EP0992976A2 - Vorrichtung zur elektroakustischen Geräuschrückführung - Google Patents

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EP0992976A2
EP0992976A2 EP99116192A EP99116192A EP0992976A2 EP 0992976 A2 EP0992976 A2 EP 0992976A2 EP 99116192 A EP99116192 A EP 99116192A EP 99116192 A EP99116192 A EP 99116192A EP 0992976 A2 EP0992976 A2 EP 0992976A2
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signal processing
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noise
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sound pressure
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Raymond Dr. Freymann
Herbert Dormeier
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Definitions

  • the invention relates to an electroacoustic noise feedback for a Motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the exhaust system and the are a source with strong load dependency Intake tract.
  • An increase in the emitted sound from these excitation sources is because of the strict emission and External noise regulations are not effective. Otherwise the introduction these noise components into the interior thanks to high body insulation, those for reducing wind and rolling noise and for suppression disruptive, mechanical engine noise components required is largely prevented.
  • a targeted mechanical introduction in the vehicle interior is possible in principle, but has changed the costs and the arrangement in the vehicle were found to be disadvantageous.
  • the object of the invention is to provide an acoustic in a simple manner Feedback of the operating state of the engine in the interior of a Vehicle without the outside noise becoming too high or the body insulation would have to be reduced.
  • An essential idea of the invention is the sound pressure in the intake or Exhaust tract record. These acoustic sources have a high one Load dependency. The recorded noises are then processed electronically and a loudspeaker system in the interior of the vehicle recorded. Even in a very simple embodiment of the invention can create a lifelike acoustic signal in the vehicle interior be transmitted. A vehicle occupant does not perceive this signal as synthesized or represented artificially.
  • the sound pressure in the vicinity of the intake air opening or in the intake silencer or air filter box is preferferably, the sound pressure in the vicinity of the intake air opening or in the intake silencer or air filter box.
  • the spectrum can be from a sonorous Brabbel "sound up to one Racing "sound can be varied depending on the requirement.
  • the signal processing unit be designed so that in the interior of the motor vehicle recorded sound signal is changed depending on the speed to a desired level curve - for example a very even one Internal noise curve over the speed - to achieve.
  • a load-dependent change in the recorded noise is also possible. All that would be required was the accelerator pedal or throttle position signal recorded by the signal processing unit and accordingly be taken into account.
  • a particularly advantageous embodiment is characterized in that that a switching unit is provided with which the device can be deactivated or can be activated. You can either use the sound pressure sensor or the signal processing unit or the loudspeaker unit is switched off become. With this measure, the source of noise, such as desired, switched on or off by the vehicle operator.
  • the deactivation or the activation can of course also depend on certain Driving operating conditions can be selected. For example, it is possible that the device according to the invention with an automatic transmission Manual switching mode (steptronics) only activated in manual switching mode becomes, so when a vehicle operator a more sporty driving style wishes. In normal automatic mode, the invention could Device must be deactivated, so that there is quieter acoustics. Naturally can the deactivation and activation also with one setting the engine characteristics or any other signals.
  • the device according to the invention makes it particularly simple acoustic feedback with pleasant sounding sound components to create.
  • the system increases especially in vehicles with high Performance improves driving safety and supports the driver acoustically.
  • a device according to the invention only influences the interior noise, there is increased acoustic feedback to the vehicle occupants without that the environment is polluted.
  • the invention Device only the already natural engine noise from the Intake or exhaust system imported into the interior of a vehicle, so that a natural, adaptable to the respective vehicle type Sound is achievable.
  • a motor vehicle is shown schematically in plan view, which shows an engine with an intake tract 18.
  • Intake tract 18 is a sound pressure sensor 12 in the form of a microphone shown, which picks up the natural engine noise in the intake area and delivers it to a signal processing unit 14 via a line.
  • the signal processing unit 14 processes the signals from the sound pressure sensor 12 and outputs it to a loudspeaker unit 16, which is the one of the Signal device unit 14 converts generated signals into acoustic signals. Separate speakers or also the speakers can be used as speakers Speakers of a vehicle audio system are used.
  • signal processing unit 14 filters and amplifies the signals emitted by the sound pressure sensor 12.
  • FIG. 2 An example of a signal processing unit is shown in the form of a schematic Circuit diagram shown in Fig. 2.
  • the signal from Sound pressure sensor 12 first passed through a high-pass filter 20 low-frequency sound components that lead to large membrane movements would eliminate.
  • the signal output by the high-pass filter 20 becomes split into two branches. In a branch, the signal is replaced by a Low-pass filter 22 and then essentially to a potentiometer 26th headed, which depending on his attitude a more or less weakened Passes signal to an adder (+).
  • the signal in the other branch runs to a further potentiometer 24 essentially unfiltered and therefore has broadband shares. After this Potentiometer 24 it is also fed to the adder (+). In the adder the two signals carried in the different branches are weighted added together and passed through a further low-pass filter 28, in which they are capped. After all, that's how it will be processed signals amplified in an amplifier 30 and sent to the speakers 16 delivered the vehicle. These convert the electrical generated in this way Signal into an acoustic signal, which is essentially a filtered, natural image of the noise recorded in the intake tract represents. By changing the weighting factors through adjustment the potentiometer 24 and 26 between broadband and low-pass portion can be simply adjust the sound impression. The adjustment is done with the present one Embodiment manually.
  • the adjustment of the weight factors also due to the throttle valve position, the speed signal or the speed.
  • the signal processing unit 14 connected to a CAN bus and still have an additional control unit that controls the Potentiometers 24 and 26 depending on the selected parameters takes over.
  • the embodiment shown is also only a simple version a noise feedback device that in the intake or exhaust system recorded natural engine noise leads into the interior.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektroakustischen Geräuschrückführung für ein Kraftfahrzeug (10) mit einem Schalldrucksensor (12), einer Signalverarbeitungseinheit (14), welche mit dem Schalldrucksensor (12) verbunden ist und Signale vom diesem erhält und verarbeitet, und einer Lautsprechereinheit (16) mit zumindest einem Lautsprecher, welche mit der Signalverarbeitungseinheit (14) verbunden ist. Die Aufgabe, das Motorgeräusch möglichst natürlich und einfach in den Innenraum des Kraftfahrzeugs zu übertragen, wird dadurch gelöst, daß der Schalldrucksensor (12) im Ansaug- (18) oder Abgastrakt des Kraftfahrzeuges (10) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine elektroakustische Geräuschrückführung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Personenkraftfahrzeugen ist es bekannt, ein Sounddesign durchzuführen. Grundsätzlich sollte den Fahrzeuginsassen ein hohes Maß an Akustikkomfort geboten werden, wobei insbesondere auf einen geringen Gerauschpegel Wert zu legen ist. Andererseits soll der Fahrer aber auch den Betriebszustand des Motors exakt kennen, wozu eine Fahrgeräuschrückkopplung, insbesondere eine Rückkopplung des Motorgeräusches, zweckmäßig ist. Im übrigen gilt es, die Emissionsvorschriften (dazu gehören auch die Schallemissionen) einzuhalten.
Um diesen Zielkonflikt zu lösen, ist es bekannt, das Innengeräusch durch passive Abstimmaßnahmen, beispielsweise durch Aggregatlagerungen, zu verändern.
Ferner ist neben einer guten Schalldämmung die synthetische Erzeugung von Innengeräuschen oder aber auch die Abspeicherung von Klangkomponenten und die elektroakustische Hinzufügung zu dem Innenraum eines Kraftfahrzeugs bekannt (vgl. EP 0 469 023 B1, DE 27 34 948 A1).
Eine Quelle mit starker Lastabhängigkeit stellen die Abgasanlage und der Ansaugtrakt dar. Eine Erhöhung des abgestrahlten Schalls aus diesen Anregungsquellen ist aber wegen den oben genannten strengen Emissions- und Außengeräuschvorschriften nicht zielführend. Im übrigen wird die Einleitung dieser Geräuschkomponenten in den Innenraum durch eine hohe Karossseriedämmung, die zur Minderung von Wind- und Rollgeräuschen und zur Unterdrückung störender, mechanischer Motorgeräuschkomponenten erforderlich ist, weitgehend unterbunden. Eine gezielte mechanische Einleitung in den Fahrzeug-Innenraum ist zwar prinzipiell möglich, hat sich aber bezüglich der Kosten und der Anordnung im Fahrzeug als nachteilig herausgestellt.
Bei synthetisierten Klangkomponenten kann in der Regel kein authentisch einem Motorgeräusch nachempfundenes Innengeräusch dargestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache Art und Weise eine akustische Rückmeldung des Betriebszustands des Motors in den Innenraum eines Fahrzeugs sicherzustellen, ohne daß das Außengeräusch zu hoch wird oder die Karosseriedämmung vermindert werden müßte.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erfüllt.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, den Schalldruck im Ansaug-oder Abgastrakt aufzunehmen. Diese akustischen Quellen besitzen eine hohe Lastabhängigkeit. Die erfaßten Geräusche werden dann elektronisch verarbeitet und über eine Lautsprecheranlage in den Innenraum des Fahrzeugs eingespielt. Bereits bei einer sehr einfachen Ausführungsform der Erfindung kann ein naturgetreues akustisches Signal in den Fahrzeug-Innenraum übermittelt werden. Ein Fahrzeuginsasse empfindet dieses Signal nicht als synthetisiert oder künstlich dargestellt.
Vorzugsweise kann der Schalldruck in der Nähe der Ansaugluftöffnung oder im Ansauggeräuschdämpfer bzw. Luftfilterkasten erfaßt werden.
Von Vorteil ist es ferner, in der Signalverarbeitungseinheit ein oder mehrere Filter vorzusehen, mit der sich die Klangcharakteristik verändern und an verschiedene Fahrzeug- oder Motortypen anpassen läßt. Das Spektrum kann von einem sonoren
Figure 00030001
Brabbel"-Sound bis zu einem Rennsport"-Sound je nach Anforderung variiert werden.
Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann die Signalverarbeitungseinheit so ausgebildet sein, daß das in den Innenraum des Kraftfahrzeugs eingespielte Geräuschsignal drehzahlabhängig verändert wird, um einen gewünschten Pegelverlauf - beispielsweise einen sehr gleichmäßigen Innengeräuschverlauf über der Drehzahl - zu erzielen.
Auf diese Art kann auch eine Verstärkung eines Dynamikeindrucks erreicht werden.
Möglich ist ebenfalls eine lastabhängige Veränderung des eingespielten Geräusches. Dazu müßte lediglich das Fahrpedal oder Drosselklappenstellungssignal von der Signalverarbeitungseinheit aufgenommen und entsprechend berücksichtigt werden.
Ferner ist es möglich, eine geschwindigkeitsabhängige Lautstärke- oder Klangcharakteristikanpassung durchzuführen. Eine Anpassung des eingespielten Geräusches ist überdies in Abhängigkeit von der Getriebeübersetzungswahl oder einer Kick-Down-Betätigung möglich. Überdies sind natürlich auch Geräuschanpassung in Abhängigkeit von anderen Größen durchführbar.
Beim Einsatz von Filtern kann man natürlich auch die Frequenzgangcharakteristik in Abhängigkeit von den vorgenannten Parametern Drehzahl, Last und Geschwindigkeit verändern. Dadurch läßt sich ebenso eine gewünschte Klangcharakteristik erreichen.
Natürlich ist es auch ohne weiteres möglich, andere Parameter der Signalverarbeitungseinheit zuzuführen, die die vom Schallsdrucksensor kommenden Signale in Abhängigkeit von solchen Parametern verändern kann.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinheit vorgesehen ist, mit welcher die Vorrichtung deaktivierbar oder aktivierbar ist. Dazu können entweder der Schalldrucksensor oder die Signalverarbeitungseinheit oder die Lautsprechereinheit abgeschaltet werden. Mit dieser Maßnahme läßt sich die Geräuschquelle, wie vom Fahrzeugbediener gewünscht, zu- oder abschalten. Die Deaktivierung oder die Aktivierung kann natürlich auch in Abhängigkeit von bestimmten Fahrbetriebsbedingungen ausgewählt werden. Beispielsweise ist es möglich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem Automatikgetriebe mit manuellem Schaltbetrieb (Steptronik) nur im manuellen Schaltbetrieb aktiviert wird, also dann, wenn ein Fahrzeugbediener eine eher sportliche Fahrweise wünscht. Im normalen Automatikbetrieb könnte die erfindungsgemäße Vorrichtung deaktiviert sein, so daß eine leisere Akustik gegeben ist. Natürlich kann die die Deaktivierung und Aktivierung auch mit einer Einstellung der Motorcharakteristik oder jeglicher anderer Signale gekoppelt werden.
Insgesamt ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine besonders einfache akustische Rückmeldung mit angenehm klingenden Klangkomponenten zu erzeugen. Das System erhöht insbesondere bei Fahrzeug mit hoher Leistung die Fahrsicherheit und unterstützt den Fahrer akustisch.
Da eine erfindungsgemäße Vorrichtung nur das Innengeräusch beeinflußt, erfolgt die verstärkte akustische Rückmeldung an die Fahrzeuginsassen ohne daß die Umwelt belastet wird. Insbesondere wird über die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich das bereits natürliche Motorgeräusch aus dem Ansaug- oder dem Abgastrakt in den Innenraum eines Fahrzeugs eingespielt, so daß ein natürliches, dem jeweiligen Fahrzeugtyp anpaßbares Klangbild erzielbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert, die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1
eine schematische graphische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug angeordnet und
Fig. 2
eine schematische Schaltskizze eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug in Draufsicht schematisch dargestellt, welches einen Motor mit einem Ansaugtrakt 18 zeigt. Im nur schematisch dargestellten Ansaugtrakt 18 ist ein Schalldrucksensor 12 in Form eines Mikrophons dargestellt, welches die natürlichen Motorgeräusche im Ansaugbereich aufnimmt und über eine Leitung an eine Signalverarbeitungseinheit 14 abgibt. Die Signalverarbeitungseinheit 14 verarbeitet die Signale vom Schalldrucksensor 12 und gibt sie an eine Lautsprechereinheit 16 ab, die die von der Signalvorrichtungseinheit 14 erzeugten Signale in akustische Signale umwandelt. Als Lautsprecher können separate Lautsprecher oder aber auch die Lautsprecher einer Audioanlage eines Fahrzeugs verwendet werden. Die Signalverarbeitungseinheit 14 filtert und verstärkt im vorliegenden Fall die vom Schalldrucksensor 12 abgegebenen Signale.
Ein Beispiel für eine Signalverarbeitungseinheit ist in Form einer schematisehen Schaltskizze in Fig. 2 dargestellt. Dabei wird das Signal vom Schalldrucksensor 12 zunächst durch einen Hochpaßfilter 20 geschickt, um niederfrequente Schallanteile, die zu großen Membranbewegungen führen würden, zu eliminieren. Das vom Hochpaßfilter 20 abgegebene Signal wird in zwei Zweige aufgespaltet. In einem Zweig wird das Signal durch einen Tiefpaßfilter 22 geführt und dann im wesentlichen an ein Potentiometer 26 geleitet, welches je nach seiner Einstellung ein mehr oder minder abgeschwächtes Signal an einen Addierer (+) weitergibt.
Das Signal in dem anderen Zweig läuft zu einem weiteren Potentiometer 24 im wesentlichen ungefiltert und besitzt daher Breitbandanteile. Nach dem Potentiometer 24 wird es ebenfalls dem Addierer (+) zugeführt. Im Addierer werden die beiden in den verschiedenen Zweigen geführten Signale gewichtet zusammenaddiert und durch einen weiteren Tiefpaßfilter 28 geschickt, in dem sie nach oben begrenzt werden. Schließlich werden die so verarbeiteten Signale in einem Verstärker 30 verstärkt und an die Lautsprecher 16 des Fahrzeugs abgegeben. Diese wandeln das so erzeugte elektrische Signal in ein akustisches Signal um, welches im wesentlichen ein gefiltertes, natürliches Abbild des im Ansaugtrakt aufgenommenen Geräusches darstellt. Durch eine Veränderung der Gewichtungsfaktoren durch Justierung der Potentiometer 24 und 26 zwischen Breitband und Tiefpaßanteil läßt sich der Klangeindruck einfach verstellen. Die Justierung erfolgt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel manuell.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Verstellung der Gewichtsfaktoren auch aufgrund der Drosselklappenstellung, des Drehzahlsignals oder der Geschwindigkeit erfolgen. Zu diesem Zweck könnte die Signalverarbeitungseinheit 14 an einen CAN-Bus angeschlossen sein und noch eine zusätzliche Steuerungseinheit besitzen, die die Steuerung der Potentiometer 24 und 26 in Abhängigkeit von den gewählten Parametern übernimmt.
Natürlich können alternativ auch andere als die vorgenannten Parameter zur Steuerung von Gewichtungsfaktoren gewählt werden. Im übrigen ist es auch möglich, andere Filter zur Veränderung des Klanges zu verwenden.
Die dargestellte Ausführungsform ist auch lediglich eine einfache Version einer Geräuschrückführungsvorrichtung, die das im Ansaug- bzw. Abgastrakt aufgenommene natürliche Motorgeräusch in den Innenraum führt.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur elektroakustischen Geräuschrückführung für ein Kraftfahrzeug (10) mit einem Schalldrucksensor (12), einer Signalverarbeitungseinheit (14), welche mit dem Schalldrucksensor (12) verbunden ist und Signale vom diesem erhält und verarbeitet, und einer Lautsprechereinheit (16) mit zumindest einem Lautsprecher, welche mit der Signalverarbeitungseinheit (14) verbunden ist, wobei der Schalldrucksensor (12) im Ansaug- (18) oder Abgastrakt des Kraftfahrzeuges (10) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Lautsprechereinheit (10) eine Audioanlage des Kraftfahrzeuges (10) dient.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Signalverarbeitungseinheit (14) zumindest eine Filtereinrichtung (20, 22, 28) zur Veränderung der Klangcharakteristik des vom Schalldrucksensor (12) aufgenommenen Geräusches enthält.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Signalverarbeitungseinheit (14) derart ausgebildet ist, um das Geräusch, insbesondere dessen Lautstärke oder dessen Frequenzgangcharakteristik, drehzahlabhängig zu verändern.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Signalverarbeitungseinheit (14) derart ausgebildet ist, um das Geräusch, insbesondere dessen Lautstärke oder dessen Frequenzgangcharakteristik, lastabhängig zu verändern.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Signalverarbeitungseinheit (14) derart ausgebildet ist, um das Geräusch, insbesondere dessen Lautstärke oder dessen Frequenzgangcharakteristik, geschwindigkeitsabhängig zu verändern.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Signalverarbeitungseinheit (14) derart ausgebildet ist, um das Geräusch, insbesondere dessen Lautstärke oder dessen Frequenzgangcharakteristik, in Abhängigkeit von der eingestellten Getriebeübersetzungsstufe oder einem Kick-Down-Betrieb zu verändern.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Schalteinheit vorgesehen ist, mit welcher der Schalldrucksensor (12), die Signalverarbeitungseinheit (14) oder die Lautsprechereinheit (16) deaktivierbar oder aktivierbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schalteinheit auf bestimmte Fahrbetriebsbedingungen anspricht.
EP99116192A 1998-10-05 1999-08-24 Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur elektroakustischen Geräuschrückführung Expired - Lifetime EP0992976B1 (de)

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