Forschung

MOTOREN | Planungsgruppe 5 »Motordynamik & -akustik«

Mit steigendem Anspruch der Autofahrer an Komfort im Innenraum und den strengeren gesetzlichen Rahmenbedingungen zu Geräuschemissionen von Fahrzeugen sind auch die Anforderungen an die Motorakustik höher geworden. Denn sie bestimmt das Fahrgeräusch neben dem Wind- und Rollgeräusch wesentlich. Hinzu kommen Maßnahmen zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs wie Aufladung, Downsizing, Leichtbau und neue Brennverfahren: Sie können zu erhöhten Vibrationen und Schwingungen führen und beeinflussen neben der Motorakustik auch die Motordynamik. Darum konzentrieren sich die Forscher und Entwickler der Planungsgruppe auf die Frage, wie effizientes Fahren mit einer angenehmen Motorakustik in Einklang gebracht werden kann.

Außerdem arbeiten die FVV-Ingenieure an der Frage, wie die Motordynamik hocheffizienter Verbrennungsmotoren weiter optimiert werden kann und untersuchen dazu alle mechanischen Bauteile eines Verbrennungsmotors, die das Drehmoment an der Kurbelwelle und damit das Antriebsverhalten beeinflussen.


» Ein Simulationsmodell ist immer eine Vereinfachung der Realität. Doch mithilfe der FVV-Forschungsvorhaben ist es möglich, die Realität deutlich detaillierter abzubilden. «

Prof. Dr. Christoph Brands (Schaeffler Technologies)

Bei der Forschung an Motorakustik und -dynamik ist neben der Berechnung und Simulation am Computer die Arbeit am Prüfstand besonders wichtig. Konkrete Forschungsfelder der Planungsgruppe sind beispielsweise die akustische Auslegung von Abgasturboladern, die Modellierung der Dämpfungseigenschaften von Werkstoffen oder die Dynamik von Ventil- und Steuertrieben.

Die Elektrifizierung/Hybridisierung des Antriebsstranges stellt darüber hinaus zusätzliche Anforderungen an die Entwickler von Motorakustik und Motordynamik.
 


Die Planungsgruppe 5 »Motordynamik & -akustik« widmet sich folgenden Themen:

  • Wirkungsgrad und Effizienz des Motors
  • Dynamisches und akustisches Verhalten neuer Antriebsvarianten/Betriebsstrategien
  • Hybridisierung

Und bearbeitet folgende Forschungslinien/-schwerpunkte:

  • Akustisches Verhalten von Antriebskomponenten
  • Interferenzen
  • Schwingungsdämpfung
  • Wahrnehmung akustischer Phänomene bei konventionellen und neuen Antriebsvarianten
Wirkungsgrad und Effizienz
Hybride
Material und Werkstoff
Komponenten
Entwicklungs- werkzeuge

Menschen & Technologie

MTZ 01/2020

Dynamische akustische Optimierung von Motorkomponenten, Motoren und Antriebssträngen

Um Wechselwirkungen akustischer und schwingungstechnischer Phänomene komplexerer  Antriebsstränge bereits in der Entwicklungsphase vorhersagen zu können, sind Versuchs- und Simulationsverfahren unabdingbar. Die Grundlage dafür legt die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) mit zahlreichen Vorhaben, die von der detaillierten Analyse einzelner Motorkomponenten über automatisierte Verfahren zur Motorgeräuschanalyse bis hin zu Transferpfadanalysen in den Fahrzeuginnenraum reichen.

Zum Artikel
Mechanik Reibung und Geräusche

Geräuschphänomene von Verbrennungsmotoren

Schwingungen im Kolben-Pleuel-Verbund – auch Laufzeug genannt – führen zu Störgeräuschen bei modernen Verbrennungsmotoren mit Selbstzündung. Das Dieselnageln ist bekanntes Beispiel dafür. Das Projekt zielt darauf, die Ursachen der Geräuschbildung zu identifizieren und Maßnahmen zu deren Vermeidung abzuleiten. Dazu wurden umfangreiche messtechnische Untersuchungen zur Anregung des Kurbelgehäuses über den Kolbenschlag sowie zur Anregung und Weiterleitung des Verbrennungsgeräuschs über das Laufzeug durchgeführt. Ein neu entwickeltes Simulationsmodell bildet die Kontaktkräfte und die Bauteilschwingungen im Kurbeltrieb und im Kolben-/Zylinder-Kontakt ab und berücksichtigt darüber hinaus auch transiente thermische Zustände. Mithilfe des Modells lassen sich Geräuschursachen identifizieren und die Effekte von konstruktiven Alternativen bestimmen. Dazu kommt ein Simulationstool für elasto-hydrodynamisch gekoppelte Mehrkörpersysteme zum Einsatz.

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PG5 »Motordynamik & -akustik«

Leitung:
Prof. Dr. Christoph Brands
Schaeffler Technologies


Projektmanagement

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FVV
+49 (0) 69 6603 1177
+49 (0) 69 6603 2177

Projektbetreuung / Teamassistenz

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FVV
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+49 (0) 69 6603 2345


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