Pilze in den Ohren oder besser auf der Airbox? Überlegung zur Ansauggeräuschdämpfung

Die meisten werden meiner Meinung sein, dass ein kerniges Ansauggeräusch das Mopedfahrer Herz höher schlagen lässt. Doch im Angesicht von Überbevölkerung, Lärmschutz und Verkehrsstress sieht das schon wieder anders aus. Auch wenn einen der Lärm auf langen Touren nicht selber nervt, so fängt man sich doch schnell die rote Karte ein, wenn man Schatzis Moped einen offenen Filter verpasst oder einen die Rennleitung rauswinkt.
Gründe um wenigstens einmal über etwas Ansaug-Geräuschreduzierung nachzudenken….das muss ja nicht so gebaut werden, dass es sich nicht rückgängig machen lässt :-)

Sobald man Stage „irgendwas“ fährt und seinen Luftfilterkasten zum Vogelkäfig umgebaut hat wird es natürlich schwierig noch etwas zu retten. Aber einer Handvoll 50mm Löcher, an der Oberseite des Deckels, sollte doch beizukommen sein, nur wie? Leider bin ich kein Toningenieur, aber man kann ja mal spekulieren. Zum Beispiel, was für Lautsprecherboxen gut ist müsste für Luftfilterkästen schlecht sein, wenn es richtig abgestimmt ist – also austretende Schallwellen nicht verstärkt sondern dämpft. Wie es im Prinzip ein Schnorchel erledigt, den es schon in der Serienausstattung gibt (warum das Rad neu erfinden?). Ein sogenannter Reflextunnel, bei dem aber die Phasenumkehrung wenn möglich vermieden wird. Das Ding soll ja nicht die Arbeit des Tunners zunichtemachen, der sich reichlich Mühe gibt um den Ansaugtrakt leistungssteigernd abzustimmen. Wenn da plötzlich die Resonanzfrequenz der Airbox mitspielt wäre das schwer in den Griff zu kriegen.

Wenn man davon ausgeht, dass das Ansauggeräusch umso besser gedämpft wird je länger und je dünner so ein Ansaugschnorchel ist, außerdem beim HS-Stage II Umbau 6 Löcher a 50mm in den Kasten gebohrt werden, das Moped etwa 9000U/min dreht und die Airbox 12L groß ist, hat man schon alles was mach braucht. Um etwas Sicherheit zu haben, sagen wir mal die Resonanzfrequenz sollte 100Hz sein, das entspricht dann 12000U/min, da kommt der dicke Eintopf nie hin und auch nicht an den Randbereich, wo`s anfangen könnte zu schwingen. Jetzt braucht es noch ein Tool um einen „inneren Helmholz Resonator“ zu berechnen und schon spukt dieses die Werte aus für ein Rohr mit 12cm Durchmesser und 10cm Länge….oder eben 6 Rohre mit 5cm Durchmesser und 10cm Länge.

Schön wäre es jetzt die Rohre auch noch zu falten und damit ein paar gemeine Ecken und Winkel einzubauen, die den Schallwellen so richtig den Kohl verhageln. Das könnte dann z.B so aussehen - für alle die sich fragen was das denn mit den Pilzen aus der Überschrift zu tun hat ist hier ein Bild.

Bis zur Mitte der Nut, auf dem inneren Rohr, wird der Pilz in das 50mm Loch geschoben.
Im Schnitt kann man sich den Strömungsverlauf vorstellen, der in etwa überall den gleichen Querschnitt passiert.

Jetzt muss man so ein Ding noch herstellen…aber dafür gibt es ja 3D Drucker.

Bleibt die Frage des Materials. PLA, ABS, Polycarbornat, PETG sind ja fast schon Standard, aber leider wenig resistent gegen Öle usw und knüppelhart. Noch recht neu ist TPU, das nicht nur etwas unempfindlicher gegenüber Zersetzung ist, sondern auch noch flexibel….womit man wieder beim Gummischnorchel ist.

Leider bekommt man 6 Pilze nicht oben auf die Duke Airbox, da geht es um wenige cm die fehlen. Alternativ könnte man statt 6 Löcher a 50mm, 4 Löcher mit 60mm schneiden und den Pilz nicht rund sondern oval drucken. Vielleicht ist auch gar kein Pilz notwendig und es reichen schon gerade Rohre?

Wenn Ihr jetzt fragt ob das denn funktioniert, das Moped leiser wird und es keinen Drehmomentabfall im unteren Drehzahlbereich gibt kann ich nur sagen: Woher soll ich das denn wissen?…..ist doch nur eine Überlegung und keine getestete Lösung. Ich muss erst mal auf ein Päckchen warten und selbst wenn das verbaut ist fehlt es noch an einer Rolle um ein paar Kurven zu zeichnen. Aber darum ging es mir auch nicht bei dem Post, sondern darum das Thema mal aufzugreifen und vielleicht gemeinsam einen praktischen Lösungsansatz zu finden. Der Pilz ist nur ein Schnellschuss, das kann auch vollkommen anders aussehen….wenn jemand eine Idee hat, oder sich mit Akustik auskennt, immer her damit!

Gruß
Falko

Das klappt ja toll hier mit den Bildern

Die Brücke zum Lautsprecherbau zu schlagen dient nur der Verständlichkeit. Eigentlich geht es um den Helmholzresonator der keinen Treiber besitzt, sondern im Idealfall nur eine Kugel mit Hals und Öffnung ist. Wenn man durch ein Volumen, mit unterschiedlicher Frequenz hindurch pusten oder auch Luft daraus saugen will, kommt es irgendwann zu einer Resonanz. Diese kann es leichter oder schwerer machen Luft oder Abgas durch das Volumen zu bewegen. Das bei einer Airbox zu bestimmen ist aber schwer und würde die berechnete Länge des Ansaugtraktes negativ beeinflussen, deshalb soll ja genau das Gegenteil stattfinden. Es soll keine Phasenumkehr entstehen, darum ist die Resonanzfrequenz in einem Bereich der niemals erreicht werden kann.

Aber wenn du Lautsprecher selber baust, ich meine keine Bauvorschläge, kennst Du vielleicht die Problematik, dass man theoretisch alles richtig gemacht haben kann und beim ersten Soundcheck fällt das Messmikro vom Stativ und dir rollen sich die Fußnägel auf, weil die Praxis ganz anders aussieht. Und dann ändert man doch noch die Phasenumkehröffnung und hängt einen Widerstand in die eigentlich ach so genau berechnete Mitteltonweiche…usw.

Ähnlich wird das auch hier aussehen, ohne try and error ist es schwierig. Aber macht doch nix, dann wird eben was Neues gedruckt.

Babsi
Den Querschnitt und die Länge von dem originalen Rüssel habe ich nicht bestimmt, aber 30Hz klingt realistisch. Um einen guten Luftdurchsatz zu erzeugen und die Reso-Frequenz in einen weit tieferen Bereich zu bringen, der irgendwo auf Standgasdrehzahl liegt – wo es dann egal wäre – müsste man sich wahrscheinlich ein Regenrohr bis über den Rücken verlegen und die AirBox recht groß machen….Beiwagen? Also unrealistisch.

Die Reso-Frequenz hoch abzustimmen, dort wo die Motordrehzahl nie hinkommt, führt natürlich dazu, das insgesamt doch ein recht kurzes und dickes Rohr bleibt, welches vielleicht kaum den Schall dämpft. Die von Dir genannten Strömungsrestriktoren egalisieren sich mit zunehmendem Querschnitt, aber aus Platzgründen ist halt irgendwann ende Gelände.

Ohne Versuch wird man es kaum sagen können. Ein erster Test könnte darin bestehen einfach mal 6 gerade Rohre mit 10cm Länge und 5cm Durchmesser in eine modifizierte Airbox zu stecken und eine Runde zu drehen. Ist es damit nicht oder nur minimal leiser, kann man sich eine Leistungsmessung schenken.

Dann könnte man sich die Pilze ansehen, aber hier wird es schon schwieriger weil davon keine 6 Stück nebeneinander passen…..vielleicht wenn man welche nach aussen und welche nach innen setzt. Aber wenn es nur um den Test der Lautstärke geht kann man auch nur 2 oder 4 Pilze montieren und macht die verbleibenden Löcher dicht. Sollte es dann leiser sein ist alles schick, wenn nicht muss der Pilzkopf geändert werden bis es leiser wird oder sich die ganze Sache als Käse erweist.

Dann kann man sich um den Flow kümmern….

Ich schau mir mal die Platzverhältnisse genau an….außerdem kann ich mal ein paar „nur Rohre“ drucken. Aber erstmal muss was TPU her, reicht dafür nicht mehr.

„Sich "dann" um den Flow zu kümmern, ist ein bissl
spät:
Eine leise, brustschwache Duke, bei der man sich noch um den Flow kümmern muss,
kommt aus der Auslage;
das Ziel ist doch eine leise, STARKE Duke!“

Die Mädels sind immer so flott, die wollen schon fahren während das Moped noch auf der Werkbank liegt. Erst mal schauen ob`s denn überhaupt leise wird, das ist doch gar nicht so sicher.

Danke für den Konstruktiven Beitrag Highscore.
Am liebsten wäre es mir gewesen nur ein paar Addons für eine Original Luftfilterbox mit den zusätzlichen 6 x 50mm Löchern zu bauen. Aber wie Babsi auch erwähnt ist zwischen Box und Sitzbank nicht viel Platz. Das ist mir bereits beim Zeichen aufgefallen und deshalb liegt auch eine zweite Airbox auf der Werkbank. Und bei welchen Überlegungen auch immer, die Trenn- bzw. Haltewand vom originalen Luftfilter stört. Wenn Du jetzt sagst, dass diese Wand so oder so besser entfernt werden soll, dann ist das beschlossene Sache.

Außerdem will ich den Rüssel entfernen, aber die Box heil lassen. Der zusätzliche Raum soll möglichen Luftführungen/Versuchen Platz bieten. Erst wenn die Oberseite aufgrund verschiedener Test zuviele Löcher bekommt wird sie durch eine Platte ersetz, die dann Platz für neue Versuche bietet, bis etwas finales entstanden ist.
Rohre mit 1/3 unterschiedlicher Lauflänge ist ein guter Tipp...notiert.

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Was das Thema 3D Drucker angeht muss ich immer Schmunzeln wenn ich höre, dass man das auch alles ganz anders machen kann :-) Genau das Gleiche habe ich früher auch immer gesagt….

Ein Beispiel: Sagen wir mir fällt gerade das Design für einen neuen Ansaugrüssel ein den ich unbedingt ausprobieren muss, dann ist das Ding in der Mittagspause gezeichnet und ich hab noch Zeit zum Essen. Abends lade ich die Datei auf den Drucker und gehe schlafen, nach dem Aufstehen kann ich mir dann den brandneuen, einbaufertigen Rüssel, der aus dem Material meiner Wahl hergestellt wurde, beim Kaffee ansehen. Ach ja die Kosten, so ein Pilz wiegt 40g und das Filament, nehmen wir mal flexibles TPU, kostet dafür 1,31€.
Wenn ich aber an meinem freien Samstag in den Baumarkt fahre, einen Parkplatz suche, an der Kasse in der Schlange stehe und zu Hammer preisen nicht mal das bekomme was ich genau will, dann habe ich echt den Kaffee auf.
Bestellungen über`s Netz sind besser, aber halt auch mit Lieferzeiten, Versandkosten und paddeligen Zustellern verbunden.

Gruß
Falko

Nachdem das Kastl eingetroffen ist geht die Geschichte mit den Pilzen weiter. Zuerst wurde der Luftfilterkasten entkernt und der Ansaugschnorchel abgesägt.

Box_leer.jpg

Auf der Box ist nicht viel Platz für die 90mm messenden Pilzköpfe und die Kabel wollen auch noch verlegt werden.

Box_Ausmessen.jpg

Der Luftfilter verhindert den Einbau von geraden Ansaugrohren im vorderen Bereich der Box. Gut – dann werden die vorderen halt gebogen und die hinteren bleiben gerade.

Aktuelle_Pilze.jpg

Schaut dann so aus….

Blick_in_die_Box.jpg

Box_montiert.jpg

Im Moped montiert sieht man, dass nicht viel Platz bleibt, auch nach oben zur Sitzbank sind es nur ein paar Millimeter.

Box_eingebaut.jpg

Was sich die Pilze leistungsmäßig nehmen kann ich nicht beurteilen, rein subjektiv würde ich sagen nix, aber da ist ein Prüfstand bestimmt anderer Meinung. Jedenfalls ist es von der Geräuschentwicklung zwar ein Schritt in die richtige Richtung. Aber zufrieden bin ich nicht, weil das Ansauggeräusch noch deutlich vernehmbar ist, es ist also nicht komplett weg. Damit ist eigentlich der erste Step nicht wie gewünscht verlaufen, denn dabei ging es mir darum zu erfahren ob sich das Geräusch komplett unterdrücken lässt. Dafür ist aber einfach nicht genug Platz, wenn der Ansaugquerschnitt und das Boxvolumen noch akkurat bleiben soll. Im zweiten Step wollte ich die Lautstärke nach meinem persönlichen Geschmack anpassen. Dafür taugen die Pilze leider auch nichts, denn sind sie eindeutig zu leise.

Für meinen Geschmack muss das Ansauggeräusch zum Ton der Auspuffanlage passen. Eine elchmäßig röhrende Airbox, zusammen mit einem Flüsterauspuff, hört sich für mich sehr unstimmig, beinahe hohl an. Und eine Radautüte ohne Ansaugton klingt eher durchgerostet als sportlich. Deshalb werden als nächstes die beiden vorderen Pilze durch zwei Rohre mit einer mittleren Länge von 90mm ersetzt.

Ansaugrohr_vorne.JPG

Gruß
Falko

Vorweg muss ich sagen, dass ich die Sache nicht Todernst nehme sondern eher als nette Bastelei sehe. Zufrieden bin ich bereits wenn sich die Duke danach „schön“ fährt. Dabei stelle ich einen angenehmen Klang und kultivierten Motorlauf über das letzte mögliche PS. Trotzdem soll natürlich kein Pferdchen verschenkt werden, sofern die beiden ersten Punkte stimmen.

Leider ist es aber meistens so, dass alles was man an eine Airbox dranfummelt irgendwo mögliche Leistung kostet. Vor einigen Jahren wurde über die Airbox der XT660X in einem Amiforum viel geschrieben. Das Ende vom Lied war, dass der Totalumbau zum Vogelkäfig die beste Performance brachte. Allerdings redeten die über ein oder eineinhalb Pferdchen im unteren Drehzahlband, die man,
für reichlich Krawall, dem Motor noch entlocken konnte.

Wesentlich ist bei der Geschichte hier, dass der Schnorchel mit 14cm² Querschnitt nun durch 4Stück 60mm Rohre mit über 100cm² Querschnitt ersetzt wurde…..mit BlackBox darf man wohl auf eine Verbesserung gegenüber der Serie hoffen. Trotzdem würde ich natürlich gerne auf einen Prüfstand. Vorher will ich aber noch ein paar Soundfiles mit dem Handy aufnehmen und eine ganz einfache Vergleichsmessung machen, um überhaupt abschätzen zu können wie groß der akustische Unterschied ist.

Zitat von no_fear

Achja: in welchem Material fertigst du die Teile? ABS? ASA? PETG? Nylon? evtl sogar Polycarbonat?

Weder noch, mit flexiblen TPU Filament. Seit gut 2 Jahren findet man TPU Filamente mit nicht nur extrem guten mechanischen Eigenschaften, sondern auch mit hoher Resistenz gegenüber Öl und Benzin. Daraus lassen sich sogar alltagstaugliche Schuhe drucken…sofern man nichts gegen Schweißfüße hat.

TPU ist so ziemlich das Einzige was Sinn macht. PLA und ABS lösen sich schon bei wenig aggressiven Flüssigkeiten auf. ASA hat eine gruselige Layer Adhäsion und bei Nylon wird selbst das superteure Taulman schon ab 50° Grad weich. PETG ist schick aber splittert…die Pilze würde man nicht mehr heraus bekommen. Und z.B. PC Max ist tricky, muss am besten getempert und im beheizten Raum gedruckt werden, nehme ich eigentlich gerne, aber zu viel Aufwand für die Pilze.
TPU ist dafür wirklich klasse und schluckt schon durch seine Gummiartige Struktur etwas Schall.

Ansaugrohr.jpg Ansaugrohr_verbogen.jpg

Nimm doch PETG für die Teile am Moped, das ist resistent und man kann es extrem gut kleben und auch die Oberfläche glätten mit Dichlormethan. Habe damit vor ein paar Monaten Unterdruckanschlüsse für einen Behälter zum Bremsen Entlüften gedruckt und die haben sich bislang noch nicht aufgelöst.

Eine Frequenzanalyse ist eine gute Idee, ich bin nur zu lazy um mit Notebook und Messmikro durch die Gegend zu fahren. Werde es aber als Möglichkeit im Hinterkopf behalten wenn eine läpsche Handyaufnahme nicht aussagekräftig genug ist.

Edit: Die TPU Pilze drucke ich mit 80mm/s und 250°, dabei läuft das Zeug wie Wasser aus der Düse und könnte noch wesentlich schneller gedruckt werden. Aber mit der Zeit verzichtet man auf die Geschwindigkeit eh, da fast alles wesentlich besser gelingt und vor allen Dingen hält, wenn man es langsam und heiß druckt. Meine Stepper laufen auf 24V und können auch mit 200mm/s gefahren werden....kann man nur für nichts gebrauchen

Meiner ist auch „nur“ ein Alu Prusa, bei dem allerdings lediglich der Alurahmen und das Gehäuse für die Elektronik noch original sind. Das würde jetzt hier zu weit führen im Einzelnen auf alle Mods einzugehen, aber wenn du es schaffst alleine den Extruder von rund einem halben Kilogramm Gewicht auf 150g abzuspecken ist Geschwindigkeit keine Hexerei mehr….für den Tisch gilt das Gleiche. Das geht zum Beispiel ganz einfach mit den E3D Titan Extruder und selbstgedrucktem Carrier aus PC Max und einem gefrästem Tisch mit FR4 Auflage und Silicon Heizbett. Z-Achse neu machen und Y-Rahmen abstützen und Du erkennst Deine Ausdrucke nicht wieder……das wird jetzt aber zu sehr OT.

Da sind wir bei dem Prinzip Absorptionsdämpfer…

Natürlich wird sich die Klangfarbe verändern wenn man eine Airbox auskleidet aber die Lautstärke, die aus dem rund 10x10cm Loch rauskommt wird sich nicht stark verringern. Die Schallwellen laufen ja nicht weit durch die Box und das Prinzip des Absorptionsdämpfers kommt nur wenig zum tragen.
Mal ein negativ Beispiel - Für meine 640er LC4 gab es mal so einen halb offenen Metall-Seitendeckel für den Luftfilterkasten, der brachte leistungsmässig vielleicht noch ein klein wenig (der Kasten war schon nach oben offen), aber mit diesem Ding hörte sich das Moped gruselig an, richtig blechern…ich hab ihn wieder ab gemacht. Aber wie gesagt, der Ton lässt sich durch Dämmmaterial beeinflussen, aber sehr viel leiser wird es nicht.

Aber das haben schon ein paar Leute probiert, auch hier im Forum steht darüber etwas. Durchweg nichts negatives.