VIRTUAL VEHICLE Geschäftsbericht 2009

Berechnungsmethoden entwickelt, um die Anforderungen
der Industrie zu erfüllen. Diese Modellentwicklung
erfolgt in engem Austausch mit
experimentellen Untersuchungen.
Flow Acoustics - Strömungsakustik
und Downsizing
Die Reduktion von Masse und Hubraum bei
gleichbleibender Leistung wird als Downsizing
bezeichnet. Dies kann z.B. durch eine Reduktion
der Zylinderzahl und durch Aufladung umgesetzt
werden. Die Verringerung der Zylinderzahlen
und optimierte Brennverfahren in Kombination
mit Aufladung verändert das NVH Verhalten entscheidend.
Es bedarf neuer Methoden und Technologien,
um Downsizing-Konzepte, vor allem
hinsichtlich des Schwingungskomforts und des
Akustikverhaltens, zu verbessern. Einen wichtigen
Aspekt im Zusammenhang mit Downsizing
stellt die Akustik von Einlass- und Abgassystemen
dar. Die präzise Vorhersage des Mündungsgeräusches
von aufgeladenen Motoren, basierend
auf verbesserten Simulationsmethoden
für die einzelnen Komponenten wie Turbolader,
Schalldämpfer, und Abgasnachbehandlung ist
eine Kernkompetenz am VIRTUAL VEHICLE im
Bereich Flow Acoustics.
Testing & Measurement -
Prüfstände zur Unterstützung
der Fahrzeugentwicklung
Das VIRTUAL VEHICLE betreibt zahlreiche Akustikprüfstande:
Der Motorprüfstand ist ein akustischer Vollraum
zur Messung von Vibrationen, Schallabstrahlung
und Emissionen von Verbrennungsmotoren im
Betrieb.
Am Antriebsstrangprüfstand, ausgeführt als
akustischer Halbraum, werden Vibrationen sowie
die Schallabstrahlung von Antriebssträngen
gemessen.
Die Eigenfrequenzen und Eigenformen von komplexen
Strukturen (z.B. der Karosserie) können
am Modalanalyseprüfstand gemessen und der
Simulation für z.B. „model updates“ zur Verfügung
gestellt werden.
Am Reibleistungsprüfstand können die Motorreibung
sowie Beiträge von Komponenten (Kolben,
Gleitlager, etc.) zur Gesamtreibung bestimmt
werden.
Der Soundbrick ist ein fahrzeugähnlicher Hallraum,
in dem Materialeigenschaften wie Schalldämmmaße
und Absorptionsgrade gemessen
werden können.
Projekte
Einige Beispiele für Projekte aus den Forschungsbereichen
sind im Folgenden näher
dargestellt:
• Echtzeitsimulation von Schwingungen
im Antriebsstrang
• Aluminiumschaum für
Akustikanwendungen
• Reibungsreduktion für effizientere Motoren
• Materialcharakterisierung und
Vorhersage des Innengeräusches
I. Echtzeitsimulation von
Schwingungen im Antriebsstrang
Schwingungen des Antriebsstranges beeinflussen
den Fahrkomfort, die Fahrzeugakustik, die
Fahrzeugdynamik und die Haltbarkeit. Für eine
effiziente Fahrzeugentwicklung werden bereits
in der frühen Entwicklungsphase zuverlässige
Aussagen zum Gesamtsystemverhalten benötigt.
Für eine optimale Koppelung von Berechnung
und Versuch werden echtzeitfähige Modelle
benötigt, welche die zu untersuchenden Phänomene
mit hoher Ergebnisqualität bei der
geforderten Recheneffizienz abbilden. Schwingungen
des Antriebsstranges spielen dabei eine
entscheidende Rolle, da sie das Gesamtsystemverhalten
über den Schwingungskomfort und die
Dynamik beeinflussen. Die Echtzeitfähigkeit und
die geforderte Ergebnisqualität können dabei
durch ein tiefgründiges Verständnis der physikalischen
Vorgänge und der dahinterliegenden
mathematischen Zusammenhänge optimiert
werden.
Der Motor-Getriebe-Verband eines Fahrzeuges
wird mittels Motorlager, Getriebelager und Drehmomentstützen
elastisch gegenüber dem Fahrzeugaufbau
gelagert. Die Aggregatlager müssen
zum Teil gegenläufig Anforderungen erfüllen. Im
Bereich niedriger Anregungsfrequenzen und bei
großen Amplituden wird eine hohe Dämpfungswirkung
benötigt. Im Bereich hoher Frequenzen
und kleiner Amplituden ist eine gute Isolationswirkung
gefragt. Im Bereich der Motorlager
werden deshalb heutzutage fast ausschließlich
hydraulisch gedämpfte Motorlager verwendet.
Um die tieffrequenten Starrkörper-Schwingungen
des Motor-Getriebe-Verbandes bestmöglich
dämpfen zu können, wird ein hydraulisches System,
bestehend aus der oberen und unteren Fluidkammer
und einem Ringkanal verwendet. Das
hydraulische System ist direkt in das Innere des
Lagers integriert.
Das mechanische Ersatzmodell eines Motorlagers
besteht aus einer idealen Steifigkeit und einer
viskosen Dämpfung für den Elastomerkörper.
Das hydraulische System kann vereinfacht über
gewöhnliche Differentialgleichungen (Impuls-
und Kontinuitätsgleichung) abgebildet werden.
Der Motor-Getriebe-Verband kann im interessierenden
Frequenzbereich bis ca. 50 Hz als Starrkörper
betrachtet werden. Die mechanischen
Grundgleichungen (Newton-Euler-Gleichungen)
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