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Das ist ein Grund dafür, warum man in modernen Motoren durch multiple Einspritzungen lieber mehrere kleine druckerzeugende Verbrennungen auslöst. Ein anderer ist die Unterteilung eines einzelnen, kräftigen Knalls in weniger lästig empfundene Einzelereignisse. Wer genau hinhört, kann sie im Leerlauf als Schnarren wahrnehmen, das menschliche Gehör bietet die dazu nötige hohe Auflösungsfähigkeit.

In den vor rund 15 Jahren ausgestorbenen Kammermotoren ist die Problematik der schnellen Verbrennung behelfs- (aber nicht notbehelfsweise) geschickt umgangen worden. Die Wirbelkammer, die der Ingenieursdienstleister Ricardo 1931 entwickelte und die ältere, von L’Orange 1909 erfundene Vorkammer, auf die sich Daimler verlegte, boten die Möglichkeit, kleine, leichte Pkw-Dieselmotoren zu bauen. Die in den Nebenbrennräumen bei hoher Gasgeschwindigkeit ablaufende, langsamere und damit weichere Verbrennung bot außer der verringerten mechanischen Belastung und einem verringerten NOx- und Rußausstoß eine gute Geräuschkultur. Das galt bereits für die ersten serienmäßigen Pkw-Dieselmotoren, die von Peugeot und Daimler 1936 vorgestellt wurden und wohl nur wegen des Kriegs erst viel später größere Stückzahlen erreichten.

Ungestörtes Nageln

Um dem Geräusch mit seinem in verschiedensten Motoren typischen Maximum um 3,15 kHz auf die Spur zu kommen, haben die Ingenieure Yasunori Kanda und Tsunehiro Mori einen bereits bestehenden 2,2-Liter-Dieselmotor von Mazda erst einmal gründlich verkabelt. Der Kolben bekam zwei, das Pleuel drei Beschleunigungssensoren. Um das Nageln nicht zu stören, wurde die Voreinspritzung abgeschaltet. Am dadurch gewissermaßen unverfälscht verbrennenden Motor maßen die Experten bei 2000/min einen Schalldruckgipfel bei 3,5 kHz, nahe der erwarteten, typischen Frequenz. Mithilfe der Sensoren konnten sie zeigen, dass sich die Anregung vom Brennraum auch über den Kolben und das Pleuel in die Kurbelwelle und von da aus aufs Gehäuse fortpflanzt. Der Druckanstieg im Brennraum führt dabei zu Schwingungen der beweglichen Teile und des Gehäuses zwischen drei und vier kHz. Das Pleuel gerät dabei in eine Längsschwingung zwischen Kolben und Kurbelwelle, während die Ölschichten in den Lagern wie Dämpfer wirken. Damit konnten die Ingenieure von einem Feder-Masse-System ausgehen, in dem der Kolben die schwingende Masse und das Pleuel die Feder darstellt.

Dass das Geräusch in ganz verschieden großen Motoren immer fast gleich klingt, weil es sich im gleichen Frequenzbereich abspielt, führen die Autoren darauf zurück, dass die Massen der bewegten Teile immer in sehr ähnlichen Verhältnissen zueinander stehen. Sie nennen es „Pleuelfederkonstante“ und berechnen, dass eine Reduktion des Kolbengewichts um zehn Prozent den Pegel der Schallenergie nur um 0,4 dB reduzieren würde. Dem Phänomen mit stärker dämpfenden Materialien oder mehr Elastizität der Pleuel zu begegnen, halten die Ingenieure aus guten Gründen für unrealistisch.