<p>Over the past century, the automobile has become an integral part of modern industrializedsociety. Consumer demands, regulatory legislation, and the corporate need togenerate a profit, have been the most influential factors in driving forward the evolutionof the automobile. As the comfort, safety, and reliability of the automobile haveincreased, so has its complexity, and most definitely its mass.The work within this thesis addresses the twofold problem of economy and ecologywith respect to sustainable development of automobiles. Specifically, the conflictingproblems of reducing weight, and maintaining or improving noise, vibration, andharshness behaviour are addressed. Potential solutions to these problems must also beexecutable at the same, or preferably lower production costs. The hypothesis is that byreplacing acoustic treatments, aesthetic details, and complex systems of structural componentsboth on the interior and exterior of the vehicle with a single multi-functionalbody panel, functionality can be retained at a reduced mass (i.e. reduced consumptionof raw materials) and reduced fiscal cost.A case study is performed focusing on the roof structure of a production vehicle. Fullvehicle and component level acoustic testing is performed to acquire acoustic functionalrequirements. Vibro-mechanical testing at the component level is performedto acquire structural functional requirements complimentary to those in the vehiclesdesign specifications. Finite element modelling and analysis is employed to createa model representative of the as-tested component and evaluate its acoustic and mechanicalbehaviour numerically. Results of numerical simulations are compared withthe measured results for both acoustic and mechanical response in order to verify themodel and firmly establish a set of acoustic and mechanical constraints for future work.A new, multi-layered, multi-functional sandwich panel concept is proposed which replacesthe outer sheet metal, damping treatments, transverse beams, and interior trimof the existing structure. The new panel is weight optimized to a set of structural constraintsand its acoustic properties are evaluated. Results show a significant reductionin mass compared to the existing system with no degradation of the acoustic environment.A discussion of the results is presented, as is a suggestion for future research.</p>

Over the past century, the automobile has become an integral part of modern industrializedsociety. Consumer demands, regulatory legislation, and the corporate need togenerate a profit, have been the most influential factors in driving forward the evolutionof the automobile. As the comfort, safety, and reliability of the automobile haveincreased, so has its complexity, and most definitely its mass.The work within this thesis addresses the twofold problem of economy and ecologywith respect to sustainable development of automobiles. Specifically, the conflictingproblems of reducing weight, and maintaining or improving noise, vibration, andharshness behaviour are addressed. Potential solutions to these problems must also beexecutable at the same, or preferably lower production costs. The hypothesis is that byreplacing acoustic treatments, aesthetic details, and complex systems of structural componentsboth on the interior and exterior of the vehicle with a single multi-functionalbody panel, functionality can be retained at a reduced mass (i.e. reduced consumptionof raw materials) and reduced fiscal cost.A case study is performed focusing on the roof structure of a production vehicle. Fullvehicle and component level acoustic testing is performed to acquire acoustic functionalrequirements. Vibro-mechanical testing at the component level is performedto acquire structural functional requirements complimentary to those in the vehiclesdesign specifications. Finite element modelling and analysis is employed to createa model representative of the as-tested component and evaluate its acoustic and mechanicalbehaviour numerically. Results of numerical simulations are compared withthe measured results for both acoustic and mechanical response in order to verify themodel and firmly establish a set of acoustic and mechanical constraints for future work.A new, multi-layered, multi-functional sandwich panel concept is proposed which replacesthe outer sheet metal, damping treatments, transverse beams, and interior trimof the existing structure. The new panel is weight optimized to a set of structural constraintsand its acoustic properties are evaluated. Results show a significant reductionin mass compared to the existing system with no degradation of the acoustic environment.A discussion of the results is presented, as is a suggestion for future research.

The noise produced by any new vehicles is tightly regulated by the European Union which have developed a standardised method for measuring the emitted noise of new vehicles. The method involves a vehicle driving past carefully positioned microphones at a specific range of engine speeds. Doing actual tests is time consuming and cost inefficient, thus, it would be beneficial to minimise the number of tests performed during development. There are multiple different noise sources contributing to the total noise levels emitted by a truck such as, aerodynamic noise, road noise, exhaust noise etc. In this project solely the exhaust noise will be investigated. There are existing models that can simulate the exhaust noise by using the source characteristics of the engine. The accuracy of the models that can calculate the source data is uncertain and they are often computationally heavy. Therefore, the purpose of this project is to verify the accuracy of the source acoustics of the engine for one such model and try to minimise the calculation times. To verify the accuracy of existing models a test is constructed that will be performed both by measurements and simulations in GT-Power. The aim is to use both methods to predict the source pressure and impedance, then compare the results and analyse any similarities. The test setup works as the guide for how to design the simulation model. This is mainly due to the difficulty to procure the necessary equipment needed to perform the test. Thus, the simulation models had to be adapted to match the layout of the test to the extent it is possible. The data obtained through testing needs to be post processed by performing an averaging to reduce the noise and use the two microphone method to calculate the source pressure. The data from simulation is also processed through a Multi-Load method to estimate the source pressure. The sound pressure level is then cal- culated for each method and the total SPL for each method is compared over the entire rev range. However, the resulting total SPL from each of the two approaches are different to each other. This suggests that the simulations should be used with caution when analysing acoustics. To try and reduce the computational time, one method is to reduce the size of the input data. This can be done in two different ways, either by reducing the number of engine speeds investigated or by reducing the number of frequencies analysed for each engine speed. Reducing speeds might not always be possible, thus, reducing the number of frequencies for each speed will be investigated. Analysing the pressure signal in the frequency domain show that the frequencies linked to the engine orders contain significantly larger pressures than the rest of the frequencies. Thus, solely these frequencies could be used to reduce the computational time but still give a representative result. In order to analyse the affect of removing frequencies the total acoustic energy is calculated for each engine speed and is compared with the acoustic energy of the frequencies belonging to the five first engine orders for the same speeds. These calculations of the sound energy show that the five first engine orders contain above 95% of the total sound energy for each engine speed. This suggests that it might be viable to use solely the pressure produced by the engine orders and still produce representative simulations. Thus, reduce the calculation time without affecting the results substantially. / Det bullernivåer som nyproducerade fordon avger är något som är strikt reglerat av Europeiska unionen som har tagit fram en standardiserad metod för att mäta det buller som avges från nya fordon. Metoden innefattar att ett fordon kör förbi ett antal noga utplacerade mikrofoner under en specifik del av varvtalsområdet. Att utföra dessa tester är både tidkrävande och kostsamt. Därför skulle det vara förmånligt att minimera antalet tester som behöver utföras under utvecklingsprocessen. Det är flera olika ljudkällor som bidrar till det totala ljudet som avges från ett fordon, bland annat, vindljud, vägljud och avgasljud. I detta projekt kommer endast avgasljudet analyseras. Det finns modeller som kan simulera avgasljudet genom att beräkna källdata från motorn. Noggrannheten hos dessa tester är dock fortfarande en osäkerhet och de är ofta beräkningstunga. Syftet med detta projekt är att undersöka noggrannheten hos dessa modeller samt att försöka minska tiden simuleringarna tar utan att påverka resultatet märkbart. För att undersöka noggrannheten kommer ett fysiskt test att utföras som sedan kommer att imiteras i GT-Power. Målet är att använda båda metoderna för att beräkna källtryck samt källimpedans för att sedan jämföra dessa resultat och analysera eventuella likheter. Testets utformning får agera som riktmärke för hur modellerna ska utformas. Detta är främst på grund av begränsade valmöjligheter när det kommer till de komponenter som behövs för att utföra testet. Därför är det smidigast att anpassa modellerna efter de komponenter som finns att tillgå för testet i den utsträckning det är möjligt. Den rådata som insamlas under testets gång behöver efterbehandlas genom att utföra en medelvärdesbildning för att minska bruset på signalerna. Samt att två mikrofonsmetoden behöver användas för att beräkna källtrycket. Data från simuleringarna behöver också behandlas för att beräkna källtrycket, men genom Multi-Load metoden. För båda metoderna beräknas sedan den totala ljudtrycksnivån för varje utvalt varvtal. Dessa ljudtrycksnivåer jämförs sedan med varandra över hela varvtalsområdet. Dock finns det en väsentlig skillnad mellan dessa två resultat. Detta tyder på att simuleringarna skall användas med försiktighet när det gäller akustiska analyser. För att minimera modellernas beräkningstid kan en metod vara att reducera mängden indata som använda. Detta kan göras på två olika sätt, antingen minskas antalet varvtal som tas i beaktning eller så minskas antalet frekvenser som ingår i varje varvtal. Att minska antalet undersökta varvtal är inte alltid ett alternativ, därför passar det bättre att undersöka möjligheten att minska antalet frekvenser som ingår i varje varvtal. När trycksignalerna för varje varvtal analyseras i frekvensplanet visar det sig att de frekvenser som är knutna till motorordningarna innehåller betydligt högre tryck än de resterande. Därför borde beräkningar men endast frekvenser knutna till motorordningarna kunna reducera beräkningstiden och fortfarande bibehålla ett representativt resultat. För att analysera påverkan av att reducera antalet frekvenser beräknas den totala akustiska energin för varje varvtal med samtliga frekvenser och denna jämförs med energin beräknad med endast trycken från de fem första motorordningarna inkluderade. Dessa energiberäkningar visar att den akustiska energi som finns i de fem första motorordningarna motsvarar mer än 95% av den totala akustiska energin i signalen. Detta tyder på att det är möjligt att endast ta dessa frekvenser i beaktning och ändå bibehålla en representativ simulering. Således minska beräkningstiden utan att påverka resultatet väsentligt.

Noise pollution is a growing concern due to its harmfulness to human health. Heavy vehicles powered by internal combustion engines stands for a major part of the environmental noise, why noise reduction is an increasing priority in enginve development. Within this study, an optimization problem is posed in order to minimize acoustic output without impairing the engine's overall performance. In our quest to diversify out noise reduction strategies, innovative ways of investigating this complex subject are essential. Here, we use simulations to investigate the possibility to reduce noise by component settings, as well as methods available to achieve that. Regarding the methods, the results indicates that a built in optimization tool within the simulation software used works well, despite the high complexity of the problem. A significant noise reduction is achieved when adjusting the settings of two of the parameters studied. This is a first attempt to tackle noise reduction in internal combustion engines by component settings. From the promising results, further improvements are expected as the simulation methods are refined and more components can be investigated accurately. / Bullerreducering är en allt viktigare fråga i samhället idag på grund av den negativa påverkan oljud kan ha på vår hälsa. Tunga fordon som driva av förbränningsmotorer står för den största delen av buller i vår omgivning, varför bullerreducering är ett alltmer prioriterat område vid utveckling av dessa motorer och fordon. I denna studie arbetar vi utifrån ett optimeringsproblem för att minimera ljudnivåerna utan att försämra motorns övergripande prestanda. I vår strävan att diversifiera strategier för bullerreducering behövs innovativa sätt att undersöka detta komplexa problem. Här används ett simuleringsverktyg för att undersöka möjligheterna att reducera ljudnivåerna genom att justera komponenternas beskaffenhet. Metoderna för att uppnå detta undersöks och utvärderas också. Resultaten pekar på ett inbyggt optimeringsverktyg i det simuleringsprogram som används hanterar optimeringsproblemet väl, trots dess höga komplexitet. En signifikant bullerreducering uppnås genom justering av inställningar hos två av de komponenter som undersökts. Detta är ett första försök att hantera bullerreducering inom förbränningsmotorer genom simulering av olika komponentinställningar. Med tanke på de lovande resultaten från denna första undersökning förväntas ytterligare förbättringar om simuleringsmodellen kan förfinas och fler komponenter kan undersökas.