Wie funktioniert der Rollenprüfstand? Analyse von Geräuschen und Akustik in der Praxis

Der Rollenprüfstand ist eines der wichtigsten Diagnosewerkzeuge in der Automobiltechnik. Er ermöglicht präzise Messungen von Motorleistung und Drehmoment. Neben diesen Parametern werden während der Tests auch charakteristische Geräusche erzeugt, die wertvolle Informationen über den technischen Zustand des Fahrzeugs liefern können. Mechanische Geräusche, aerodynamisches Rauschen oder durch den Untergrund übertragene Vibrationen – all diese akustischen Phänomene können analysiert werden, um den Motorbetrieb und das Antriebssystem besser zu verstehen.

Welche Geräuschquellen gibt es auf dem Rollenprüfstand?

Während der Tests auf dem Rollenprüfstand entstehen verschiedene Arten von Geräuschen. Vor allem gibt es mechanische Geräusche, die durch den Motor, das Getriebe und die Rollen des Prüfstands erzeugt werden. Dazu kommen Vibrationen, die durch Reifen und das Fahrwerk übertragen werden und die Messgenauigkeit beeinflussen können. Ein weiterer wichtiger Lärmquellenfaktor ist der Luftwiderstand, der besonders bei hohen Drehzahlen hörbar wird. Auch die Geräusche des Abgassystems spielen eine bedeutende Rolle – die Charakteristik der Schallwellen verändert sich je nach Drehzahl, und eventuelle Undichtigkeiten oder Schäden können unerwünschte Resonanzen verursachen.

Schallwellen und ihre Analyse auf dem Rollenprüfstand

Schall ist eine mechanische Welle mit bestimmten Parametern wie Frequenz und Amplitude. Die Frequenz bestimmt die Tonhöhe – ein Verbrennungsmotor erzeugt Schallwellen von etwa 20 Hz bei niedrigen Drehzahlen bis zu mehreren kHz bei maximaler Beschleunigung. Die Schallintensität kann 100 dB überschreiten, was mit einem Presslufthammer vergleichbar ist. Eine Spektralanalyse des Geräuschs hilft, ungewöhnliche Geräusche und Anomalien zu identifizieren, die auf den Verschleiß von Antriebskomponenten hinweisen können.

Auf dem Rollenprüfstand werden Schallanalysatoren mit FFT-Algorithmen (Fast Fourier Transform) eingesetzt, die komplexe Schallwellen in ihre Komponenten zerlegen. Dadurch können ungewöhnliche Geräusche in verschiedenen Frequenzbereichen erkannt und potenzielle Defekte frühzeitig diagnostiziert werden.

Wie verändert sich das Motorgeräusch mit der Drehzahl?

Das vom Motor erzeugte Geräusch ändert sich je nach Last und Drehzahl. Bei niedrigen Drehzahlen dominieren tiefe Frequenzen, die mit der Bewegung der Kolben und der Kurbelwelle zusammenhängen. Im mittleren Drehzahlbereich werden Geräusche durch die Arbeit der Ventile und des Ansaugsystems stärker wahrnehmbar, und Resonanzen im Abgassystem können charakteristische Klangveränderungen hervorrufen. Bei hohen Drehzahlen dominieren hohe Frequenzen, die durch die Einspritzdüsen und den Turbolader verursacht werden. Eine klopfende Verbrennung, die ein unerwünschtes Phänomen darstellt, kann als charakteristisches metallisches Geräusch identifiziert werden, das hauptsächlich im hohen Drehzahlbereich auftritt.

Resonanzen und Vibrationen – eine verborgene Fehlerquelle

Während der Tests auf dem Rollenprüfstand kommt es häufig zu Resonanzen. Dieses Phänomen tritt auf, wenn die erzwungene Schwingungsfrequenz mit der Eigenfrequenz bestimmter Fahrzeugteile übereinstimmt, was zu erhöhter Geräuschentwicklung und Vibrationen an der Karosserie, dem Schalldämpfer oder Befestigungselementen führen kann. Typische Symptome einer Resonanz sind ein plötzlicher Anstieg des Geräuschpegels in einem bestimmten Drehzahlbereich sowie verstärkte Vibrationen am Lenkrad, an den Pedalen oder am Armaturenbrett. Die Lokalisierung dieser Probleme wird durch Richtmikrofone und Vibrationsanalysatoren erleichtert, die helfen, den Frequenzbereich zu bestimmen, der für die Geräuschentwicklung verantwortlich ist.

Wie simuliert der Rollenprüfstand aerodynamische Geräusche?

Während der Fahrt auf der Straße ist das Fahrzeug dem Luftwiderstand ausgesetzt, der aerodynamische Geräusche erzeugt. Bei stationären Tests auf dem Rollenprüfstand besteht das Problem darin, dass kein echter Luftstrom vorhanden ist, weshalb moderne Prüfstände leistungsstarke Ventilatoren zur Simulation von Fahrbedingungen einsetzen. Das entstehende aerodynamische Geräusch umfasst das Rauschen der angesaugten Luft im Ansaugsystem, Vibrationen der Karosserie sowie die durch Turbulenzen um die Karosserie verursachten Geräusche. In einigen Laboren werden spezielle akustische Kanäle verwendet, um eine genauere Erfassung und Analyse der Geräusche zu ermöglichen.

Wie kann der Geräuschpegel reduziert und der akustische Komfort verbessert werden?

Durch die Geräuschanalyse auf dem Rollenprüfstand ist es möglich, leisere und komfortablere Fahrzeuge zu entwickeln. Ein zentraler Bestandteil der Geräuschreduzierung ist die Optimierung des Abgassystems durch den Einsatz von Schalldämpfern und Resonatoren, die an die vom Motor erzeugten Frequenzbereiche angepasst sind. Die Schalldämmung des Innenraums spielt ebenfalls eine wichtige Rolle – schalldämpfende Materialien reduzieren die Geräuschübertragung ins Fahrzeuginnere. Eine Verbesserung der Karosserie-Aerodynamik hilft, Turbulenzen zu minimieren und das Strömungsgeräusch zu verringern. Auch ein gut abgestimmtes Fahrwerk und optimal gewählte Reifen tragen zur Reduzierung des Abrollgeräuschs bei.

Professionelle Akustiklösungen für Rollenprüfstand – unser Angebot bei KFB Acoustics

Bei KFB Acoustics sind wir auf die Bereitstellung fortschrittlicher Messlösungen im Bereich Akustik und Vibration spezialisiert, die präzise Tests auf dem Rollenprüfstand unterstützen. Wir bieten umfassende Messsysteme, Schall- und Schwingungsanalysatoren sowie professionelle Beratung zur Optimierung der Akustik von Prüfständen.

Unsere innovativen Messsysteme ermöglichen eine präzise Analyse von mechanischem Lärm, Resonanzen, Vibrationen und aerodynamischen Geräuschen, die während der Tests auf dem Rollenprüfstand auftreten. Wir statten Forschungslabore und Testzentren mit hochmodernen Mikrofonen, Schallintensitätssonden, FFT-Analysatoren und Spektralanalyse-Software aus. Dank unserer Lösungen können unerwünschte Geräuschquellen schnell erkannt und eliminiert werden, was die Messgenauigkeit erheblich verbessert.

Darüber hinaus liefern wir fortschrittliche Lösungen zur akustischen Optimierung von Prüfständen. Unsere Technologien minimieren den Einfluss externer Geräuschquellen und reduzieren unerwünschte Schallreflexionen in Laborumgebungen. Wir arbeiten mit der Automobilindustrie zusammen und bieten professionelle Schallisoliersysteme an, die Testbedingungen so realitätsnah wie möglich gestalten.

Dank unserer langjährigen Erfahrung und Zusammenarbeit mit führenden Fahrzeugherstellern sowie Forschungszentren bieten wir Schulungen, technische Beratung und maßgeschneiderte Lösungen, die auf die spezifischen Anforderungen von Tests auf dem Rollenprüfstand zugeschnitten sind. Unser Ziel ist es, unsere Kunden bei der Optimierung von Testprozessen, der Verbesserung der Messergebnisse und der Einhaltung internationaler Akustik- und Schwingungsnormen zu unterstützen.

Kontaktieren Sie uns und erfahren Sie mehr über unser vollständiges Angebot auf unserer Website: KFB Acoustics.