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Ansprechpartner

Michaela Brade
brade@aipcalc.de
Tel:  0371/ 53 47 552
Fax: 0371/ 53 47 554

Optimierung eines Schalldämpfers

Komfort ist ein möglicher Grund, sich für den Kauf eines bestimmten Fahrzeuges zu entscheiden. Dabei spielt jedoch nicht nur die Innenausstattung eine Rolle. Die Lautstärke beeinflusst das allgemeine Fahrgefühl und trägt zur Sicherheit bei. Daher werden zur Verringerung der Schallemission durch die Auspuffanlage Schalldämpfer verbaut. Der Schalldämpfer reduziert die Mündungsgeräusche der Absauganlage. Neben der Reduzierung der Herkunftsquelle kann auch die Schallisolation des Innenraums; bspw. durch akustische Optimierung der Lüftungssysteme oder Frequenzanlyse der Bauteile zu einer Verringerung der Lautstärke beitragen.

Aufgabenstellung

Neben vielen weiteren Anwendungen ist es mit FEM-Berechnungen möglich, die Ausbreitung von Schallwellen simulativ zu untersuchen. In der folgenden Studie wird diese Untersuchung für einen Schalldämpfer in einem Fahrzeug durchgeführt. Dabei war es die Zielsetzung, Anknüpfungspunkte für eine Geometrieoptimierung aufzuzeigen.

Lösungsansatz

Im Wesentlichen macht man sich zwei Effekte zu Nutze, um Mündungsgeräusche zu minimieren: die Mittelung der Schalldruckamplituden durch Reflexion und die Umwandlung der Schallenergie in Wärme durch Absorption an porösen Materialen. Ersteren Fall haben wir näher untersucht.

Ergebnisse

Abgase verlassen den Motor mit einem bestimmten Druck und einer gewissen Frequenz. Durch Aufteilung des Schalldämpfers in mehrere Kammern kann man das Prinzip der Schallreflexion nutzen und schafft es somit bestimmte Bereiche aus dem Frequenzspektrum zu minimieren. In Abbildung 1 sehen wir, dass durch zwei Kammern der Schalldruckpegel zwischen Einlass und Auslass um 30 dB reduziert werden kann. In Abbildung 2 ist der Schalldruckpegel über die Frequenz aufgetragen; es ist zu sehen, dass ganz bestimmte Frequenzen bei 400 und 600 Hz drastisch reduziert werden. Eine Verschachtelung von mehreren Kammern, Einbringen von Prallwenden sowie Querschnittserweiterungen und –verengungen lassen eine konkrete Anpassung des Frequenzspektrums und somit eine direkte Reduzierung des Schalldruckpegels zu.


Vorteile von FEM-Simulaiton

  • Berechnung und Darstellung von experimentell schwer zugänglichen Größen
  • Geometrieoptimierung hinsichtlich definierter Eigenschaften
  • zeitnahe Ergebnisse

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