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Aktive und passive Schwingungs- und Schallreduktion an PKW-Komponenten - COMO B2 Akustik
Projektbearbeiter:
Wilfried Henze, Dr.-Ing. Tommy Luft
Finanzierung:
EU - Sonstige ;
Aktive und passive Schwingungs- und Schallreduktion an PKW-Komponenten - COMO B2 Akustik
Versuchsaufbau Rumpfmotor
Bei der Entwicklung neuer Fahrzeugkonzepte wird auf die Schwingungs- und Schallreduktion besonderes Augenmerk gelegt, da die damit verbundenen Sicherheits-  und Komfortaspekte einen signifikanten  Wettbewerbsvorteil darstellen, von dem zunehmend auch die Kaufentscheidung abhängt. Das Teilprojekt B2 des Verbundvorhabens COmpetence in MObility im Forschungsschwerpunkt Automotive leistet mittels aktiver und passiver Maßnahmen einen Beitrag zur Verbesserung des akustischen Gesamtverhaltens und des Schwingungskomforts eines Fahrzeugs. Diese Ziele werden aufgrund der physikalischen Gegebenheiten und der verfügbaren Aktoren mit unterschiedlichen Methoden behandelt. Bei den aktiven Maßnahmen kommen zum einen strukturkonform integrierte piezokeramische Patchaktoren zum Einsatz, die an den schallabstrahlenden Motorkomponenten appliziert werden, um den Strukturschwingungen und damit auch der Lärmemission am Ort ihres Entstehens entgegenzuwirken. Des Weiteren werden aktive Motorlager entwickelt, mit denen einerseits die Motorschwingungen bedämpft und andererseits die Körperschallübertragung vom Motor zur Karosserie reduziert werden. Die passiven Maßnahmen beruhen meist auf konstruktiven Modifikationen, wie dem Anbringen von zusätzlichen Versteifungsrippen oder auf der Verwendung von Materialien, die zur Energiedissipation dienen. Der Einsatz von passiven Maßnahmen geht mit dem Nachteil einher, dass sich durch die zusätzlichen Versteifungselemente bzw. applizierten Dämpfungsmaterialen die Masse des Gesamtsystems erhöht. Deshalb wird die Untersuchung passiver Geräuschminderungs­me­thoden anhand einer Materialsubstitution eines Motoranbauteils vollzogen. Dafür wurde ein äquivalentes Kunststoffbauteil mit den entwickelten Methoden simulativ und experimentell analysiert. Ein dominierender Schallabstrahler am Motor ist die Ölwanne. Aufgrund ihrer großflächigen und dünnwandigen Gestalt eignet sich die Ölwanne besonders für die aktive Schwingungs- und Schallreduktion mittels flächenförmiger piezoelektrischer Aktoren. Der Aufbau eines leistungsfähigen Simulationsmodells zur Festlegung der Aktorpositionen bildet die Grundlage der experimentellen Untersuchungen. Aufbauend auf Untersuchungen zur piezoaktorischen Geräuschreduktion an PKW- und LKW-Ölwannen, bei denen die Ölwanne jedoch stets einzeln betrachtet wurde, erfolgt eine Erweiterung zu den auftretenden Interaktionen zwischen Zylinderkurbelgehäuse und Ölwanne und auf Untersuchungen an einem befeuerten Verbrennungsmotor. Ausgehend von den Ergebnissen an einer einzelnen Ölwanne und einem Rumpfmotor werden die entwickelten Ansätze auf den Vollmotor übertragen. Damit wird das Potential der aktiven Maßnahmen am Beispiel eines Vierzylinder-Dieselmotors auf einem Akustik-Motorprüfstand nachgewiesen. Weiterhin wurde ein Gesamtdemonstrator aufgebaut, der die Wirkung aller entwickelten aktiven Konzepte unter Nutzung einer einheitlichen Ansteuerung vereint. Die Arbeiten zeigen, dass alle verfügbaren Aktoren parallel zum Einsatz kommen können, da die jeweiligen Arbeitsbereiche in unterschiedlichen Frequenzbändern angesiedelt sind. Damit kann eine breitbandige Körper- und Luftschallreduktion am Motor realisiert werden.

Schlagworte

Geräuschreduktion, Schallquellenlokalisierung, Schwingungsdämpfung, Verbrennungsmotor
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