Klangkörper: Wie entsteht der typische Porsche-Sound?

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Zwei Turbolader beatmen jeweils eine Zylinderbank

Die neuen Turbo-Boxer-Motoren mit 3,0 Liter Hubraum schieben den 911 noch schneller an. Schon in der Basisvariante spurtet er in 14,8 Sekunden von null auf 200 km/h, knapp eine Sekunde schneller als sein Vorgänger. Zu verdanken ist der schnelle Drehmomentaufbau vor allem zwei Turboladern, die jeweils eine Zylinderbank beatmen. So faszinierend der Vorschub für den Fahrer ist, für Müller bedeutete das neue Motorenkonzept eine doppelte Aufgabe. Das Abgas aus dem Motor strömt nun zunächst in die Turbine, dadurch verändert sich die Strömungsgeschwindigkeit und damit das Klangbild. Das gesamte Frequenzspektrum verschiebt sich, weil bestimmte Tonhöhen dadurch stärker gedämpft werden als andere.

Darüber hinaus entwickeln die Turbolader, die mit bis zu 200.000 Umdrehungen pro Minute rotieren, selbst eine ganz eigene Geräuschkulisse: das bekannte Turboladerpfeifen. Das ist per se nicht schlecht, zeigt es dem Fahrer doch an: Jetzt kommt der Schub. Zu vermeiden galt es allerdings, einen störenden Dauerton bei schneller Autobahnfahrt zu erzeugen. Zwei Herausforderungen, die der Akustiker durch verschiedene technische Maßnahmen gut gemeistert hat. Beispielsweise wird das Waste-Gate-Ventil, das den Abgaszustrom zum Lader regelt, in bestimmten Betriebspunkten auch nach akustischen Anforderungen betrieben.

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Als dritte Anforderung sollte diesmal auch ein Kundenwunsch berücksichtigt werden, der häufiger an die Porsche-Akustiker herangetragen wurde: Die Sportabgasanlage – eine Zusatzoption bei der Konfiguration – sollte noch kerniger klingen, trotz der tendenziell dämpfenden Wirkung des Laders. Müllers Team fand die Lösung: Eine spezielle Konstruktion des Endschalldämpfers, kombiniert mit einer Verlegung der Endrohre zur hinteren Fahrzeugmitte hin, sorgt jetzt für zusätzliche Bässe. Die Änderungen machten es möglich, eine bestimmte Rohrlänge zwischen Katalysator und Auspuffmündung zu erreichen. Ähnlich wie bei einer Tuba variiert nämlich auch bei einer Abgasanlage die Tonhöhe mit der Länge des Instruments.

Obertöne schaffen runderes Klangbild

Mit dem 718 Boxster kam auch eine neue Generation von Vierzylindermotoren. Ein Feld, das Porsche seit dem Auslaufen des 968ers Mitte der Neunzigerjahre zwei Jahrzehnte lang nicht bedient hatte. Bei dem Boxermotor des 718 handelt es sich um ein ganz neues Instrument im Porsche-Orchester.

Der Grundton eines Motors wird im Wesentlichen durch seine Zylinderzahl bestimmt. In einem Vierzylinder kommt es pro Kurbelwellenumdrehung zu zwei Zündungen. Akustisch dominiert damit zunächst die sogenannte zweite Motorordnung. Auf sich allein gestellt, klänge ein solcher Motor etwas raubeinig. Deshalb haben sich die Akustiker in Weissach gemeinsam mit den Motoren­ingenieuren eines eleganten Tricks bedient: Der Auslasskrümmer, über den das Abgas zunächst in den Turbolader strömt, ist bewusst asymmetrisch gestaltet. Dadurch entstehen Obertöne (sogenannte Nebenordnungen) und schaffen ein angenehmes, viel runderes Klangbild.

Feinjustierung für den feinen Sound

Die Abgasanlage des 718er dient der weiteren Verfeinerung des Sounds. Dafür wird der Abgasmassenstrom hinter dem Katalysator wieder auf zwei Stränge von ungleicher Länge verteilt. Das kürzere Rohr mündet in einem klassischen Schalldämpfer, der vor allem den Gesamtpegel dämpft. Der längere Strang führt zunächst zu einem Helmholtz-Resonator. Dessen Namensgeber, Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz, lebte und forschte im 19. Jahrhundert in Berlin. Wie viele seiner Zeitgenossen war er Universalgelehrter, beschäftigte sich mit Nervenzellen genauso wie mit Energieerhaltungssätzen oder mit Magnetfeldern.

Zu seinen bedeutendsten Entdeckungen gehört der nach ihm benannte Resonator. Dabei handelt es sich um einen mit Luft gefüllten Behälter mit nur einer Öffnung. Strömt nun pulsierende Luft – also Schall – an der Öffnung vorbei, gerät die Luft im Behälter in Schwingung und erzeugt ebenfalls einen Ton. Je nachdem, wie die geometrischen Abmessungen gewählt werden, kann die Eigenfrequenz des Resonators einen bestimmten Ton zumischen oder auch einen vorhandenen Ton löschen – Feinjustierung für den feinen Sound. Jenen Klang, der über die beiden Endrohre schließlich an das menschliche Ohr dringt.

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