AT413605B - Verfahren zur ermittlung und/oder simulation des vorbeifahrgeräusches bei einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

2

AT 413 605 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und/oder Simulation des Vorbeifahrtsgeräusches und der Beiträge der einzelnen Geräuschequellen zum Vorbeifahrtsgeräusch bei einem mehrere Geräuschquellen aufweisenden Kraftfahrzeug. 5 Vorbeifahrtsgeräuschmessungen von Fahrzeugen in Akustik-Rollprüfstände werden üblicherweise mit einer in vordefinierten Abständen voneinander entfernt aufgestellten Gruppe von Vorbeifahrtsmikrofonen durchgeführt, wobei das Fahrzeug zwischen zwei vordefinierten Bereichen am Anfang einer Messstrecke maximal beschleunigt wird. Um das gemessene Geräusch einzelnen Geräuschquellen zuzuordnen, sind verschieden Methoden bekannt. Mittels Fre-io quenzanalyse können die Daten durch Auswerten des entsprechenden Frequenzmusters einzelnen Geräuschquellen grob zugeordnet werden. Bei der sogenannten Fenstertechnik (Window-Methode) werden die Geräuschquellen am Fahrzeug weitgehend verkapselt. Durch Ent-kapseln einzelner Geräuschquellen und Durchführung einer Vorbeifahrtsmessung für jede Geräuschquelle kann der Vorbeifahrtsgeräuschanteil von einzelnen Geräuschquellen ermittelt 15 werden. Der Nachteil der Fenstermethode ist, dass sie sehr zeit- und kostenaufwendig ist, dass durch die Kapselung der Wärmehaushalt der Brennkraftmaschine und das Fahrzeuggewicht verändert wird, dass durch die Kapselung Abschirmeffekte von benachbarten Bauteilen auftre-ten, dass die Abschirmung nur für bestimmte Frequenzbereiche wirksam ist und somit Restgeräuscheanteile auftreten und dass die Genauigkeit der Bestimmung der Geräuschbeiträge der 20 einzelnen Quellen stark beeinflusst wird von der Messgenauigkeit der einzelnen Messungen.

Aufgabe der Erfindung ist es diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur sehr schnellen Bestimmung der Geräuschemission von einzelnen Geräuschquellen bei Fahrzeugen zu entwickeln, welches auf möglichst einfache Weise eine genauer Bestimmung des gesamten 25 Vorbeifahrtsgeräusches erlaubt. Darüber hinaus sollen auch Vorhersagen über Geräuschemissionen bei Änderung der Geräuschquellenkonfiguration und/oder Getriebeübersetzungen möglich sein.

Erfindungsgemäß wird dies durch folgende Schritte erreicht: 30 a) Bereitstellen zumindest eines fahrzeugfesten Nahfeldmikrofones pro Geräuschquelle und zumindest eines ortsfesten Vorbeifahrtsmikrofones außerhalb des Fahrzeuges, b) Bestimmung jeweils einer Transferfunktion von jeder Vorbeifahrtsmikrofonposition zu jedem Nahfeldmikrofon als Verhältnisses des Schalldruckes zur Schallleistung, 35 c) Messung des Schalldruckes jeder einzelnen Geräuschquelle im Nahfeld während eines Volllasthochlaufes, d) Berechnung der Schallleistung jeder einzelnen Geräuschquelle, e) Berechnung des Anteiles jeder Geräuschquelle am gesamten Vorbeifahrtsgeräusch des Fahrzeuges und/oder Berechnung des gesamten Vorbeifahrtsgeräusches aus der Transfer- 40 funktion und den Schallleistungen jeder einzelnen Geräuschquelle während des Volllasthochlaufes.

In einem ersten Schritt wird die akustische Transferfunktion zwischen allen Vorbeifahrtsmikrofonen und allen Nahfeldmikrofonen durch reziproke in Beziehungssetzung des Schalldruckes zur 45 Schallleistung ermittelt. In einem weiteren Schritt wird der Schalldruck jeder einzelnen Geräuschquelle im Volllasthochlauf im Nahfeld gemessen. Nahfeldmessungen können auf einem Rollenprüfstand oder auf einem Motor/Aggregat-Prüfstand durchgeführt werden. Aus dem gemessenen Schalldruck wird die Schallleistung jeder individuellen Geräuschquelle berechnet. so Weiters wird aus den bekannten Transferfunktionen und den Ergebnissen der Nahfeldmessungen der Anteil jeder Geräuschquelle am gesamten Vorbeifahrtsgeräusch gemessen und das gesamte Vorbeifahrtsgeräusch als Summe der einzelnen Anteile ermittelt.

Dabei wird aus der Fahrzeugsgeschwindigkeit die jeweilige Position des Fahrzeuges bestimmt 55 und die jeweilige Transferfunktion des entsprechenden Vorbeifahrtsmikrofones für die Vorbei- 3

AT 413 605 B fahrtsgeräuschberechnung verwendet. Die zu diesem Zeitpunkt herrschende Anregung der Geräuschquelle wird parallel zur jeweiligen Motordrehzahl ermittelt. Der Schalldruck jeder Geräuschquelle wird in Abhängigkeit der Motordrehzahl gespeichert.

Durch das Verfahren kann das tatsächliche Vorbeifahrtsgeräusch sowie die Anteile einzelner Geräuschquellen sehr einfach bestimmt werden. Für die gesamte Ermittlung aller Geräuschquellen eines Fahrzeuges reichen dabei beispielsweise zwei Tage aus. Bei der bekannten Fenstertechnik können vergleichbare Messergebnisse nur mit höherem Arbeitsaufwand und einem Vielfachen der aufgewendeten Zeit erhalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt keine Kapselung der einzelnen Geräuschquellen, wodurch der Temperaturhaushalt der Brennkraftmaschine und das Fahrzeuggewicht nicht beeinflusst wird. Da keine Abschirmeffekte durch die Kapselung von benachbarten Bauteilen auftreten, ist die Genauigkeit der Messmethode des vorliegenden Verfahrens zumindest gleich oder sogar höher als bei der Fenstertechnik.

In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Auswahl von Geräuschquellen vorgenommen wird und für diese Kombination von Geräuschquellen das Vorbeifahrtsgeräusch simuliert wird. Durch Messungen von verschiedenen Motorvarianten auf dem Prüfstand kann eine Vielzahl von Kombinationen von Geräuschquellen berücksichtigt und eine Vorhersage des entsprechenden Vorbeifahrtsgeräusches getroffen werden. Darüber hinaus ist auch eine Vorhersage des Vorbeifahrtsgeräusches bei Änderung der Getriebeübersetzung möglich.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 und 2 schematisch die Messung der Transferfunktion, Fig. 3 und 4 Vergleiche zwischen gemessenem und berechneten Schallpegelniveau für zwei unterschiedliche Getriebestufen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Messsituation am Beispiel für neun Geräuschquellen mit je einem Nahfeldmikrophon und zwölf Vorbeifahrtsmikrophone. Die Zahl der Geräuschquellen und Mikrophone kann selbstverständlich unterschiedlich zum Beispiel sein. In einem Fahrzeug 1 ist pro Geräuschquelle Si bis Sg mindestens ein Nahfeldmikrofon Ni bis N9 angeordnet, um Nahfeldmessungen direkt an den Geräuschquellen durchzuführen. Weiters sind innerhalb einer Messtrecke in einem Abstand a von etwa 7,5 m von der Fahrzeugachse 1a entfernt mehrere Vorbeifahrtsmikrofone Mi bis Mi2 ortsfest angeordnet. In einem ersten Schritt werden akustische Transferfunktionen NTF, von allen Vorbeifahrtsmikrofonen Mi bis Mi2 zu allen Nahfeldmikrofonen Ni bis N9 reziprok bestimmt. Die akustische Transferfunktion NTF, ist dabei jeweils das Verhältnis zwischen Schalldruck Pi der Geräuschquelle Si bis Sg zur Schallleistung Pi an einer Vorbeifahrtsmikrofonposition Mt bis Mi2: NTF, = ρ/Ρι (1)

Nach der reziproken Bestimmung der Transferfunktion NTF von allen Vorbeifahrtsmikrofonpositionen Mt bis Mt2 zu allen Nahfeldmikrofonen Nt bis Ng wird im Nahfeld eine Messung des Schalldruckes pj jeder einzelnen Geräuschquelle St bis S9 bei einem Volllasthochlauf (Vorbeifahrtstest) vorgenommen. Aufgrund des solcher Art ermittelten Schalldruckes pj jeder Geräuschquelle St bis Sg wird die Schallleistung Pj jeder Geräuschquelle St bis S9 berechnet, wobei gilt:

Pj = Pj2/p/c*A, (2) wobei p die Dichte der Luft, c die Schallgeschwindigkeit und A eine betrachtete Bezugsfläche ist. Schalldrücke Pj bzw. Schallleistungen Pj der einzelnen Geräuschquellen Sj (j = 1 bis 9) werden als Funktion der Motordrehzahl dargestellt und abgelegt. 4

AT 413 605 B

Die Nahfeldmessungen können sowohl aus Messungen auf einem Rollenprüfstand als auch von einem Motor/Aggregat-Prüfstand stammen.

Als nächster Schritt wird aus der Schallleistung Pj jeder einzelnen Geräuschquelle Si bis S9 und 5 den Transferfunktion NTF, der Anteil jeder Geräuschquelle zum Vorbeifahrtsgeräusch und das gesamte Vorbeifahrtsgeräusch bestimmt: PQuelle.pos — Ppos NTF| (3) io wobei Ppos die Schallleistung einer Geräuschquelle bei einer bestimmten Fahrzeugposition pos und NTF, die jeweilige Transferfunktion für eine Geräuschquelle bei entsprechender Fahrzeugposition pos ist.

Dabei wird aus der Fahrzeuggeschwindigkeit die jeweilige Position des Fahrzeuges 1 innerhalb 15 der Messtrecke bestimmt und aus der Motordrehzahl die zu diesem Zeitpunkt herrschende Anregung ermittelt. Die Schallleistung Ppos bei der jeweiligen Position wird somit aus der Beziehung von Motordrehzahl zur Fahrzeugposition bestimmt. Aus der Position wird das entsprechende Vorbeifahrtsmikrofon Mi bis Mi2 und die jeweilige Transferfunktion NTF, bestimmt. 20 Der tatsächliche Vorbeifahrtspegel ptotai,pos wird durch Aufsummierung der Schalldrücke Poueiie.pos aller Geräuschquellen ermittelt:

Ptotal.pos — ^PQue||eip0S (4) 25 Die beschriebene Messmethode bietet folgende Möglichkeiten: 1. Bestimmung des tatsächlichen Vorbeifahrtsgeräusches 2. Bestimmung der Anteile einzelner Geräuschquellen 3. Verschiedene Kombination von Geräuschquellen (Vorhersage des Vorbeifahrtsgeräusches 30 aus Messungen von verschiedenen Motorvarianten auf dem Prüfstand) 4. Vorhersage des Vorbeifahrtsgeräusches bei Änderung der Getriebeübersetzung

Im Vergleich zur Fenster-Methode (Window-Methode), bei der alle Geräuschquellen am Fahrzeug gekapselt und nur jeweils eine Quelle zur Messung des Vorbeifahrtsgeräusches ausge-35 packten wird, bietet die beschriebene Messmethode folgende Vorteile: - Zumindest gleiche oder höhere Genauigkeit gegenüber der Window-Methode - Keine Veränderung der Temperaturen (bei Window-Methode entstehen wesentlich höhere Betriebstemperaturen speziell bei der Auspuffanlage) 40 - Keine Zunahme des Fahrzeuggewichtes - Keine Abschirmeffekte durch Kapselung von Bauteilen (z.B. Motorkapselung schirmt bei Window-Methode die Abstrahlung des Getriebes deutlich ab) - Abschirmung durch Schaumstoff und Blei wirken bei der Window-Methode erst bei Frequenzen ab ca. 300 Hz 45 - Die Geräuschmessung bei der Window-Methode beinhaltet Geräuschanteile der eingekap selten Quellen, da diese nicht vollständig abgeschirmt werden können (z.B. Durchtritt der Halbachsen) - Die Genauigkeit der Bestimmung der Geräuschbeiträge der einzelnen Geräuschquellen ist bei der Window-Methode stark von der Messgenauigkeit beinflusst (z.B. Restgeräusch = so 67 dB, Gemessener Beitrag = 68 dB +- 0,5 dB -► Beitrag = 57,9 - 63,1 dB) - Deutliche Zeit-/Kostenersparnis gegenüber Window-Methode. Gesamtdauer der beschriebenen Methode ca. zwei Tage (ein Tag Vorbereitung, ein Tag Messung)

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Anwendungsbeispiel der beschriebenen Messmethode, wobei das 55 Schallniveau L in dBA über dem Messweg x aufgetragen ist. Fig. 3 zeigt das Schallniveau L in

Claims (6)

1. 5 AT 413 605 B der zweiten Getriebestufe, Fig. 4 zeigt das Schallniveau L in der dritten Getriebestufe. Die Kurve Li zeigt dabei jeweils das Messergebnis, die Kurve L2 das mit dem beschriebenen Verfahren berechnete Ergebnis. Deutlich ist eine gute Korrelation festzustellen. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ermittlung und/oder Simulation des Vorbeifahrtsgeräusches und der Beiträge einzelner Geräuschquellen zum Vorbeifahrtsgeräusch bei einem mehrere Geräuschquellen (Si bis Sg) aufweisenden Kraftfahrzeug (1), gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Bereitstellen zumindest eines fahrzeugfesten Nahfeldmikrofones (Nt bis Ng) pro Geräuschquelle (St bis S9) und zumindest eines ortsfesten Vorbeifahrtsmikrofones (Mt bis M12) außerhalb des Fahrzeuges (1), b) Bestimmung jeweils einer Transferfunktion (NTF,) von jeder Vorbeifahrtsmikrofonposition (Mt bis M12) zu jedem Nahfeldmikrofon (Nt bis Ng) als Verhältnisses des Schalldruckes (pO zur Schallleistung (Pj), c) Messung des Schalldruckes (Pj) jeder einzelnen Geräuschquelle (St bis S9) im Nahfeld während eines Volllasthochlaufes, d) Berechnung der Schallleistung (Pj) jeder einzelnen Geräuschquelle (St bis S9), e) Berechnung des Anteiles jeder Geräuschquelle (St bis S9) am gesamten Vorbeifahrtsgeräusch des Fahrzeuges (1) und/oder Berechnung des gesamten Vorbeifahrtsgeräusches aus der Transferfunktion (NTF,) und den Schallleistungen (Pj) jeder einzelnen Geräuschquelle (St bis Sg) während des Vollasthochlaufes.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Nahfeldmessung des Schrittes c) die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird und den Messergebnissen der Nahfeldmessung zugeordnet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Fahrzeuggeschwindigkeit die jeweilige Position des Fahrzeuges (1) relativ zu den Vorbeifahrtsmikrofonen (Mt bis M12) bestimmt wird und aus der Positionsbestimmung die jeweils nächsten Vorbeifahrtsmikrofone (Mt bis M12) samt den zugehörigen Transferfunktionen (NTF,) für die Vorbeifahrtsgeräuschermittlung ausgewählt werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während der Nahfeldmessung des Schrittes c) die Motordrehzahl gemessen und die Schalldrücke (pj) der einzelnen Geräuschquellen (St bis S9) als Funktion der Motordrehzahl abgelegt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Motordrehzahl für jede Position des Fahrzeuges der Schalldruck (paueiie,pos) jeder einzelnen Geräuschquelle (St bis Sg) ermittelt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswahl von Geräuschquellen (St bis S9) vorgenommen wird und für diese Kombination von Geräuschquellen (St bis S9) das Vorbeifahrtsgeräusch simuliert wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen