De motor van een auto is de bron van talloze geluiden en trillingen. Deze effecten zijn niet altijd wenselijk en worden vaak zelfs als onaangenaam ervaren. Er kunnen specifieke maatregelen worden genomen om motoren te optimaliseren op het gebied van geluid en trillingen. Deze verbeteringen hebben deels betrekking op de motor zelf, maar ook deels op het gebied rondom de motor in de motorruimte.

Waar staat NVH voor?

De afkorting NVH staat voor de Engelse termen noise, vibration and harshness. Vertaald naar het Duits betekent dit lawaai, trilling en hardheid. NVH beschrijft hoorbare en voelbare trillingen die kunnen optreden tijdens de werking van machines zoals motoren. In de auto-industrie worden deze effecten al uitgebreid geanalyseerd tijdens de ontwikkeling.

• Lawaai: Lawaai is een auditieve sensatie die typisch veroorzaakt wordt door trillingen. Deze trillingen komen meestal onregelmatig en met een variabele structuur voor. Een verbrandingsmotor in een auto kan dit effect veroorzaken.
• Trillingen: De term oscillaties beschrijft herhaalde fluctuaties van variabelen binnen een systeem. In de mechanica en auto’s zijn dit meestal terugkerende bewegingen van lichamen of massa’s. Dit geldt bijvoorbeeld voor de carrosserie van een auto. Dit geldt bijvoorbeeld voor de carrosserie van een auto.
• Ruwheid: Ruwheid is een parameter van de psychoakoestische waarneming. Bij mensen hangt deze sensatie niet alleen af van het volume, maar ook van de frequenties en de duur. Bepaalde modulatiefrequenties bevorderen ruwheid.

NVH in relatie tot verbrandingsmotoren

Lawaai en trillingen worden door autobestuurders vaak als onaangenaam en soms als storend ervaren. Dit geldt in het bijzonder voor zoemende of brommende geluiden of trillingen. Deze effecten treden op bij alle soorten verbrandingsmotoren en kunnen van de motor op de carrosserie worden overgedragen. Naast het akoestisch waarneembare motorgeluid treden er nog andere effecten op wanneer de verbrandingsmotor in werking is. Trillingen kunnen bijvoorbeeld gemakkelijk worden waargenomen via de bestuurdersstoel, die met bouten aan de carrosserie is bevestigd. Motortrillingen kunnen door de bestuurder ook worden waargenomen als een vervelend zoemend geluid door de carrosserie.

Onderscheid tussen NVH en akoestisch ontwerp

NVH beschrijft trillingen en het daaruit voortvloeiende geluidspatroon. Maatregelen in verband met NVH zijn over het algemeen gericht op het bestrijden van deze effecten. Trillingen en geluidsontwikkeling moeten zoveel mogelijk worden vermeden of geminimaliseerd door passende ingrepen. In de motorconstructie beschrijft akoestisch ontwerp gerichte maatregelen om het geluid aan te passen. Hierbij gaat het bijvoorbeeld om het optimaliseren van het uitlaatgeluid en het inlaatgeluid.

Gerichte NVH-maatregelen voor verbrandingsmotoren

NVH-effecten in verbrandingsmotoren kunnen worden beïnvloed door een reeks maatregelen. Fabrikanten richten zich op het optimaliseren van componenten of het installeren van extra componenten in de motorruimte van de auto. Naast verbeteringen aan de motor zelf, zijn ook de ophanging van de eenheid en geoptimaliseerde geluidsisolatie van cruciaal belang.

1. Motorophanging: De ophanging van een motor heeft een aanzienlijke invloed op de mate waarin trillingen kunnen worden doorgegeven. Moderne motorsteunen of motorsteunen verbinden de motor met de carrosserie en dempen tegelijkertijd de trillingen.
2. Kettingaandrijving: De kettingaandrijvingen in verbrandingsmotoren kunnen leiden tot ongewenste effecten in termen van NVH tijdens bedrijf. Berekeningen van de kettingaandrijving en een gecoördineerd ontwerp van kettingwielen en kettingen leiden tot geluidsoptimalisatie.
3. Eenheidslagers: hulpaggregaten en motoraanbouwelementen worden elastisch gemonteerd of via lagers verbonden met de motor. Door de geïnstalleerde lagerelementen te optimaliseren, is het vaak mogelijk om de trillingsoverdracht van motoreenheden effectief te minimaliseren.
4. Motorkap: Moderne verbrandingsmotoren hebben vaak een motorkap. Deze afdekking op de bovenkant van de motor, die meestal gemaakt is van plastic, is niet alleen bedoeld voor visuele redenen. De motorkap is vaak speciaal ontworpen om geluid te dempen.
5. Isolatie van de motorkap: De onderkant van de motorkap van een auto is vaak voorzien van isolatie. Het ingebouwde isolatie-element vermindert de verspreiding van geluid en dempt eventuele trillingen van het carrosserie-onderdeel. De isolatiemat is ook hittebestendig.
6. Isolatie van de passagiersruimte: Het isoleren van de passagiersruimte van de motorruimte vermindert de geluidsoverdracht. Isolatie-elementen die in het interieur achter de bekledingsdelen zijn ingebouwd, voorkomen dat carrosseriedelen zoals deuren en het dak van het voertuig gaan trillen.

NVH-optimalisatie in autotechniek

Autofabrikanten implementeren NVH-optimaliseringsmaatregelen steeds gerichter. Dit geldt zowel voor de ontwikkeling van afzonderlijke motoronderdelen als voor het voertuig als geheel. In sommige gevallen gebruiken fabrikanten al computerondersteunde simulatiemodellen tijdens de ontwikkeling van het voertuig. Afgewerkte prototypes worden verder geoptimaliseerd op de testbank. Dit kan aan de ene kant de motoren betreffen, maar ook het voertuig met de volledig geïnstalleerde motor.

Daarom vertrouwen fabrikanten steeds meer op NVH-optimalisatie.

Moderne en verbruiksgeoptimaliseerde motoren zijn vandaag de dag meer dan ooit gevraagd in de autotechniek. Door het aantal cilinders te verminderen, de cilinderinhoud te verkleinen en turbocompressoren toe te passen, implementeren fabrikanten nieuwe specificaties op het gebied van brandstofbesparing en vervuilende uitstoot. De voor gewicht geoptimaliseerde verkleinde motoren worden echter steeds gevoeliger voor ongewenste trillingen en ongunstig akoestisch gedrag. Fabrikanten moeten deze eigenschappen optimaliseren.

NVH met elektromotoren

Hoogontwikkelde hybride systemen en elektromotoren worden steeds vaker gebruikt in de autotechniek. Dit stelt fabrikanten en ontwikkelaars voor nieuwe uitdagingen op het gebied van NVH. De elektromotoren in elektrische auto’s hebben bijvoorbeeld een heel ander frequentiepatroon dan verbrandingsmotoren. De materialen en het ontwerp van steunen en dempingselementen worden in deze context vaak opnieuw geoptimaliseerd en aangepast.