Erstellung eines Index zur Bewertung verbrennungserregter Geräusche beim Ottomotor

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Echtzeit-Bewertung der Qualität von Verbrennungsgeräuschen bei Ottomotoren. Die Entwicklungsintervalle in der Motorenentwicklung verkürzen sich stetig. Aus diesem Grund soll eine Methode entwickelt werden, um die Geräuschqualität der Verbrennung bereits während der Weiterentwicklung des Brennverfahrens mit Hilfe einer Echtzeit-Rückmeldung zu bewerten. Ziel ist es, bereits in einer frühen Phase den subjektiven Geräuscheindruck, der später von Insassen im Fahrzeug-Innenraum wahrgenommen wird, abbilden zu können. Nach einer ausführlichen Darstellung des aktuellen Stands der Technik und der Erklärung vorkommender Grundbegriffe soll die Methodik der durchgeführten Experimente erklärt werden. Mit einem 4-Zylinder Ottomotor sollen auf einem Akustik-Motor-Prüfstand Luftschall- und Körperschall-Messungen durchgeführt werden. Während eines Motorlaufs werden Motorparameter so verändert, dass sich die Geräuschqualität stetig verschlechtert. In der Folge werden die Ergebnisse der Mikrofon-Aufnahmen einer Bewertung durch Akustik-Experten unterzogen. Die dafür verwendete Hardware besteht aus einem Beschleunigungssensor, der über einen Mikrocontroller, der mit dem entwickelten Algorithmus geflashed werden soll, ein Signal in ein Messprogramm einspeist. Nachdem ein geeigneter Algorithmus entwickelt worden ist, muss eine passende Messposition gefunden werden, die alle vorgegebenen Rahmenbedingungen erfüllt und den subjektiven Geräuscheindruck des Motors abbildet. Bei der Entwicklung des Algorithmus wird Impulshaltigkeit und Lautstärke des Geräusches bewertet. Der Algorithmus ist bereits so entwickelt worden, dass die Echtzeitfähigkeit für die Verarbeitung durch den Mikrocontroller gegeben ist. Die Validierung des Index erfolgt anhand von zwei verschiedenen Motorläufen, die in einem Fahrzeug-Innenraum durch Akustik-Experten bewertet werden. Diese werden ident an einem Akustik-Motor-Prüfstand nachgestellt. Das Ergebnis ist ein deutlicher Unterschied der erhaltenen Kurven. Zum Schluss werden alle Ergebnisse noch einmal zusammengefasst und es wird ein Ausblick über die weiteren Möglichkeiten gegeben, damit dieses Mess-System weiterentwickelt werden kann und auf welche Weise es fachübergreifende Synergien schaffen kann, damit die Motorenentwicklung in Zukunft effizienter gestaltet werden kann.

The proposed diploma thesis deals with the real-time evaluation of the quality of combustion noise in gasoline engines. The development intervals in engine development are constantly shortening. Therefore, a method is to be developed to evaluate the noise quality of combustion already during the further development of the combustion process by means of real-time feedback. The aim is to be able to map the subjective noise impression that is later perceived by passengers in the vehicle interior at an early stage. After a detailed presentation of the current state of the art and the explanation of occurring basic terms, the methodology of the conducted experiments shall be explained. Airborne and structure-borne sound measurements are to be carried out on a 4-cylinder gasoline engine on an acoustic engine test bench. During an engine run, engine parameters are changed in such a way that the noise quality is constantly deteriorating. Subsequently, the results of the microphone recordings will be evaluated by acoustic experts. The hardware used for this purpose consists of an acceleration sensor that sends a signal to a measuring program via a microcontroller that is to be flashed with the developed algorithm. Once a fitting algorithm has been developed, a suitable measuring position must be found that fulfils all the specified conditions and reflects the subjective noise impression of the engine. During the development of the algorithm, the impulsiveness and loudness of the noise is evaluated. The algorithm has already been developed in such a way that the ability for real-time processing by the microcontroller is given. The validation of the index is based on two different engine runs, which are evaluated by acoustic experts in a vehicle interior. These are simulated identically on an acoustic engine test bench. The result is a clear difference in the generated curves. Finally, all the results are summarized once again and an outlook is given on the additional possibilities so that this measuring system can be improved and how it can create interdisciplinary synergies so that engine development can be made more efficient in the future.