Wenn es sich nicht gerade um einen knallharten Sportwagen handelt, mögen die meisten Menschen ihre Fahrzeuge innen ruhig. Ein leiser Innenraum wird seit langem mit Luxus assoziiert, und die großen Autohersteller versuchen nun, die Geräusche zu dämpfen, damit sich ihre Fahrzeuge auch gehobener anfühlen.
Automobilhersteller bauen schalldämpfende Barrieren in ihre Fahrzeuge ein, auch in den Boden und die Motorhaube, aber selbst mit modernen, leichten Materialien können sie nur eine bestimmte Menge hinzufügen.
Wenn man mehr einbaut, erhöht sich das Gewicht, und das wiederum wirkt sich auf den Kraftstoffverbrauch aus. Viele Unternehmen verwenden jetzt auch eine elektronische Methode, die aktive Geräuschkontrolle (ANC), die den Lärm auslöscht, anstatt ihn nur zu dämpfen.
ANC wird noch wichtiger, wenn die Autohersteller kraftstoffsparende Motortechnologien einsetzen. Motoren mit Zylinderabschaltung können unangenehme, tieffrequente Geräusche erzeugen, wenn sie auf drei oder vier Zylindern laufen, ebenso wie Motoren, die mit niedrigeren Drehzahlen laufen, wenn ihre Mehrganggetriebe so schnell wie möglich in die höheren Gänge schalten, um Kraftstoff zu sparen.
Hinzu kommen die Geräusche, die in allen Fahrzeugen entstehen, einschließlich der Straßengeräusche von Reifen und Aufhängungsvibrationen sowie Windgeräusche.
Wie ANC funktioniert
Die Technologie funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie geräuschunterdrückende Kopfhörer. Mikrofone im Fahrzeuginnenraum nehmen Geräusche auf und leiten sie an den Computer des Systems weiter, der die Schallwellen bestimmt. Für jede Welle unerwünschter Geräusche wird dann eine Welle erzeugt, die genau das Gegenteil ist. Sie wird als Ton aus den Stereolautsprechern ausgegeben, unabhängig davon, ob die Stereoanlage eingeschaltet ist oder nicht.
Diese so genannte „destruktive Interferenz“ ist für die Insassen praktisch nicht wahrnehmbar, reicht aber aus, um das Problem zu beseitigen. Die Spitzen- und Tal-Luftdruckwellen des ANC-Schalls, die den hohen und niedrigen Wellen des Motor- oder Straßengeräuschs um 180 Grad entgegengesetzt sind, kombinieren beide Wellengruppen zu einer fast flachen Linie, und nur sehr wenig – wenn überhaupt – des unerwünschten Lärms erreicht die Ohren der Insassen.
Andere Methoden zur Geräuschunterdrückung
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, den Innenraum eines Fahrzeugs zu beruhigen, die über den Einbau von schalldämpfendem Material hinausgehen. Akustikglas kann in der Windschutzscheibe und den Seitenscheiben verwendet werden. Alle Windschutzscheiben bestehen aus zwei Glasscheiben, zwischen denen Vinyl eingefügt ist, um sie zusammenzuhalten, wenn sie brechen.
Dies trägt zwar schon zur Geräuschreduzierung bei, aber Akustikglas hat eine zusätzliche Schicht aus geräuschdämpfendem Vinyl. Eine akustische Windschutzscheibe kann den Geräuschpegel in der Kabine erheblich senken, ist aber teurer als eine normale Windschutzscheibe.
Automobilhersteller fügen auch Nahtabdichtungen zwischen den Karosserieteilen zur Geräuschreduzierung sowie zur Wasserdichtigkeit hinzu und können hydraulische Karosseriehalterungen verwenden, um Vibrationen zu reduzieren.
Hyundais neues RANC
Hyundai hat kürzlich eine neue Variante der bestehenden ANC-Technologie angekündigt, die es Road Noise Active Noise Control oder RANC nennt. Das Unternehmen sagt, dass RANC ein Fahrzeug noch leiser machen kann, weil es die Grenzen der aktiven Geräuschkontrolle überwindet – nämlich, dass ANC nur dann funktioniert, wenn das unerwünschte Geräusch konstant und vorhersehbar ist, wie z.B. bei einem laufenden Motor.
Straßengeräusche hingegen können unberechenbar sein und nur den Bruchteil einer Sekunde brauchen, um sich den Insassen mitzuteilen, und ANC kann nicht schnell genug reagieren.
Zusätzlich zu den Mikrofonen und Sensoren im Innenraum, die für das ANC-System verwendet werden, nutzt das RANC-System auch einen Beschleunigungssensor, um die von der Straße ausgehenden Vibrationen zu berechnen und sie zur Analyse an einen Steuercomputer zu senden.
Die Signalgeschwindigkeit und die Berechnung sind sehr schnell und benötigen 0,002 Sekunden, um das Geräusch zu analysieren und dann eine invertierte Schallwelle durch die Stereolautsprecher zu senden, um dem entgegenzuwirken. Laut Hyundai dauert es etwa 0,009 Sekunden, bis der Straßenlärm die Fahrzeuginsassen erreicht, so dass die Schallwellen bereits abgeflacht wären, bevor jemand sie hören könnte.
In Tests reduzierte RANC den Lärm im Innenraum um drei Dezibel, was etwa der Hälfte des Lärms eines Autos ohne RANC entspricht. Das System hat das Potenzial, die Menge an schalldämpfendem Material in Fahrzeugen zu verringern, was wiederum das Gesamtgewicht reduziert. Das System scheint auch auf Elektrofahrzeuge zugeschnitten zu sein, bei denen Straßen- und Windgeräusche für die Insassen noch deutlicher wahrnehmbar sind, da es keine Motorgeräusche gibt.
Aktive Geräuschdämmung
Aber auch wenn ein leiser Innenraum einem Fahrzeug ein hochwertiges Gefühl verleiht, sind nicht alle Autos dafür gedacht, leise zu sein, und das kann in einem Hochleistungsfahrzeug ein Problem sein. Es ist nicht dasselbe, wenn man das Grollen des Motors nicht hören kann, und das kommt vielleicht nicht laut und deutlich rüber, wenn der Innenraum isoliert und geräuschkontrolliert ist.
Um dies zu umgehen, spielen einige Autohersteller eine andere Art von Musik über die Stereolautsprecher ab: eine Aufnahme des Motors, die so eingestellt ist, dass der Klang mit dem übereinstimmt, was der echte Motor tut. Der Fahrer hört immer noch, was unter der Motorhaube vor sich geht, aber die Aufnahme verstärkt den Klang.
Ein großer Teil des Rumpelns eines Hochleistungsautos ist der Auspuff, und einige haben einen Schalter, der ein Ventil für einen lauteren und sportlicheren Klang öffnet.
Aber wenn es zu viel wird, hat Ford seinen Mustang GT mit dem „Quiet Time“-Modus ausgestattet, mit dem man das Auspuffgeräusch beim Starten oder Fahren abschalten kann. Anscheinend hat ein Mustang-Ingenieur seinen Nachbarn mit seinem lauten Auspuff am Morgen belästigt. Der Nachbar rief die Polizei, und das war der Auslöser für die Erfindung dieser ultimativen Geräuschunterdrückung.