Analyse der wichtigsten Konstruktionsparameter des Kurbeltriebes in Bezug auf die akustische Empfindlichkeit - Analyse des Einflusses der Kurbelwellengestaltung

Die Schallemissionen des Verbrennungsmotors tragen einen großen Teil zum Vorbeifahrgeräusch eines Pkw bei, das im Mittelpunkt der NVH-Aktivitäten steht.
Ausgehend von einem Ausgangsmodell der Kurbelwelle müssen zunächst die CAD-Daten für jede Variante angepasst werden (in der Analysematrix angegeben). Anschließend wird ein angepasstes Finite-Elemente-Modell mit einem geeigneten Reduktionsverfahren erzeugt. Da der Aufbau des MKS-Modells in früheren Projekten realisiert wurde, können die angepassten Kurbelwellendarstellungen direkt implementiert werden.
Nach dem Modellaufbau aller definierten Varianten wird eine nichtlineare Zeitintegration bis zum stationären Zustand für eine bestimmte Drehzahl durchgeführt. Als Ergebnis liegen die Lagerkräfte in Abhängigkeit von den veränderten Parametern der Kurbelwelle vor.
Außerdem wird die Dehnungsenergie des elastischen Kurbelwellenmodells analysiert. Die Ergebnisse werden über einen Lastzyklus gemittelt (und peak hold), um eine Gesamtaussage zu ermöglichen, welche Bereiche hinsichtlich des NVH-Verhaltens (aufgrund großer Dehnungsenergie) sensibel sind. Für weitere Untersuchungen wird auch der Beitrag jeder Eigenmode zur Dehnungsenergie berechnet und mit dem Beteiligungsfaktor gewichtet.
Nach der Parametervariation, die im Zeitbereich durchgeführt wird, werden die Lagerkräfte, von denen man annimmt, dass sie das NVH-Verhalten dominant beeinflussen, in den Frequenzbereich einschließlich des resultierenden Phasenwinkels in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel übertragen und die verschiedenen Varianten verglichen.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt

Analysis of the most important design parameters of the crank drive w.r.t. the acoustic sensitivity - analysis of influence of the crank shaft design

The acoustic emissions of the combustion engine contribute a main part to the pass by noise of a passenger car, which is the main focus of associated NVH activities.
Starting from an initial model of the crank shaft at first the CAD data has to be adapted for each variant (given in the analysis matrix). Afterwards an adapted finite element model will be generated including a suitable reduction process. As the setup of the MBS model was realized in previous projects, the adapted crank shafts representations can be implemented directly.
After model setup of all defined variants a nonlinear time integration to the steady state condition for a given speed will be performed. As a result, the bearing forces are present w.r.t. the changed parameters of the crankshaft.
Furthermore the strain energy of the elastic crank shaft model is analysed. The results are averaged (and peak hold) for one load cycle to allow for an overall statement, which regions are sensitive concerning the NVH behavior (due to large strain energy). For reasons of further investigations also the contribution of each eigenmode to the strain energy is calculated and weighted with the participation factor.
After the parameter variation, which is performed in time domain, the bearing forces, which are assumed to affect the NVH behaviour dominantly, are transferred into frequency domain including the resulting phase angle with respect to the crank shaft angle and the different variants are compared.