebe (SMG). Das SMG könnte ein beispielhafter Vertreter aus einer Klasse von Alternativbauteilen sein, welche im Betrieb als physikalisches Bauteil rückwirkend das Betriebsgeräusch des gewünschten Verbrennungsmotors beeinflussen könnten. In diesem Fall könnte es zur Erzielung einer möglichst realitätsnahen Simulation vorteilhaft sein, die Steuereinheit zur Wiedergabe der durch das Alternativbauteil beeinflussten Betriebsgeräusche anstelle der bei z.B. serienmäßiger Ausstattung des Fahrzeugs entstehenden Betriebsgeräusche auszubilden.
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Im Beispiel des SMG-Getriebes könnte der gewünschte Verbrennungsmotor mit einer modifizierten Zündung und / oder Einspritzung arbeiten, wodurch z.B. ein lauteres, aufdringlicheres Betriebsgeräusch entstehen könnte. Zur Ermöglichung der Simulation eines derart modifizierten Betriebsgeräuschs könnte die Steuereinheit beispielsweise ab Werk oder bei Einbau in das Fahrzeug mit Audiosamples des modifizierten Betriebsgeräuschs des gewünschten Verbrennungsmotors programmiert werden, sodass diese bei Betrieb des Fahrzeugs zur Simulation des modifizierten Betriebsgeräuschs abgerufen werden können. Die Audiodaten des modifizierten Betriebsgeräuschs könnten Bestandteil eines größeren, generischen Datensatzes von Audiodaten sein, welcher beispielsweise Betriebsgeräusche des gewünschten Verbrennungsmotors, Betriebsgeräusche von verschiedenen Alternativbauteilen sowie durch die jeweiligen Alternativbauteile modifizierte Betriebsgeräusche des gewünschten Verbrennungsmotors enthält, aus dem das jeweils gewünschte Klangpanorama per Konfiguration der Steuereinheit ausgewählt werden könnte. Ein weiterer Vorteil könnte realisiert werden, wenn die gespeicherten Audiodaten alternativ oder zusätzlich mehrfach modifizierte Betriebsgeräusche des gewünschten Verbrennungsmotors enthalten, um den Fall abzudecken, dass Betriebsgeräusche mehrerer Alternativbauteile simuliert werden sollen, welche zu der oben erwähnten Klasse der Alternativbauteile zählen, welche im Betrieb als physikalisches Bauteil rückwirkend das Betriebsgeräusch des gewünschten Verbrennungsmotors beeinflussen könnten.
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Die zu simulierende Hardwarekonfiguration aus dem gewünschten Verbrennungsmotor und dem einen oder den mehreren Alternativbauteilen könnte beispielsweise dadurch berücksichtigt werden, dass beim Programmieren des Speichers der Steuereinheit ausschließlich Audiodaten für die gewünschte Konfiguration gespeichert werden. Dies könnte eine effiziente Nutzung des Speichers bzw. eine Ausstattung der Steuereinheit mit einem Speicher geringerer Kapazität erlauben. Eine Programmierung mit einem generischen Datensatz, der mehrere Konfigurationen berücksichtigt, könnte wiederum den Vorteil haben, dass die gewünschte zu simulierende Hardwarekonfiguration leichter geändert werden kann, indem z.B. eine die zu simulierende Hardware beschreibende Konfigurationsdatei im Speicher der Steuereinheit auf die gewünschte Auswahl aktualisiert wird. Somit könnte ein Speichern eines vollständigen Audiodatensatzes bei jedem Wechsel der zu simulierenden Hardwarekonfiguration erspart bleiben.
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Weiterführende Techniken zur Echtzeitsynthese eines Motorbetriebsgeräuschs in Reaktion auf einen variablen Parameter sind beispielsweise auch aus der Entwicklung von Computerspielen bekannt.
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Für die Beziehung zwischen dem Motorlastparameter, auf den der gewünschte zu simulierende Verbrennungsmotor bei der Aufnahme des Betriebsgeräuschs eingestellt wurde, und dem aktuellen Motorlastparameter des gegebenen Antriebs kann beispielsweise der Trivialfall einer 1:1-Beziehung angenommen werden, d.h. auf eine Umrechnung der Lastparameter würde in diesem Fall verzichtet. Es kann aber auch möglich sein, dass die beiden Lastparameter aus technischen Gründen, z.B. aufgrund einer Erfassung mit unterschiedlichen Messwandlern, nicht äquivalent sind und z.B. mittels einer Formel ineinander umgerechnet werden müssen. In diesem Fall könnte es vorteilhaft sein, die umgerechneten Lastwerte direkt bei der Speicherung der Audiosamples im Speicher der Steuereinheit zu hinterlegen, um der Steuereinheit eine permanente Umrechnung des aktuellen Motorlastparameters in Echtzeit zu ersparen.
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Ausführungsformen könnten vorsehen, dass Lautsprecher der Simulationsvorrichtung an freien Krümmerrohren des Abgaskrümmers installiert sind, sodass jedes mit einem Lautsprecher belegte freie Krümmerrohr einen Schallkanal bildet, in den sich das über den Lautsprecher wiedergegebene Betriebsgeräusch des gewünschten Verbrennungsmotors ausbreiten kann. Durch die individuelle Ansteuerung der Lautsprecher könnte eine besonders authentische Klangwiedergabe erzielt werden, die berücksichtigt, dass das an einem freien Krümmerrohr wahrnehmbare Betriebsgeräusch des gewünschten Verbrennungsmotors, z.B. aufgrund des sich durch den Motorblock ausbreitenden Körperschalls, von der Position des an das freie Krümmerrohr angeschlossenen Zylinders abhängt. Die Lautsprecher sollten für eine Wiedergabe der Betriebsgeräusche in demselben Frequenzbereich und mit derselben Lautstärke wie beim gewünschten Verbrennungsmotor ausgelegt sein.
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Die Verwendung der einzelnen freien Krümmerrohre als Schallkanal könnte zudem eine Formung des Betriebsgeräuschs durch die Abgasanlage bewirken: Die Abgasanlage könnte das wiedergegebene Betriebsgeräusch so beeinflussen, wie dies der Fall wäre, wenn die freien Krümmerrohre an die Zylinder des gewünschten Verbrennungsmotors angeschlossen wären. Das am Fahrzeug wahrnehmbare Betriebsgeräusch könnte somit zum einen die Eigenschaft aufweisen, dass die Schallquelle (d.h. die die Audiosamples wiedergebenden Lautsprecher) die akustischen Eigenschaften des gewünschten Verbrennungsmotors an jedem simulierten Zylinder mit maximaler Genauigkeit annähert; zum anderen könnten die von den Lautsprechern erzeugten Schallwellen mit der Abgasanlage denselben Weg durchlaufen, den das Motorgeräusch des gewünschten Verbrennungsmotor im regulären Betrieb als Antrieb des Fahrzeugs zurücklegen würde.
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Im Ergebnis könnte daher das wahrnehmbare Betriebsgeräusch des Fahrzeugs eine weitgehend originalgetreue Simulation des Betriebsgeräuschs darstellen, welches wahrnehmbar wäre, wenn der gewünschten Verbrennungsmotor als regulärer Antrieb des Fahrzeugs verwendet würde. Insbesondere könnte sich auf diese Weise bei einer Umrüstung des Fahrzeugantriebs von einem Original-Verbrennungsmotor (der in diesem Fall der gewünschte Verbrennungsmotor wäre) zu z.B. einem Elektromotor (dem gegebenen Antrieb) das Betriebsgeräusch des ausgebauten Original-Verbrennungsmotors auf authentische Weise wiederherstellen lassen.
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Die Wahl des Original-Verbrennungsmotors als Quelle der zu simulierenden Betriebsgeräusche ist grundsätzlich frei. Somit könnte es auch möglich sein, das Betriebsgeräusch eines gewünschten Verbrennungsmotors zu simulieren, der als Antrieb für ein Fahrzeug eines anderen Modells, einer anderen Marke oder eines anderen Fahrzeugtyps konzipiert wurde. Die Anzahl der Zylinder des gewünschten Verbrennungsmotors muss nicht notwendigerweise mit der Anzahl der am Abgaskrümmer vorhandenen freien Krümmerrohre übereinstimmen. Wird ein gewünschter Verbrennungsmotor mit einer geringeren Zylinderanzahl als die Anzahl der freien Krümmerrohre gewählt, so kann es möglich sein, überzählige freie Krümmerrohre z.B. mit einem Deckel oder eine Klappe zu verschließen, oder die Betriebsgeräusche für manche der Zylinder auf mehr als einem der Lautsprecher wiederzugeben und die überzähligen freien Krümmerrohre mit den redundanten Lautsprechern zu belegen, oder aber die überzähligen freien Krümmerrohre auszubauen. Wird hingegen ein gewünschter Verbrennungsmotor mit einer größeren Zylinderanzahl als die Anzahl der freien Krümmerrohre gewählt, so kann es möglich sein, auf die Wiedergabe der Betriebsgeräusche für überzählige Zylinder zu verzichten, in manchen der freien Krümmerrohre mehr als einen Lautsprecher zu installieren, oder den Abgaskrümmer um zusätzliche freie Krümmerrohre zu erweitern, um dort den überzähligen Zylindern entsprechende Lautsprecher zu installieren.
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Für eine Maximierung der Authentizität der Klangwiedergabe könnte es jedoch vorteilhaft sein, Originalmodelle von Krümmer und Abgasanlage zu verwenden, die man auch verwenden würde, wenn der gewünschte Verbrennungsmotor funktionsfähig in dem Fahrzeug eingebaut wäre. Jede Abweichung der Abgasanlage beim gewünschten Verbrennungsmotor könnte zu einem Verlust an Klangqualität oder einer Abweichung von der Klangcharakteristik des Originals führen. Im Stand der Technik werden z.B. Tuning-Abgasanlagen verwendet, die meistens eine subjektive Verbesserung der Klangcharakteristik oder eine Verstärkung der Lautstärke bewirken.
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In einem Beispiel ist das Fahrzeug ein Automobil vom Modell Porsche 964, das typischerweise mit einer passenden Scart Edelstahl-Tuning-Abgasanlage auf den für den Tuner üblichen Sound umrüsten werden kann. Zum Erreichen einer möglichst hohen Originaltreue der Klangwiedergabe könnte in diesem Beispiel bevorzugt die Edelstahl-Abgasanlage auf identische Weise in das Fahrzeug eingebaut sein, wie sie auch bei Vorhandensein eines Original-Verbrennungsmotors für das Modell Porsche 964 eingebaut wäre.
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In einem weiteren Beispiel handelt es sich bei dem gewünschten Verbrennungsmotor um einen V8-Motor, jedoch ersetzt der gegebene Antrieb einen zuvor aus dem Fahrzeug ausgebauten Boxermotor. In diesem Beispiel könnte ein Umbau oder Ersatz der vorhandenen, auf den Boxermotor abgestimmten Abgasanlage vorteilhaft sein, da die vorhandene Abgasanlage aus Platzgründen gewundene Krümmer hat, jedoch ein V8-Krümmer typischerweise erheblich längere gerade Krümmerwege aufweist. Die vorhandene Abgasanlage könnte somit die wiedergegebene Klangcharakteristik des V8-Motors deutlich und auf eine der gewünschten, bekannten und gewohnten Klangcharakteristik abträgliche Weise verfälschen.
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Eine Verwendung einer modifizierten oder untypischen Abgasanlage könnte ebenfalls sinnvoll sein, falls nach dem Einbau des gegebenen Antriebs z.B. im Motorraum kein ausreichender Platz mehr für das gewünschte, typische Modell einer Abgasanlage vorhanden wäre.
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Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die Lautsprecher bei der Wiedergabe des Betriebsgeräuschs an den Lautsprechern in der Zündfolge des gewünschten Verbrennungsmotors anzusprechen. Somit könnte die zeitliche Abfolge der wiedergegebenen Betriebsgeräusche derselben zeitlichen Abfolge entsprechen, in der diese bei dem gewünschten Verbrennungsmotor tatsächlich auftreten. Eine so erzielte, mit den einzelnen Zylindern des gewünschten Verbrennungsmotor synchrone Wiedergabe der Betriebsgeräusche könnte eine noch realistischere Simulation des Gesamt-Betriebsgeräuschs ermöglichen.
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Für eine realistischere Klangwiedergabe könnte es ebenfalls vorteilhaft sein, die Lautsprecher mit einer Neigung an den Abgaskrümmer anzuschließen, die der Neigung der jeweiligen Zylinderauslassebene des gewünschten Verbrennungsmotors entspricht. Hierdurch könnte eine Verfälschung des wiedergegebenen Betriebsgeräuschs durch Rohrelemente oder sonstige Bauteile vermieden werden, welche bei Vorhandensein des gewünschten Verbrennungsmotors nicht Bestandteil der Konfiguration wären(Begründete Symptomatik -> DTM Auspuffkrümmung -> Schallmessung dBA).
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Fahrzeug zusätzlich einen Geber auf, wobei der Geber zum Erfassen des aktuellen Motorlastparameters des gegebenen Antriebs ausgebildet ist. Ein solcher Geber könnte es ermöglichen, den aktuellen Motorlastparameter anhand einer physikalischen Größe zu erfassen, die nicht bereits für eine andere technische Installation des Fahrzeugs (z.B. Motorsteuerung, Bordcomputer) bereitgestellt ist bzw. für die das Fahrzeug keinen Geber bereitstellt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jedes mit einem Lautsprecher belegte freie Krümmerrohr durch den daran installierten Lautsprecher einseitig verschlossen. Dies könnte verhindern, dass in das jeweilige freie Krümmerrohr eingekoppelte Schallwellen aus der Einlassöffnung entweichen, und somit die Effizienz der Schalleinkopplung erhöhen. Außerdem könnte durch ein Verschließen der freien Krümmerrohre die für einen Antrieb des Fahrzeugs durch einen Verbrennungsmotor typische akustische Randbedingung eines einseitig verschlossenen freien Krümmerrohres (aufgrund dessen Anschluss an einen Zylinder des Verbrennungsmotors) mit hoher Originaltreue reproduziert werden. Ergänzend könnte ein Resonanzsystem angebracht werden, ähnlich wie bei Bassresonanzboxen, die die Schallemission des massiven Motorblocks wiedergeben könnten.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Fahrzeug zusätzlich ein Fahrzeug-Peripheriegerät, insbesondere ein zum Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors notwendiges Fahrzeug -Peripheriegerät auf, wobei die Steuereinheit zusätzlich zum Steuern des Fahrzeug - Peripheriegeräts basierend auf dem aktuellen Motorlastparameter ausgebildet ist. Bei einem Fahrzeug-Peripheriegerät könnte es sich beispielsweise, jedoch nicht notwendigerweise, um ein Verbrennungsmotor-Peripheriegerät handeln. Unter einem Verbrennungsmotor-Peripheriegerät wird hierin ein beliebiges Gerät verstanden, das spezifisch bei Verwendung eines Verbrennungsmotors als Antrieb eine technische Funktion außerhalb des Antriebsstrangs erfüllt. Bei einem theoretischen Antrieb des Fahrzeugs mit dem gewünschten Verbrennungsmotor würde also das Verbrennungsmotor-Peripheriegerät mit dem gewünschten Verbrennungsmotor technisch zusammenwirken. Dies kann sowohl ein für den Betrieb des Verbrennungsmotors erforderliches Gerät wie z.B. eine Motorschmierölpumpe als auch optionale Ausstattung wie etwa ein Abgasturbolader sein. Insbesondere kann es sich bei einem Verbrennungsmotor-Peripheriegerät, ohne Einschränkung auf das genannte, um eine Motorschmierölpumpe, einen Abgasturbolader, eine Kraftstoffpumpe, ein Kühlgebläse, eine Lichtmaschine, eine Ventilsteuerungsvorrichtung oder einen Vergaser handeln.
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Verbrennungsmotor-Peripheriegeräte können ihre auf den Verbrennungsmotor bezogene technische Funktion verlieren, wenn das Fahrzeug auf einen Nicht-Verbrennungsmotor als Antrieb (gegebener Antrieb) umgerüstet wird, können jedoch einen zusätzlichen Beitrag zum Betriebsgeräusch eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor als Antrieb leisten. Eine Steuerung eines oder mehrerer Verbrennungsmotor-Peripheriegeräte durch die Steuereinheit in dem Fahrzeug mit dem gegebenen Antrieb als Antrieb könnte somit den akustischen Beitrag der Verbrennungsmotor-Peripheriegeräte zum Gesamtbetriebsgeräusch eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor als Antrieb originalgetreu reproduzieren, sodass durch die Überlagerung der durch das Verbrennungsmotor-Peripheriegerät im Betrieb erzeugten Schallwellen mit den von den Lautsprechern in die Abgasanlage abgegebenen Schallwellen ein noch realistischeres Klangbild entstehen könnte.
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Alternativ oder zusätzlich könnte die Simulationsvorrichtung ein weitere Betriebsgeräusche erzeugendes Fahrzeug-Peripheriegerät ansteuern, welches nicht für den Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors notwendig ist. Ein weiteres Betriebsgeräusche erzeugendes Fahrzeug-Peripheriegerät könnte insbesondere ein Gerät sein, welches bei einem Antrieb des Fahrzeugs durch den gewünschten Verbrennungsmotor nicht oder nicht typischerweise in dem Fahrzeug vorhanden ist. Es könnte sich also auch um ein Gerät handeln, welches zur Simulation von Betriebsgeräuschen des Fahrzeugs ausgebildet ist, welche bei Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors als Antrieb des Fahrzeugs auftreten könnten, jedoch räumlich getrennt von dem gewünschten Verbrennungsmotor entstehen und / oder deren Auftreten nicht ausreichend stark mit dem Zustand oder der Last des gewünschten Verbrennungsmotors korreliert ist.
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In einem Beispiel weist das Fahrzeug-Peripheriegerät einen an einer Auslassöffnung der Abgasanlage installierten Flammenwerfer zur visuellen Simulation einer Auspuffflamme auf. Ein derartiger Flammenwerfer könnte beispielsweise eine mit einem steuerbaren Ventil verschlossene Brennstoffkartusche, eine Verteiler- oder Zerstäubervorrichtung sowie eine Zündvorrichtung aufweisen. Bei Betätigung des Ventils könnte ein in der Brennstoffkartusche enthaltener, unter Druck stehender Brennstoff, z.B. ein brennbares Gas (einschließlich in den flüssigen Aggregatzustand komprimiertes Gas) z.B. aus der Gruppe der Alkane (z.B. Methan, Ethan, Propan, Butan oder dergleichen oder ein Gemisch davon) oder ein Flüssigbrennstoff wie z.B. Ethanol, in den Verteiler bzw. Zerstäuber geleitet werden, durch die Zündvorrichtung entzündet und z.B. durch einen in spitzem Winkel in der Nähe der Auslassöffnung in die Abgasanlage mündenden Kanal der Auslassöffnung zugeführt werden, um eine Auspuffflamme zu erzeugen. Abhängig von der Geometrie des Zerstäubers bzw. Gasverteilers und / oder des Kanals könnte die so erzeugte Auspuffflamme beispielsweise aufgrund von im Abgasrohr auftretenden Turbulenzen ein wahrnehmbares Geräusch abgeben, wodurch eine gleichzeitige Simulation von Auspuffflammengeräuschen mithilfe eines hierin beschriebenen Zusatzlautsprechers überflüssig sein könnte.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Verbrennungsmotor-Peripheriegerät eine Pumpe auf, welche eine Einlassseite und eine Auslassseite aufweist und zur Förderung eines Fluids von der Einlassseite zu der Auslassseite ausgebildet ist, wobei das Fahrzeug zusätzlich eine Ersatzleitung aufweist, welche an der Pumpe so installiert ist, dass die Ersatzleitung die Auslassseite mit der Einlassseite unmittelbar hydraulisch koppelt, wobei die Pumpe und die Ersatzleitung mit dem Fluid gefüllt sind. Dies könnte einen zuverlässigen Betrieb der Pumpe zur Erzeugung des für die Pumpe charakteristischen Betriebsgeräuschs ermöglichen, auch wenn der bestimmungsgemäße Einsatzzweck der Pumpe (z.B. Kühlen oder Schmieren des gewünschten Verbrennungsmotors) nicht mehr gegeben ist. Die Ersatzleitung kann z.B. einen oder mehrere Schläuche sowie weitere, für eine sichere Förderung des Fluids benötigte Vorrichtungen wie z.B. ein Reservoir, einen Druckausgleichsbehälter, ein Entlüftungsventil, einen Einfüllstutzen usw. aufweisen. Sie bewirkt eine unmittelbare hydraulische Kopplung der Einlass- mit der Auslassseite, d.h. es ist keine zusätzliche Vorrichtung an die Ersatzleitung gekoppelt, sodass das Fluid das Verbrennungsmotor-Peripheriegerät in der ununterbrochenen Reihenfolge Auslassseite - Ersatzleitung - Einlassseite durchströmen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner einen Zusatzlautsprecher auf, wobei die Steuereinheit zusätzlich dazu ausgebildet ist, basierend auf dem aktuellen Motorlastparameter an dem Zusatzlautsprecher ein Betriebsgeräusch wiederzugeben, welches dem realen Betriebsgeräusch entspricht, welches:
- - bei Betrieb eines Fahrzeug-Peripheriegeräts an dem Fahrzeug-Peripheriegerät wahrnehmbar ist, und / oder
- - bei Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Motorlastparameter an einem dem gewünschten Verbrennungsmotor nachgeschalteten Getriebe wahrnehmbar ist, und / oder
- - bei Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Motorlastparameter am Motorblock des gewünschten Verbrennungsmotors wahrnehmbar ist.
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Analog zur Wiedergabe des Betriebsgeräuschs des gewünschten Verbrennungsmotors an den Lautsprechern der Simulationsvorrichtung könnte somit das Betriebsgeräusch eines Fahrzeug-Peripheriegeräts und / oder des nachgeschalteten Getriebes mit hoher Originaltreue wiedergegeben werden, ohne dass das Verbrennungsmotor-Peripheriegerät bzw. das Getriebe zur Erzeugung des Betriebsgeräuschs im Fahrzeug installiert sein muss. Durch die Überlagerung der durch den Zusatzlautsprecher erzeugten Schallwellen mit den von den Lautsprechern in die Abgasanlage abgegebenen Schallwellen könnte somit ein noch realistischeres Klangbild entstehen. Die Simulationsvorrichtung könnte mithilfe eines Zusatzlautsprechers beispielsweise das Betriebsgeräusch einer Ölpumpe, eines Lüfters und / oder eines anderen Verbrennungsmotor-Peripheriegerätes simulieren, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, die hierin aufgeführten Beispiele.
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Eine Simulation des Betriebsgeräuschs eines Getriebes, also z.B. ein Wechsel des Gangs mit einer manuellen Gangschaltung, könnte somit dem Umstand Rechnung tragen, dass das Fahrzeug z.B. für einen Antrieb durch den gegebenen Antrieb kein eigenes Getriebe benötigt, oder dass ein für den gegebenen Antrieb erforderliches Getriebe anders ausgelegt ist als ein auf den gewünschten Verbrennungsmotor abgestimmtes Getriebe. Durch Wiedergabe von am Motorblock wahrnehmbaren Betriebsgeräuschen könnten zusätzlich oder alternativ die akustischen Eigenschaften des Motorblocks berücksichtigt werden und der sich durch den Motorblock ausbreitende Körperschall originalgetreu simuliert werden. Das Fahrzeug kann über mehrere von der Steuereinheit angesteuerte Zusatzlautsprecher verfügen, um mehrere Betriebsgeräuschquellen außerhalb der freien Krümmerrohre zu simulieren.
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Alternativ oder zusätzlich könnte der gegebene Antrieb über eine Adaptereinrichtung z.B. direkt an ein im Fahrzeug vorhandenes, auf den gewünschten Verbrennungsmotor abgestimmtes Getriebe angeflanscht und betrieben werden. Beispielsweise könnte ein solches Getriebe u.a. im Leerlauf geschaltet sein, um die daraus resultierenden Betriebsgeräusche eines Getriebes weiterhin generieren zu können. In einem Beispiel könnte ein Porsche 964 RS oder 964 Tuningmodus ein erleichtertes Schwungrad aufweisen, welches ein anderes Betriebsgeräusch erzeugt als ein für Porsche 964 modelltypisches Zweimassen-Schwungrad.
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Die Vorhaltung eines auf den gewünschten Verbrennungsmotor abgestimmten Getriebes könnte sogar so weit gehen, dass das vorhandene Getriebe auch bei Betrieb des Fahrzeugs mit dem gegebenen Antrieb im Antriebsstrang eingesetzt werden könnte, also mit Leerlauf, Kuppeln, Schalten usw. Dies könnte zwar untypisch für einen Betrieb des Fahrzeugs mit dem gegebenen Antrieb sein, beispielsweise wenn der gegebene Antrieb ein Elektromotor ist, da bei Elektroantrieb zur Erbringung höherer Effizienz ein vorhandenes Getriebe eines Verbrennungsmotors in der Regel umgangen wird und aufgrund der Leistungsspezifika des Elektromotors nicht erforderlich ist, aber eine Kombination eines Verbrennungsmotor-Getriebes mit z.B. einem Elektromotor könnte eben genau die angestrebte Realität in der Simulation erhöhen. Die Leistungsspezifika des gegebenen Antriebs könnten in diesem Fall auf diesen speziellen Betrieb angepasst werden.
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Es könnten jedoch auch Betriebsgeräusche von einem oder mehreren nicht für den Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors erforderlichen Fahrzeug-Peripheriegeräten wie beispielsweise des zuvor beschriebenen Flammenwerfers simuliert werden. Ein Anwendungsbeispiel hierfür könnte eine Simulation von Betriebsgeräuschen darstellen, welche bei Betrieb eines Drehzahlbegrenzers für den gewünschten Verbrennungsmotor auftreten könnten. So könnten sich Betriebsgeräusche eines solchen Drehzahlbegrenzers beispielsweise mit einem nahe beim gegebenen Motor installierten Zusatzlautsprecher simulieren lassen. Bei bestimmten Hardwarekonfigurationen könnte es jedoch vorkommen, dass bei einem Antrieb des Fahrzeugs durch den mit dem Drehzahlbegrenzer abgeregelten gewünschten Verbrennungsmotor eine Flammenausbreitung in die Abgasanlage stattfindet, die eine sichtbare und hörbare Auspuffflamme erzeugen kann. Alternativ oder zusätzlich zu einem wie vorstehend beschriebenen Flammenwerfer könnte daher das Geräusch einer Auspuffflamme beispielsweise, als Verstärkung oder Ersatz für das Geräusch einer sichtbaren Auspuffflamme, mithilfe eines an einer Auslassöffnung der Abgasanlage installierten Zusatzlautsprechers simuliert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung zusätzlich ein mit einem oder mehreren der Lautsprecher akustisch gekoppeltes Resonanzteil auf. Dies könnte eine originalgetreue Simulation von in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor als Antrieb lastabhängig auftretenden akustischen Resonanzeffekten ermöglichen. Die Auswahl des Resonanzteils richtet sich dabei nach dem wahrnehmbaren Klang des spezifisch zu simulierenden Resonanzeffekts.
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Gemäß einer Ausführungsform stimmt die Anzahl der freien Krümmerrohre des Abgaskrümmers mit der Zylinderanzahl des gewünschten Verbrennungsmotors überein. Gegenüber einem gewünschten Verbrennungsmotor mit geringerer Zylinderanzahl als die Anzahl der freien Krümmerrohre der Abgasanlage des Fahrzeugs könnte eine mit der Zylinderanzahl übereinstimmende Anzahl der freien Krümmerrohre den Vorteil haben, dass die zur Verfügung stehenden freien Krümmerrohre optimal zur Formung des endgültigen Betriebsgeräuschs beitragen können, d.h. dass keine freien Krümmerrohre unbelegt bleiben, und dass somit keine Klangartefakte durch Ausbreitung der von den Lautsprechern erzeugten Schallwellen in nicht zur Klangformung genutzte freie Krümmerrohre entstehen. Umgekehrt könnten durch die mit der Zylinderanzahl übereinstimmende Anzahl der freien Krümmerrohre gegenüber einem gewünschten Verbrennungsmotor mit einer höheren Zylinderanzahl als die Anzahl der zur Verfügung stehenden freien Krümmerrohre Verfälschungen des Gesamt-betriebsgeräuschs durch Auslassung des Betriebsgeräuschs einzelner Zylinder oder durch Belegung einzelner freier Krümmerrohre mit mehreren Lautsprechern vermieden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der gegebene Antrieb einen Elektromotor auf. In diesem Fall könnten besonders viele ursprünglich auf einen Original-Verbrennungsmotor abgestimmte Komponenten des Fahrzeugs wie z.B. die Abgasanlage, ein Verbrennungsmotor-Peripheriegerät wie z.B. eine Kraftstoffpumpe und / oder ein im ursprünglichen Antriebsstrang zwischen dem Original-Verbrennungsmotor und den Rädern installiertes Getriebe für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs obsolet werden. Die im Fahrzeug installierte Simulationsvorrichtung könnte somit die Abgasanlage und ggf. weitere obsolete Komponenten nutzen, um das Betriebsgeräusch des mit den Originalkomponenten ausgestatteten Fahrzeugs möglichst originalgetreu zu simulieren. Zu solchen Originalkomponenten könnte insbesondere ein auf den gewünschten Verbrennungsmotor abgestimmtes Getriebe zählen, was neben einer größtmöglichen Annäherung an das originale Klangvorbild auch unter dem Aspekt des originalen Fahrgefühls, z.B. durch Kuppeln und Schalten, vorteilhaft sein könnte.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der gegebene Antrieb einen gegebenen Verbrennungsmotor auf, wobei:
- die Abgasanlage zusätzlich angeschlossene Krümmerrohre aufweist, wobei jedes der angeschlossenen Krümmerrohre mit einem Zylinder des gegebenen Verbrennungsmotors hydraulisch verbunden ist, wobei die freien Krümmerrohre und die angeschlossenen Krümmerrohre hydraulisch mit einem gemeinsamen Abgasauslass verbunden sind, wobei optional die Lautsprecher von der hydraulischen Verbindung zwischen den Zylindern des gegebenen Verbrennungsmotors und dem gemeinsamen Abgasauslass durch eine Membran getrennt sind; und / oder
- das Fahrzeug zusätzlich eine Parallel-Abgasanlage aufweist, wobei ein Krümmerrohr der Parallel-Abgasanlage mit einem Zylinder des gegebenen Verbrennungsmotors hydraulisch verbunden ist und / oder wobei an einem Krümmerrohr der Parallel-Abgasanlage einer der Lautsprecher so installiert ist, dass das Krümmerrohr der Parallel-Abgasanlage für den Lautsprecher einen Schallkanal bildet.
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Auf diese Weise könnte das Betriebsgeräusch des gegebenen Verbrennungsmotors an das charakteristische Klangpanorama des gewünschten Verbrennungsmotors angenähert werden. Insbesondere, jedoch nicht notwendigerweise, könnte der gegebene Verbrennungsmotor eine alternative Bauform des gewünschten Verbrennungsmotors sein und / oder eine andere Zylinderanzahl als dieser aufweisen. Je nach baulicher Kompatibilität der zu verbindenden Bauteile, gewünschter Originaltreue der Klangwiedergabe, verfügbarem Platzangebot usw. sind dabei für die Implementierung der Abgasabführung verschiedene Varianten denkbar.
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In einem Beispiel könnte der gegebene Verbrennungsmotor eine kleinere Zylinderanzahl als der gewünschte Verbrennungsmotor aufweisen. In diesem Fall könnte ein Teil der vom Abgaskrümmer bereitgestellten Krümmerrohre an den gegebenen Verbrennungsmotor angeschlossen werden und eines oder mehrere der verbleibenden freien Krümmerrohre des Abgaskrümmers könnten jeweils mit einem der Lautsprecher belegt werden. Auf diese Weise könnten sich die mithilfe der Lautsprecher dargestellten Betriebsgeräusche in der Abgasanlage mit den Betriebsgeräuschen des gegebenen Verbrennungsmotors überlagern. Haben gegebener und gewünschter Verbrennungsmotor abgesehen von der Zylinderanzahl dieselbe Bauform, so könnte auf diese Weise der Gesamtklang des größeren Motors simuliert werden, obwohl das Fahrzeug nur die kleinere Bauform des Motors aufweist. Dies könnte beispielsweise vorteilhaft sein, wenn für einen Einbau der größeren Bauform kein ausreichendes Platzangebot im Motorraum verfügbar ist.
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In einem Anwendungsbeispiel könnte so etwa ein Jaguar F-Type mit 4-Zylinder-Motor verwendet werden, jedoch mithilfe von Lautsprechern an vier zusätzlichen Krümmerrohren bzw. einer Parallel-Abgasanlage mit vier Krümmerrohren am 4-Zylinder-Motor sowie vier Lautsprechern an den vier Krümmerrohren der Abgasanlage der 8-Zylinder-Motor des Jaguar F-Type simuliert werden. Bei Verwendung der Parallel-Abgasanlage könnte der Jaguar F-Type somit vier Auspuffendrohre aufweisen statt der regulären Anzahl von zwei.
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In einem weiteren Beispiel könnte der gegebene Verbrennungsmotor ein wahrnehmbar leiseres Betriebsgeräusch erzeugen als der gewünschte Verbrennungsmotor. In diesem Fall könnte eine Überlagerung des Betriebsgeräuschs des laufenden gegebenen Verbrennungsmotors mit dem simulierten Betriebsgeräusch des gewünschten Verbrennungsmotors dazu führen, dass das Betriebsgeräusch des gegebenen Verbrennungsmotors von dem Betriebsgeräusch des gewünschten Verbrennungsmotors unter eine aktuelle Wahrnehmungsschwelle verdrängt wird, sodass der Eindruck entstehen könnte, dass nicht der gegebene, sondern der gewünschte Verbrennungsmotor das Fahrzeug antreiben würde.
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In einem weiteren Beispiel könnte die Anzahl der vom Abgaskrümmer bereitgestellten Krümmerrohre kleiner oder gleich der Zylinderanzahl des gegebenen Verbrennungsmotors sein. In diesem Fall könnte es vorteilhaft sein, die Abgasanlage durch Anmontieren zusätzlicher freier Krümmerrohre zu erweitern, sodass diese mit den Lautsprechern belegt werden könnten, um z.B. das Vorhandensein einer größeren Zylinderanzahl klanglich zu simulieren.
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In einem weiteren Beispiel könnte eine Parallel-Abgasanlage zusätzlich zu der vorhandenen Abgasanlage installiert werden, um die von einem oder mehreren der Zylinder des gegebenen Verbrennungsmotors ausgestoßenen Abgase abzuführen und / oder mit einem oder mehreren der Lautsprecher belegt zu werden. Eine Aufteilung der Lautsprecher und Zylinderauslässe auf die Abgasanlage und die Parallel-Abgasanlage könnte sich beispielsweise nach dem Platzangebot im Motorraum und / oder der klanglichen Charakteristik der verschiedenen Abgasanlagen richten. So könnte beispielsweise die Parallel-Abgasanlage einen kleineren Querschnitt als die Abgasanlage aufweisen, sodass z.B. der Platz im Motorraum in unmittelbarer Nähe des gegebenen Verbrennungsmotors durch ausschließlichen Anschluss der Parallel-Abgasanlage an den gegebenen Verbrennungsmotor effizienter genutzt werden könnte, während die Abgasanlage dank ihres größeren Querschnitts eine klangliche Aufwertung des simulierten Betriebsgeräuschs ermöglichen könnte.
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Zur klanglichen Angleichung der Parallel-Abgasanlage an die Abgasanlage und / oder bei Vorhandensein eines besonders engen Platzangebots könnte es jedoch auch vorteilhaft sein, mit einer ersten Gruppe der Lautsprecher Krümmerrohre der Abgasanlage zu belegen und mit einer zweiten Gruppe der Lautsprecher Krümmerrohre der Parallel-Abgasanlage zu belegen. Analog könnte es vorteilhaft sein, in besonderen baulichen Situationen oder zur Erzielung gewünschter akustischer Effekte eine die Abgase einer ersten Gruppe der Zylinder des gegebenen Verbrennungsmotors über die Abgasanlage abzuführen und die Abgase einer zweiten Gruppe der Zylinder des gegebenen Verbrennungsmotors über die Parallel-Abgasanlage abzuführen.
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Wird dieselbe Abgasanlage (also entweder die Abgasanlage oder die Parallel-Abgasanlage) dazu verwendet, Abgase des gegebenen Verbrennungsmotors abzuführen und gleichzeitig von den Lautsprechern erzeugte Schallwellen abzuleiten, d.h. sind sowohl Lautsprecher der Simulationsvorrichtung als auch Zylinder des gegebenen Verbrennungsmotors mit derselben Austrittsöffnung („Auspuffrohr“) des jeweiligen Abgasanlage verbunden, so könnte es vorteilhaft sein, die Lautsprecher mithilfe einer Membran vor im Abgasstrom des gegebenen Verbrennungsmotors enthaltenen Dämpfen, Kondensaten und / oder Partikeln und / oder einer hohen Temperatur des Abgasstroms zu schützen, welche für sich genommen (z.B. thermischer Verschleiß, Staubablagerungen) oder in Kombination miteinander (z.B. durch chemische Reaktion nach Kondensation auf den Lautsprechern) die Lautsprecher funktionell beeinträchtigen oder beschädigen könnten. Dabei könnte eine Ausführung der Membran aus einem gasdurchlässigen Material bewirken, dass die potenziell schädlichen Substanzen des Abgasstroms nicht in Kontakt mit den Lautsprechern gelangen, während die von den Lautsprechern abgegebenen Schallwellen die Membran praktisch ungedämpft passieren könnten.
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Eine gasundurchlässige Membran hingegen könnte den Vorteil haben, dass die Lautsprecher besser vor Gasen und Dämpfen geschützt sind. In diesem Fall könnte die Membran aus einem elastischen Material bestehen, welches eine Übertragung der Schallwellen von der Lautsprecherseite auf die Abgasseite mit möglichst schwacher Dämpfung ermöglicht. Eine gasundurchlässige Membran könnte außerdem für die zwischen den jeweiligen Lautsprechern und der Membran befindliche Luftsäule einen Abschluss bilden, sodass ein Teil der von den Lautsprechern in den Abgaskrümmer abgegebenen Schallwellen an der Membran reflektiert werden und somit eine stehende Welle bilden könnte. Auf diese Weise könnte die Lautstärke des wiedergegebenen Betriebsgeräuschs verstärkt werden oder, falls eine derartige Verstärkung unerwünscht ist, der Lautsprecher mit einer geringeren Leistung angesteuert werden, um das Betriebsgeräusch unter Einbeziehung der durch die Membran bedingten Verstärkung mit der gewünschten Lautstärke wiederzugeben und somit die Simulationsvorrichtung energieeffizienter zu betreiben.
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Es sind verschiedene Einbauorte der Membran denkbar, z.B. für mehrere der Lautsprecher in einem Abschnitt der Krümmerrohrs, welcher sich von der Membran aufwärts des Schallkanals zu den einzelnen Lautsprechern hin verzweigt, und / oder unmittelbar vor einem einzelnen Lautsprecher, sodass sich das Krümmerrohr zwischen der Membran und dem Lautsprecher nicht mehr verzweigt. Für die Membran oder Membranen geeignete Materialien könnten aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt sein, wobei Materialien vorteilhaft sein könnten, welche z.B. bei Bewegung der Membran aufgrund des von den Lautsprechern erzeugten Schalldrucks und / oder aufgrund von Druckschwankungen des Abgasstroms kein wahrnehmbares Eigengeräusch wie z.B. Knistern oder Klirren erzeugen. Die Membran sollte ferner eine möglichst niedrige akustische Impedanz aufweisen, um das Risiko einer klanglichen Verfälschung des simulierten Betriebsgeräuschs und ggf. des Betriebsgeräuschs des gegebenen Verbrennungsmotors durch Aufbau stehender Schallwellen zu minimieren. Weiterhin könnte es vorteilhaft sein, die Membran(en) auswechselbar bzw. in einer einen Wechsel der Membran erleichternden Aufnahmevorrichtung auszuführen, um einer Zunahme der akustischen Impedanz aufgrund von Ablagerungen von Partikeln aus dem Abgasstrom z.B. im Zuge einer Wartung entgegenwirken zu können.
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Der gegebene Verbrennungsmotor könnte z.B. als alleiniger Antrieb des Fahrzeugs fungieren oder alternativ Bestandteil eines gegebenen Antriebs mit mehreren Motoren, also eines Hybridantriebs sein.
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In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Simulieren von Betriebsgeräuschen eines gewünschten Verbrennungsmotors (hierin auch als Simulationsvorrichtung bezeichnet) bereit, wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit sowie kommunikativ mit der Steuereinheit gekoppelte Lautsprecher aufweist, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf einem aktuellen Motorlastparameter an jedem Lautsprecher ein Betriebsgeräusch wiederzugeben, welches dem realen Betriebsgeräusch entspricht, welches bei Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Motorlastparameter an einem dem Lautsprecher zugeordneten freien Krümmerrohr wahrnehmbar ist, welches mit einem Zylinder des gewünschten Verbrennungsmotors verbunden ist.
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Mögliche Ausführungsformen der Simulationsvorrichtung können den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der in dem Fahrzeug installierten Simulationsvorrichtung entsprechen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, einer Ausbildung der Steuereinheit zum Steuern eines Verbrennungsmotor-Peripheriegeräts; einer Ausbildung der Steuereinheit zur Wiedergabe eines Betriebsgeräuschs, welches dem realen Betriebsgeräusch entspricht, welches bei Betrieb eines Verbrennungsmotor-Peripheriegeräts an dem Verbrennungsmotor-Peripheriegerät wahrnehmbar ist und / oder bei Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Motorlastparameter an einem dem gewünschten Verbrennungsmotor nachgeschalteten Getriebe wahrnehmbar ist und / oder bei Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Motorlastparameter am Motorblock des gewünschten Verbrennungsmotors wahrnehmbar ist, auf einem Zusatzlautsprecher der Simulationsvorrichtung basierend auf dem aktuellen Motorlastparameter; eine zusätzliche Ausstattung der Simulationsvorrichtung mit einem oder mehreren der Lautsprecher akustisch gekoppelten Resonanzteil; und / oder einer Ausbildung der Steuereinheit dazu, die Lautsprecher bei der Wiedergabe des Betriebsgeräuschs an den Lautsprechern in der Zündfolge des gewünschten Verbrennungsmotors anzusprechen.
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In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Umrüsten eines Antriebs eines Fahrzeugs von einem Original-Verbrennungsmotor auf einen Ersatzantrieb bereit, wobei das Fahrzeug eine Abgasanlage mit einem Abgaskrümmer aufweist, wobei vor der Umrüstung jeder Zylinder des Original-Verbrennungsmotors mit einem Krümmerrohr des Abgaskrümmers verbunden ist, wobei das Verfahren aufweist:
- - Ausbauen des Original-Verbrennungsmotors aus dem Fahrzeug, wobei die Abgasanlage im Fahrzeug verbleibt;
- - Einbauen des Ersatzantriebs in das Fahrzeug; und
- - Einbauen der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform in das Fahrzeug, wobei das Einbauen ein Koppeln der Steuereinheit der Vorrichtung an den Ersatzantrieb aufweist, sodass die Steuereinheit den Motorlastparameter empfangen kann, wobei das Einbauen zusätzlich für eines oder mehrere freie Krümmerrohre des Abgaskrümmers ein Installieren jeweils eines der Lautsprecher an dem freien Krümmerrohr aufweist, sodass das freie Krümmerrohr für den Lautsprecher einen Schallkanal bildet.
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Auf diese Weise könnte das Betriebsgeräusch des Original-Verbrennungsmotors wie hierin beschrieben originalgetreu simuliert werden, obwohl der Original-Verbrennungsmotor in dem umgerüsteten Fahrzeug nicht mehr vorhanden ist. Durch den Ausbau des Original-Verbrennungsmotors werden die zuvor an den Original-Verbrennungsmotor angeschlossenen Krümmerrohre zu freien Krümmerrohren. Durch den Einbau der Simulationsvorrichtung wird wenigstens eines der freien Krümmerrohre mit einem Lautsprecher zur Durchführung der Simulation belegt. Optional könnten eines oder mehrere der freien Krümmerrohre zur Abführung von Abgasen des Ersatzabtriebs weiterverwendet werden, sodass diese, im Gegensatz zu den freien Krümmerrohren, wieder als angeschlossene Krümmerrohre gezählt werden. Alternativ könnte das umgebaute Fahrzeug neben der Abgasanlage mit den freien Krümmerrohren eine zusätzliche Abgasanlage zur Abführung von Abgasen des Ersatzabtriebs aufweisen. Nicht notwendigerweise müssen alle freien Krümmerrohre nach der Umrüstung mit einem Lautsprecher belegt sein.
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In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen von Betriebsgeräuschen eines gewünschten Verbrennungsmotors bereit, wobei an jeden Zylinder des gewünschten Verbrennungsmotors ein Krümmerrohr angeschlossen ist, wobei das Verfahren aufweist:
- - Betreiben des gewünschten Verbrennungsmotors unter Variation eines Motorlastparameters des gewünschten Verbrennungsmotors;
- - Während des Betriebs, Erfassen eines an dem jeweils angeschlossenen Krümmerrohr wahrnehmbaren Betriebsgeräuschs in einem Audiosample;
- - Speichern der Audiosamples in der Steuereinheit der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
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Dies könnte eine Erfassung des zylinderspezifischen Betriebsgeräuschs des gewünschten Verbrennungsmotors ermöglichen, sodass für z.B. jeden Zylinder das entsprechende Betriebsgeräusch durch den jeweils zugeordneten Lautsprecher der Simulationsvorrichtung in den durch das freie Krümmerrohr, an dem der Lautsprecher installiert ist, gebildeten Schallkanal abgegeben werden könnte. Auf diese Weise, insbesondere durch die quellnahe und zylinderspezifische Erfassung der Betriebsgeräusche, könnte somit eine originalgetreue Reproduktion des realen Betriebsgeräuschs erzielt werden. Beispielsweise könnte das Betriebsgeräusch direkt am Motorauslass bzw. an der Stelle, an der der Schall aus dem Verbrennungsmotorgehäuse direkt in das jeweils installierte Krümmerrohr abgegeben wird, erfasst werden.
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Zur Durchführung des Verfahrens zum Erfassen von Betriebsgeräuschen eines gewünschten Verbrennungsmotors könnte es vorteilhaft sein, die aufzunehmenden Betriebsgeräusche mithilfe einer Vorrichtung zu erzeugen, die gegenüber einem Fahrzeug, in das der gewünschte Verbrennungsmotor ordnungsgemäß als funktionaler Bestandteil des Antriebsstrangs eingebaut ist, in akustischer Hinsicht modifiziert ist, um akustische Bedingungen während der Erfassung der Betriebsgeräusche zu optimieren. Beispielsweise könnte es vorteilhaft sein, hochschallgedämmte Krümmerrohre anstelle von originalen Krümmerrohren zu verwenden, um während der Erfassung sowohl akustische Verluste als auch eindringende Fremdgeräusche zu reduzieren. In einem weiteren Beispiel könnten die originalen oder hochschallgedämpften Krümmerrohre und der mit diesen hydraulisch verbundene gewünschte Verbrennungsmotor zusätzlich schalltechnisch abgekapselt werden, damit bei der Erfassung der Audiosamples möglichst keine Fremdgeräusche außer z.B. denen des jeweiligen zu sampelnden Zylinders des gewünschten Verbrennungsmotors aufgenommen werden.
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Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere der in die Steuereinheit eingespielten Audiosamples elektronisch erzeugt werden. Dies könnte beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die Erfassung des Betriebsgeräuschs z.B. aus Platzgründen oder aufgrund schwieriger akustischer Bedingungen (z.B. Sättigung des Mikrofons oder des Audiosignals) an bestimmten Aufnahmepositionen erschwert ist.
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Elektronisch erzeugte Audiosamples könnten beispielsweise in unveränderter Form für die Wiedergabe im Rahmen des Verfahrens zum Simulieren von Betriebsgeräuschen eines gewünschten Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich könnte es jedoch vorteilhaft sein, ein akustisch erfasstes Originalsample mit einem zugeordneten elektronisch erzeugten Audiosample zu überlagern, filtern, anzupassen, ergänzen und / oder verbessern, um dem gewünschten Klangideal so nahe wie möglich zu kommen. Beispielsweise könnte eine Ergänzung eines akustisch erfassten Audiosamples mit einem elektronisch erzeugten Audiosample vorteilhaft sein, um den Originalklang des gewünschten Verbrennungsmotors z.B. bei nachträglicher Implementierung zusätzlicher Tuningelemente zu simulieren. Beispielsweise könnte ein akustisch erfasstes Audiosample mit einem elektronisch erzeugten Modifikations-Sample überlagert werden, den veränderten Klang zu simulieren, der z.B. bei Einbau einer scharfen Nockenwelle, einer Verlegung des Zündzeitpunktes, einer Veränderung des Lufttreibstoffgemisches, einer Veränderung des Ansaugtraktes (z.B. durch Einbau eines Sportfilters), bei Einbau eines Kompressors oder Turboladers, einer Hubraumveränderung usw. entsteht.
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In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Simulieren von Betriebsgeräuschen eines gewünschten Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug bereit, wobei das Fahrzeug eine Vorrichtung zum Simulieren von Betriebsgeräuschen des gewünschten Verbrennungsmotors, einen gegebenen Antrieb und eine Abgasanlage mit einem Abgaskrümmer aufweist, wobei der Abgaskrümmer freie Krümmerrohre aufweist, wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit sowie kommunikativ mit der Steuereinheit gekoppelte Lautsprecher aufweist, wobei an den freien Krümmerrohren jeweils einer der Lautsprecher so installiert ist, dass das freie Krümmerrohr für den Lautsprecher einen Schallkanal bildet, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf einem aktuellen Motorlastparameter des gegebenen Antriebs an jedem installierten Lautsprecher ein Betriebsgeräusch wiederzugeben, welches dem realen Betriebsgeräusch entspricht, welches bei Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Motorlastparameter an dem freien Krümmerrohr wahrnehmbar ist, wobei das Verfahren aufweist:
- - Betreiben des gegebenen Antriebs;
- - Während des Betriebs des gegebenen Antriebs, Erfassen des aktuellen Motorlastparameters des gegebenen Antriebs durch die Steuereinheit und, für jeden der installierten Lautsprecher, Wiedergeben des für den aktuellen Motorlastparameter an dem dem installierten Lautsprecher zugeordneten freien Krümmerrohr erfassten Audiosamples.
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Auf diese Weise könnte das Betriebsgeräusch des Original-Verbrennungsmotors wie hierin beschrieben originalgetreu simuliert werden, auch wenn der gegebene Antrieb ein von dem Betriebsgeräusch des gewünschten Verbrennungsmotors signifikant verschiedenes Betriebsgeräusch aufweist.
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Es sei angemerkt, dass die obig beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können, solange sich die kombinierten Ausführungsformen nicht gegenseitig ausschließen.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
- 1 ein Diagramm, das eine an einem Abgaskrümmer eines Fahrzeugs installierte Vorrichtung zum Simulieren von Betriebsgeräuschen eines gewünschten Verbrennungsmotors darstellt.
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Die Auswahl und Zusammenstellung der in 1 gezeigten Merkmale ist lediglich als Beispiel zu verstehen, das eine spezifische Implementierung veranschaulichen soll. Neben dem in 1 gezeigten Beispiel sind zahlreiche weitere Implementierungen möglich, die nicht über den Inhalt und Umfang der vorliegenden Offenbarung hinausgehen.
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Das Diagramm in 1 illustriert den Einbau einer Vorrichtung zum Simulieren von Betriebsgeräuschen eines gewünschten Verbrennungsmotors mit sechs Zylindern in ein Fahrzeug mit einem gegebenen Antrieb 100, einer Motorsteuerung 102 und zwei Abgaskrümmern 104, die jeweils drei zum Anschluss an Zylinder eines Sechszylinder-Verbrennungsmotors ausgebildete freie Krümmerrohre aufweisen. Die Vorrichtung weist eine Steuereinheit 110 sowie z.B. sechs Lautsprecher 112 auf. Jeder Lautsprecher 112 ist auf das offene Ende eines der freien Krümmerrohre aufgesetzt, sodass das freie Krümmerrohr von dem aufgesetzten Lautsprecher 112 einseitig verschlossen wird und einen Schallkanal für von dem Lautsprecher 112 erzeugte Schallwellen bildet.
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Zum beispielhaften Charakter der Darstellung der 1 zählt auch, dass alle freien Krümmerrohre mit Lautsprechern belegt sind. Dies ist nicht notwendigerweise immer der Fall, sondern es ist auch möglich, dass z.B. der Abgaskrümmer acht freie Krümmerrohre aufweist, jedoch nur an sechs davon ein Lautsprecher installiert ist, z.B. um das Betriebsgeräusch eines gewünschten Verbrennungsmotor mit sechs Zylindern zu simulieren. Im Fall einer solchen Unterbelegung kann es sinnvoll sein, die unbelegten freien Krümmerrohre z.B. mit einem Deckel zu verschließen, um einen freien Austritt der von den Lautsprechern erzeugten Schallwellen im Bereich des Abgaskrümmers zu verhindern oder zu dämpfen.
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Die Steuereinheit 110 ist mit den Lautsprechern 112 kommunikativ verbunden, sodass von der Steuereinheit 110 über eine Schnittstelle abgegebene Audiosignale von den Lautsprechern 112 wiedergegeben werden können. Vorzugsweise ist die Steuereinheit 110 zum simultanen, individuellen Ansteuern der Lautsprecher 112 ausgebildet. Die Steuereinheit verfügt ferner über einen Eingang zum Empfangen eines aktuellen Motorlastparameters z.B. von der Motorsteuerung 102 und kann zu diesem Zweck mit dieser ebenfalls kommunikativ verbunden sein. Die Motorsteuerung 102 kann z.B. kommunikativ mit einer an den gegebenen Antrieb 100 gekoppelten Sensorik verbunden sein, sodass sie von der Sensorik den aktuellen Zustand des gegebenen Antriebs 100 charakterisierende Signale empfangen und auf Basis der empfangenen Signale den Betrieb, insbesondere die Leistung, des Antriebs 100 steuern kann. Ohne Einschränkung könnte es sich bei Elementen der Sensorik um einen Drehzahlmesser 208, einen Beschleunigungssensor 210 und / oder weitere Sensoren handeln, welche die momentane Stellung z.B. eines Gaspedals 206, eines Bremspedals 204 und / oder eines Kupplungspedals 202 erfassen. Die entsprechend erfasste Beschleunigung, Drehzahl und / oder Position des Gaspedals 206, Bremspedals 204 und / oder Kupplungspedals 202 könnte entsprechend mit dem Motorlastparameter identifiziert werden oder z.B. in eine Berechnung des Motorlastparameters eingehen.
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Die Steuereinheit 110 kann allgemeine Computerfunktionen implementieren und verfügt dazu über einen Prozessor 111 und einen Speicher 109. Zur Verbesserung der parallelen Echtzeitwiedergabe von Audiosignalen auf den sechs Lautsprechern 112 kann die Steuereinheit über zusätzliche Einheiten wie beispielsweise eine oder mehrere Soundkarten verfügen (nicht abgebildet). In dem Speicher 109 sind für jeden Lautsprecher 112 ein oder mehrere Audiosamples gespeichert, die jeweils eine Aufnahme eines Betriebsgeräuschs des gewünschten Verbrennungsmotors enthalten, das bei Betrieb des gewünschten Verbrennungsmotors an einem freien Krümmerrohr wahrnehmbar ist, welches an einem Zylinder des gewünschten Verbrennungsmotors angeschlossen ist.
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Die Audiosamples erlauben eine individuelle Zuordnung von Zylindern des gewünschten Verbrennungsmotors zu den einzelnen Lautsprechern 112 und erlauben für jeden Lautsprecher 112 z.B. eine Synthese eines Betriebsgeräusches des gewünschten Verbrennungsmotors bei Anliegen einer Motorlast, die dem von der Steuereinheit 110 empfangenen aktuellen Motorlastparameter entspricht, durch den Prozessor 111. Die Zuordnung der Audiosamples zu den Lautsprechern 112 und dem Wertebereich des aktuellen Motorlastparameters ist beispielsweise mithilfe einer ebenfalls in dem Speicher 109 hinterlegten Datenbank, einer Tabelle, einem Index oder dergleichen geregelt.
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Der Speicher 109 ist vorzugsweise zu einer permanenten Speicherung der darin gespeicherten Daten (Audiosamples, Zuordnungsdatenbank, ggf. Betriebssystem usw.) ausgebildet, kann aber über eine dafür bereitgestellte Kommunikationsschnittstelle der Steuereinheit 110 (nicht dargestellt) neu programmiert werden, um z.B. Audiosamples eines anderen gewünschten Verbrennungsmotors, ein Update des Betriebssystems oder dergleichen zu empfangen und speichern. Alternativ oder zusätzlich kann der Speicher 109 einen Wechseldatenträger aufweisen, der eine individuelle Auswahl des gewünschten Verbrennungsmotors durch Einlegen eines die entsprechenden Audiosamples aufweisenden Wechseldatenträgers ermöglicht.
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Bei Betrieb des Fahrzeugs werden die Motorsteuerung 102 und die Steuereinheit 110 mit elektrischer Energie versorgt und die Steuereinheit 110 empfängt von der Motorsteuerung 102 den aktuellen Motorlastparameter beispielsweise mit einer konstanten Zyklusdauer im Bereich zwischen 100 µs und 100 ms. Für z.B. jeden empfangenen Wert des aktuellen Motorlastparameters ermittelt der Prozessor 111 z.B. mithilfe der Datenbank eine Gruppe von im Speicher 109 gespeicherten passenden Audiosamples, reiht diese beispielsweise für jeden Lautsprecher 112 in eine Warteschlange ein und führt die Wiedergabe der Warteschlangen über die diesen zugeordneten Lautsprecher 112 durch bzw. veranlasst diese z.B. mittels einer dafür vorgesehenen Soundkarte. Die von den Lautsprechern 112 wiedergegebenen Betriebsgeräusche breiten sich durch die Abgaskrümmer 104 in die nachgelagerte Abgasanlage des Fahrzeugs aus und könnten auf diese Weise eine Klangfarbe und Lautstärke annehmen, die dem Gesamtbetriebsgeräusch eines mit dem gewünschten Verbrennungsmotors angetriebenen Fahrzeugs nahekommt. In der Darstellung der 1 könnte eine beispielhafte Abgasanlage hintereinander einen Satz erster Auspuffrohre 120, einen Katalysator 122, ein zweites Auspuffrohr 124, in Ausführung a) einen Dämpfer 126 oder alternativ in Ausführung b) ein Cuprohr 140 (typisches klangrelevantes Tuningbauteil etwa bei einem Porsche 964) sowie ein Endrohr 128 aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Gegebener Antrieb
- 102
- Motorsteuerung
- 104
- Abgaskrümmer
- 109
- Speicher
- 110
- Steuereinheit
- 111
- Prozessor
- 112
- Lautsprecher
- 120
- Auspuffrohr
- 122
- Katalysator
- 124
- Auspuffrohr
- 126
- Dämpfer
- 128
- Endrohr
- 140
- Cuprohr
- 202
- Sensor für Stellung Kupplungspedal
- 204
- Sensor für Stellung Bremspedal
- 206
- Sensor für Stellung Gaspedal
- 208
- Sensoranschluss Drehzahlmesser
- 210
- Sensoranschluss Beschleunigungssensoren
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009012358 U1 [0004]
