Indoor Pass-by: Eine Lösung für ein Outdoor-Problem

Straßenverkehrslärm ist eines der am weitesten verbreiteten Umweltlärmprobleme weltweit. Er ist mehr als nur ein Ärgernis, zunehmend wird er als Gefahr für die Gesundheit wahrgenommen. Um den Lärm in unserer Umwelt zu reduzieren, legen Regierungsbehörden für jede Kategorie von Bodenfahrzeugen Grenzwerte fest - maßgebliche Vorschriften, deren unbedingte Einhaltung für alle Automobil-OEMs im Rahmen der Produktzertifizierung erforderlich ist. Und diese Vorschriften werden immer strenger.
UN/ECE R51,03
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UN/ECE R51.03, eingeführt im Jahr 2014, legt einen Zeitplan für die deutliche Reduzierung der Grenzwerte für das Vorbeifahrtsgeräusch fest. Zum Beispiel wird bis 2024 die neue Grenze für Personenkraftwagen (Kategorie M1) auf 68 dB (A) festgelegt — eine Reduzierung von 6 dB (Faktor 2) in den drei Phasen. Selbst vollelektrische Fahrzeuge können diesen Grenzwert ohne Beachtung entsprechender Maßnahmen zur Reduzierung der Reifengeräusche nur schwer einhalten. 

Eine zusätzliche Herausforderung für Fahrzeughersteller ist der Straßentest mit konstanter Geschwindigkeit zusätzlich zum Testverfahren, um realistischere Fahrbedingungen widerzuspiegeln, und in Anbetracht der Tatsache, dass der Anteil des Reifengeräuschs sogar bei niedrigen Geschwindigkeiten immer dominanter wird, wodurch die Reifen hinsichtlich der Geräuschentwicklung inzwischen eine größere Rolle spielen als der Motor. Die ASEP-Tests (Additional Sound Emission Provisions) erfordern den Nachweis durch die Hersteller, dass sich die Geräuschpegel ihrer Fahrzeuge über einen breiter gefächerten Geschwindigkeitsbereich unter typischen Fahrbedingungen auf der Straße nicht wesentlich vom ISO-Pass-by-Testergebnis unterscheiden. Die aktuelle ASEP-Definition erfordert vier zusätzliche Geschwindigkeiten für jeden Gang, insgesamt 24 zusätzliche Messungen für ein 6-Gang-Auto. Künftige Revisionen von ASEP, die bald erwartet werden, werden die Testlast wahrscheinlich weiter erhöhen.  

Angesichts aller zusätzlichen Testanforderungen und der Notwendigkeit, kürzere Markteinführungszeiten zu erreichen, was wiederum effizientere Tests erfordert, stellt sich die Frage, wie es OEMs gelingen kann, die Kapazitäten für Tests zur erfolgreichen Entwicklung der nächsten Generation von Fahrzeugen gemäß diesen internationalen Anforderungen zu finden. Indoor-Pass-by-Tests bieten einen wichtigen Ansatz zur Beantwortung dieser Frage. 

Drinnen oder draußen?

Traditionell wird das Vorbeifahrtsgeräusch von Fahrzeugen in einer Außenanlage gemessen, die aus einem geraden Straßenabschnitt und zwei Messmikrofonen besteht, jeweils eines auf jeder Seite. Das Fahrzeug beschleunigt zwischen den Mikrofonen und der maximale Schalldruckpegel an den beiden Mikrofonen wird aufgezeichnet.  

Teststrecke für reale Vorbeifahrtsgeräuschmessungen

Die Herausforderungen bei realen Vorbeifahrtsgeräuschmessungen sind jedoch vielfältig:

• Sind die Wetterbedingungen akzeptabel? 
• Ist das Hintergrundgeräusch gering genug?  
• Ist die Testfläche geeignet?  
• Wie konsistent sind die Testläufe?  
• Kann ich meine Zeit auf der Teststrecke minimieren? 

HBK-LÖSUNGEN FÜR PASS-BY
BROSCHÜRE HERUNTERLADEN, UM MEHR ZU ERFAHREN Auch wenn ein Field Pass-by-System das Wetter oder das Zwitschern von Vögeln nicht unter Kontrolle hat, erfüllt es doch die Aufgabe, Daten zu erfassen und zu speichern und Berichte zu erstellen sowie alle erforderlichen Parameter wie Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Wetter und akustische Daten zu sammeln. Für viele OEMs ist dies immer noch die bevorzugte Methode im Bereich Konformität und Homologation.

Es gibt jedoch viele Gründe, warum sich Straßenfahrzeughersteller zunehmend entscheiden, die Einhaltung der neuen Grenzwerte für Fahrzeuggeräusche mithilfe von Indoor-Pass-by sicherzustellen.

 

 

Seit 2019 ist Indoor Pass-By für Homologation (R51.03 Am4) und Konformität der Produktion zugelassen und ist daher eine echte Alternative zur witterungsabhängigen Outdoor-Methode. Die Messung der Innen- und Außengeräusche eines Fahrzeugs während des Betriebs in Innenräumen, d.h. mit einem Fahrwerksdynamometer in einem großen Halbfreifeldraum, ist viel einfacher. In dieser kontrollierten Umgebung sind Messungen vor den Elementen geschützt, sehr gut wiederholbar und können das ganze Jahr über rund um die Uhr durchgeführt werden, während das stationäre Fahrzeug einfachen Zugang für weitere Instrumentierung ermöglicht, um die Ursachen von Geräuschemissionen festzustellen.

Beim Indoor-Pass-by wird das Vorbeifahrtsgeräusch simuliert, indem das stationäre Fahrzeug wie in einer herkömmlichen realen Vorbeifahrtsgeräuschmessung auf dem Dynamometer gefahren und die Geräuschemission mit einem linearen Array von Mikrofonen auf beiden Seiten des Fahrzeugs gemessen wird. Die Mikrofonsignale werden zusammen mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verarbeitet, um ein Pass-by-Ergebnis zu simulieren, das direkt mit dem Ergebnis einer realen Vorbeifahrtsgeräuschmessung vergleichbar ist, einschließlich Dopplerkorrektur. Der Standard liefert eine Methode zur Korrektur des Reifengeräuschs mithilfe von Daten aus einer Außenmessung auf einer ISO-konformen Teststrecke.  

Wie kann man die Vorteile von Indoor-Pass-by nutzen?

Für die Homologation zugelassene Anlage für Indoor-Pass-by (R51.03 Am4).

Es gibt viele Faktoren, die die Pass-by-Testmethode bestimmen, unabhängig von der Auswahl können die Indoor-Ergebnisse jedoch mit den Outdoor-Ergebnissen korreliert werden, um sicherzustellen, dass alle Entscheidungen in Bezug auf Außengeräusche auf korrekten Informationen basieren.

Entwicklung und Konstruktion

Wenn es um Entwicklung und Konstruktion geht, gibt es eine lange Liste von Möglichkeiten, Fahrzeughersteller bei der Untersuchung und Optimierung ihrer Konstruktionen zu unterstützen, um den Vorschriften nicht nur kostengünstig gerecht zu werden, sondern auch um Außengeräusche früher im Entwicklungsprozess anzugehen. Dazu gehören Methoden zur Quantifizierung von Schallquellen wie Array-Akustik und SPC-Analyse (Source Path Contribution).

 

 

SPC-Analyse

Einer der größten Vorteile von Indoor-Pass-by ist die Verwendung der SPC-Analyse zur Betrachtung der Auswirkungen der Anteile aller verschiedenen potenziellen Schallquellen. Dies ist für alle Fahrzeughersteller von enormer Bedeutung. Auch wenn sie leiser sind, so emittieren Elektrofahrzeuge doch immer noch Geräusche, abgesehen von denen der Reifen. Daher ist es auch für die Hersteller von Elektrofahrzeugen wichtig, die Auswirkungen der Beiträge dieser unterschiedlichen/neuen Schallquellen zu verstehen. 

SPC ist eine Technik zur Bewertung der Schallanteile, die von verschiedenen Quellen auf die Empfangspositionen, in diesem Fall die Pass-by-Mikrofone, einfallen. Die dominanten Schallquellen an einer bestimmten Empfangsposition können hervorgehoben werden, um weitere Untersuchungen unter Verwendung von CAE oder Entwicklungstests auf diese Quellen zu konzentrieren. Diese Methode wird häufig zur Überprüfung von Entwicklungslösungen verwendet, um sowohl die Vorschriften für das Vorbeifahrtsgeräusch als auch die Geräusche im Innenraum zu erfüllen. 

Reifengeräuschmessungen, Motorgeräuschmessungen, Abgas- und Innengeräuschanalyse

Angesichts der immer strengeren Grenzwerte für Fahrzeuggeräusche und der großen Bedeutung, die der Behebung von Problemen in einer frühen Phase der Entwicklung zukommt, ist Indoor-Pass-by eine bequeme und effiziente Möglichkeit, Außengeräusche zu bewerten und Unerwartetes zu vermeiden. Von der Entwicklung bis zur Homologation wird es zu einem zentralen Werkzeug in der Toolbox des Ingenieurs.