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Optimales Fahrerlebnis dank Lärmreduktion und Klangerzeugung

| Autor / Redakteur: Rajus Augustine * / Thomas Kuther

Das Aus für störende Motor- und Fahrgeräusche: Aktive Systeme zur Lärmreduktion machen's möglich.
Das Aus für störende Motor- und Fahrgeräusche: Aktive Systeme zur Lärmreduktion machen's möglich. (Bild: HARMAN)

Motor- und Fahrgeräusche stören im Auto und sollten eliminiert werden. Aber manchmal wünscht man sich auch Klänge, wie den Sound eines Achtzylinders oder künstliche Fahrgeräusche bei E-Fahrzeugen.

Es gibt angenehme und unangenehme Geräusche im Fahrzeug. Der satte Sound eines V8 oder ein dynamisch „zwitschernder“ Turbomotor gehören für Auto-Fans durchaus zu den angenehmen Klängen. Dabei sollte der Motorklang jedoch dezent und ausgewogen und nur bei Beanspruchung deutlich zu hören sein. Der Einbau von neuen leichteren Komponenten, um die CO2-Emission zu reduzieren, erhöht jedoch die wahrnehmbaren Geräusche im Fahrzeug. Diese, sowie laute Reifen- und Fahrbahngeräusche, die von der Straße herrühren, sind unangenehm und bisweilen stressfördernd und ermüdend.

Absolute Stille kann im Straßenverkehr gefährlich sein

Absolute Stille dagegen mag viele gestresste Großstädter erfreuen – im Straßenverkehr kann sie jedoch auch gefährlich werden. In den meisten Ländern ist es deshalb gesetzlich geregelt, dass Elektro- und Hybrid-Autos künstlich erzeugte Geräusche generieren müssen, um andere Verkehrsteilnehmer zu warnen. Die Frage ist nur: Wie soll das Fahren der Zukunft klingen? Wollen wir einen „Retro-Verbrenner-Sound“, der wie heutige Autos klingt, oder darf es etwas futuristischer sein?

Ganz frei sind die Sound-Designer in der Gestaltung allerdings nicht: Unter anderem muss das Außengeräusch aus mindestens zwei sogenannten Terzbändern (was einem Drittel einer Oktave entspricht) bestehen, wobei ein Terzband unterhalb von 1600 Hz liegen muss. Dies soll gewährleisten, dass auch Menschen mit verringerter Hörfähigkeit das Geräusch wahrnehmen können. Außerdem muss ein Klang verwendet werden, der Aufmerksamkeit erzeugt. Von 2017 bis 2025 wird der Markt für die Geräuscherzeugung bei Elektro-Autos deshalb laut einer Prognose von Persistence Market Research um 26% wachsen, von 33 Mrd. auf 214 Mrd. US-$.

Geräuschreduktion und Sound-Design werden also immer wichtiger, weil Elektro-Autos zunehmend Verbreitung finden und auch der Anspruch an ein hochwertiges Klangerlebnis im Fahrzeug stets größer wird. Dies würde von unerwünschten Nebengeräuschen empfindlich gestört. Gefragt sind daher Technologien wie HARMANs HALOsonic Road Noise Cancellation (RNC), Engine Order Cancellation (EOC) oder auch Electronic Sound Synthesis (ESS), die unerwünschte Geräusche im Kabineninnenraum reduzieren und gewollte Klänge verstärken oder gar neu erzeugen – und zwar sowohl für herkömmliche Autos, als auch für Elektro- und Hybrid-Fahrzeuge.

Weniger Straßengeräusche durch RNC

Rollgeräusche, die durch Reifen-Fahrbahn-Interaktion beispielsweise auf einem schlechten Straßenbelag entstehen und durch Übertragung von Vibrationen durch die Karosserie ins Innere gelangen, können ebenfalls störend für den Fahrer sein. Dies gilt besonders für Elektrofahrzeuge: Diese besitzen keinen Verbrennungsmotor, dessen Geräusch den Straßenlärm bis zu einem gewissen Grad maskiert. Straßenlärm ist ein breitbandiges Geräusch, das heißt, er hat ein breites Frequenzspektrum. Über einen intelligenten Algorithmus und mithilfe mehrerer Sensoren im Fahrzeug kann HARMANs HALOsonic Road Noise Cancellation System jedoch sehr gute Ergebnisse erzielen und Lärmspitzen im gesamten Zielfrequenzbereich deutlich reduzieren.

Diese RNC-Lösung ist eine der ersten ihrer Art, die auf dem Markt verfügbar ist, und basiert auf dem Prinzip mit "Gegenschall" den Straßenlärm zu reduzieren. Dazu ist das Fahrgestell mit Beschleunigungssensoren ausgestattet, die es dem System ermöglichen, die Korrelation der von den auf der Straße rollenden Reifen kommenden Schwingungen und der daraus resultierenden Geräusche in der Kabine zu messen. Anschließend erzeugt der Algorithmus im RNC-Controller inverse Schallwellen, die über die Lautsprecher des Audiosystems im Fahrzeug wiedergegeben werden und so das Störgeräusch weitgehend eliminieren. Hochempfindliche Fehlermikrofone im Fahrzeuginneren helfen bei der Feinabstimmung des Signals und tragen somit insgesamt dazu bei, dass die Fahrzeugkabine wesentlich ruhiger wird.

HALOsonic EOC und RNC verwenden HARMANs patentierte TrueAudio-Technologie, die sicherstellt, dass nur unerwünschte Motor- oder Straßengeräusche unterdrückt werden, während Musiksignale nicht beeinträchtigt werden.

EOC: Geräuschreduktion für Motoren

Verbrennungsmotoren und Komponenten der Abgasanlage generieren im Betrieb Geräusche, die unter anderem über die Karosserie ins Fahrzeuginnere übertragen und im Fahrgastraum als durchaus signifikantes, störendes Dröhnen wahrgenommen werden können. Traditionelle NVH-Maßnahmen zur Dämpfung dieser Geräusche umfassen beispielsweise das Anbringen von geräuschdämmendem Material. Dies hat allerdings zur Folge, dass sich das Gewicht des Fahrzeugs erhöht, was zu einem höheren Benzinverbrauch, höheren CO2-Emissionen und einer schlechteren Performance des Autos führt. Weiterhin werden durch die Verwendung von Leichtbauwerkstoffen und Zylinderabschaltung zwar der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen gesenkt, jedoch erhöht sich hierdurch wiederum der Geräuschpegel im Innenraum.

Mithilfe von Lösungen wie HARMANs HALOsonic Engine Order Cancellation (EOC) können Autohersteller die unerwünschten niederfrequenten Motorengeräusche im Fahrzeuginnenraum effektiv verringern, ohne das Gewicht des Fahrzeugs durch zusätzliche geräuschdämmende Materialien zu erhöhen und somit letztlich einen Beitrag zur CO2-Emissionsreduktion erreichen. Der EOC Controller verwendet dabei das Motordrehzahlsignal als Referenz, um eine Schallwelle zu erzeugen, die der vom Motor erzeugten Geräuschwelle entgegenwirkt und als phasengedrehtes Signal bestimmte Frequenzen des Störgeräusches neutralisiert.

Zusätzlich geben in der Kabinendecke montierte Fehlermikrofone Rückmeldung über die Amplitude und Phase, um die Effekte der Geräuschunterdrückung zu verbessern. Durch diese Technologie müssen OEMs weniger herkömmliches Dämmmaterial einsetzen – bei gleichzeitigem Erreichen eines geringeren Geräuschpegels im Innenraum. Dies macht wiederum das Fahrerlebnis deutlich angenehmer: Einerseits durch weniger Lärm, andererseits durch ein unverfälschtes Klangerlebnis, etwa wenn der Fahrer Musik des Sound-Systems genießt.

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