Der Motor eines Autos ist Ausgangspunkt für zahlreiche Geräusche und Vibrationen. Nicht immer sind diese Effekte erwünscht, und oft werden sie sogar als unangenehm empfunden. Durch gezielte Maßnahmen lassen sich Motoren hinsichtlich Geräusch und Vibration optimieren. Diese Verbesserungen betreffen teils den Motor selbst, teils aber auch die Umgebung der Motoren im Motorraum.

Für was steht NVH?

Die Abkürzung NVH steht für die englischen Begriffe Noise, Vibration und Harshness. Ins Deutsche übersetzt bedeutet dies Geräusch, Vibration und Rauhigkeit. NVH beschreibt hörbare und spürbare Schwingungen, die beim Betrieb von Maschinen wie Motoren auftreten können. Im Automobilbau werden diese Effekte bereits in der Entwicklung umfassend untersucht.

• Geräusche: Bei einem Geräusch handelt es sich um eine Hörempfindung, die typischerweise durch Schwingungen hervorgerufen wird. Diese Schwingungsvorgänge treten meist unregelmäßig und mit variabler Struktur auf. Ein Verbrennungsmotor im Auto kann diesen Effekt hervorrufen.
• Schwingungen: Der Begriff Schwingungen beschreibt sich wiederholende Schwankungen von Größen innerhalb eines Systems. In der Mechanik und beim Automobil handelt es in der Regel um wiederkehrende Bewegungen von Körpern oder Massen. Dies betrifft etwa die Karosserie.
• Rauigkeit: Als Rauigkeit wird eine Größe der psychoakustischen Empfindung beschrieben. Dieses Empfinden hängt beim Menschen nicht ausschließlich von der Lautstärke ab, sondern auch von den Frequenzen und der Dauer. Bestimmte Modulationsfrequenzen begünstigen die Rauigkeit.

NVH in Bezug auf Verbrennungsmotoren

Auftretende Geräusche und Schwingungen werden vom Fahrer eines Autos häufig als unangenehm wahrgenommen, und teils als störend empfunden. Das gilt vor allem schnarrende oder brummende Geräuschbilder oder Vibrationen. Diese Effekte können bei allen Arten von Verbrennungsmotoren auftreten und sich vom Motor auf die Karosserie übertragen.

Neben den akustisch wahrnehmbaren Motorgeräuschen treten beim Betrieb des Verbrennungsmotors weitere Effekte auf. Über den mit der Karosse verschraubten Fahrersitz lassen sich beispielsweise auftretende Schwingungen leicht wahrnehmen. Motorschwingungen können für den Fahrer zudem als störendes Brummen über die Karosserie wahrnehmbar sein.

Abgrenzung von NVH und Akustikdesign

NVH umschreibt Schwingungen und das daraus resultierende Geräuschbild. Maßnahmen im Zusammenhang mit NVH richten sich in der Regel gegen die genannten Effekte. Schwingungen und Geräuschentwicklung sollen durch entsprechende Eingriffe möglichst vermieden oder minimiert werden. Das Akustikdesign beschreibt im Motorenbau gezielte Maßnahmen zur Anpassung von Geräuschen. Dabei geht es etwa um die Optimierung von Auspuffsound und Ansauggeräuschen.

Gezielte NVH Maßnahmen bei Verbrennungsmotoren

NVH-Effekte bei Verbrennungsmotoren lassen sich durch eine Reihe von Maßnahmen beeinflussen. Hierbei setzen die Hersteller auf die Optimierung von Bauteilen oder verbauen zusätzliche Komponenten im Motorraum des Autos. Neben Verbesserungen am Motor selbst sind auch die Aufhängung des Aggregats und eine optimierte Geräuschdämmung ausschlaggebend.

1. Motoraufhängung: Die Aufhängung eines Motors beeinflusst maßgeblich, in welchem Maß auftretende Schwingungen übertragen werden können. Moderne Motoraufhängungen oder Motorlager verbinden Motor und Karosserie, und dämpfen gleichzeitig Schwingungen.
2. Kettentrieb: Die Kettentriebe im Innern von Verbrennungsmotoren können im Betrieb zu ungewünschten Effekten in Bezug auf NVH führen. Berechnungen des Kettentriebs und ein abgestimmtes Design von Kettenrädern und Ketten führen zu einer Geräuschoptimierung.
3. Aggregatelager: Nebenaggregate und Anbauteile des Motors werden elastisch gelagert oder über Lager mit dem Motor verbunden. Durch die Optimierung von verbauten Lagerelementen gelingt es häufig, die Schwingungsübertragung von Motoraggregaten wirkungsvoll zu minimieren.
4. Motorabdeckung: Moderne Verbrennungsmotoren verfügen oftmals über eine Motorabdeckung. Diese meist aus Kunststoff gefertigte Abdeckung an der Oberseite des Motors hat nicht nur optische Gründe. Oftmals ist die Motorabdeckung speziell designt, um Geräusche zu dämpfen.
5. Motorhaubendämmung: Die Motorhaube von Autos ist an der Unterseite häufig mit einer Dämmung versehen. Das verbaute Dämmelement verringert die Geräuschausbreitung und dämpft etwaige Schwingungen des Karosserieteils. Die Dämmmatte ist zudem hitzebeständig.
6. Fahrgastraumdämmung: Die Isolierung des Fahrgastraums gegenüber dem Motorraum dämpft die Geräuschübertragung. Im Innenraum hinter Verkleidungsteilen verbaute Dämmelemente verhindern, dass Karosserieteile wie Türen und Fahrzeugdach in Schwingung versetzt werden.

NVH Optimierung im Automobilbau

Automobilhersteller setzen Maßnahmen zur NVH-Optimierung immer gezielter ein. Das betrifft sowohl die Entwicklung einzelner Motorteile als auch die Betrachtung des Fahrzeugs insgesamt. Teilweise setzen die Hersteller bereits bei der Fahrzeugentwicklung auf computergestützte Simulationsmodelle. Fertig entwickelte Prototypen werden auf dem Prüfstand weiter optimiert. Dies kann zum einen die Motoren betreffen, aber auch das Fahrzeug mit fertig eingebautem Motor.

Darum setzen Hersteller vermehrt auf NVH-Optimierung

Moderne und verbrauchsoptimierte Motoren sind heute im Automobilbau gefragter denn je. Durch Reduzierung von Zylindern, verkleinerten Hubräumen und Turboaufladung setzen die Hersteller neue Vorgaben bezüglich Kraftstoffeinsparung und Schadstoffausstoß um. Jedoch neigen die gewichtsoptimierten Downsizing-Motoren vermehrt zu unerwünschten Schwingungen und ungünstigem Akustikverhalten. Diese Eigenschaften gilt es seitens der Hersteller zu optimieren.

NVH bei Elektromotoren

Hochentwickelte Hybridsysteme und Elektromotoren finden im Automobilbau zunehmend Verwendung. Das stellt die Hersteller und Entwickler in Bezug auf NVH vor neue Herausforderungen. So neigen die in Elektroautos verbauten Elektromotoren etwa zu gänzlich anderen Frequenzbildern, als dies bei Verbrennungsmotoren auftritt. Die Materialien und der Aufbau von Lagerungen und Dämpfungselementen werden in diesem Zusammenhang häufig neu optimiert und angepasst.