(57)【要約】      （修正有）【課題】車両のエンジンの音強調システムを提供する。【解決手段】エンジン音を示す電気信号を発生するための振動センサ１；エンジン音を示す前記電気信号を処理して出力オーディオ信号Ｂを発生するために、振動センサ１に接続された信号処理装置２、及び出力オーディオ信号Ｂを受信してエンジン音の強調音を発生するために、車両乗員室内に配設され、信号処理装置２に接続されたスピーカ３を備える。【選択図】図１
0003206341.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
車両（２００）のエンジン（２０１）の音強調システム（１００）であって、前記車両が、運転者及び乗客用の乗員室を備え、前記エンジン（２０１）が、ケーシング（２０２）を備え、前記システム（１００）が：
−エンジン音を検出し、前記エンジン音を示す電気信号（Ａ）を発生するための音検出手段、
−前記エンジン音を示す前記電気信号（Ａ）を処理して出力オーディオ音（Ｂ）を発生するために、前記音センサ（１）に接続された信号処理装置（２）、及び
−前記出力オーディオ音（Ｂ）を受信して前記エンジン音の強調音を発生するために、前記車両乗員室内に配設され、前記信号処理装置（２）に接続されたスピーカ（３）
を備え、
ここで、
前記音検出手段が、エンジン音を発生するエンジンケーシング（２０２）の振動を検出するために前記エンジンケーシング（２０２）に配設された振動センサ（１）であり、前記エンジン音を示す前記電気信号（Ａ）が、前記エンジンケーシングの振動信号であり、
前記振動センサ（１）が、シェーカ又は励振器タイプの機械−電気トランスデューサであり、前記エンジンケーシングにしっかりと結合された固定部品、及び前記固定部品に対して移動する可動部品を備え、前記エンジンケーシングが振動変化を受けるときに、前記エンジンケーシングの振動速度を検出するために、前記振動センサ（１）が加速度計積分器又は速度計として作用する
音強調システム（１００）。
【請求項２】
前記振動センサ（１）が、弾性サスペンションとして作用するセンタリング要素（１０）を備え、前記センタリング要素（１０）が、前記可動部品に接続される外部リング（１１）、前記固定部品に接続される内部リング（１２）、及び前記外部リング（１１）を前記内部リング（１２）に接続する複数の弾性スポーク（１３）を備える請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記車両のＣＡＮバス（２０３）、及び前記信号処理装置（２）に接続されたＣＡＮインターフェース（５）を備え、前記ＣＡＮインターフェース（５）が、エンジン回転数値（ＲＰＭ）及びトルク値（Ｔｏｒｑｕｅ）を検出し、前記値を信号処理装置（２）に送信するように構成され、信号処理装置（２）が、前記値を使用して、前記出力オーディオ信号（Ｂ）の利得を制御する請求項１又は２に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記信号処理装置（２）が、前記振動センサ（１）及び前記ＣＡＮインターフェース（５）に接続された動的フィルタのアレイ（２１）を備え、各フィルタ（Ｆ１、…、Ｆ５）が、予め設定された周波数（Ｆｒ）、並びに前記ＣＡＮインターフェース（５）によって検出された前記ＲＰＭ値及びＴｏｒｑｕｅ値に従う可変利得（ｇ）を有する請求項３に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記信号処理装置（２）が、前記振動センサ（１）及び前記ＣＡＮインターフェース（５）に接続された総合利得ブロック（２０）を備え、総合利得ブロック（２０）が、前記ＣＡＮインターフェース（５）によって検出された前記ＲＰＭ値及びＴｏｒｑｕｅ値に従って、前記振動センサ（１）によって検出された前記電気信号（Ａ）に総合利得（Ｇ１１、…、Ｇ５５）を適用するように構成される請求項３に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記信号処理装置（２）が、前記総合利得ブロック（２０）及び前記ＣＡＮインターフェース（５）に接続された動的フィルタのアレイ（２１）を備え、前記動的フィルタのアレイ（２１）が、複数のフィルタアレイを備え、各フィルタアレイ（Ｆ１、…、Ｆ５）が、前記総合利得ブロック（２０）の特定の総合利得（Ｇ１１…Ｇ５５）に関連付けられ、各フィルタが、予め設定された固定周波数（Ｆｒ）、並びに前記ＣＡＮインターフェース（５）によって検出された前記ＲＰＭ値及びＴｏｒｑｕｅ値に従う可変利得（ｇ）を有する請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記ＣＡＮインターフェース（５）が、少なくとも２つの可能な車両属性値、好ましくは４つのＲＤＮＡ（Ｒａｃｅ、Ｄｙｎａｍｉｃ、Ｎａｔｕｒａｌ、Ａｌｌ−ｗｅａｔｈｅｒ）車両属性から前記運転者によって設定された車両属性値を、前記ＣＡＮバス（２０３）から検出するように構成され、
前記総合利得ブロック（２０）が、前記運転者が設定することができる車両属性の数に等しい数の３Ｄルックアップテーブルを含み、各３Ｄルックアップテーブルが、Ｘ軸としてＲＰＭ値、Ｙ軸としてＴｏｒｑｕｅ値、及びＺ軸として総合利得値を有する
請求項５又は６に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記信号処理装置（２）が、ミキサ（１５）を備えて、前記振動センサ（１）によって検出された前記電気信号（Ａ）を、前記車両に提供されたオーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）から生じるオーディオ信号（Ｄ）と混合する請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記信号処理装置（２）が、前記ミキサ（１５）に接続された利得調節ブロック（１４）を備え、エンジン音強調システム（１００）により車両オーディオシステムの音響特性を変更しないように、前記オーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）から生じる前記オーディオ信号（Ｄ）の利得を設定する請求項８に記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
前記車両（２００）が、前記車両乗員室に配設された複数のスピーカに接続されたマルチチャネル電力増幅器（４’）を有するオーディオシステムを備え、
強調エンジン音を放出する前記スピーカ（３）が、前記車両オーディオシステムの中央スピーカである、
請求項１〜９のうちいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、車両のエンジン音強調（ＥＳＥ）システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のように、ほとんどの車両は、内燃機関を設けられている。各内燃機関は、その構造、馬力、及びピストン排気量に従って、典型的な音によって特徴付けられる。一般に、各自動車製造業者は、典型的なエンジン音によって区別される。
【０００３】
乗客の乗り心地を改良し、車両をできるだけノイズの無いものにするために、車両乗員室は、エンジンを収納するフードから音響的に絶縁される。その結果、乗員室内の自動車の運転者は、運転中にエンジン音を聞くことができない。車両のそのようなノイズの無い状態は、特に、運転者が運転スタイルを決定するためにエンジン音を聞くことが有用であるスポーツカーの場合、幾つかの欠点をもたらす。
【０００４】
特許文献１は、以下のものを備える音強調システムを開示する：
−モータ音圧を検出するためにモータの吸気路及び排気路の一方の近位又は内部に位置決めされた音圧センサ、
−音圧センサの信号を処理する信号処理ユニット、
−合成された信号を出力するシンセサイザ、
−音圧センサからの信号をシンセサイザ信号に加算して、その出力信号を、強調音を発生するスピーカに送信する加算器。
【０００５】
それにも関わらず、上記のシステムは効果的でない。なぜなら、これは、特に、音圧センサが吸気路又は排気路内に配設されており、現実のモータ音を正確に検出することが可能でないからである。なぜなら、そのような音圧センサは、吸気路又は排気路内を伝播する音圧によって発生される音しか考慮せず、モータケーシングの振動によって引き起こされる現実の音を考慮しないからである。
【０００６】
このため、音圧センサのみによって発生されるオーディオ信号は、現実のモータ音を再現するのに十分でない。したがって、シンセサイザを使用して、音圧センサによって検出された音圧信号に加えられる（完全に人工の）合成信号を発生することが必要である。明らかに、合成信号から発生される人工音は、現実のモータ音と同一ではあり得ない。
【０００７】
特許文献２は、以下のものを備えるエンジンのノイズ強調システムを開示する：
−ノイズ強調信号を発生するためのスピーカ；及び
−ノイズ強調信号に対応する制御信号を用いてスピーカを制御する制御装置。
【０００８】
この制御装置は、車両タコメータから得られるエンジン速度を示す１つの信号のみを受信し、このエンジン速度信号に追加の値を追加して、予測される将来のエンジン音に基づいて制御信号を計算する。予測される将来のエンジン音は、車両タコメータからの入力信号、及び車両タコメータからの入力信号から導出されるエンジン角加速度を示す値を使用して決定される。
【０００９】
タコメータから得られ、複雑なアルゴリズムによって処理された値に基づいて完全に人工の信号を発生するので、このシステムもそれほど正確ではない；さらに、エンジンによって発生される現実の音を考慮に入れていない。
【００１０】
車両の様々な部分に配設された複数のマイクロフォン、及びそれらのマイクロフォンから生じる信号を混合するミキサを備えるエンジン音強調システムが知られている。複数のセンサが、車両の運転状態を継続的に検出し、それらのマイクロフォンからの信号の利得を制御する。動作のために、これらのシステムは複数のマイクロフォンを必要とし、したがって高価であり、複雑であり、扱いにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７２０３３２１号明細書
【特許文献２】米国特許第８３００８４２号明細書
【特許文献３】欧州登録特許第２４７６２６４号明細書
【００１２】
本考案の目的は、車両エンジンの現実の音にできるだけ近い音を車両乗員室内に導入することを可能にするエンジン音強調システムを提供することによって、従来技術の欠点をなくすことである。
【００１３】
本考案の別の目的は、効率が良く、正確で、信頼性が高く、汎用性があり、同時に安価であり、設置及び使用が容易であるエンジン音強調システムを提供することである。
【００１４】
本考案によれば、前述した目的は、独立請求項１に記載の特徴によって実現される。
【００１５】
本考案の有利な実施形態は、従属請求項から明らかである。
【００１６】
本考案のシステムは、以下のものを備える：
−エンジンケーシングの振動を検出してエンジン音を示す信号を発生するために、エンジンケーシング（２０２）に配設された振動センサ；
−エンジン音を示す前記電気信号を処理して出力オーディオ音を発生するために、振動センサに接続された信号処理装置、及び
−前記出力オーディオ音を受信して、エンジン音を強調するための音を発生するために、車両乗員室内に配設され、前記信号処理装置に接続されたスピーカ。
【００１７】
振動センサは、シェーカ又は励振器タイプの機械−電気トランスデューサであり、エンジンケーシングにしっかりと接続された固定部品と、固定部品に対して移動する可動部品とを備える。エンジンケーシングが振動変化を受けるとき、可動部品は、固定部品に対して移動し、シェーカは、エンジンによって発生された音を示すエンジンケーシングの振動速度を検出して変換する。
【００１８】
エンジンの抽気又は排気パイプでの圧力センサではなく、エンジンケーシングにあるシェーカタイプの振動センサを使用する本考案によるシステムの利点は、明らかである。
【００１９】
シェーカを使用することによって、本考案のシステムは、エンジン音をシミュレートする信号のあらゆる種類の人工的な合成をなくす。さらに、そのようなシステムは、複数のマイクロフォンの使用をなくし、また、様々なマイクロフォンからの音を混合する必要もなくす。さらに、そのようなシステムは、現実のエンジン音に非常に近い信号を得る。
【００２０】
本考案の追加の特徴は、以下の詳細な説明から明らかになるものと思われる。以下の詳細な説明は、以下の添付図面に示される限定的ではなく例示的な実施形態を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案のエンジン音強調システムが設置された車両の概略上面図である。
【図２】車両のエンジンケーシングに取り付けられたシェーカタイプの振動センサの概略斜視図である。
【図３】本考案のエンジン音強調システムを示すブロック図である。
【図４】図３の利得及びフィルタリングブロックを詳細に示すブロック図である。
【図５】図２のシェーカの伝達関数を示す図である。
【図６】２つの軸を有する直交座標グラフを示す図であって、利得テーブル、関連のフィルタテーブルを伴うフィルタアレイ、及び信号フィルタリングの直交座標グラフが含まれている図である。
【図６Ａ】調整前のデフォルトテーブルの３つの軸を有する直交座標グラフである。
【図６Ｂ】調整後の利得面の３つの軸を有する直交座標グラフである。
【図７】総合利得値を等化する前の総合利得面の一例を示す、図６Ａと同様の３つの軸を有する直交座標グラフである。
【図８】総合利得面、及び総合利得値の調整を示す、図６Ｂと同様の３つの軸を有する直交座標グラフである。
【図９】従来技術による１つのセンサによって検出されるエンジンオーディオ信号のスペクトルを示すグラフである。
【図１０】従来技術による１つのセンサによって検出されるエンジンオーディオ信号のスペクトルを示すグラフである。
【図１１】従来技術による１つのセンサによって検出されるエンジンオーディオ信号のスペクトルを示すグラフである。
【図１２】本考案によるシェーカタイプの振動センサによって検出されたエンジンオーディオ信号のスペクトルを示すグラフである。
【図１３】サンプル励振器によって生成された一定の加速度を有する振動で励振されたシェーカの周波数応答を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
図面を参照すると、本考案のエンジン音強調システムが開示されており、全体を参照番号（１００）で示されている。
【００２３】
図１は、基本形態を示し、システム（１００）は、車両の既存のオーディオシステムとは対話しない。しかし、より発展した形態によれば、システム（１００）は、車両に設置されたオーディオシステムと一体化され、１つ又は複数のチャネル及び１つ又は複数のスピーカをオーディオシステムと共有する。
【００２４】
図１及び図２を参照すると、システム（１００）は、車両（２００）内に設置される。車両（２００）はエンジン（２０１）を備え、エンジン（２０１）は、車両フード内に収納された内燃機関、電気エンジン、又は任意の他のタイプの推進エンジンでよい。エンジン（２０１）は、エンジンの様々な部品を収納するケーシング（２０２）を備える。知られているように、エンジンの動作中、ケーシング（２０２）は、瞬時加速度を受けて振動し、周囲空気中で典型的なエンジン音を発生する。
【００２５】
システム（１００）は、エンジンのケーシング（２０２）に適切に配設された振動センサ（１）を備える。有利には、振動センサ（１）を収納するように意図されたハウジングが、エンジンケーシングに設けられる。
【００２６】
振動センサ（１）は、エンジンケーシングの振動（２０２）を検出するように意図され、これらの振動（２０２）は、周囲空気中でエンジン（２０１）の典型的な音を発生する。したがって、振動センサ（１）は、本来の音のセンサとして働く。
【００２７】
有利には、振動センサ（１）は、シェーカ又は励振器タイプの機械−電気トランスデューサであり、これは、エンジンケーシング（２０２）の振動を検出し、それに従って、振動センサの可動部品に加えられる瞬時速度に比例する電気信号（Ａ）を発生する。類似のタイプの電気信号（Ａ）は、エンジンケーシングの瞬時加速度を示す。
【００２８】
そのようなタイプのシェーカトランスデューサは、本願と同一出願人の特許文献３に開示されている。振動センサ（１）は、シェーカ又は励振器タイプの機械−電気トランスデューサであり、エンジンのケーシング（２０２）にしっかりと接続された固定部品と、固定部品に対して移動することができるように固定部品に弾性的に固定された可動部品とを備える。
【００２９】
本考案の好ましい実施形態によれば、固定部品はコイルを備え、可動部品は、エアギャップを生成する磁気ユニットを備える。また、固定部品がエアギャップを生成する磁気ユニットを備え、可動部品がコイルを備える逆の状況を提供することもできる。
【００３０】
エンジンのケーシングが振動変化を受けるとき、可動部品は、固定部品に対して交互軸方向運動で移動し、シェーカは、エンジンケーシングの振動速度を検出して変換し、エンジンによって発生された音を示す電気信号（Ａ）をコイルの端部で発生する。
【００３１】
本考案の好ましい実施形態によれば、振動トランスデューサ（１）の固定部品は、２つの溶接部品を備えるプラスチックシェルを備える：２つの溶接部品は、ベースとカバーとである。非常に細い円柱形の支持体がベース内で中心位置にしっかりと固定され、そこに、コイルが、可動部品を形成する磁気回路内に設けられた環形状を有するエアギャップ内に位置するように巻かれる。ここで、可動部品は、２つの極板間に配設された永久磁石から構成された磁気回路を備える；エアギャップは、固定部品に収納されたコイルの太さよりも小さい径方向太さを有する２つの極板間に設けられる。したがって、可動部品は、エアギャップ内に挿入された固定コイルに対して特定の２方向での軸方向並進を行うことができる。
【００３２】
シェーカの固定部品及び可動部品は、弾性サスペンションとして作用するセンタリング要素（１０）によって接続される。センタリング要素（１０）は、可動部品に接続される外側リング（１１）と、固定部品に接続される内側リング（１２）と、外側リング（１１）を内側リング（１２）に接続する複数の弾性スポーク（１３）とを備える。センタリング要素（１０）は、可動部品によって生成されるエアギャップ内に挿入されたコイルに対して完全に中心の位置で可動部品を維持する。
【００３３】
振動センサ（１）は、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）（２）の第１の入力（ＩＮ１）に接続される。ＤＳＰ（２）は、エンジンケーシングの加速度を示す電気信号（Ａ）を処理して出力オーディオ信号（Ｂ）を得て、出力オーディオ信号（Ｂ）は、車両（２００）の乗員室内に配設された１つ又は複数のスピーカ（３）に内部増幅器（４）を介して送信される。内部増幅器（４）からの増幅されたオーディオ信号（Ｃ）に従って、スピーカ（３）は、車両乗員室内で強調音を発生し、この音は、エンジン（２０１）の音に非常に類似している。
【００３４】
スピーカ（３）は、車両（２００）のオーディオシステム内に提供される任意のスピーカでよく、又は、特許文献３に開示されているものなど、特に強調音に専用のスピーカ、例えばシェーカタイプのスピーカでもよい。スピーカ（３）がシェーカである後者の場合には、スピーカ（３）は音膜を有さず、車体に固定され、車体を振動させて上記のエンジン強調音を発生する。
【００３５】
図３を参照すると、車両（２００）は、オーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）を備えることがあり、オーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）は、ヘッドユニット又はカーラジオに接続された車両のオーディオシステムを増幅するために車両内に既に提供されている。オーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）は、車両乗員室内の様々な位置に提供された複数のスピーカを制御する。それらのスピーカは、一般に車両のダッシュボードに提供された、スピーカ（３）と同様の中央スピーカを含む。
【００３６】
そのような場合には、オーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）はオーディオ信号（Ｄ）を発生し、オーディオ信号（Ｄ）は、ＤＳＰの第２の入力（ＩＮ２）に送信されて、Ａ／Ｄ変換器（７）を介してＤＳＰ（２）に入る。オーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）のオーディオ信号（Ｄ）は、利得調節段階（１４）に進み、利得調節段階（１４）から、調節されたオーディオ信号（Ｄ１）が発生される。
【００３７】
シェーカの電気信号（Ａ）は、利得及び／又はフィルタリングブロック（１３）を通過し、利得及び／又はフィルタリングブロック（１３）は、エンジンノイズを示す強調信号（Ａ１）を発生する。
【００３８】
利得調節段階（１４）からの調節されたオーディオ信号（Ｄ１）は、ミキサ（１５）を使用して、利得及び／又はフィルタブロック（１３）からの強調信号（Ａ１）と混合される。ミキサ（１５）の出力はＤ／Ａ変換器（８）に送信され、Ｄ／Ａ変換器（８）はアナログオーディオ信号（Ｂ）を発生し、アナログオーディオ信号（Ｂ）は、内部増幅器（４）によって増幅され、増幅された信号（Ｃ）として中央スピーカ（３）に送信される。
【００３９】
車両のフロントドア及びバックドアに一般に提供される低音用スピーカなど、車両のさらなるスピーカに関しても図３と同じ構成を成すことができる。そのような場合には、図３に示されるように、オーディオ信号（Ｄ）を受信する第２の入力（ＩＮ２）と同様の入力、及び利得調節ブロック（１４）と同様の利得調節ブロックが複数実装される。上記のことに鑑みて、中央スピーカ（３）、又は車両の全ての他のスピーカは、車両で通常得られる調節されたオーディオ信号（Ｄ１）、及びシステム（１００）によって得られる強調信号（Ａ１）をどちらも再生することができる。
【００４０】
ＤＳＰ（２）で処理すべきエンジン音を捕捉するのに最も適したものを見つけるために、システム（１００）を試験しながら様々なタイプのセンサを評価した。
【００４１】
試験対象の第１のセンサは、（特許文献１によって示唆されているような）エンジンの抽気パイプ内の圧力センサとした。そのような圧力センサは、車両制御ユニット（ＥＣＵ）を支援するためにエンジンに既に提供されている。マイクロフォンと実質的に同様のセンサは、ターボエンジンでは使用することができない。なぜなら、そのようなセンサは、増幅器入力での強いバンプとなる圧力波を受信するからである。
【００４２】
図９は、エンジン抽気パイプ内の圧力センサによって検出された信号のスペクトルを示し、このスペクトルは、ターボ圧バンプにより、低周波ピークを示す。
【００４３】
また、市場で一般に見られる２つのタイプの加速度計、すなわち、エンジンヘッド及び抽気パイプの両方に固定された圧電加速度計及びＭＥＭＳ（微小電気機械システム）加速度計も試験した。これら２つの加速度計の動作は、特に高周波での全てのエンジンノイズに対する感度を除いては、良好であった。高周波数に対するそのようなノイズ感度は、望みのノイズを得ることを可能にしなかった。実際、ｋＨｚよりも高い周波数に関して、検出される音は、機械付属品（すなわち弁及びカム）によって発生された音であり、エンジン音でない。
【００４４】
図１０及び図１１は、それぞれ圧電加速度計及びＭＥＭＳ加速度計によって検出された信号のスペクトルを示し、車両の機械付属品によって発生されるノイズによって信号が乱されている高周波を示す。
【００４５】
最後に、励振器タイプ（シェーカ）の振動センサ（１）を、加速度センサとして試験した。センサ（機械−電気トランスデューサ）として使用し、スピーカ（電気音響トランスデューサ）としては使用しなかった。
【００４６】
図１２は、ターボエンジンの現実の動作中の、励振器（１）によって検出された信号のスペクトルを示す。図１２に明瞭に示されるように、励振器は、バンドパスフィルタとして作用し、低周波ではターボバンプをフィルタし、高周波では車両の機械的部品のノイズをフィルタし、それにより、エンジン指令（エンジン基本周波数及び相対高調波）の明確な記録を可能する。
【００４７】
振動トランスデューサとしての電気力学的シェーカの使用は、通常の振動センサに比べ、センサがかなりの質量を有することを意味する。これは、低い振動感度や、周波数が増加するときに減少する周波数応答など、幾つかの明らかな欠点を生じた。
【００４８】
しかし、シェーカの使用は、以下の利点をもたらした：
・エンジン内に設置された他の電気システムから生じる干渉に対する耐性を保証する、センサの非常に低い内部インピーダンス。
・シェーカの可動部品の重量が、検出された信号に対してローパスフィルタとして自然に働き、これは、望ましくない高周波パルスノイズに対する高い耐性をもたらす。
・質量の共鳴により生じるローパス効果とハイパス効果−シェーカの弾性サスペンションシステムは、望ましくない高周波ノイズ及び低周波ノイズを含む難しい条件で動作するセンサのための理想的なバンドパス挙動をもたらす。
【００４９】
シェーカタイプの振動センサ（１）は、正確には加速度計でなく、速度計又は加速度計積分器である。可動部品が（振動により）移動するときにシェーカの可動コイルの端部で発生される電圧は、可動部品の瞬時速度に比例し、これは、その瞬時加速度に対する前述のローパス応答となる。
【００５０】
図１３に示されるように、サンプル励振器によって生成される一定の加速度でシェーカを励振させることによって、シェーカは、ローパスフィルタとして挙動する。すなわち、シェーカは、入力信号の積分に数学的に対応する。したがって、シェーカは、内蔵の固有のローパスフィルタを備える加速度計である。
【００５１】
特許文献３に示されるシェーカと比較して、本考案のシェーカタイプの振動センサ（１）は、有利には、幾つかの改良を加えられている。
【００５２】
振動センサ（１）は、バランスの取れた出力信号を有するように、対向する位置にある２つの磁気部分及び２つコイル部分を有する。このようにすると、その低いインピーダンス及びバランスの取れた出力信号により、振動センサ（１）は外部干渉を受けない。そのような結果は、プッシュ−プル構成での単一のコイル、すなわち対向する位置にあるコイル又は磁気部品を振動センサ（１）に設けることによって得ることができる。
【００５３】
センタリング要素（１０）の各スポーク（１３）は、２つの異なる材料からなる：スポークの第１の部分は、リン青銅など金属材料から成り、高温に耐え、スポークの第２の部分は、プラスチックから成り、可動部品の適切な減衰を有する。
【００５４】
車両（２００）は、車両の様々な電子制御ユニット（ＥＣＵ）（２０４）を接続するＣＡＮバス（コントローラエリアネットワーク）（２０３）を備える。システム（１００）は、ＣＡＮバス（２０３）及びＤＳＰ（２）に接続されたＣＡＮインターフェース（５）を備える。
【００５５】
様々なメッセージがＣＡＮバス（２０３）で転送され、ボディコンピュータ（Ｂｏｄｙ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）など様々なＥＣＵ（２０４）の間で交換される。特に、ＣＡＮバス（２０３）は、以下のものを転送する：
−エンジンの回転数（ＲＰＭ）に関する情報を含む第１のメッセージ、及び
−エンジンによって発生されたトルクの値（Ｔｏｒｑｕｅ）に関する情報を含む第２のメッセージ。
【００５６】
最新の自動車では、ユーザは、使用したい運転スタイルに従って自動車の属性を選択することができる。一般に、少なくとも２つの属性の間で選択することが可能である。４つの属性の間での選択を可能にするシステムが知られており、ＲＤＮＡ１３（Ｒａｃｅ（レース）；Ｄｉｒｅｃｔ（ダイナミック）；Ｎａｔｕｒａｌ（標準）；Ａｌｌ−ｗｅａｔｈｅｒ（全天候））と定義される。そのような場合には、ユーザによって選択された自動車の属性に関するＲＤＮＡの４ポジション制御に関する情報を含む第３のメッセージもＣＡＮバス（２０３）に転送される。
【００５７】
ＣＡＮインターフェース（５）は、ＣＡＮバス（２０３）で転送される情報をＣＡＮバス（２０３）から取るようにプログラムされた受信機−送信機である：そのような情報は、ＲＰＭ及びＴｏｒｑｕｅである。車両が、車両属性の幾つかの変化（すなわち、より剛性のサスペンション、より大きい若しくは小さい開位置又はバイパス位置でのヒューム排煙、より大きい若しくは小さい開位置での抽気）、すなわちＲＤＮＡ信号の変化をもたらす異なる駆動スタイルを提供する場合、ＣＡＮインターフェース（５）は、ＲＤＮＡ信号の値も検出する。
【００５８】
図３に示されるように、振動センサ（１）によって変換された電気信号（Ａ）、及びオーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）からのオーディオ信号（Ｄ）は、アナログ信号である。しかし、ＤＳＰ（２）は、デジタル信号しか処理できない。したがって、システム（１００）は、第１のアナログ−デジタルコンバータ（６）を備えて、振動センサ（１）からの電気アナログ信号（Ａ）をデジタル信号に変換し、第２のアナログ−デジタルコンバータ（７）を備えて、オーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）からのオーディオアナログ信号（Ｄ）をデジタル信号に変換する。
【００５９】
システム（１００）は、ＣＡＮインターフェース（５）とＤＳＰ（２）との間に配設されたマイクロコントローラ（９）を備える。マイクロコントローラ（９）は、ＣＡＮインターフェース（５）からＲＰＭ、Ｔｏｒｑｕｅ、及びＲＤＮＡ値を受信し、これらの値をＤＳＰ（２）に送信する。マイクロコントローラ（９）は、ＤＳＰ（２）に組み込むことができる。
【００６０】
システム（１００）はまた、以下のものを備える：
−マイクロコントローラ（９）、ＤＳＰ（２）、及び電力増幅器（４）に電力供給するための電源（１０）；及び
−マイクロコントローラ（９）、ＤＳＰ（２）、及び内部電力増幅器（４）に電力供給するための複数の安定化された出力を有する電源（１１）。
【００６１】
ＤＳＰ（２）は、利得及び／又はフィルタリングブロック（１３）を備えて、マイクロコントローラ（９）からのＲＰＭ、Ｔｏｒｑｕｅ、及び任意選択でＲＤＮＡ値に従って、第１のアナログ−デジタルコンバータ（６）からの電気デジタル信号（Ａ）に利得及び／又はフィルタリングを適用する。利得及び／又はフィルタリングブロック（１３）は、ＲＰＭ、Ｔｏｒｑｕｅ、及びＲＤＮＡ信号に従って処理された強調信号（Ａ１）を発生する。
【００６２】
ＤＳＰ（２）は、利得調節ブロック（１４）を備えて、オーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）の出力に接続された入力（ＩＮ２）の下流で、第２のアナログ−デジタルコンバータ（７）からのオーディオ信号の利得を調節する。利得調節ブロック（１４）は、調節されたオーディオ信号（Ｄ１）を発生する。
【００６３】
エンジン音強調システム（１００）は、車両オーディオシステムの音響特性を変更する傾向がある。したがって、利得調節ブロック（１４）は、車両オーディオシステムの音響特性を変更しないように設定される。したがって、利得調節ブロック（１４）からの調節されたオーディオ信号（Ｄ１）のレベルは、車両オーディオシステムの音響特性を変更しないようなものであり、システム（１００）を備えない場合に車両オーディオシステムが有するのと同じ音響特性を保つ。
【００６４】
ＤＳＰ（２）はミキサ（１５）を備え、ミキサ（１５）は、利得及びフィルタリングブロック（１３）から強調信号（Ａ１）を受信し、利得調節ブロック（１４）から調節されたオーディオ信号（Ｄ１）を受信する。２つの信号（Ａ１）及び（Ｄ１）は、オーディオ信号（Ｂ）を得るためにミキサ（１５）で混合される。
【００６５】
ＤＳＰからの強調信号（Ａ１）、及び車両のマルチチャネル電力増幅器（４’）からの調節されたオーディオ信号（Ｄ１）は、車両オーディオシステムから生じるオーディオ又は音楽信号の存在時にもエンジン強調を使用するために、ミキサ（１５）で混合される。明らかに、強調信号（Ａ１）は、調節されたオーディオ信号（Ｄ１）なしでも使用することができ、逆も成り立つ。
【００６６】
ミキサ（１５）からの出力オーディオデジタル信号は、デジタル−アナログコンバータ（８）に送信され、デジタル−アナログコンバータ（８）からの出力オーディオアナログ信号（Ｂ）は、内部電力増幅器（４）に送信される。内部増幅器（４）からの増幅されたオーディオ信号（Ｃ）は、車両エンジンの強調音を発生するために自動車乗員室内のスピーカ（３）に送信される。
【００６７】
図３のブロック図は、ＤＳＰ（２）が利得及び／又はフィルタリングブロック（１３）、利得調節ブロック（１４）、及びミキサ（１５）のみを備えることを示すが、明らかに、ＤＳＰはまた、例えば、第１の入力（ＩＮ１）、第２の入力（ＩＮ２）、アナログ−デジタルコンバータ（６、７）、デジタル−アナログコンバータ（８）、ＣＡＮインターフェース（５）、及びマイクロコントローラ（９）など、図３の図に示される追加のブロックを備えることもできる。中央スピーカ（３）だけでなく、複数のスピーカに強調信号を送信するために、第２の入力（ＩＮ２）と同様の入力を複数提供することができることに留意すべきである。
【００６８】
強調信号（Ａ１）を、調節されたオーディオ信号（Ｂ１）と共に中央スピーカ（３）のみに送信することは、より一般的なシステムの特殊なケースであり、そのようなシステムにおいて、強調信号（Ａ１）は、（単独で、又は調節されたオーディオ信号（Ｂ１）と混合されて）任意の車両スピーカに送信される。
【００６９】
さらに、ＤＳＰ（２）の代わりにアナログ信号処理装置を提供することもできる。
【００７０】
図４に示されるように、利得及び／又はフィルタリングブロック（１３）は、総合利得ブロック（２０）、及び／又は動的フィルタのアレイ（２１）を備える。
【００７１】
総合利得ブロック（２０）は、ＣＡＮインターフェース（５）を介してＣＡＮバスによって検出された特定のＲＤＮＡ、ＲＰＭ、及びＴｏｒｑｕｅ値に関して、振動センサ（１）から生じる電気信号（Ａ）に適用すべき総合利得を課す。
【００７２】
Ｘ軸としてＲＰＭ、Ｙ軸としてＴｏｒｑｕｅ、及びＺ軸として総合利得を有する３Ｄマップが、あらゆるＲＤＮＡ値（Ｒａｃｅ、Ｄｙｎａｍｉｃ、Ｎａｔｕｒａｌ、Ａｌｌ−ｗｅａｔｈｅｒ）に関して作成される。４つのＲＤＮＡ運転スタイルを考慮して、４つのルックアップテーブルを作成する必要がある。それらのテーブルに入力される値は、常に様々な車両属性（ＲＤＮＡ）で、且つＲＰＭ及びＴｏｒｑｕｅ値に従って、様々な実験的試験中の調整によって得られ、又は様々な車両属性（ＲＤＮＡ）でのエンジンノイズをシミュレートするシミュレータを用いて得られ、若しくは試験車両で直接得られる。ルックアップテーブルは、総合利得ブロック（２０）に保存される。
【００７３】
図６に示されるように、あらゆるルックアップテーブルは、直交座標グラフ（Ｘ＝ＲＰＭ；Ｙ＝Ｔｏｒｑｕｅ）に総合利得値（例えば行列５ｘ５＝２５の総合利得値）の行列（Ｇ１１、…、Ｇ５５）を生成することによって作成することができる
【００７４】
図６Ａ（調整前又はデフォルト状況）及び図６Ｂ（調整後）に示されるように、直交座標グラフの直交座標軸が、最小ＲＰＭ値（Ｒｍｉｎ）及び最大ＲＰＭ値（Ｒｍａｘ）、並びに最小Ｔｏｒｑｕｅ値（Ｔｍｉｎ）及び最大Ｔｏｒｑｕｅ値（Ｔｍａｘ）を定義する。（Ｒｍｉｎ）〜（Ｒｍａｘ）及び（Ｔｍｉｎ）〜（Ｔｍａｘ）の各範囲は、４つの同一のサブレンジに分割され、０％；２５％；５０％；７５％；及び１００％のＲｍａｘ及びＴｍａｘパーセンテージ値にそれぞれ対応する各直交座標軸上の５つの点を識別する。直交座標軸上のこれらの点から、直交座標軸に平行な直線が引かれる。直線は交差し、２５個の節点を形成する。総合利得行列を生成するために、あらゆる節点に総合利得値が割り当てられる。
【００７５】
行列の２５個の総合利得値は、調整の結果として得られ、５個の特定のＲＰＭ値と、５個の特定のＴｏｒｑｕｅ値に対応する。総合利得値は、振動センサから生じる電気信号（Ａ）によって発生されるエンジン音を、自動車乗員室内に既に自然に存在する音と調和させる。この組合せから発生される音は、自動車製造業者によって継続的に評価されて承諾されなければならず、継続的な調節段階を受ける。このために、通常のＰＣ上で実行され、ユーザフレンドリーなグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を設けられている特定の調整ソフトウェアが提供される。ＰＣは、ＲＳ２３２シリアルポートを介して内部増幅器（４）に接続され、調整ソフトウェアは、リアルタイムでＤＳＰ（２）に作用する。ソフトウェアは、図６Ｂの３Ｄダイアグラム（ＲＰＭ、Ｔｏｒｑｕｅ、総合利得値（Ｇ））をモデル化し、線形補間によって得られた全ての総合利得値（Ｇ）を抽出するために使用される。
【００７６】
総合利得ブロック（２０）は、以下の機能を有する：
−ＣＡＮインターフェース（５）からＲＰＭ、Ｔｏｒｑｕｅ、及びＲＤＮＡ値を受信する機能、
−受信されたＲＤＮＡ、ＲＰＭ、及びＴｏｒｑｕｅ値に従って、適切なルックアップテーブルを調べる機能、及び
−振動センサ（１）によって検出された電気信号（Ａ）に適用すべき総合利得をルックアップテーブル内で見つける機能。
【００７７】
ＲＤＮＡ値は、ユーザによって設定された車両属性であるとみなさなければならない。一方、ＲＰＭ値及びＴｏｒｑｕｅ値は、車両の走行中に車両制御ユニットによって連続的に検出される値である。
【００７８】
図７は、総合利得行列の値を調整する前（デフォルト状況）の、３Ｄ直交座標グラフでの総合利得面の一例を示す。そのような場合には、総合利得面は、ＲＰＭ値及びＴｏｒｑｕｅ値が増加するときに線形に増加する総合利得値を有する傾斜面である。
【００７９】
図８は、総合利得行列の値を調整した後の図７の総合利得面の一例を示す。そのような場合には、総合利得面は、成された調整に依存するので不規則である。したがって、ＣＡＮインターフェース（５）によって検出されるＲＰＭ値とＴｏｒｑｕｅ値の対が、図８のグラフに示される２５個の点の１つに正確に当てはまらないとき、総合利得は、最も近い点の間での線形補間を用いて計算される。補間は非線形でもよく、例えば３次スプラインを使用することができる。
【００８０】
動的フィルタアレイ（２１）は、複数のフィルタアレイ、すなわち、総合利得行列の各総合利得値に関するフィルタアレイ（Ｆ１、Ｆ２、…、Ｆ５）を備える。図６の例は、総合利得行列の各総合利得値に関して、５つのフィルタ（Ｆ１、…、Ｆ５）から構成されるフィルタアレイを示す。上記のことに鑑みて、あらゆるルックアップテーブルに関して、５ｘ２５＝１２５個のフィルタが作成される。
【００８１】
各フィルタアレイのあらゆるフィルタ（Ｆ１、…、Ｆ５）が、「ピーキング」又はベル型のバンドパスフィルタであり、典型的には１２０〜６００Ｈｚの間で変化することができる周波数（Ｆｒ）に中心を取られる。周波数は、異なる値を有することもでき、車両ごとに調整されなければならない。その中心帯域周波数に加えて、あらゆるフィルタはまた、性能指数（Ｑ）及び利得値（ｇ）によって定義される。フィルタの周波数（Ｆｒ）及び性能指数（Ｑ）は予め設定される（すなわち、調整中に設定される）。
【００８２】
フィルタの利得値（ｇ）の選択も、車両の音響調整中に、総合利得行列の調整と共に又はその直後に行われる。そのような追加の調整は、特定のＲＤＮＡ値に関するＲＰＭ及びＴｏｒｑｕｅ信号に従って（レベル又は利得のみならず）信号の周波数成分を変更したい場合に必要である。この追加の調整から得られる音は、自動車製造業者によって継続的に評価されて承諾されなければならず、継続的な調節段階を受ける。このために、通常のＰＣ上で実行され、使用が容易なグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を設けられている特定の調整ソフトウェアが提供される。ＰＣは、ＲＳ２３２シリアルポートによって内部増幅器（４）に接続され、調整ソフトウェアは、リアルタイムでＤＳＰ（２）に作用し、フィルタパラメータを適用してそれらを音響的に評価する。そのような場合には、総合利得値に含まれるＲＰＭ及びＴｏｒｑｕｅ値に関して中間ＲＰＭ及びＴｏｒｑｕｅ値が検出されるとき、線形補間、又は非線形スプライン関数を用いた補間を適用して、フィルタの中間利得値（ｇ）を得ることができる。線形補間は、ＤＳＰに関する計算に関して最も単純で簡単な補間形態であるので好ましい。明らかに、より複雑な補間を使用することもできる。
【００８３】
図５に示されるように、振動センサ（１）は、約２０〜１２００Ｈｚの周波数に中心を取られた帯域を有する正確な伝達関数を有する。例えば、フィルタアレイ（２１）は、信号の高周波部分で、振動センサ（１）から生じる電気信号（Ａ）の成分を強調することを可能にする。
【００８４】
次いで、電気信号（Ａ）は、総合利得ブロック（２０）に進み、ここで総合利得が適用され、次いで電気信号は、総合利得に従って選択されたフィルタアレイ（Ｆ１、…、Ｆ５）に進む。フィルタアレイのフィルタ（Ｆ１、…、Ｆ５）は、１００〜６００Ｈｚの間に含まれる特定の周波数で電気信号（Ａ）をフィルタし、ＣＡＮインターフェース（５）によって検出されたＲＰＭ及びＴｏｒｑｕｅ値に従って、フィルタの特定の利得（ｇ）を電気信号に適用する。
【００８５】
ＤＳＰ（２）が総合利得ブロック（２０）のみ、又はフィルタアレイ（２１）のみを備えていてもよいことを考慮に入れなければならない。
【００８６】
当業者の理解する範囲内の均等な変形及び修正を本考案の実施形態に施すことができ、本考案の範囲に依然として含まれる。
【図１】
0003206341.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年7月7日(2016.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
車両（２００）のエンジン（２０１）の音強調システム（１００）であって、前記車両が、運転者及び乗客用の乗員室を備え、前記エンジン（２０１）が、ケーシング（２０２）を備え、前記システム（１００）が：
−エンジン音を検出し、前記エンジン音を示す電気信号（Ａ）を発生するための音検出手段、
−前記エンジン音を示す前記電気信号（Ａ）を処理して出力オーディオ信号（Ｂ）を発生するために、振動センサ（１）に接続された信号処理装置（２）、及び
−前記出力オーディオ信号（Ｂ）を受信して前記エンジン音の強調音を発生するために、前記車両乗員室内に配設され、前記信号処理装置（２）に接続されたスピーカ（３）
を備え、
ここで、
前記音検出手段が、エンジン音を発生するエンジンケーシング（２０２）の振動を検出するために前記エンジンケーシング（２０２）に配設された振動センサ（１）であり、前記エンジン音を示す前記電気信号（Ａ）が、前記エンジンケーシングの振動信号であり、
前記振動センサ（１）が、シェーカ又は励振器タイプの機械−電気トランスデューサであり、前記エンジンケーシングにしっかりと結合された固定部品、及び前記固定部品に対して移動する可動部品を備え、前記エンジンケーシングが振動変化を受けるときに、前記エンジンケーシングの振動速度を検出するために、前記振動センサ（１）が加速度計積分器又は速度計として作用する
音強調システム（１００）。
【請求項２】
前記振動センサ（１）が、弾性サスペンションとして作用するセンタリング要素（１０）を備え、前記センタリング要素（１０）が、前記可動部品に接続される外部リング（１１）、前記固定部品に接続される内部リング（１２）、及び前記外部リング（１１）を前記内部リング（１２）に接続する複数の弾性スポーク（１３）を備える請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記車両のＣＡＮバス（２０３）、及び前記信号処理装置（２）に接続されたＣＡＮインターフェース（５）を備え、前記ＣＡＮインターフェース（５）が、エンジン回転数値（ＲＰＭ）及びトルク値（Ｔｏｒｑｕｅ）を検出し、前記値を信号処理装置（２）に送信するように構成され、信号処理装置（２）が、前記値を使用して、前記出力オーディオ信号（Ｂ）の利得を制御する請求項１又は２に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記信号処理装置（２）が、前記振動センサ（１）及び前記ＣＡＮインターフェース（５）に接続された動的フィルタのアレイ（２１）を備え、各フィルタ（Ｆ１、…、Ｆ５）が、予め設定された周波数（Ｆｒ）、並びに前記ＣＡＮインターフェース（５）によって検出された前記ＲＰＭ値及びＴｏｒｑｕｅ値に従う可変利得（ｇ）を有する請求項３に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記信号処理装置（２）が、前記振動センサ（１）及び前記ＣＡＮインターフェース（５）に接続された総合利得ブロック（２０）を備え、総合利得ブロック（２０）が、前記ＣＡＮインターフェース（５）によって検出された前記ＲＰＭ値及びＴｏｒｑｕｅ値に従って、前記振動センサ（１）によって検出された前記電気信号（Ａ）に総合利得（Ｇ１１、…、Ｇ５５）を適用するように構成される請求項３に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記信号処理装置（２）が、前記総合利得ブロック（２０）及び前記ＣＡＮインターフェース（５）に接続された動的フィルタのアレイ（２１）を備え、前記動的フィルタのアレイ（２１）が、複数のフィルタアレイを備え、各フィルタアレイ（Ｆ１、…、Ｆ５）が、前記総合利得ブロック（２０）の特定の総合利得（Ｇ１１…Ｇ５５）に関連付けられ、各フィルタが、予め設定された固定周波数（Ｆｒ）、並びに前記ＣＡＮインターフェース（５）によって検出された前記ＲＰＭ値及びＴｏｒｑｕｅ値に従う可変利得（ｇ）を有する請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記ＣＡＮインターフェース（５）が、少なくとも２つの可能な車両属性値、好ましくは４つのＲＤＮＡ（Ｒａｃｅ、Ｄｙｎａｍｉｃ、Ｎａｔｕｒａｌ、Ａｌｌ−ｗｅａｔｈｅｒ）車両属性から前記運転者によって設定された車両属性値を、前記ＣＡＮバス（２０３）から検出するように構成され、
前記総合利得ブロック（２０）が、前記運転者が設定することができる車両属性の数に等しい数の３Ｄルックアップテーブルを含み、各３Ｄルックアップテーブルが、Ｘ軸としてＲＰＭ値、Ｙ軸としてＴｏｒｑｕｅ値、及びＺ軸として総合利得値を有する
請求項５又は６に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記信号処理装置（２）が、ミキサ（１５）を備えて、前記振動センサ（１）によって検出された前記電気信号（Ａ）を、前記車両に提供されたオーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）から生じるオーディオ信号（Ｄ）と混合する請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記信号処理装置（２）が、前記ミキサ（１５）に接続された利得調節ブロック（１４）を備え、エンジン音強調システム（１００）により車両オーディオシステムの音響特性を変更しないように、前記オーディオマルチチャネル電力増幅器（４’）から生じる前記オーディオ信号（Ｄ）の利得を設定する請求項８に記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
前記車両（２００）が、前記車両乗員室に配設された複数のスピーカに接続されたマルチチャネル電力増幅器（４’）を有するオーディオシステムを備え、
強調エンジン音を放出する前記スピーカ（３）が、前記車両オーディオシステムの中央スピーカである、
請求項１〜９のうちいずれか一項に記載のシステム（１００）。