Simulace pomáhá snižovat hlučnost automobilů

Výrobci aut se snaží hlučnost vozů snižovat nejen opatřeními spadajícími do výrobních postupů, ale už ve fázi konstrukce. Například DaimlerChrysler předchází nadměrnému hluku už ve fázi technického vývoje pomocí počítačové simulace akustických jevů, jimiž je doprovázena jízda vozů. V této firmě byla vyvinuta nová metoda simulace, která produkuje či spíše reprodukuje nebo napodobuje veškerá klepání, bručení anebo zvonění v motoru dříve, než je automobil smontován. Konkrétně: byl sestaven digitální prototyp vozu, který se skládá v případě vozu třídy C ze 2 130 Gigabytů, což představuje paměťovou kapacitu cca 3 tisíc kompaktních disků. To je simulační nástroj, kterým lze "na nečisto" vyrobit a provozovat motor vozu, celé pohonné ústrojí a veškeré akustické momenty související s jejich fungováním.
A podle toho se pak provádějí úpravy v konstrukci a jinde. Díky tomu už se dosáhlo toho, že nový 4válcový vůz třídy C - samozřejmě při chodu naprázdno - je o 3 decibely tišší, než mu ukládá podmínkový sešit či předem stanovená specifikace.
Simulace se detailně zabývají vibracemi motoru a dalšími vibračními podněty, které do mechanismu vozu z jízdní dráhy přenášely osy. Simulace mají mj. poskytnout informaci, jaké izolační materiály se mají ve vozech použít a v jaké tloušťce se mají instalovat.
Pojem "izolace" ve voze bývá někdy podceňován. Nebylo by tomu tak, kdyby si posuzovatel uvědomil, že např. k vybavení vozu třídy S se používá 170 prvků tvořených vlákny, tkaninami a pěnami, jejichž funkcí je tlumit hlučnost.
Tyto prvky se simulačně zkoušejí a ověřují, a to znovu a znovu a v různých množstvích, různě tlustých vrstvách a různých kombinacích, dokud hladina zvuku, resp. tzv. akustického tlaku v interiéru vozu neklesne pod určitou stanovenou (cílovou) hranici.
Simulační přístup má i své meze. Při frekvencích cca 200 Hertzů je možno se na výpovědi poskytované simulací spolehnout. Jsou-li však frekvence vyvolávané vibracemi vyšší, už tomu tak není. Pak napomůže ověřování a simulace spojené s už vyrobeným prototypem vozu, tedy je zapotřebí, aby se zde spojila počítačová simulace s testováním již konkrétního polotovaru automobilu.

Optimální volba materiálů
Díky simulaci je možno optimalizovat i volbu vhodných materiálů. Na základě takovéhoto postupu vyvinul pro danou automobilku Fraunhoferův ústav pro technickou a hospodářskou matematiku (ITWM) v Kaiserslauternu potah pro strop karosérie. Vlastnosti a parametry různých materiálů se zde simulačně testovaly z hlediska akustiky, tedy z hlediska schopnosti tlumit či nepropouštět hluk. Takto se "virtuálně" vyráběla různá vlákna a experimentovalo se s různými jejich strukturami a tloušťkami, a tato tvorba byla upřesňována a dolaďována tak, aby se u nich dosáhlo co největší schopnosti pohlcovat zvuky.
Přitom vývojáři přišli mj. na to, že pro tlumení a pohlcování zvuků je - než dosud používané "sendvičové" materiály - vhodnější čistý polyester.
Obecně lze tuto simulaci hodnotit jako přístup, který ušetřil firmě hodně času a prostředků, jež by jinak byly zapotřebí k vývoji a ověřování prototypů.
Vyvinutý potah pro strop karosérie už byl použit také ve vozech vyráběných firmami Volkswagen a Audi.
Prakticky totéž lze říci o simulaci a simulačním testování materiálů pro čalounění dveří a potahy sedadel a podložku ("kobereček") na podlaze vozu.
Vůz jako celek je pak testován i z akustického hlediska v aerodynamickém tunelu. Je příznačné, že když DaimlerChrysler v Auburn Hills v USA instaloval nový testovací objekt pro tento účel, nazval jej "aero-akustický zkušební tunel"

Význam akustické simulace roste
Zmíněná firma Audi se rovněž intenzivně zabývá analýzou hlučnosti automobilů a šéf akustického výzkumu ve firmě pan Ralf Kunkel je toho názoru, že oblast akustické simulace vozů je dosud poněkud podceňována a že její zlatý věk teprve přijde. Podle něho jde o stejně důležitý ukazatel, jako je objem spotřeby pohonných hmot. A bez softwaru se další vývoj směrem k vozům s nízkou hlučností neobejde.
Ve firmě Audi byl pomocí simulace navržen i výfuk. Šlo o automobil Audi A63.2 FSI. Počítačově bylo vyvinuto a navrženo 32 variant výfuku s nízkou hlučností, z těch byly vybrány, reálně vyrobeny a odzkoušeny 3 nejlepší.