Как уменьшить шум двигателя
Уменьшаем шум двигателя (шумка под капотом и за торпедой)
.В продолжение шумоизоляции. ФИНАЛ. Работу разнес на несколько этапов. Итак:
1. шумка капота Процесс не сложный — обезжириваем — клеим вибру в окошка — сверху шумку. Места соприкосновения шумки проклеиваем армированным скотчем. Сверху весь этот «бутерброд» ставим на газелевские пистоны.
2. Уменьшаем шум двигателя. Проклеил вибры и шумки в несколько слоев. Швы в уязвимых местах — армированным скотчем. Ничего не снимал — клеил иногда в позах, которые не уверен что есть в камасутре… Вообщим матюков было много. Результат почуял сразу. Высокие частоты во многом ушли. Стал слышный приятный бас. Вообщим эффект 30% улучшения звукового комфорта.
3. «Шумим за торпедой» Окончание. Фух. Так как со стороны капота добраться до всего и сделать работу нормально просто нереально без снятия двигателя, и всей прочей требухи — нужно шумить со стороны салона. Обратился к профессионалу. Сняли (пишу «мы» — потому, как минимум морально принимал участие, пусть меня Димон уже простит за самохвальство… )) ) торпеду — обработали все виброй и шумкой 3-5 мм. (кое-где в несколько слоев). Торпеда в местах соприкосновения с корпусом была проклеена антискрипом, или чем-то подобным.
Итог. Результат конечно же есть. Наконец ушел этот пронзительный звук на оборотах свыше 2700 по тахометру. Акустический комфорт стал более приемлемый. НО! если думать и надеяться что движка станет совсем не слышно — это иллюзия. (слышно становится если докрутить до 3300 +/-. раньше было 2800 +/-. т.е. как будто и мелочь — но рулежка стала более резвой что-ли. — это если сравнивать только по звуку движка — а от туда, из-под капота, раньше доносились разные звуки … — теперь все более-менее тихо)
Стало приемлемо хорошо. Затраченного время и денег не жалею. Оно того стоит 120%.
Все новое это хорошо забытое старое, ну или не познанное. Мысли о снижении громкости мотора и выхлопа.
СТАТЬЯ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ!
Добрый день друзья, второй раз за день кстати говоря! давненько такого не было, что бы я сразу 2 записи выкладывал.
Ну в общем делюсь своей мыслью годичной давности, речь пойдет о том как можно снизить шум двигателя и выхлопа.
Тема не нова, а даже более скажу, очень старая, Резонанс Гельмгольца. (ссылка на википедию, для обязательного ознакомления)
Вообще на эту тему меня вполне толкнул Евгений Травников после просмотра данного видева)
(то о чем речь ниже пойдет с 8 минуты ролика)
Вся суть моей идеи в том что бы ну поднять кпд двс ну скажем почти за бесплатно, за этим я гонюсь.
Надеюсь видео вы посмотрели, хотя бы с 8 минуты, ибо если нет давайте даже не читайте изложенное ниже, просто закрывайте эту страницу.
Вернемся к треклятому моему впуску подробно (да да я всех достал, скатываюсь и читать меня не интересно, фоток стелочками лучше бы добавил, да да) :
В коробе воздушного фильтра, снизу прорублено отверстие на 100 мм, боковое отверстие, в которое приходит патрубок с впускным резонатором мы глушим, а данный резонатор выкидываем.
Но данный резонатор как раз глушит звук двигателя на оборотах, хотя по моему мнению из за большой длинны впускного резонатора и маленького диаметра самой трубы, расположенной, над радиатором, данное устройство порядочно забирает наших лошадок! (более о холодном впуске вы можете почитать тут КЛАЦ)
Идея в том как расширить объем от воздушного фильтра до дросселя? да еще и сделать ну блин максимально полезным. Решение еще было год назад, а вот желания блин не хватило.
Теоретически хочу сделать так!
за основу берем такую вещь, стальной дроссельный патрубок, он имеет стабильный диаметр в 70мм, он уже больше штатного резинового патрубка.
Японцы, да че там Японцы, пол мира давно уже используют впускные резонаторы на впуске, для снижения громкости впуска да еще и увеличивают объем от фильтра до дросселя!
Борьба с шумом в автомобиле. Теория. Часть 1
Автомобили с низким уровнем шума — это требования современного рынка. Сегодня покупателя интересует не только новая модель автомобиля, но и насколько он удобен в эксплуатации. Длительная поездка в автомобиле с высоким уровнем шума приводит к быстрой утомляемости водителя и снижает безопасность движения. К сожалению, многие детали автомобилей испытывают вибрацию и являются дополнительными источниками шума. За рубежом проблему снижения шума решают не только конструкционно, но и за счет применения широкого ассортимента вибро- и звукопоглощающих материалов. Дополнительное использование вибро- и звукопоглощающих материалов повысит комфортность Вашего автомобиля.
Людям непосвященным кажется, что шум – явление элементарное. Однако для знатоков, очевидно, что это не так.
И так для начала немного теории…
Различают шум внешний, оказывающий воздействие на окружающих, так и шум внутренний, оказывающий воздействие на водителя и пассажиров. Значение показателей шума для транспортных средств нормируется ГОСТ и международными стандартами.
Так нормативы для легковых автомобилей:
По внешнему шуму – не более 74 дБА (Евростандарт)
По внутреннему и внешнему шуму — не более 78 дБА ( отечественный ГОСТ).
За рубежом нормативы пересматриваются каждые 2 года, причем требования к снижению шума довольно жесткие – снижение на 2-3-дБА. В настоящее время отечественный ГОСТ остается неизменным в течение 13 лет!
Снижение шума на 3 дБА субъективно воспринимается человеком как, снижение звукового давления прим. в 2 раза. Зависимость изменения шума выраженная в дБа величина — логорифмическая.
Так, например, общий уровень шума:
в лесу (в безветренню погоду) — 50 дБА
лифт – 67дБА
двигатели реактивного самолета — 140дБА
Особое значение имеет частотная характеристика шума — важная составляющая акустического комфорта в салоне. Так автомобиль может «вписываться» в самые жесткие стандарты по общему уровню шума, но частотная характеристика шума будет такова что на всех или некоторых режимах движения можно услышать неприятные звуки высокой или низкой тональности, «завывания», скрипы и т.д.
В качестве примера можно привести семейство ВАЗ-2109 — изначально тихий (в салоне) автомобиль досаждает скрипом низкокачественного пластика и низкочастотным шумом («рычанием») на низких оборотах колен. вала (1,5-2,0 об/мин)
По природе происхождения шумы делятся на воздушные и структурные. Средой распространения воздушного шума является воздух. Средой распространения структурного шума является твердое тело. Применительно к автомобилю это выглядит так. Работающий двигатель через элементы крепления передает вибрацию на кузов, панели которого в зависимости от степени вибрации издают звук — структурный шум.
Источники шума на автомобиле.
Их условно можно разделить на две группы:
а) первичные:
Двигатель;
Трансмиссия;
Система выпуска отработанных газов;
Шины;
Потоки воздуха, обтекающие автомобиль при движении.(аэродинамический шум)
б) вторичные:
Металлические панели кузова (пол, крыша, крылья, двери, арки колесных ниш и т.д);
Крупногабаритные пластмассовые детали интерьера а/м (панель приборов, формованные накладки дверей, декоративный кожух переднего пола под рукоятку КПП, накладки стоек); Мелкие металлические конструкции (тяги привода замков, стеклоподъемников и т.п).
Пути распространения шума в автомобиле.
Воздушный шум от первичных источников проникает в салон а/м через неплотности кузова (дверные проемы, технологические отверстия переднего пола), а также остекление а/м. Чем толще стекло и панели кузова, тем выше их звукоизоляционные свойства. Воздушный шум от первичных источников тем ниже, чем оптимальнее конструкция самих источников: двигателя, трансмиссии, системы выхлопа, шин (высота и рисунок протектора).
Структурный шум проникает в а/м через элементы подвески к кузову силового агрегата, трансмиссии, системы выхлопа, ходовой части. Вибрация передаваемая через элементы подвески, заставляет колебаться все без исключения панели кузова, которые в свою очередь излучают структурный шум. Кроме того, звук, излучаемый элементами системы выхлопа (трубами, резонатором, глушителем), приводит к дополнительному возбуждению пола а/м, что вносит ощутимый вклад в общий уровень внутреннего шума. В общий уровень шума в салоне а/м немалую долю вносит отраженный звук. Отраженный звук — звук, получающийся при отражении звуковых потоков, издаваемых первичными источниками, от дорожного покрытия.
Методы борьбы с шумом.
Разделяются на конструктивный и пассивный.
Конструктивный метод:
1 — применение отбалансированных силовых агрегатов и узлов трансмиссии;
2 — правильный подбор и расчет эластичных элементов подвески силового
агрегата, трансмиссии, ходовой части, системы выхлопа;
3 — правильный расчет конструкции системы выхлопа и определение точек ее
подвески к кузову;
4 — правильное моделирование конструкции кузова и его жесткости;
5 — выбор прогрессивных конструкций уплотнителей окон и дверных проемов и
т.д.
Большинство отечественных автомобилей сходящих с конвейера не вписываются в ГОСТ, хотя это конструктивно заложено. В чем же причина?
Низкое качество комплектующих и сборки не улучшают акустику салона …
Практические приемы борьбы с шумом.
Результаты испытаний показывают, что установка полного комплекта шумоизоляционных материалов, например, на автомобиль ВАЗ-2110 позволяет при интенсивном разгоне на третьей передаче снизить интенсивность звука на 40%, а уровень звукового давления — на 30%.
Впрочем, естественно, никто не мешает, используя материалы «Шумоизол», предлагать и «более малобюджетную» или простую шумоизоляцию для массового потребителя, однако результат будет скромнее. В этом случае следует обращать внимание на тип автомобиля, где он произведен, насколько он старый и какой в машине двигатель. Анализ этих данных позволяет сосредоточить антишумовую обработку на наиболее проблемных местах и сократить расходы на данный вид услуг. Однако полная обработка позволяет, помимо шума, решить еще и проблему сохранения автомобиля.
Дело в том, что пористые материалы, ко всему прочему, способствуют сохранению температуры в салоне как зимой, так и летом. Меньше усилий тратит кондиционер на поддержание температуры в салоне – меньше расход топлива. К тому же, не выпадает конденсат на металле при перепадах температуры за бортом. При обработке подкапотного пространства изотоном быстрее происходит прогрев двигателя зимой и медленнее происходит остывание. Думаю, никого не нужно убеждать в том, насколько это полезно для автомобиля.
Рационально гасим автомобильные шумы и вибрации
Каждый из нас сам определяет важность тех или иных потребительских свойств автомобиля. Кого-то больше интересует простор, например, кого-то ― управляемость. Но акустический комфорт актуален для всех. Не нужно быть экспертом, чтобы понять, шумен ли автомобиль. Первые выводы можно сделать буквально в начале поездки. Тогда как, скажем, оценка плавности хода или тормозов требует времени. В индустрии шумы и вибрации объединены в англоязычное понятие NVH (Noise, Vibration, Harshness). За последним словом скрывается, скажем так, жёсткость, интенсивность явлений ― прямой аналог слову harshness в техническом русском не найти.
Если в области NVH всё плохо, человек физически это чувствует: перегружается нервная система и головной мозг, уходит внимание, снижаются тонус и реакция. Поэтому в современных ― более тихих ― автомобилях легче ездить на дальняк. Только не надо говорить, что со временем «стала лучше шумоизоляция»! С точки зрения теории, шумоизоляция ― последний и совершенно не обязательно самый эффективный способ обеспечить акустический комфорт. Сейчас разберёмся почему.
Про NVH трудно рассуждать без глубокого погружения в физику и математику. Чтобы не завязнуть в высоких материях, мы упростим некоторые вещи. Но не будет ошибкой сказать, что шум генерируется вибрациями. Сами по себе они тоже вредны, причём особенно для техники.
Итак, у любого колебания есть источник. Автомобильные шумы и вибрации генерируются прежде всего двигателем и выхлопной системой, катящимися колёсами, а также воздухом, обтекающим кузов. Есть ещё несколько десятков источников, но доминируют именно перечисленные. Обычно на городских скоростях основной «вклад» вносит силовой агрегат, на шоссейных 90-100 км/ч всё голосит практически в равной степени, а после 120-130 км/ч беспокоят в первую очередь возмущения аэродинамического и дорожного происхождения. Это в теории.
Любой шум, например от мотора, распространяется двумя путями. Механически — через вибрации панелей кузова и структурных элементов, имеющих физическую связь с источником, — и непосредственно по воздуху, в том числе «проникая» через те самые панели, как показано на иллюстрации. Поэтому есть три основных пути борьбы с шумом. В порядке приоритета это снижение интенсивности его происхождения, гашение вторичного излучения структурными элементами и только в третью очередь ― звукоизоляция, то есть «ловля» той составляющей, что передаётся воздушным путём.
Например, снижение шума от двигателя начинается ещё с организации процесса сгорания, которое по возможности должно быть сглаженным. Крупные излучатели звука ― блок цилиндров, крышка головки, поддон картера ― конструируются так, чтобы не резонировать в такт рабочему процессу в цилиндрах. Всё чаще подобные элементы делают из пластмасс, прямо на них наносятся шумопоглощающие материалы, а весь мотор по возможности «капсулируется». Раньше сильно шумели выхлопные системы, но невольно помогли катализаторы и фильтры твёрдых частиц, сглаживающие пульсации отработавших газов в помощь глушителям.
Дальнейшему распространению вибраций должны препятствовать опоры силового агрегата. Точки их крепления выбирают так, чтобы не провоцировать колебания кузова. Памятна история первых серийных ВАЗов-2108, у которых из-за неверно расположенной передней опоры вибрации и шум на холостом ходу достигали дискомфортного уровня. Опору переносить было поздно, её сделали мягче, что принесло ряд других проблем.
Сегодня гидравлические опоры силового агрегата, объединяющие в себе упругую и гасящую функцию (как дуэт пружины и амортизатора в подвеске), перестали быть экзотикой. Наиболее эффективны активные опоры, создающие движение в противофазе к вибрации либо изменяющие свою жёсткость в зависимости от условий.
Колебания, всё же попадающие на кузов, нужно минимизировать. Очень важно избежать резонансов. Максимально жёсткий кузов совершенно не обязательно получается и тихим. Монолитная конструкция может снизить резонансы, но увеличить структурную передачу шума.
В отличие от журналистов, автомобильные инженеры чаще оперируют понятием резонансных частот кузова, а не его жёсткости на кручение. Причём оптимальная частота не должна быть как можно больше или меньше ― она должна быть ровно такой, чтобы избегать резонансов. Потому что кузов ― лишь один из членов сложнейшей колебательной системы, в которую входят и упругие элементы подвесок, шины, сиденья, и все источники колебаний.
Силовая схема кузова разрабатывается с учётом всего перечисленного. Даже те детали, которые не несут серьёзной нагрузки, обладают усилителями и подштамповками, чтобы максимально противодействовать вибрациям. Высокопрочные и термически обработанные стали, прокат переменной толщины, технологии склеивания кузовных деталей и прочие ухищрения применяются даже в массовом автостроении. При этом компьютерная симуляция всё равно выявит остаточные вибрации. Что с ними делать?
Если в двух словах, в таких точках нужно изменить частоты собственных колебаний, чтобы уйти от резонанса. Например, применив вибродемпферы — жёстко или мягко закреплённые массы. Не стоит удивляться, обнаружив при ремонте где-нибудь в недрах переднего бампера чугунную трёхкилограммовую чушку: её здесь не забыли на заводе, а прикрутили строго согласно конструкторскому расчёту, дабы нивелировать колебания определённых частот. Грузы поменьше часто ставятся на детали подвески или выхлопной системы.
В определённых местах в полости кузова заливается пена, свойствами напоминающая строительную, а на плоские панели клеятся, например, битумные маты. Но не сплошняком, как при гаражном тюнинге, а точечно, выбирая места на базе компьютерного моделирования. Шум использует любые лазейки, поэтому минимизируется число отверстий в кузове, а особенно в моторном щите. Любое из них тщательно изолируется. Хорошо, что ушли в прошлое механические приводы акселератора и автоматических коробок передач, служившие мощным каналом передачи вибраций. И только после того, как все конструктивные резервы выбраны, наступает время звукоизоляции.
Если всё сделано верно на предыдущих стадиях, много её не потребуется. Например, для Гольфа седьмого поколения использовалось на четыре килограмма меньше шумоизоляционных материалов, чем для предшественника. Современные мягкие маты и ковры ― технологические шедевры, точно отформованные под контуры и рельеф моторного щита или пола. В салоне совсем без покрытия не обойтись, ибо оно выполняет ещё и теплоизоляционную функцию. Но не удивляйтесь, например, голому металлу вокруг запасного колеса в багажнике — это значит, по мнению производителя, шум успешно погашен первичными мерами.
Подобные «протоколы» касаются не только шума от двигателя, а применяются для каждого источника. Поверьте, о борьбе с гулом качения шин, аэродинамическими возмущениями или наружными звуками можно написать по отдельной статье. Там масса нюансов, тонкостей и хитростей. Домашняя оклейка дополнительными матами безусловно даёт эффект, но такой подход нельзя назвать рациональным. Ради пары децибел выигрыша придётся не только потратить тысячи рублей на материалы и работы, но ещё и возить с собой десятки лишних килограммов, расплачиваясь за них повышенным расходом топлива.
Последний писк моды ― системы активного шумоподавления, создающие с помощью колонок аудиосистемы полезный звук в противофазе вредному. «То на то» должно давать тишину. Увы, подобные системы работают не идеально точно, ограничены по мощности и частотному диапазону: такова физика. Шумы от мотора и дороги достигают ушей водителя и пассажиров всего за 0,009 с, а лучшие противосистемы реагируют за 0,002 с. Ясно, что они будут улучшаться, ― но главное, чтобы не получилось, как с ESP, когда развитие страховочной электроники обернулось ослаблением базовых конструкторских принципов.
Чем выше частота звука, тем сильнее он беспокоит. Например, в зоне частот 2000-4000 Гц утомляющее действие начинается с громкости 80 децибел (дБ), а при 5000-6000 Гц ― уже с 60 дБ. «Структурные» шумы, которые распространяются кузовом, в основном имеют частоту ниже 500 Гц и на слух воспринимаются как более низкочасточные, гудящие, басовитые. В автомобиле они в основном приходят от дороги, но есть и вклад выхлопной системы.
А возмущения, передающиеся акустическим путём, доминируют на частотах выше 1000 Гц (после 800 Гц они считаются высокочастотными). Здесь в основном голосят силовой агрегат и аэродинамика. Человек воспринимает звук в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц, но в автомобиле обычно приходится иметь дело с вилкой 30–8500.
Кроме спектрального состава (частотности шума) важен и характер спектра. Бывают широкополосные шумы, то есть беспорядочное смешение звуков, и тональные шумы. Например, подвывание электродвигателя усилителя руля или сипение хладагента в недрах кондиционера. Автомобиль может производить сотни таких специфических «нот», и хорошие производители на стадии дорожных испытаний «выводят» их полностью.
Кстати, значение громкости шума в децибелах совершенно не обязательно соответствует субъективным ощущениям человека. Хотя бы потому, что наш орган слуха по-разному воспринимает звуки разных частот. Да, шумомеры тоже обрабатывают сигналы от микрофона по сложной программе, пытаясь скопировать чувствительность уха. Но работает это не всегда. На практике автопроизводители обязательно ориентируются не только на замеры, но и на мнение экспертов. Порой звук проще перевести на более приятную нам частоту, чем погасить. Всё это решается в ходе дорожных испытаний.
Каких-либо ограничений по внутреннему шуму легковых автомобилей ни в ЕС, ни в США нет ― только по внешнему. Ясно, что производители кровно заинтересованы в том, чтобы клиенту в салоне было комфортно. У России же свой путь. При сертификации все новые автомобили, включая Rolls-Royce или Mercedes-Maybach S-класса, проверяют на соответствие Приложению №3 к техническому регламенту «О безопасности колёсных транспортных средств». То есть реально вешают в салоне микрофоны и замеряют шум по нескольким методикам ― в том числе при движении на постоянной скорости и в разгоне.
В целом шум не должен превышать 77 дБ, но есть масса оговорок. Для машин вагонной и полукапотной компоновки типа минивэнов допустимы уже 79 дБ. Если автомобиль сертифицируется как внедорожник (так делают даже с некоторыми кроссоверами), эти величины можно превышать на два децибела. В своё время коллекционное купе Porsche 911 R не попало в Россию именно из-за несоответствия специфическим требованиям к уровню внутреннего шума.
Хотя для спорткаров предусмотрена отдельная сноска. Если снаряжённая масса меньше двух тонн, а удельная мощность выше 75 кВт/т (102 л.с. на тонну), то допускается превышение на четыре децибела. Если на тонну приходится более 110 кВт (почти 150 л.с.), испытания вообще проводятся щадящим образом, лишь на постоянной скорости. В эти рамки вписываются очень многие «гражданские» автомобили. Даже у не шибко мощной 145-сильной Весты Sport 109 л.с. на тонну. Зачем тогда вообще городить огород с сертификацией внутреннего шума, вынуждая производителей на ненужные расходы, которые в конце концов будут заложены в цену машины?
Любопытно, что в учебниках по теории автомобиля советских времён о шумах и вибрациях, как правило, не сказано ни слова. Борьба с ними часто велась по остаточному принципу: когда уже готовы были и кузов, и двигатель, конструкторы начинали смотреть: а как бы сделать в салоне потише? Например, добавляли ту самую изоляцию, пропустив два первых шага: борьбу с источником возмущений и их распространением. Сегодня конкурентоспособный автомобиль можно построить, только если думать об NVH ещё на стадии компоновки, не говоря уж о проектировании.
Современные технологии бросают акустикам новые вызовы. Активное облегчение кузовов, применение лёгких материалов типа алюминиевых сплавов или композитов способствуют увеличению «структурного» шума. Шины становятся шире ― а значит, голосистее. В погоне за экологичностью процесс сгорания топлива в цилиндре часто становится менее «плавным» ― то есть генерирует больше колебаний.
Отказ от ДВС в пользу электромотора не облегчает задачу. Спектр частот, излучаемых двигателем, вместо привычных 2500–3000 Гц оказывается в дискомфортном районе 5000 Гц, где к нему примешивается новый тип шума ― электромагнитный. Проявляются новые звуки, на которые раньше не обращали внимания, потому что их заглушал ДВС. Например, создаваемые заслонками климат-контроля. Если посмотреть ещё дальше, в навязываемое нам беспилотное будущее, то роль NVH только вырастет, ведь кроме акустического комфорта в автомобиле почти нечего станет обсуждать. А шум ― субстанция вроде как понятная каждому из нас.
Никита Гудков, 15 мая 2020 в 12:55. Фото фирм-производителей и из открытых источников