NVH-Simulation (Noise, Vibration, Harshness)

NVH-Simulation bietet die Möglichkeit, dass Manager oder Kunden konkurrierende Fahrzeuge und Vorgängermodelle in realistischen Szenarien „fahren“, so dass Ingenieure die Bewertungen anschließend quantifizieren können.

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Die Konstruktion unter Berücksichtigung von „Geräusch, Vibration und Rauheit“ (Noise, Vibration, Harshness - NVH) ist bekanntermaßen eine schwierige Aufgabe. Darüber hinaus stehen Ingenieure unter dem Druck der immer kürzeren Markteinführungszeiten. Fahrzeuge müssen weiterentwickelt werden und leise sein, aber trotzdem auf Kommando das gewünschte satte Geräusch erzeugen – und zugleich die gesetzlichen Lärmgrenzwerte einhalten. Das Zusammenspiel von tausenden Komponenten in der Struktur macht es schwierig, das NVH-Verhalten in seiner Gesamtheit zu prognostizieren und gezielt zu gestalten.

NVH-Ziele für Fahrzeuge

Um ein NVH-Verhalten zu erreichen, das Fahrzeuge der Wettbewerber übertrifft, benötigen Entwicklungsingenieure konkrete Zielvorgaben, die in den frühen Phasen der Fahrzeugentwicklung anzustreben sind. Allerdings nehmen wir NVH subjektiv wahr und deshalb ist es schwierig, die Ziele in Zahlen auszudrücken – insbesondere vor der Prototypenphase. NVH-Simulation bietet die Möglichkeit, dass Manager oder Kunden konkurrierende Fahrzeuge und Vorgängermodelle in realistischen Szenarien „fahren“, so dass Ingenieure die Bewertungen anschließend quantifizieren können. Anhand dieser Benchmarks lassen sich neue Zielvorgaben entwickeln, die eine Verbesserung bestimmter NVH-Eigenschaften darstellen, und diese dann auf Teilziele herunterbrechen, um die Beiträge der einzelnen Teilkomponenten zu definieren.

Simulationsbasierte Entwicklung

Konstrukteure nehmen während der gesamten Entwicklung eines Fahrzeugs Änderungen vor. Es ist nützlich, die Auswirkungen solcher Änderungen zu bewerten und alternative Gestaltungslösungen (z.B. modifizierte Komponenten) an einem virtuellen Prototyp zu erproben. Mit NVH-Simulation von Brüel & Kjær kann die Wirkung alternativer Ausführungen auf das NVH-Verhalten als Back-to-Back-Test untersucht werden, ohne dass ein physischer Prototyp erstellt werden muss. Die Simulationen können echte gemessene Prüfdaten mit Daten von Finite-Element-Modellen (FE) kombinieren, wobei der Datenaustausch mit allen gängigen FE-Codes möglich ist.

NVH-Desktop-Simulation

Ein Desktop-NVH-Simulator ist ein komplettes System, das für den Einsatz im Büro oder Labor geeignet ist. Der Anwender „fährt“ durch ein virtuelles Szenario, das auf einem Desktop-Monitor angezeigt wird, und kann Daten interaktiv bewerten, modifizieren und selbst gestalten.

Da es immer wichtiger wird, das NVH-Verhalten eines Fahrzeugs auf konsistente Art zu bewerten und zu vermitteln, noch bevor ein physischer Prototyp vorhanden ist, werden Bedienelemente des Fahrers (Gaspedal, Gang, Lenkung und Bremse) als Eingaben für ein Echtzeit-Geräuschmodell verwendet, das den Klang des Fahrzeugs für die Gesamtheit seiner Fahrfaktoren exakt nachbildet. Dafür wird ein hinreichend realistisches visuelles Szenario auf einer Reihe von Computerbildschirmen angezeigt. Fachleute und Laien können dann die Geräuschqualität von existierenden oder virtuellen Fahrzeugen beim „Fahren“ zuverlässig beurteilen. Das System kann leicht transportiert werden, z.B. zu einem Hör- oder Präsentationsraum oder zu einer Kundenklinik, um subjektive Einschätzungen zu erhalten.

Systemvorschlag

Desktop NVH simulation system overview

Mithilfe einer Datenvorbereitungssoftware können NVH- und Fahrzeugleistungsdaten aus Aufzeichnungen extrahiert werden, die auf der Straße, einem Prüfstand (oder einer anderen Quelle von NVH-Daten) aufgenommen und für freies Fahren in einem NVH-Simulator aufbereitet wurden. Es gibt folgende Module:

Core and Visuals
Jury Evaluation
Engineering
Engineering and Jury

Die mit dem Standardsystem gelieferte Hardware besteht aus einem PC, einem hochwertigen Lenkrad und Pedalen, drei Bildschirmen (um einen besonders realistischen Eindruck zu vermitteln) und einem Satz entzerrter, angepasster Kopfhörer. Weitere Hardware ist optional erhältlich.

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NVH-Software

Vollfahrzeug-NVH-Simulation

Ein Vollfahrzeug-NVH-Simulator bildet akustische und Schwingungsreize in einem stationären, kompletten Fahrzeug mit einer Bildwand nach, die das virtuelle Szenario zeigt. Auf diese Weise entsteht eine kontrollierte, immersive Umgebung für die Bewertung von Gestaltungsvarianten in Bezug auf Geräusche und Schwingungen.

Systemvorschlag

Full vehicle NVH simulation system overview

Der Vollfahrzeug-Simulator von Brüel & Kjær integriert den Desktop-NVH-Simulator in ein fixiertes Spenderfahrzeug, um einen kompletten multimodalen Kontext zu schaffen. Das System kann als schlüsselfertige Komplettlösung geliefert werden. Alternativ können jedoch auch die erforderlichen NVH-Simulator-Module in einen vorhandenen Fahrsimulator eingebaut werden, um NVH-Bewertungen zu ermöglichen. Schwingungen, z.B. auf dem Sitz (3-Achsen), Pedalen oder Lenkrad, werden normalerweise in die interaktiven NVH-Reize einbezogen.

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Fahrsimulator: Desktop NVH Simulator

On-Road-Simulation

Der DTS On-Road Simulator macht Fahrzeuggeräusche, die mit dem Desktop-NVH-Simulator erstellt wurden, in einem wirklichen Fahrzeug auf der Straße erlebbar. Die Geräusche des vorhandenen Fahrzeugs werden dabei eher modifiziert als ersetzt, was zu einer sehr natürlichen Darbietung der Zielgeräusche führt.

Systemvorschlag

On-road simulation system overview

Der DTS On-Road Simulator Typ 8601-N ist ein optionales PULSE NVH-Fahrzeugsimulator-Modul, das für Back-to-Back-Bewertungen von Vergleichsfahrzeugen oder vorgeschlagenen Zielvorgaben verwendet wird, während ein reales Prototypenfahrzeug gefahren wird. Mit Typ 8601-N kann der Fahrer das vorhandene Geräusch hören (das anschließend vom On-Road-Simulator in Echtzeit modifiziert wird) sowie das gewünschte resultierende Zielgeräusch. Der On-Road-Simulator kann maskierende Geräusche hinzufügen (jedoch nicht unterdrücken). Die Bedienelemente sind dieselben wie bei der Desktopversion des NVH-Simulators, werden jedoch auf der Straße implementiert, um realistischer und im Kontext relevant zu wirken.

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Fahrsimulator: Desktop NVH Simulator

Außengeräuschsimulation

Der DTS Exterior Sound Simulator erleichtert das Geräuschdesign, indem Außengeräusche und Varianten bewertet werden. Er unterstützt die Gestaltung und Bewertung der Geräusche von Elektro- und Hybridfahrzeugen sowie die Untersuchung von Geräuschen konventioneller Fahrzeuge, z.B. die Geräuschqualität der Auspuffanlage.

Systemvorschlag

Exterior sound simulation system overview

Der DTS Exterior Sound Simulator Typ 8601-T ist ein optionales Modul für den PULSE NVH Vehicle Simulator Typ 3644 und wird eingesetzt, um das Außengeräusch eines fahrenden Fahrzeugs auf dieselbe Weise hörbar zu machen, wie es ein externer Beobachter erleben würde. Das Fahrzeug kann in beliebigen Szenarien (z.B. im Stadtverkehr) beliebige Manöver ausführen (auf einem Parkplatz starten und wegfahren, rasch beschleunigen usw.) und auch der Beobachter kann sich auf beliebige Weise bewegen (z.B. auf der Stelle stehen oder als Fußgänger durch das Szenario gehen). Während der Konstruktion können Beiträge der verschiedenen Quellen mithilfe von Tools zur Untersuchung von Schallausbreitungswegen bestimmt werden.

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