Im Jahr 1990 brachte Toyota Lexus mit einem Stunt auf den Markt, der sich immer noch wie ein Flex anfühlt. Ein LS 400 saß auf einem Laufband und erreichte Geschwindigkeiten von über 140 Meilen pro Stunde. Auf seiner Haube ruhte eine Pyramide aus 15 Champagnerflöten. Der Motor drehte. Die Brille wackelte nicht. Es war ein Beweis für Präzision. Es war auch ein Beweis dafür, dass Luxus Stille bedeutete.
Dieser Werbespot hat funktioniert. Käufer, die einst von BMW oder Mercedes träumten, sahen ein japanisches Auto, das nicht mit den Zähnen klapperte. Aber bewies der Stunt tatsächlich seine technische Überlegenheit? Oder hat es nur bewiesen, dass es den Menschen sehr am Herzen liegt, wie sich ein Auto anfühlt?
Es zeigte sich, dass Premiumkäufer die Qualität an der Vibration messen. Konkret gilt: Je weniger Motorvibrationen die Kabine erreichen, desto besser. Jeder Fahrer, der schon einmal in einer günstigen Econobox gesessen hat, kennt den Unterschied. Händeschütteln. Ermüdung. Unbehagen.
Dies fällt unter NVH – Lärm, Vibration und Härte. Es ist die Kennzahl, die darüber entscheidet, ob Sie ein Auto kaufen oder einfach weggehen. Und die Motorvibrationen verdienen die größte Aufmerksamkeit. Es wirkt sich auf den Komfort aus. Es zehrt an der Ausdauer. Es beeinträchtigt die Haltbarkeit, indem es zu vorzeitigem Verschleiß führt.
Schauen wir uns an, wie Ingenieure dagegen ankämpfen. Beginnend mit fünf Innovationen.
Flexible Motorhalterungsteile
Motorlager sind die erste Verteidigungslinie. Sie verhindern, dass sich Erschütterungen im gesamten Fahrzeug ausbreiten.
Aber zuerst: Warum vibrieren Motoren überhaupt? Bei der Verbrennung handelt es sich um eine Reihe kontrollierter Explosionen. Sie sind kraftvoll. Im Inneren des Blocks haben pumpende und rotierende Teile Masse. Bei ihrer Bewegung reagieren sie mit gleicher und entgegengesetzter Kraft auf den Motorblock. Multiplizieren Sie diese Reaktionen mit Tausenden pro Minute, und Sie erhalten Vibration.
Es ist natürlich. Wir wollen es einfach nicht spüren.
Bei den Halterungen handelt es sich um Metallflansche, die am Motor und an den Schachtwänden befestigt werden. Sie enthalten dicke Ösen oder Blöcke aus Polyurethan oder Gummi. Diese absorbieren Vibrationsenergie. Wenn Sie neue Erschütterungen in Ihrer Kabine spüren, überprüfen Sie die Halterungen. Abgenutzte Halterungen sind offensichtlich – gerissenes Gummi. Zerrissenes Material. Manchmal kollabiert das Gummi im Inneren ohne sichtbare Anzeichen. Ein qualifizierter Techniker kann dies erkennen.
Überprüfen Sie auch die Getriebehalterungen. Die gleiche Aufgabe übernehmen sie auch für das Getriebe. Starke Erschütterungen des Getriebes erfordern ebenfalls eine Isolierung.
Körperversteifungstechniken
Die Kontrolle von Vibrationen beginnt mit einem soliden Fundament. Der Rahmen. Das Skelett.
Ein starrer Rahmen verhindert ein Durchbiegen. Es ist biegefest. Es verhindert störende Vibrationen beim Fahren. Das Hinzufügen von Querstangen – auch Stabilisatorstangen genannt – trägt dazu bei, die Biegung des Körpers zu reduzieren. Es macht das Fahrzeug steifer.
Quietsch- und Rasselgeräusche kommen oft von lose zusammengebauten Rahmen. Große Toleranzen in der Konstruktion machen es noch schlimmer. Im Automobilgeschäft ist das „Fit and Finish“. Es wird gefragt: Wie viel Wert haben die Bauherren auf Qualität und Präzision gelegt?
Schlechte Passform und Verarbeitung in Kombination mit einem flexiblen Rahmen verstärken die Motorvibrationen. Der Lärm klingt schlimmer. Das Gefühl ist erschütternd.
Um Vibrationen aufzuspüren, muss man manchmal zur Quelle gehen. Unser nächster Kämpfer könnte bei erfahrenen Schraubenschlüsseldrehern für Anerkennung sorgen.
Die Anatomie der Motorvibrationen
NVH spaltet sich in zwei Sorten auf. Luft- und strukturell. Sie hören Störungen aus der Luft. Sie spüren strukturelle.
Luftbedingte Störungen sind höherfrequente Geräusche. Sie liegen im 300-Hz-Bereich und darüber. Ingenieure wirken ihnen entgegen, indem sie sie an der Quelle beseitigen oder sie mit schalldämpfendem Material in Tür- und Karosseriehohlräumen dämpfen.
Strukturelle Störungen treten bei niedrigen Frequenzen auf. Du fühlst sie mehr, als dass du sie hörst. Sie wandern durch den Sitz, das Lenkrad und das Bodenblech. Ingenieure müssen diese unangenehmen Empfindungen messen und abmildern. Vibrationsenergie wird auf Ihre Hände, Füße und sogar auf den Hosenboden übertragen.
Steifheit ist für Menschen normalerweise eine Beleidigung. Für Fahrzeuge ist es ein Kompliment.
Fehlzündungen bleiben ein Hauptverdächtiger, wenn ein Motor vibriert. Moderne Zünd- und Kraftstoffeinspritzsysteme mit hochwertigen Zündkerzen und intelligenten Motormanagementcomputern sind deutlich zuverlässiger als die verteilerbasierten Systeme der Vergangenheit.
Dennoch kommt es zu Aussetzern. Bei einer Fehlzündung gelingt es einer oder mehreren Zündkerzen nicht, das Kraftstoffgemisch zum programmierten Zeitpunkt zu zünden. Durch diesen Ausfall in einem oder mehreren Brennräumen kommt es zu einer Störung des Kolbenrhythmus. Die Kurbelwelle spürt den Schluckauf. Vibration folgt. Ruckeln ist üblich. Abwürgen ist möglich.
Wenn Sie nicht zwischen den krampfhaften Vibrationen eines kranken Motors und der lediglich alten, trägen Leistung unterscheiden können, steht Ihnen die Technologie zur Seite. Ein Zylinder mit Fehlzündung oder eine defekte Zündkerze löst bei jedem modernen Fahrzeug mit ziemlicher Sicherheit die Motorkontrollleuchte aus. Von dort aus können Sie ein kostengünstiges Diagnoselesegerät verwenden, um das Problem zu identifizieren. Alternativ können Sie das Auto zu einem örtlichen Geschäft bringen. Ein Techniker kann das Problem lokalisieren.
Unerwünschte Motorvibrationen sind grundsätzlich ein Mangel an Harmonie. Die Verbrennung ist ein heftiger Prozess. Unsere nächste Innovation versucht, Ordnung in dieses Chaos zu bringen.
Die Rolle harmonischer Balancer
Untersuchen Sie die Kurbelwelle eines Autos aus der Nähe. Es ist schwer. Es ist schwierig. Es muss sein. Es hält Tausenden explosiven Kolbenhüben pro Minute stand.
Trotz ihrer Haltbarkeit verdreht und verbiegt sich die Kurbelwelle unter dem Druck der Kolben und Pleuel. Es überträgt unerwünschte Vibrationen auf den Motor und den Rest des Fahrzeugs. Bei bestimmten Drehzahlen kann die Kurbelwelle in Resonanz geraten. Dies ist ein Zustand, in dem es mit einer Frequenz vibriert, die einen katastrophalen Ausfall verursachen kann. Denken Sie an die Werbespots, in denen ein Sänger mit einem hohen Ton ein Weinglas zerschmettert. Das ist Resonanz.
Im Jahr 1911 erfand Frederick Lanchester eine Lösung. Er entwarf eine Vorrichtung zum Anschrauben an rotierende Kurbelwellen. Ziel war es, diese Probleme zu beseitigen oder zu reduzieren. Der harmonische Balancer war geboren. Sie wird auch als Schwingungsdämpfer oder Kurbelwellenriemenscheibe bezeichnet.
Der Balancer dämpft die von den Kolben ausgeübten Scher- und Verdrehkräfte. Um die enorme Energie der Kurbelwelle zu absorbieren, verfügt der Ausgleicher über einen Abschnitt, der aus Gummi besteht oder mit energieableitender Flüssigkeit gefüllt ist.
Wir haben uns mit passiven Methoden beschäftigt, um Motorvibrationen zu verhindern oder zu dämpfen. Die nächste Innovation verfolgt einen anderen Ansatz. Es greift an, um schlechte Stimmung im Zaum zu halten.
Gewicht reduzieren und das Risiko eingehen, zu zittern
Harmonische Balancer sind zwangsläufig schwer. Sie müssen der erheblichen rotierenden Masse der Kurbelwelle entgegenwirken. Bei der Individualisierung von Hochleistungsautos geht jedoch das Gewicht zu Lasten der PS.
Viele Geschwindigkeitsbegeisterte ersetzen werkseitige harmonische Balancer durch leichtere Aftermarket-Versionen. Einige entfernen die Einheiten vollständig. Ziel ist es, schneller zu fahren.
Der Kompromiss ist hart. Die Fahrt wird wackeliger. Sie verkürzen möglicherweise die Lebensdauer Ihres Motors.
Aktive Vibrationskontrolle
Denken Sie an die teuren Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung, die Sie in jedem Gadget-Katalog finden. Sie blockieren nicht nur den Ton; sie kämpfen dagegen. Ein winziges Mikrofon nimmt das Hintergrundbrummen auf und erzeugt eine identische Schallwelle, dreht diese jedoch um 180 Grad phasenverschoben. Wenn diese umgekehrte Welle auf Ihren Gehörgang trifft, löscht sie das ursprüngliche Geräusch aus. Das Ergebnis ist entweder kristallklarer Klang oder einfach nur reine, ruhige Stille.
Autos nutzen genau dieses Prinzip zur aktiven Vibrationskontrolle.
Es ist keine Zauberei. Es ist Physik, die auf das Chassis angewendet wird. Ein Unternehmen namens Trelleborg Automotive hat ein System entwickelt, bei dem ein Mikrofon auf bestimmte Vibrationsfrequenzen im Innenraum hört. Wenn es ein Rumpeln erkennt, erzeugt der Computer des Fahrzeugs eine gleiche, aber entgegengesetzte Gegenvibration. Ein elektromagnetischer Aktuator, in der Fachsprache „Shaker“ genannt, feuert diese Gegenwellen an strategischen Montagepunkten ab. In der Regel handelt es sich dabei um das Lenkrad oder den Fußraum.
„Ein elektromagnetischer Aktuator, ein sogenannter ‚Shaker‘, überträgt die Gegenschwingungen auf ausgewählte Befestigungspunkte, zum Beispiel das Lenkrad oder den Fußraum des Bodenblechs.“
Das Ziel ist einfach: das Klappern, Rasseln und Rumpeln zu reduzieren, das vom Motor ins Cockpit dringt.
Ist die aktive Vibrationskontrolle sicher?
Es gibt einen Nachteil, den es zu bedenken gilt. Wenn das System zu gut funktioniert, können die Symptome eines echten mechanischen Fehlers verschleiert werden. Sie werden das leichte Zittern nicht spüren, das Sie normalerweise vor einer defekten Halterung oder einer Fehlzündung des Zylinders warnt.
Aber hier ist die Sache. Das Auto ist nicht blind. Sie erhalten immer noch eine Motorkontrollleuchte oder eine andere Warnung auf dem Armaturenbrett, wenn etwas schief geht. Die Vibrationskontrolle verbirgt nicht die inneren Probleme des Motors. Es macht die Fahrt für Sie einfach angenehmer.
Motorvibrationen können viele Ursachen haben. Glücklicherweise bieten uns diese Innovationen wirksame Möglichkeiten, unerwünschte Geräusche und Erschütterungen zu bekämpfen.
Häufig gestellte Fragen zu Motorvibrationen
Wie verhindere ich, dass mein Motor vibriert?
Eine Methode ist die aktive Vibrationskontrolle. Das System reagiert mit einer gleichen, aber entgegengesetzten Gegenschwingung. Ein elektromagnetischer Aktuator, ein sogenannter „Shaker“, überträgt die Gegenschwingungen an ausgewählte Befestigungspunkte, beispielsweise das Lenkrad oder den Fußraum des Bodenblechs.
Ist es normal, dass der Motor vibriert?
Ja, es ist normal, dass der Motor während des Betriebs vibriert. Wenn der Motor jedoch über das normale Maß hinaus vibriert oder von einem klappernden Geräusch begleitet wird, könnte das ein Zeichen dafür sein, dass etwas mit dem Motor nicht stimmt.
Was verursacht Vibrationen im Motor?
Fünf Gründe, warum Ihr Motor vibrieren könnte, sind verschlissene Zündkerzen, lose oder getrennte Schläuche, defekte Motorhalterungen, ein fehlerhaft eingestelltes Kraftstoffansaugsystem oder ein defekter Zahnriemen.
Kann ein niedriger Motorölstand Vibrationen verursachen?
Ja. Nicht nur ein niedriger Motorölstand kann Vibrationen verursachen, sondern auch ein minderwertiges Motoröl.
Wie wirken sich Motorvibrationen auf Fahrer aus?
Von allen Gründen, warum ein Fahrzeug wackeln und klappern kann, während es rollt, verdienen Motorvibrationen besondere Aufmerksamkeit, da sie sich auf den Komfort von Fahrer und Beifahrer, die Ausdauer des Fahrers und die Haltbarkeit des Fahrzeugs auswirken können – da Vibrationen zu vorzeitigem Verschleiß führen
