Verfahren zur synthetischen Erzeugung eines Motoraeräusches und

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur synthetischen Erzeugung eines Motorgeräusches, insbesondere einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Es sind bereits mehrere Verfahren zur Erzeugung synthetischer Motorgeräusche allgemein bekannt, mit denen insbesondere ein vorhandenes Motorgeräusch eines Kraftfahrzeugs so ergänzt wird, dass ein ansprechender Motorsound insgesamt erzeugt wird. Dazu werden elektrische Wandlererregersignale als Signalwerte erzeugt, die wenigstens einem installierten elektro- mechanischen Wandler, insbesondere einem Aktor oder Lautsprecher zugeführt werden.

Bei einem solchen Verfahren (DE 690 23 133 T3) wird ein vorhandenes Motorgeräusch durch ein erzeugtes Zusatzgeräusch zu einem ansprechenden Motorsound im Innenraum ergänzt. Dazu wird der Motorzustand und sein aktuelles Motorgeräusch über ein Mikrofon und/oder einen Vibrationssensor am Motor sowie über ein Lastsignal ermittelt. Dem ermittelten Motorzustand entsprechende Fahrzeugbetriebsgeräusche, beispielsweise ein Sportsound, werden aus einem Tonspeicher ausgelesen und über Lautsprecher oder elektrodynamische Aktoren zusätzlich zum aktuellen Motorgeräusch im Fahrzeuginnenraum hörbar gemacht. Die für die Auslesung des Tonspeichers

BESTÄTIGU GSKOPIE erforderlichen Sensorsignale sind komplex und für die Ansteuerung des Tonspeichers nicht ohne weiteres verwendbar.

Weiter ist ein Verfahren zur Ergänzung eines Motorgeräusches eines Kraftfahrzeugs bekannt (DE 10 2005 012 463 B3), bei dem in einem Datenspeicher eines Steuergeräts in einem Kennfeld an Drehzahlstützstellen Pegelwerte gespeichert sind, die jeweils einer definierten Motordrehzahl und deren zugeordneten Schwingungen mit Ordnungen als Vielfache der halben Motordrehzahl entsprechen. Bei einer bestimmten Motordrehzahl werden dieser zugeordnete Pegelwerte mehrerer Ordnungen ausgelesen und einer Rechnereinheit des Steuergeräts zugeführt, wo ein kontinuierliches Zeitsignal in der Art einer harmonischen Reihe als Aktorerregersignal berechnet wird. Dieses Verfahren basiert somit auf einem harmonischen Ansatz, wobei mehrere Harmonische überlagert werden, wobei zu jedem harmonischen Anteil ein Pegelverlauf über der Drehzahl existiert. Ein solches Überlagerungsverfahren ist nur mit hohem Aufwand für die Kreation eines gewünschten synthetischen Motorgeräusches einsetzbar.

Ein weiter bekanntes Verfahren (10 2007 055 477 A1) befasst sich mit der Erstellung von Signalsamples mit bestimmten Segmentlängen. Innerhalb der Segmentlängen werden unterschiedliche Segmentabschnitte verwendet, mit denen als Stellparameter gezielt Geräuschmerkmale eingestellt werden können in Verbindung mit der Möglichkeit gut proportioniert höher harmonische Anteile dazuzukomponieren. Es handelt sich somit hier um ein Verfahren zur Komposition von Soundentwürfen. Für eine Anpassung an eine aktuelle Motordrehzahl werden solche kreierten Signalsamples wiederholt und bei höheren Drehzahlen gestaucht bzw. bei kleineren Drehzahlen entsprechend gestreckt. Eine solche Drehzahlanpassung ist aufwändig und zudem sind die Möglichkeiten mit überschaubaren Datenmengen unterschiedliche Sounds zu erzeugend beschränkt. Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber ein Verfahren zur synthetischen Erzeugung von Motorgeräuschen vorzuschlagen, bei dem mit einem Minimum an Daten bei hoher Übersichtlichkeit eine Vielzahl verschiedener Motorgeräusche erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem Datenspeicher wenigstens ein Signalsample mit Funktionswerten als digitale Datenreihe abgelegt ist, dergestalt dass an aufeinander in Schrittweiten folgenden Signalsample-Stütz- stellen Funktionswerte abrufbar gespeichert sind. In Abhängigkeit von er- fassten und/oder vorgebbaren Führungsgrößen als Betriebsparameter des Motors und gegebenenfalls eines durch den Motor angetriebenen Fahrzeugs werden Funktionswerte aus der Datenreihe drehzahlangepasst abgerufen und pegelangepasst zu Signalwerten in einer Recheneinheit verrechnet sowie unmittelbar oder mittelbar über eine weitere Verstärkung dem wenigstens einen Wandler als Wandlererregersignale zugeführt.

Vorteilhaft können durch drehzahlangepasste Schrittweitenänderungen in Verbindung mit den Führungsgrößen zugeordneten Pegelanpassungen gegebenenfalls mit Kombinationen mehrerer Signalsamples eine Vielzahl unterschiedlicher Sounds zur Verfügung gestellt werden, wobei jeweils auf die gleiche im Datenspeicher abgelegte relativ kleine erforderliche Datenmenge zurückgegriffen wird. Somit lassen sich vorteilhaft mit gleichen Steuergeräten mit gleichen Datenspeichern und gleichen Daten geeignete Zusatzsounds für verschiedene Fahrzeuge nur durch unterschiedliche Ansteuerungen erzeugen. Zudem können auch vorteilhaft zur Variation eines Motorsounds desselben Fahrzeugs unterschiedliche Zusatzmotorgeräusche erzeugt und dem originalen Motorgeräusch beigefügt werden. Vorzugsweise weist ein Signalsample eine vorbestimmte Länge mit einer Zuordnung zu einem Motordrehwinkel auf, wobei insbesondere eine Signal- samplelänge zwei Motorumdrehungen einer Brennkraftmaschine entsprechend einem Kurbelwinkel von 720° zugeordnet sein kann. Nach dem Durchlaufen dieses Kurbelwellenwinkels von 720° wird jeweils das Signalsample wiederholt ausgelesen.

Dabei sind die Schrittweiten zwischen den Signalsample-Stützstellen Motordrehwinkelschritten zugeordnet, wobei die Schrittweiten gleich sein können und dann gleichen Motordrehwinkelschritten entsprechen. Alternativ können unterschiedliche Schrittweiten fest vorgegeben sein oder über vorgebbare Funktionen die Schrittweiten entsprechend unterschiedlich veränderbar festgelegt werden. Mit diesen Schrittweiten Variationen kann die Signalabtastung optimiert werden.

Allgemein wird zweckmäßig anhand einer zeitabhängigen Größe und wenigstens einer Führungsgröße der jeweils nächste Funktionswert aus der Datenreihe des Signalsamples abgerufen. Vorzugsweise wird dazu für eine jeweils aktuelle Drehzahlanpassung der abgerufenen Funktionswerte die aktuelle Motordrehzahl als Führungsgröße der Recheneinheit eingegeben und dort in Verbindung mit einer Taktzeit als zeitabhängiger Größe ein jeweils zugeordneter aktueller nächster Motordrehwinkelschritt als nächste drehzahlabhängige Schrittweite zur Auslesung des dortigen nächsten an einer Signalsample-Stützstelle gespeicherten Funktionswerts ermittelt.

Die Drehzahlanpassung erfolgt somit hier durch Berechnung der jeweils nächsten Schrittweite aus der aktuellen Drehzahl, so dass es nicht wie im Stand der Technik erforderlich ist aufwendig Signalketten entsprechend der aktuellen Drehzahl zu stauchen oder zu strecken. Vorteilhaft können im Datenspeicher zudem an Pegelwert-Stützstellen, jeweils Pegelverlaufswerte zugeordnet zu Führungsgrößen abrufbar gespeichert sein, wobei die Stützstellen der Pegelwerte in Definition zu einer Drehzahl, Last oder Geschwindigkeit oder allgemein als Prozent von einer Führungsgröße abgelegt sind. Ausgelesene Funktionswerte eines Signalsamples können dann als Basispegelwerte für ihre aktuellen gewünschten Pegel auf Signalwerte an die Führungsgrößen angepasst werden. Eine einfache Anpassung ist dadurch möglich, dass die Funktionswerte als Basispegelwerte mit den Pegelverlaufswerten multipliziert werden. Damit steht eine sehr große Variationsmöglichkeit zur Erzeugung von Motorsounds zur Verfügung. Als Führungsgrößen für die Pegelanpassung werden dabei die wesentlichen Betriebsparameter einzeln oder in Kombination verwendet, insbesondere die Drehzahl, die Last und gegebenenfalls in Verbindung mit einem Fahrzeug die Fahrpedalstellung, die Geschwindigkeit und die Fahrzeit.

Eine weitere Maßnahme den erzeugten Motorsound mit geringem Aufwand zu variieren besteht darin, dass die ermittelten drehzahlabhängigen Schrittweiten sowie Pegelverlaufswerte mit Multiplikatoren beaufschlagt werden. Beispielsweise können durch Verwendung von Multiplikatoren entsprechend größere oder kleinere Schrittweiten für die Abtastung der Funktionswerte eines Signalsamples generiert werden. Damit können Signalsamples in definierten Frequenzverhältnissen zur Motordrehzahl abgetastet werden, beziehungsweise in definierten Frequenzverhältnissen zueinander überlagert werden.

Zudem können Matrizen abgelegt werden, die eine Zuordnung von abgelegten Signalsamples, Pegelverläufen der Führungsgrößen und gegebenenfalls von Multiplikatoren für Schrittweiten und/oder Pegel zu je einem Sound eines Motorgeräusches ermöglichen, wobei zunächst eine Trennung zwischen dem Datenpool und einem indexierten Zugriff existiert, womit weitere Maßnahmen für Variationen und Kombinationen zur Verfügung stehen. Ebenfalls können für die Erzeugung einer Vielzahl unterschiedlicher Sounds weitere Matrixfelder hinzugefügt werden, die über eine externe Adressierung aktivierbar sind, wobei unterschiedliche Sounds mit verschiedenen Soundspuren zusammensetzbar, einzeln auswählbar und auch kombinierbar sind. Es wird nochmals herausgestellt, dass auch bei einer solchen Variationsvielfalt jeweils nur auf die etwa gleiche Datenmenge zurückgegriffen wird.

Weiter wird eine Vorrichtung zur Durchführung jeweils eines der vorstehenden Verfahren beansprucht.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung für Wandlererregersignale zum Betrieb eines Aktors zur Erzeugung von Motorgeräuschen;

Fig. 2 ein Signalsample;

Fig. 3 Pegelverläufe über der Drehzahl;

Fig. 4 Pegelverläufe über der Last;

Fig. 5 einen Pegelverlauf über die Geschwindigkeit; und

Fig. 6 Indexdaten für einen Sound 1.

Im Blockschaltbild der Fig. 1 ist ein Rechner 1 dargestellt, dem an einer Eingabeeinheit 2 als Eingangsgrößen aktuell erfasste Führungsgrößen, insbesondere die Betriebsparameter Motordrehzahl, Last und Geschwindigkeit, sowie vorgebbare Größen, wie eine Soundauswahl, etc. zugeführt werden. Dem Rechner ist ein Datenspeicher 3 zugeordnet mit einem Datenpool 4, in dem Signalsamples, beispielsweise vier Signalsamples A, B, C, D sowie Pegelverläufe beispielsweise Pegelverläufe F, G über der Drehzahl, Pegelverläufe H, K über der Last und ein Pegelverlauf M über der Geschwindigkeit abgelegt sind] In einem Index-Datenfeld 5 sind Datenkombinationen definiert, wobei die Adressierungen von Signalsamples und Pegelverläufen abgelegt sind.

Der Rechner 1 führt unter Berücksichtigung der aktuellen Drehzahl über errechnete Schrittweiten eine Drehzahlanpassung für einen oder kombinierte Sounds aus zusammen mit einer Pegelanpassung aus und gibt mit einer Ausgabeeinheit 6 gegebenenfalls über eine weitere Verstärkereinheit ein Wandlererregersignal aus, welches zur Erzeugung eines Motorgeräusches einem Aktor und/oder Lautsprecher zuführbar ist.

In Fig. 2 ist schematisch und beispielhaft ein im Datenpool 4 abgelegtes Signalsample A mit einer Umhüllungskurve als Sinusfunktion mit vier Sinusbögen gezeigt, die einer Signalsamplelänge für zwei Motorumdrehungen einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelwinkel von 720° entsprechen. Im Datenpool ist jedoch die Sinusfunktion nicht als kontinuierlicher Kurvenverlauf abgelegt sondern als digitale Datenreihe mit in Schrittweiten 7 an Signal- sample-Stützstellen 8 abgelegten Funktionswerten. Wegen der Übersichtli ^' ch- keit sind hier nur wenige weit auseinanderliegende Stützstellen 8 eingezeichnet. Konkret sind beispielsweise Motordrehwinkel-Schrittweiten von ca. 2° bis 5° geeignet. Im Datenpool 4 können beispielsweise die weiteren Signalsamples B, C und D in ähnlicher Weise jedoch mit unterschiedlichen Signalwerten abgelegt sein. In Fig. 3 sind Pegelverläufe F, G über der Drehzahl Ω (Omega) in Fig. 4 Pegelverläufe H, K über der Last L und in Fig. 5 ein Pegelverlauf M über der Geschwindigkeit V dargestellt, die ebenfalls im Datenpool abgelegt sind. In Fig. 6 ist beispielhaft dargestellt, wie ein Motorsound mit den zur Verfügung stehenden Mitteln kreiert wird: Der Sound 1 wird anhand der angegebenen Täbelle gebildet, wobei in den Zeilen die Soundspuren enthalten sind und in den Spalten die Adressen eingetragen werden. Die angegebene Spur 1 wird gebildet aus dem Signalsample A, welches mit der ermittelten Schrittweite mal dem Multiplikator 0,5 abgetastet wird. Dazu gehört der Pegelverlauf G über die Drehzahl mit einem Pegelfaktor als Multiplikationsfaktor. Zudem wird der Pegelverlauf H über die Last mit einem zugeordneten Pegelfaktor 2 ausgewählt und der Pegelverlauf M über die Geschwindigkeit senkt die Pegel entsprechend ab. Analog kann nun die Spur 2 mit einem (nicht dargestellten) Signalsample C und den weiter angegebenen Bewertungen ausgelesen werden, wobei sich beide Spuren überlagern.

Optional kann nun ein Sound 2 mit den gleichen Datensätzen definiert werden, der sich dann gegebenenfalls aus fünf Spuren zusammensetzt und dazu andere oder gleiche Signalsamples oder Pegelverläufe ausgewählt werden.