5 Innovationen, die Motorvibrationen reduzieren

Im Jahr 1990 war eine junge Ablegermarke des japanischen Autoherstellers Toyota Motor Co. bestrebt, bei Käufern Eindruck zu hinterlassen, die ultimativen Luxus mit europäischen Marken gleichsetzten. Der Emporkömmling Lexus strahlte einen Werbespot aus, in dem eine Pyramide aus 15 Champagnerflöten auf der Motorhaube eines Lexus LS 400 balancierte. Mit dem Auto auf einem Laufband, das umgerechnet mehr als 140 Meilen pro Stunde (225,3 Kilometer pro Stunde) fuhr, Motor Beim Drehen blieb die Brille bewegungslos auf der Motorhaube - vermutlich ein Beweis für die Detailgenauigkeit des neuen Luxusherstellers und die seidige Glätte seiner Autos [Quelle: Dawson ].

Es wurde übrigens bewiesen, dass der Stunt im Werbespot tatsächlich authentisch war. Aber hat der Stunt selbst etwas bewiesen?

Wenn der rasche Anstieg der Markenbekanntheit von Lexus ein Indikator war, zeigte er, dass Käufer von Premiumautos großen Wert auf Qualitätsmessungen wie Motorvibrationen legten. Je weniger davon, desto besser: Wie jeder weiß, der den Lärm in einer Econobox ausgehalten hat, können Motorvibrationen, die die Kabine erreichen, die Fahrqualität ernsthaft beeinträchtigen.

Motorvibrationen sind nur einer von mehreren Qualitätsfaktoren, die Automobilingenieure als Noise, Vibration and Harshness oder einfach NVH bezeichnen. Es ist wichtig, sich darauf zu konzentrieren, da NVH zum großen Teil bestimmt, was Verbraucher über ein Fahrzeug denken und fühlen; Das wirkt sich wiederum darauf aus, wie viel sie bereit sind, dafür zu zahlen, und ob sie überhaupt bereit sind, es zu kaufen.

Von all den Gründen, warum ein Fahrzeug wackeln und rasseln kann, während es rollt, verdienen Motorvibrationen eine besondere Prüfung, da sie Auswirkungen auf Folgendes haben können:

Werfen wir also einen Blick auf fünf Innovationen aus Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft, die Motorvibrationen reduzieren, den Komfort erhöhen und für ein insgesamt besseres Fahrerlebnis sorgen können.

1. Flexible Motorlagerteile
2. Körperversteifungstechniken
3. Bessere Zündkomponenten
4. Harmonische Balancer
5. Aktive Vibrationskontrolle

In gewissem Sinne sind Motorlager die erste Verteidigungslinie, um zu verhindern, dass sich Motorerschütterungen über das gesamte Fahrzeug ausbreiten.

Zunächst sollten wir wahrscheinlich darüber sprechen, warum Motoren überhaupt Vibrationen erzeugen. Denken Sie daran, dass der interne Verbrennungsprozess eine Reihe von Explosionen ist. Sie sind fein kontrolliert und choreografiert, aber sie sind nichtsdestotrotz kraftvolle Explosionen. Zweitens sind Verbrennungsmotoren ein Sammelsurium aus pumpenden, surrenden und rotierenden Teilen. Diese Teile haben Masse, und wenn sie in Bewegung gesetzt werden, reagieren sie mit gleicher und entgegengesetzter Kraft auf den Motorblock. Diese Reaktionen, die sich in einem typischen Motor mit Tausenden pro Minute multiplizieren, manifestieren sich als Vibrationen.

Ein gewisses Maß an Motorvibrationen ist also völlig natürlich – wir wollen sie nur nicht im Fahrgastraum spüren. Motorhalterungen sind typischerweise Metallflansche am Motor und entlang der Wände des Motorraums. Sie sind mit dicken Ösen oder Blöcken aus Polyurethan oder Gummi ausgekleidet , um einen Teil der Vibrationsenergie des laufenden Motors zu absorbieren.

Wenn Sie beginnen, übermäßige Vibrationen vom Motor zu bemerken, wo vorher keine waren (und Sie wissen, dass es nichts anderes ist, wie eine falsch ausgerichtete Aufhängung), sind die Motorlager eine gute Stelle zum Überprüfen. Abgenutzte Motorhalterungen können offensichtlich sein – häufig ist das Gummi oder andere absorbierende Materialien gerissen, zerrissen oder sichtbar abgenutzt. Manchmal lässt sich dies nicht nur durch eine Sichtprüfung erkennen, da der Gummi möglicherweise innen zusammengebrochen ist. Wenn Sie sich nicht sicher sind, wenden Sie sich an einen qualifizierten Techniker [Quelle: Denby ].

Zusätzlich zu den Motorlagern ist es eine gute Idee, auch die Getriebelager zu überprüfen – sie dienen demselben Zweck, den Rest des Fahrzeugs vor starken Erschütterungen durch das Getriebe zu schützen .

Wenn du eine Person „steif“ nennst, ist das im Allgemeinen kein Kompliment. Aber wenn es auf Fahrzeuge angewendet wird, ist Steifigkeit eine gute Sache.

Wenn es darum geht, Motorvibrationen in Schach zu halten , zahlt es sich aus, mit einem soliden Fundament zu beginnen. Und damit meinen wir den Rahmen – das Skelett, wenn Sie so wollen, eines jeden Straßenfahrzeugs. Ein solide gebauter, strukturell starrer Rahmen widersteht dem Biegen, Biegen und Übertragen störender Vibrationen.

Das Hinzufügen von Querträgern – auch Stabilisatorstäbe genannt – ist eine gängige Praxis, um die Durchbiegung der Fahrzeugkarosserie zu verringern und ein Fahrzeug insgesamt steifer zu machen.

Quietschen, Klappern und Brummen kommt oft von einem lose zusammengebauten Rahmen und wird durch große Toleranzen bei der Gesamtkonstruktion eines Autos verschlimmert. In der Autobranche wird dies manchmal als "Fit and Finish" bezeichnet. Das ist ein weit gefasster Begriff, der im Wesentlichen bedeutet: "Wie viel Aufmerksamkeit haben die Erbauer bei der Montage dieses Fahrzeugs auf Qualität und Präzision gelegt?"

Eine schlechte Passform und Verarbeitung, gepaart mit einem lose geschweißten und sich biegenden Rahmen, kann dazu führen, dass vorhandene Motorvibrationen klingen und sich schlechter anfühlen.

Manchmal muss man direkt zur Quelle gehen, um Motorvibrationen aufzuspüren und zu beseitigen. Unser nächster Motor-Vibrations-Kämpfer wird unter erfahrenen Schraubenschlüssel-Drehern sicher Anerkennung finden.

Die Anatomie der Motorvibration

NVH tritt typischerweise in zwei Varianten auf: in der Luft, die Sie durch Ihre Ohren wahrnehmen; und strukturell, was Sie meistens spüren – durch den Sitz, das Lenkrad und die Bodenplatte des Fahrzeugs. Störungen in der Luft sind im Allgemeinen höherfrequente Geräusche im Bereich von 300 Hz und darüber. Ingenieure wirken ihnen entgegen, indem sie sie entweder an der Quelle eliminieren oder sie mit schalldämpfendem Material (eingefügt in Tür- und Karosseriehohlräume) dämpfen. Strukturelle Störungen treten bei so niedrigen Frequenzen auf, dass sie (als Vibration) mehr gefühlt als gehört werden. Autoingenieure müssen die unangenehmen Empfindungen des Fahrers akribisch messen und versuchen, sie zu mildern, da Vibrationsenergie auf die Hände, Füße und sogar die Sitze der Hosen des Autofahrers übertragen wird! [Quelle: Duncan, Su und Wolf]

Fehlzündungen sind ein weiterer Grund für Motorvibrationen. Moderne Zünd- und Kraftstoffeinspritzsysteme , zu denen bessere Zündkerzen und intelligente Motormanagement-Computer gehören, sind weitaus zuverlässiger als die verteilerbasierten Systeme vergangener Zeiten.

Allerdings können (und tun) bei neueren Fahrzeugen immer noch Fehlzündungen auftreten. Während einer Fehlzündung eine oder mehrere Zündkerzenkönnen nicht feuern und einen Kraftstoffimpuls entzünden, wenn sie darauf programmiert sind. Dieser Fehler, in einer oder mehreren Verbrennungskammern zu zünden, verursacht einen Schluckauf im Rhythmus der Kolben und als Folge davon der Kurbelwelle, an der sie befestigt sind. Die Folge: Vibrationen, Ruckeln und sogar Motorstillstand. Nun zum innovativen Teil: Wenn Sie die krampfhaften Vibrationen eines kranken Motors nicht von einem nur alten und schäbigen unterscheiden können, ist die heutige Technologie für Sie da. Es ist fast sicher, dass eine fehlzündende oder nicht zündende Zylinder-Zündkerzen-Kombination bei jedem modernen Auto ein "Check Engine" -Licht auslöst. Von dort aus können Sie ein leicht zu findendes und zu kaufendes Diagnoselesegerät verwenden, um festzustellen, was nicht in Ordnung ist, oder das Fahrzeug zu Ihrer örtlichen Servicewerkstatt bringen, um es von einem Techniker untersuchen zu lassen.

Im Kern geht es bei unerwünschten Motorvibrationen um einen Mangel an Harmonie. Wie wir bereits angemerkt haben, ist die interne Verbrennung zunächst ein ziemlich heftiger Prozess. Unsere nächste Innovation ist der Versuch eines Pioniers, etwas Harmonie in die Gleichung zu bringen.

Wenn Sie jemals eine Automobilkurbelwelle aus nächster Nähe gesehen haben, wissen Sie, dass es sich um ein großes, schweres und extrem robustes Gerät handelt. Das muss es sein, um den Schlägen der Tausenden von explosiven Kolbenhüben pro Minute standzuhalten.

So hart sie auch ist, eine Kurbelwelle neigt dazu, sich zu verdrehen und zu biegen, wenn sie auf die Schläge der darüber liegenden Kolben und Pleuelstangen reagiert. Es kann auch unerwünschte Vibrationen auf den Motor und den Rest des Fahrzeugs übertragen. Darüber hinaus kann die Kurbelwelle bei einer bestimmten Drehzahl einen Zustand namens Resonanz erreichen, in dem sie mit einer Frequenz vibriert, die zu einem katastrophalen Ausfall führen kann (denken Sie an die Fernsehwerbung, die Sie gesehen haben, in der ein resonanter Sänger oder ein hoher Ton zum Zerbrechen verwendet wird). ein unglückliches Weinglas).

1911 erfand das Automobilgenie Frederick Lanchester eine Vorrichtung zum Anschrauben an das Ende von sich drehenden Kurbelwellen, um diese Probleme zu beseitigen oder zumindest zu verringern. Der harmonische Ausgleicher (der unter anderem als Vibrationsdämpfer/Dämpfer oder Kurbelwellenriemenscheibe bekannt ist) war geboren. Dieser Ausgleicher dämpft die Scher- und Torsionskräfte, die durch das Drücken der Kolben auf die Kurbelwelle ausgeübt werden. Um die enorme Energie der Kurbelwelle zu absorbieren, hat der Ausgleicher einen Abschnitt, der aus Gummi bestehen oder mit einer energieabbauenden Flüssigkeit gefüllt sein kann [Quelle: Hillier ].

Bisher haben wir viele Möglichkeiten untersucht, diese lästigen Motorvibrationen passiv zu verhindern oder zumindest zu dämpfen. Aber unsere letzte Anti-Vibrations-Innovation greift tatsächlich an, um diese schlechten Schwingungen in Schach zu halten.

Gewicht rasieren und die Erschütterungen riskieren

Harmonische Balancer sind zwangsläufig schwer, um der erheblichen rotierenden Masse einer Kurbelwelle entgegenzuwirken. Aber in der Hochleistungswelt des Auto-Customizings frisst das Gewicht die Pferdestärken. Infolgedessen ersetzen viele Geschwindigkeitsenthusiasten die Harmonic Balancer an ihren Autos durch leichtere Aftermarket-Versionen oder entfernen die Einheiten ganz, um etwas schneller zu fahren. Der Kompromiss: Sie bekommen ein härteres, wackeligeres Fahrverhalten und verkürzen möglicherweise die Lebensdauer des Motors ihres Autos.

Wenn Sie jemals einen Katalog für einen dieser teuren Gadget-Läden durchgeblättert haben, sind Sie wahrscheinlich auf eine weit verbreitete Werbung für Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung gestoßen . Wenn ja, erinnern Sie sich vielleicht, dass sie anstößige Geräusche mit einem Mikrofon erkennen, den Ton in fast jeder Hinsicht duplizieren und ihn zurück in Ihre Ohren leiten. Einziger Unterschied: Der duplizierte Sound ist absichtlich um 180 Grad phasenverschoben zum Originalrauschen.

Während die Duellgeräusche dieselbe Frequenz und Amplitude haben, heben sie sich durch die Phasenverschiebung gegenseitig auf. Für Sie, den Zuhörer, wird das ursprüngliche Geräusch zu einem kaum hörbaren Flüstern seines früheren Selbst, sodass Sie Ihre Musik oder, wenn Sie es vorziehen, süße Stille genießen können.

So ähnlich funktioniert auch die aktive Schwingungstilgung, die im Automobil eingesetzt werden kann. Bei einem System der Firma Trelleborg Automotive lauscht ein im Auto montiertes Mikrofon auf Vibrationen innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs. Ähnlich wie beim Kopfhörer-Beispiel reagiert das System mit einer gleichen, aber entgegengesetzten Gegenschwingung. Ein elektromagnetischer Aktuator, „Shaker“ genannt, überträgt die Gegenschwingungen auf ausgewählte Befestigungspunkte, beispielsweise das Lenkrad oder den Fußraum des Bodenblechs.

Natürlich besteht ein möglicher Nachteil eines solchen Systems darin, dass es möglicherweise zu gut funktioniert und einige der Symptome eines wirklich kränkelnden Autos überdeckt. Aber wie bereits erwähnt, stehen die Chancen gut, dass Sie eine andere Art von Warnung erhalten, z. B. eine Motorkontrollleuchte , um legitime Probleme anzuzeigen.

Wie Sie gerade gelesen haben, sind Motorvibrationen aus vielen Gründen im Cockpit zu spüren. Glücklicherweise bieten die vorangegangenen Innovationen effektive Möglichkeiten, um unerwünschtes Klappern, Rattern und Rumpeln des Motors zu bekämpfen.

Ursprünglich veröffentlicht: 20. Juli 2012

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