车辆的发动机声音增强系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种车辆(200)的发动机(201)的声音增强系统(100)，其包括：振动传感器(1)，设置在发动机的壳体(202)上，以产生表示发动机声音的电信号(A)；信号处理器(2)，连接到所述振动传感器(1)以处理表示发动机声音的所述电信号(A)并产生输出音频信号(B)；以及扬声器(3)，设置在车厢内并且连接到所述信号处理器(2)，以接收所述输出音频信号(B)并生成发动机声音的增强声音。
【专利说明】
车辆的发动机声音増强系统
技术领域
[0001]本实用新型的专利申请涉及一种车辆的发动机声音增强(ESE)系统。【背景技术】
[0002]正如已知的，大多数车辆具有内燃机。每个内燃机根据其结构、马力和活塞位移以典型的声音为特征。通常，每个汽车制造商通过典型的发动机声音而加以区分。
[0003]为了提高乘客的舒适性并使车辆尽可能无噪声，车厢与包含发动机的罩进行声学隔离。因此，车厢内的汽车驾驶员在驾驶时不能听到发动机的声音。这样车辆的无噪声条件导致一些缺点，特别是在赛车的情况下，驾驶员为了决定驾驶风格而听到发动机的声音是有用的。
[0004]美国专利第US7,203,321号公开了一种声音增强系统，包括:
[0005]声压传感器，位于电动机的进气管道和排气管道之一的附近或内部，以检测电动机的声压，
[0006] 信号处理单元，用于处理声压传感器的信号，
[0007]合成器，输出合成后的信号，
[0008]加法器，将来自声压传感器的信号加到合成器信号上，并输送输出信号到产生增强声音的扬声器。
[0009]然而，所述系统不是有效的，特别是因为声压传感器设置在进气道或在排气道中， 从而不能准确地检测真实的电动机声音，因为声压传感器仅考虑到由声压产生的在进气道或在排气道中传播的声音，而没有考虑到由电动机外壳的振动导致的真实的声音(real sound) 〇
[0010]因此，为了再现真实的电动机声音，仅由声压传感器产生的音频信号不尽如人意。 因此，有必要使用合成器并生成被加到由声压传感器检测出的声压信号上的(完全人工的) 合成信号。显然，从该合成信号中产生的人工的声音永远不能等同于真实的电动机声音。
[0011]美国专利第US8,300,842号公开了一种发动机的噪声增强系统，包括:
[0012]扬声器，用于产生噪声增强信号;及
[0013]控制器，对应于噪声增强信号通过控制信号控制所述扬声器。
[0014]所述控制器仅接受一种发动机速度的信号指示，该信号指示来自于车辆转速表， 并且在所述发动机速度信号上加上附加值用于计算基于预测的未来发动机声音的控制信号。所述预测的未来发动机声音通过使用来自车辆转速表的输入信号和源自来自于发动机角加速度的车辆转速表指示的输入信号的值来确定。
[0015]此系统也不是非常准确的，因为它会产生基于从转速计获得的值和通过复杂算法处理的值的完全人工的信号;此外，它并没有考虑到由发动机产生的真实声音。
[0016]已知的发动机声音增强系统包括:多个设置在车辆的各个部分的传声器 (microphone)和将来自所述传声器的信号混合的混合器。多个传感器连续地检测车辆的行驶状态，并且控制来自所述传声器的信号的增益。为了操作这些系统需要多个传声器，且因此昂贵、复杂以及繁琐。【实用新型内容】
[0017]本实用新型的一个目的是消除现有技术的缺点，通过提供一种发动机声音增强系统，能在车厢内引入尽可能与车辆发动机的真实声音接近的声音。
[0018]本实用新型的另一个目的是提供一种发动机声音增强系统，该系统高效、准确、可靠、灵活并且同时廉价且易于安装和使用。
[0019]上述的目的是根据本实用新型独立权利要求1中所要求的特征来实现的。
[0020]本实用新型有利的实施例显示在从属权利要求中。
[0021]本实用新型的系统包括:
[0022]振动传感器，设置在发动机壳体上，用于检测发动机壳体的振动，并产生表示发动机声音的信号；[〇〇23]信号处理器，与所述振动传感器连接，用于处理表示发动机声音的所述信号并产生输出音频信号，和
[0024]扬声器，设置在车厢中，并且与所述信号处理器连接，用于接收所述输出音频信号，并产生声音以增强发动机的声音。
[0025]所述振动传感器是振动器或激励型机械-电转换器，其包括与所述发动机壳牢固地连接的固定部分，和相对于所述固定部分移动的移动部分。当发动机壳体受到振动的改变时，所述移动部分相对于所述固定部分移动并且所述振动器检测并转换所述发动机壳体的振动速度，该振动速度表示由发动机产生的声音。
[0026]根据本实用新型的系统的优点是显而易见的，该系统使用在发动机壳体上的振动器型振动传感器，而不是在发动机的进气管或排气管中的压力传感器。
[0027]本实用新型的系统通过使用振动器避免了所有种类的模拟发动机声音的信号的人工合成。而且，这样的系统消除了多个传声器的使用，以及混合来自各个传声器的声音的需求。另外，这样的系统得到的信号非常接近真实的发动机声音。【附图说明】
[0028]本实用新型的附加特征将从下面的详细描述中显示清楚，这些描述仅仅是说明性的，而非限制性的，实施方式在附图中示出，其中:
[0029]图1是车辆中安装了本实用新型的发动机声音增强系统的示意性俯视图；
[0030]图2是安装在车辆的发动机壳体上的振动器型振动传感器的示意性立体图；[0031 ]图3是本实用新型的发动机声音增强系统的框图；
[0032]图4是图3中增益和滤波模块的详细的方框图；[〇〇33]图5是图2中振动器的传递函数的图。
[0034]图6是具有两个轴的笛卡尔图，其中包括一个增益表、一个具有相关的过滤表的滤波器阵列和信号滤波的笛卡尔图；
[0035]图6A是调整前具有三个轴的默认表的笛卡尔图；[〇〇36]图6B是调整后具有三个轴的增益面的笛卡尔图；
[0037]图7是与图6A相同的具有三个轴的笛卡尔图，示出了均衡整体增益值之前的整体增益面的一个例子；
[0038]图8是与图6B相同的具有三个轴的笛卡尔图，示出了整体增益面和整体增益值的调整；[〇〇39]图9、图10、图11是三个分别示出了根据现有技术由三个传感器检测到的发动机的音频信号的频谱的图；
[0040]图12是根据本实用新型由一个振动器型振动传感器检测出的发动机的音频信号的频谱的图；和
[0041]图13是由具有通过样品激励器产生的恒定加速度的振动而激发的振动器的频率响应。【具体实施方式】
[0042]参照附图，公开了本实用新型的发动机声音增强系统，通常用附图标记100表示。 [〇〇43]图1示出了一个基本的版本，其中系统100与车辆的预先存在的音频系统没有相互作用。然而，根据一个更先进的版本，系统100被集成到安装在车辆中的音频系统，与它共享一个或多个信道和一个或多个扬声器。
[0044]参照图1和图2,系统100安装在车辆200中。车辆200包括包含在车辆发动机罩中的发动机201，发动机可以是内燃机、电动发动机或任意其它类型推进发动机。发动机201包括壳体202,该壳体包含发动机的各个部分。正如公知的，在发动机的运转过程中，壳体202受到瞬时加速度和振动，在周围空气中产生典型的发动机的声音。
[0045]系统100包括振动传感器1，其适当地设置在发动机的壳体202上。有利的是，用来容纳所述振动传感器1的壳体设置在发动机壳体上。
[0046]振动传感器1用于检测在周围空气中产生发动机201的典型的声音的发动机壳体 202的振动。因此，振动传感器1用作原始的声音传感器。[〇〇47]有利的是，振动传感器1是一个振动器或激励_型机电转换器，检测发动机壳体202 的振动，并相应地与施加到振动传感器移动部分的瞬时速度成比例产生电信号A。模拟类型的所述电信号A表不发动机壳体的瞬时加速度。[〇〇48] 这种类型的振动器传感器公开于由相同的
【申请人】申请的欧洲专利第EP2476264B1 号中。振动传感器1是一个振动器或激励型机-电转换器，其包括与发动机的壳体202牢固地连接的固定部分和弹性地固定到固定部分上的移动部分，如此移动部分可以相对于固定部分移动。
[0049]根据本实用新型的一个优选实施例，固定部分包括线圈，而移动部分包括产生气隙的磁性单元。反之亦然，其中，固定部分包括产生气隙的磁性单元，而移动部分包括线圈。
[0050]当发动机的壳体受到振动的改变时，移动部分相对于固定部分进行切换的轴向运动的移动，并且振动器检测和转换发动机壳体的振动速度，在线圈的端部产生用于表示由发动机产生的声音的电信号A。
[0051]根据本实用新型的一个优选实施例，振动传感器1的固定部分包括塑料外壳，该塑料外壳包括两个焊接部分:底座和盖。非常薄的圆柱形支撑件刚性地固定在底座的中心位置，其上缠绕线圈以此保持在环形气隙内部，该环形气隙存在于形成移动部分的磁路中。然后移动部分包括设置在两个极板之间由永久磁铁构成的磁路;存在于两个极板之间的气隙所具有的径向厚度低于包含在固定部分的线圈中的厚度。因此，移动部分可以在浸没于气隙中的固定线圈上进行确定的双向轴向平移。
[0052]振动器的固定部分和移动部分通过作为弹性悬挂的定心元件10相连。定心元件10包括连接到移动部分的外部环11、连接到固定部分的内部环12、以及连接外部环11到内部环12的多个弹性辐条13。定心元件10相对于浸没于由移动部分产生的气隙中的线圈在一个完全居中的位置保持移动部分。
[0053]振动传感器I连接到数字信号处理器DSP 2的第一输入INI JSP 2处理电信号A，它表示发动机壳体的加速度，以这样的方式来获得输出音频信号B，该输出音频信号B由内部放大器4发送至设置在车辆200的车厢中的一个或多个扬声器3。根据来自内部放大器4的放大的音频信号C，扬声器3在车厢中生成与发动机201的声音非常相似的增强声音。
[0054]扬声器3可以是在车辆200的音频系统中提供的任何扬声器，或者它可以是特别地专用于增强声音的扬声器，例如振动器型扬声器，例如在欧洲专利第EP2476264号中公开的。在后一种情况下，如果扬声器3是一个振动器，它不具有音膜，并被固定到车体上以使车体发生振动并产生所述发动机的增强声音。
[0055]参考图3，车辆200可包括已经设置在车辆中的音频多声道功率放大器4’用于放大连接到头部单元或汽车收音机的车辆的音频系统。音频多声道功率放大器4’控制多个设置在车厢不同位置的扬声器。所述扬声器包括中央扬声器，类似于扬声器3，其通常设置在车辆的仪表板中。
[0056]在这种情况下，音频多声道功率放大器4’产生音频信号D，其被发送到DSP的第二输入IN2，并且通过一个A/D转换器7进入DSP 2。音频多声道功率放大器4’的音频信号D进入到增益调整阶段14，从中生成已调整的音频信号D1。
[0057]振动器的电信号A通过增益和/或滤波模块13，其产生表示发动机噪音的增强信号Al0
[0058]来自增益调整阶段14的调整的音频信号Dl使用混合器15与来自增益和/或滤波模块13的增强信号Al进行混合。混合器15的输出被发送到D/A转换器8，其产生模拟音频信号B，由内部放大器4放大，并作为放大信号C发送到中央扬声器3。
[0059]图3的相同结构可以制造用于车辆的附加扬声器，例如通常设置在车辆的前门和后门的低音扬声器。在这种情况下，如图3所示，实施多个输入，类似于第二输入IN2，其接收音频信号D，以及多个增益调节模块，类似于增益调节模块14。考虑到上述情况，车辆的中央扬声器3或所有的其他扬声器能同时播放通常存在于车辆中的调整的音频信号Dl以及存在于系统100中的增强信号Al。
[0060]在测试系统100时对各种类型的传感器进行了评估，从而找到最合适的用来捕获在DSP 2中待处理的发动机的声音的传感器。
[0061 ]待测试的第一传感器是在发动机的进气管内的压力传感器如美国专利US7，203，321所建议的。这样的压力传感器已经设置在发动机中以协助车辆控制单元(ECU)。该传感器实际上类似于一个传声器，不能在涡轮发动机中使用，因为该传感器接收的压力波在放大器输入中被转换成强大的冲击。
[0062]图9示出了通过在发动机的进气管中的压力传感器检测出的信号的频谱，其示出了由于涡轮增压栗而产生的低频峰值。
[0063]对于市场上常见的两种类型的加速度计也进行了测试，即压电加速度计和同时固定到发动机头部和固定到进气管的MEMS(微机电系统)加速度计。两个加速度计的操作是优异的，除了对所有的发动机噪音的灵敏度，尤其在高频率时。这样的对高频率噪音的灵敏度不容许获得所需的噪声。事实上，对于高于千赫(KHz)的频率，检测到的声音是由机械配件(即阀和凸轮)产生的声音，而不是发动机的声音。
[0064]图10和图11显示了由压电加速度计和由MEMS加速度计分别检测出的信号的频谱，示出了在高频中，信号受到由车辆的机械配件产生的噪音的干扰。
[0065]最后，激励器型(振动器)的振动传感器I作为加速度传感器进行测试，它被用作传感器(机-电转换器)而不是作为扬声器(电-声转换器)使用。
[0066]图12示出了在涡轮发动机的实际操作期间由激励器I检测到的信号的频谱。由于它在图12中被清楚地示出，所述激励器充当带通滤波器，并且过滤在低频率时的涡轮冲击以及过滤在高频率时车辆的机械部件的噪音，由此允许清楚地记录发动机的工况(发动机基础频率和相对谐波)。
[0067]利用电动振动器作为振动传感器，意味该传感器与通常的振动传感器比较具有相当大的质量。这导致了一些明显的缺点，如低的振动的灵敏度以及当频率增加时频率响应减小。
[0068]然而，使用振动器产生以下优点:
[0069].传感器非常低的内阻确保对来自于发动机中安装的其它电气系统的干扰的免疫。
[0070]?振动器的移动部分的重量把一个天然的低通滤波器应用于检测到的信号，该信号被转换为对不希望的高频脉冲噪声的高免疫。
[0071].具有来自振动器的质量-弹性悬浮系统的谐振的高通效应的低通效应被转换为传感器的理想的带通特性，该传感器在具有不希望的高频和低频的噪音的困难的条件下操作。
[0072]振动器型振动传感器I不是真正的加速度计，而是测速仪或加速度计积分器。当移动部分移动(因振动)时，在振动器的移动的线圈的端部产生的电压与移动部分的瞬时速度成比例，它被转换为相对于其瞬时加速度的前述的低通响应。
[0073]如图13所示，通过激励具有由采样激励器产生的恒定加速度的振动器，振动器表现为低通滤波器，也就是说，它在数学上对应于输入信号的积分。因此振动器是具有集成的天然低通滤波器的加速度计。
[0074]相比在欧洲专利EP2476264A1中示出的振动器，本实用新型的振动器式振动传感器I有利地具有一些改进。
[0075]为了具有平衡的输出信号，振动传感器I在相对位置具有两个磁性部分和两个线圈部分。如此，因为其低阻抗和平衡的输出信号，振动传感器I不受外部干扰。这样的结果可以通过提供具有推挽结构的单线圈的两个振动传感器I来获得，即与线圈或磁性部件在相对的位置上。
[0076]定心元件10的每个辐条13由两种不同材料制成:辐条的第一部分由金属材料制成，例如磷青铜，能够承受高温，而辐条的第二部分是由塑料制成，以使移动部分具有合适的减震。
[0077]车辆200包括CAN总线(控制器区域网络)203，用于连接车辆的各种电子控制单元ECU 204。该系统100包括CAN接口5，与CAN总线203和DSP 2连接。
[0078]各种消息被传送到CAN总线203上，并且在各种E⑶204例如车身电脑之间交换。特别地，CAN总线203将输送:
[0079]-具有关于发动机的转数(RPM)的数值信息的第一消息，和
[0080]-关于由发动机产生的转矩(Torque)的值的信息的第二消息。
[0081]在最先进的汽车中，用户可以根据其想要使用的驾驶风格选择汽车的状态。一般而言，有可能从至少两种状态之间选择。已知系统允许从四种状态中进行选择，被定义为RDNA(竞赛;直接；自然；全天候)。在这样的情况下，还有第三消息将被传输到CAN总线203上，具有关于由用户选择的用于汽车状态的RDNA四种位置控制的信息。
[0082]CAN接口 5是被以下述方式编程的接收器-发射器，从CAN总线203提取在CAN总线上输送的信息:RPM和转矩。如果车辆提供了不同的驾驶风格，导致车辆状态的一些变化(SP，更刚性的悬架、更多或更少打开位置中或旁路位置中的尾气排放、更多或更少打开位置中的进气)，也就是说RDNA信号的变化，则CAN接口 5也将检测RDNA信号的值。
[0083]如图3所示，由振动传感器I转换的电信号A和来自音频多声道功率放大器4’的音频信号D为模拟信号。然而，DSP 2仅可以处理数字信号。因此，系统100包括第一模拟-数字转换器6以将来自振动传感器I的电模拟信号A转换成数字信号，以及第二模拟-数字转换器7，以将来自音频多声道功率放大器4 ’的音频模拟信号D转换成数字信号。
[0084]系统100包括设置在CAN接口5和DSP 2之间的微控制器9。微控制器9从CAN接口 5接收RPM、转矩和RDNA的值并将这些值发送到DSP 2。微控制器9可以被结合在DSP 2中。
[0085]系统100还包括:
[0086]电源10，向微控制器9、DSP2和功率放大器4供电；和
[0087]具有多路稳定输出的电源11，向微控制器9、DSP 2和内部功率放大器4供电。
[0088]DSP 2包括增益和/或滤波模块13，根据来自微控制器9的RPM、转矩和任选的RDNA值向来自第一模拟-数字转换器6的电数字信号A施加增益和/或滤波。增益和/或滤波模块13产生增强信号Al，其根据RPM、转矩和RDNA信号被处理。
[0089]DSP 2包括增益调节模块14，用于调整来自位于连接到音频多声道功率放大器4’的输出的输入IN2的下游侧的第二模拟-数字转换器7的音频信号。增益调节模块14产生调整的音频信号Dl。
[0090]发动机声音增强系统100趋于改变车辆音频系统的音响效果。因此，增益调节模块14以不改变车辆音频系统的音响效果这样的方式设置。因此，调整后的来自增益调节模块14的音频信号Dl的水平不改变车辆音频系统的音响效果，而保持与车辆音频系统不具有该系统100相同的音响效果。
[0091]DSP2包括混合器15，其接收来自增益和滤波模块13的增强信号Al，以及来自增益调节模块14的调整后的音频信号D1。这两个信号Al和Dl在混合器15中混合以获得输出音频信号B。
[0092]来自车辆的DSP的增强信号Al和来自多声道功率放大器4’的调整后的音频信号Dl在混合器15中混合，从而在来自于车辆音频系统的音频或音乐信号存在的情况下应用发动机的增强。显然，增强信号Al可以在没有调整后的音频信号Dl的情况下被使用，反之亦然。
[0093]来自混合器15的输出音频数字信号被发送到数字-模拟转换器8且来自数字-模拟转换器8的输出音频模拟信号B被发送到内部功率放大器4。来自内部功率放大器4的放大的音频信号C被发送到车厢内的扬声器3以便产生车辆发动机的增强声音。
[0094]虽然图3的方框图显示了DSP2仅包括增益和/或滤波模块13、增益调节模块14和混合器15，明显地DSP还可以包括在图3中所示的附加模块，例如第一输入INl、第二输入IN2、模拟-数字转换器6、7、数字-模转换器8、CAN接口 5和微控制器9。必须指出的是，可以提供类似于第二输入IN2的多路输入以发送增强信号到多个扬声器，而不仅是到中央扬声器3。
[0095]仅将增强信号Al和调整后的音频信号BI发送到中央扬声器3是更多一般系统的特例，其中，可以将增强信号Al(或者单独，或者与调整后的音频信号BI混合)发送到车辆的任意一个扬声器。
[0096]此外，可以提供模拟信号处理器来替代DSP2。
[0097]如图4所示，增益和/或滤波模块13包括整体增益模块20和/或动态滤波器21的阵列。
[0098]整体增益模块20施加整体增益到来自振动传感器I经CAN接口 5通过CAN总线检测到的用于特定的RDNA、RPM和转矩的值的电信号A。
[0099]具有RPM为X轴、转矩为Y轴、整体增益为Z轴的3D映射(或查找表)被创建用于每个RDNA值(竞赛、动态、自然、全天候)。在考虑到四种RDNA驾驶风格时，有必要创建四个查找表。输入该表的值，通过不同的实验测试或模拟各种车辆的状态(RDNA)下的发动机的噪音的模拟器或直接在车辆上测试的调谐，总是在各种车辆的状态(RDNA)下并根据RPM和转矩值而获得。该查找表被保存在整体增益模块20。
[0100]如图6所示，每一个查找表可以通过在笛卡尔图(X = RPM; Y =转矩)中生成整体增益值(例如矩阵5X5 = 25的整体增益值)的矩阵(Gll，...G55)来创建。
[0101]如图6A(调谐或默认情况之前)和图6B(调谐后)所示，笛卡尔图的笛卡尔轴限定RPM值的最小值(Rmin)和最大值(Rmax)以及转矩最小值(Tmin)和最大值(Tmax)。每个(Rmin)-(Rmax)和(TMin)-(Tmax)的范围被划分为四个相同的子范围，分别对应于Rmax和Tmax的O %、25 %、50 %、75 %和100 %的值，在每个笛卡尔轴上确定五个点。平行于笛卡尔轴的直线从在这些点上引出。这些直线交叉，形成25个结点。整体增益值被分配给每一个结点，以便产生整体增益矩阵。
[0102]矩阵的25个整体增益值是调谐的结果，对应于5个特定的RPM值和5个特定的转矩值。整体增益值将协调来自振动传感器的电信号A产生的发动机的声音与已经自然存在于车厢内的声音。这种结合所产生的声音必须进行连续评估，并经汽车制造商同意，被提交给连续调谐阶段。出于这个原因，需要提供特定的调谐软件，它在普通的个人电脑上(PC)运行，并具有用户友好的图形用户界面(GUI) JC通过RS232串行端口被连接到内部放大器4，并且调谐软件在DSP2上实时运行。该软件是用来建模图6B(RPM、转矩、整体增益值G)的3D图并且提取存在于线性内插的所有的整体增益值G。
[0103]整体增益模块20具有以下功能:
[0104]-从CAN接口5接收RDNA、RPM和转矩值，
[0105]-根据接收到的RDNA、RPM和转矩值，查询正确的查找表，和
[0106]-在查找表中发现被施加于由振动传感器I检测出的电信号A的整体增益。
[0107]必须考虑到，RDNA值是由用户设定的车辆的状态。相反，RPM和转矩值是在车辆行驶时由车辆控制单元连续检测到的值。
[0108]图7示出了在调整整体增益矩阵(默认情况下)的值之前在3D直角坐标系中整体增益表面的例子。在这样的情况下，整体增益表面为当RPM和转矩值增加时具有线性增加的整体增益值的倾斜平面。
[0109]图8示出了在调谐整体增益矩阵的值之后图7中整体增益表面的一个例子。在这样的情况下，整体增益表面是不规则的，因为它取决于所作的调整。因此，当由CAN接口5检测到的一对RPM和转矩值不完全落在图8所示的图中的25个点中的一个时，整体增益在最接近的点之间由线性内插计算。内插也可以是非线性的，例如可以使用三次样条。
[0110]动态滤波器阵列21包括多个滤波器阵列，即一个滤波器阵列(F1，F2，...F5)用于整体增益矩阵的每个整体增益值。图6的例子示出了滤波器阵列由5个滤波器(Fl，...F5)组成，用于整体增益矩阵的每个整体增益值。考虑到上述情况，每一个查找表由5 X 25 = 125个滤波器创建。
[0111]每个滤光器阵列的每一个滤波器(F1，...F5)为“峰值化”或钟(bell)型的带通滤波器，集中于可以通常地从120至600赫兹变化的频率Fr。频率可以有不同的值，必须由车辆进行调整。除了其中心带频率，每个滤波器还由优异值Q和由增益值g进行限定。滤波器的频率Fr和优异值Q是预先设定的(即调谐时设定)。
[0112]滤波器的增益值g的选择也是在车辆的声学调谐过程中，同时或立即在调谐整体增益矩阵之后进行的。如果要根据RPM和转矩信号用于一定的RDNA值而改变信号的频率内容(不仅是水平或增益)，这样的附加调谐是必要的。来自这个附加调谐得到的声音必须被连续评估，并经汽车制造商同意，被提交给连续调谐阶段。为此，提供了特定的调谐软件，它在普通的个人电脑(PC)上运行，并具有容易使用的图形用户界面(GUI) JC通过RS232串行端口被连接到内部放大器4上并且调谐软件在DSP 2上实时运行，应用滤波器的参数，以便对它们进行声学评估。在这样的情况下，当中间RPM和转矩值是相对于被包括在整体增益值的RPM和转矩值被检测时，线性内插或非线性样条函数内插可以被应用以获得滤波器的中间增益值g。线性内插是优选的，因为它是用于DSP内插计算方面的最简单和最容易的形式。很显然也可以使用一个更复杂的内插。
[0113]如图5所示，振动传感器I具有波段从大约20?1200赫兹的频率为中心的精确的传递函数。例如，滤波器阵列21允许用于在信号的高频部分中强调来自振动传感器I的电信号A中的成分。
[0114]然后电信号A在整体增益被施加的整体增益模块20中传递，并且然后电信号在根据整体增益选择的滤波器阵列(Fl，...F5)中传递。滤波器阵列的滤波器(Fl，...F5)过滤包括在100?600赫兹之间的一定频率的电信号A并且根据由CAN接口 5检测到的RPM与转矩值将滤波器的一定增益g施加到电信号。
[0115]必须考虑到DSP2可以仅包括整体增益模块20或仅包括滤波器阵列21。
[0116]本领域的技术人员可对本实用新型的实施例进行范围等效的变化和修改，但同时仍然落在本实用新型范围之内。
【主权项】
1.车辆(200)的发动机(201)的声音增强系统(100)，所述车辆包括用于驾驶员和乘客 的车厢，所述发动机(201)包括壳体(202 )，所述系统(100)包括:-声音检测装置，用于检测发动机声音并产生表示发动机声音的电信号(A)，-信号处理器(2)，与声音传感器(1)连接以处理表示发动机声音的所述电信号(A)并产 生输出音频声音(B)，以及_扬声器(3)，其设置在车厢中并连接到所述信号处理器(2)，以接收所述输出音频声音 (B)并生成发动机声音的增强声音，其特征是，所述声音检测装置为振动传感器(1)，设置在所述发动机的壳体(202)上，以检测生成 发动机声音的发动机壳体的振动，并且表;^发动机声音的所述电信号(A)是发动机壳体的 振动信号，并且所述振动传感器(1)是振动器或激励型机-电转换器，包括牢固地连接到发动机壳体上 的固定部分和相对于所述固定部分移动的移动部分，当发动机壳体受到振动的改变时，以 这样的方式来检测发动机壳体的振动速度，所述振动传感器(1)作为加速度积分器或速度 计。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征是，所述振动传感器(1)包括定心元件(10) 作为弹性悬挂，所述定心元件(10)包括连接到所述移动部分的外部环(11)、连接到所述固 定部分的内部环(12)以及将外部环(11)与内部环(12)连接的多个弹性辐条(13)。3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其特征是，包括CAN接口(5)，其与车辆的CAN总 线(203)连接并与所述信号处理器(2)连接，所述CAN接口(5)被配置为检测发动机转速 (RPM)和转矩值，并且将这些值发送到使用它们来控制所述输出音频信号(B)的增益的信号 处理器(2)。4.根据权利要求3所述的系统(100)，其特征是，所述信号处理器(2)包括连接到所述振 动传感器⑴和所述CAN接□ (5)的动态滤波器阵列(21)，根据由所述CAN接□ (5)检测到的 RPM和转矩值，每个滤波器(Fl，...F5)具有预设频率(Fr)和可变增益(g)。5.根据权利要求3所述的系统(100)，其特征是，所述信号处理器(2)包括连接到所述振 动传感器(1)和所述CAN接口(5)的整体增益模块(20)，根据由所述CAN接口(5)检测到的RPM 和转矩值，所述整体增益模块(20)被配置为将整体增益(G11，G55...)施加到由所述振动传 感器(1)检测到的电信号(A)。6.根据权利要求5所述的系统(100)，其特征是，所述信号处理器(2)包括连接到所述整 体增益模块(20)和所述CAN接口(5)的动态滤波器阵列(21)，所述动态滤波器的阵列(21)包 括多个滤波器阵列，其中，每个滤波器阵列(F1，...F5)与所述整体增益模块(20)的特定整 体增益(Gll，...G55)相关联，根据由所述CAN接口(5)检测到的RPM和转矩值，每个滤波器具 有预设的固定频率(Fr)和可变增益(g)。7.根据权利要求5或6所述的系统(100)，其特征是所述CAN接口(5)以如下方式配置，检测来自所述CAN总线(203)的由驾驶员从至少两个 可能的车辆的状态值中设置的车辆的状态值，并且所述整体增益模块(20)包含多个数量与由驾驶员设置的车辆的状态的数量相同的三 维查找表，其中每个3D查找表具有RPM值作为X轴、转矩值作为Y轴、整体增益值作为Z轴。8.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征是，所述信号处理器(2)包括混合器(15)， 以混合由所述振动传感器(1)检测的所述电信号(A)和来自于车辆中设置的音频多声道功 率放大器(4’)的音频信号(D)。9.根据权利要求8所述的系统(100)，其特征是，所述信号处理器(2)包括连接到所述混 合器(15)的增益调节模块(14)，以设置来自于音频多声道功率放大器(4’)的所述音频信号 (D)的增益，从而因为发动机声音增强系统(100)而不改变车辆音频系统的音响效果。10.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征是，所述车辆(200)包括连接到设置在车厢内的多个扬声器的多声道功率放大器(4’)的音 频系统，并且发出发动机声音增强的所述扬声器(3)是所述车辆音频系统的中央扬声器。
【文档编号】B60R16/023GK205652027SQ201620025957
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年1月12日 公开号201620025957.6, CN 201620025957, CN 205652027 U, CN 205652027U, CN-U-205652027, CN201620025957, CN201620025957.6, CN205652027 U, CN205652027U
【发明人】F·维奥利, E·乌戈洛蒂, M·阿莱蒂
【申请人】Ask工业股份公司