Sparsam aber laut?
– Das muss nicht sein

FEVs ganzheitlicher Ansatz zu motorischer Drehungleichförmigkeit und NVH

12. Mai 2015 | Engineering Service

Weniger Hubraum, weniger Zylinder und dennoch gleichbleibender Fahrspaß: Mit diesen Attributen werben OEMs und Motorenbauer seit Jahren – und dies zu Recht. Inzwischen haben Vierzylindermotoren selbst das Luxussegment erreicht und kommen auch in der oberen Mittelklasse zur Anwendung. Gängige Maßnahmen – darunter geringe Zylinderanzahl, höherer Zylinderdruck und frühzeitiges Schließen der Wandlerkupplung – erhöhen jedoch insbesondere im unteren Drehzahlbereich die motorische Drehungleichförmigkeit. Der nachgeschaltete Triebstrang wird verstärkt zu Schwingungen angeregt. Um den bekannten Fahrkomfort zu erhalten oder gar zu verbessern, müssen bereits in der Konzeptphase der Antriebsstrangentwicklung die Einflussgrößen analysiert und mögliche Gegenmaßnahmen mit Bezug auf das Innengeräusch bewertet werden.

Hierfür hat FEV eine Methodik entwickelt, welche die Antriebsstrangentwicklung von der Konzeptphase bis zum Produktionsstart unterstützt. Zentraler Bestandteil dabei ist die Mehrkörpersimulation des Antriebsstrangs mittels der FEV „Virtual Engine“-Software. Das Simulationsergebnis wird entweder direkt in der Software ausgewertet oder dient als Eingangsgröße für eine nachgeschaltete Innengeräuschsimulation mit „FEV VINS“ (Vehicle Interior Noise Simulation). Hierbei werden die berechneten Anregungen mit den Lager- und Karosserietransferfunktionen der entsprechenden Geräuschpfade verknüpft.

So komplex wie nötig, so einfach wie möglich

In Abhängigkeit von der Zielrichtung und den vorliegenden Daten kann die Komplexität der Innengeräuschsimulation variieren. Diese reicht von einer reinen Körperschallsimulation unter Verwendung von geglätteten Standardtransferfunktionen bis hin zur Berechnung realistischer Innengeräusche mittels fahrzeugspezifischer Transferfunktionen inklusive einer Kombination mit gemessenen Luftschallanteilen. Die Komplexität der Mehrkörpersimulation kann ebenfalls an die Erfordernisse im Entwicklungsprozess angepasst werden. In der Konzeptphase, in der nur wenige Informationen vorliegen und sehr schnell verschiedenste Konfigurationen bewertet werden müssen, kann ein reines Drehschwingungsmodell aufgesetzt werden. Im Verlauf des Entwicklungsprozesses wird durch Hinzufügen weiterer Sub-Systeme – beispielsweise der Radaufhängung – das Modell zu einem dreidimensionalen Gesamtsystem ergänzt.

>>Durch mögliche Variation in der Simulationstiefe kann die FEV-Methodik in allen Stadien des Entwicklungsprozesses effektiv eingesetzt werden

Konkrete Ergebnisse

Als Ergebnisbeispiel zeigt die Abbildung Campbelldiagramme der Innengeräusche für einen Volllasthochlauf. Es wurden spezifische Fahrzeugtransferfunktionen verwendet, so dass das simulierte Innengeräusch (rechts) mit dem gemessenen (links) verglichen werden kann.
Im Gegensatz zur Messung beinhaltet die Simulation nur die durch den Triebstrang verursachten Innengeräuschanteile und zeigt damit, dass diese bei diesem Fahrzeug unterhalb von 100 Hz insbesondere in der Zündordnung dominant sind. Die Messung beinhaltet aber auch nicht rotatorisch erregte Anteile, wie den Schalldruckanstieg in der vierten Motorordnung bei 100 Hz, der auf den Mündungsschall der Abgasanlage zurückgeführt werden kann. Durch die hier aufgezeigte Variation in der Simulationstiefe von reinen Drehschwingungsmodellen bis hin zur Berechnung realistischer Fahrzeuginnengeräusche kann die vorgestellte Methodik in allen Stadien des Entwicklungsprozesses effektiv eingesetzt werden.

Gemessenes Innengeräusch (links) und rotatorisch  angeregter Anteil aus Berechnung (rechts), Volllastbeschleunigung, 6. Gang

Gemessenes Innengeräusch (links) und rotatorisch
angeregter Anteil aus Berechnung (rechts), Volllastbeschleunigung, 6. Gang

 

 

 

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