Снижение внешнего шума автомобиля
Шумоизоляция автомобиля — технологический процесс, предназначенный для уменьшения степени проникновения посторонних звуков в салон автомобиля и снижения уровня шумов различного происхождения. Шумоизоляция является одним из необходимых шагов при проведении тюнинга автомобиля. Обработка автомобиля шумоизоляционными материалами так же позволяет повысить пассивную безопасность и придать антикоррозийные свойства. Комфорт - одна из главных эмоций в жизни любого человека. Производители современных автомобилей в гонке за минимальной стоимостью в условиях жёсткой конкуренции выполняют лишь минимально допустимые условия по акустическому комфорту и поэтому в последнее время тема дополнительной обработки автомобилей перед автолюбителями встаёт всё чаще и чаще.
Цели снижения уровня шума
Главная цель — комфорт водителя и пассажиров.
Манипуляции, выполняемые с автомобилем с помощью шумоизоляционных материалов, можно классифицировать по следующим задачам:
1) Собственно шумоизоляция
1.1. Снижение уровня дорожного шума
1.2. Снижение уровня шума от мотора
1.3. Устранение скрипов декоративных элементов салона
2) Улучшение звучания акустической системы
3) Теплоизоляция салона
В зависимости от этих задач проводится обработка различных частей автомобиля и при помощи разных материалов.
Источники шума
Совокупный уровень шума в салоне автомобиля зависит от возраста автомобиля, его технического состояния, от динамики движения и внешних факторов. Условно источники шумов можно классифицировать на две группы, в которых выделяются различные подгруппы
· Внешние источники шума - Это шум от качения колес, шум набегающего потока воздуха и различные звуки извне, не имеющие отношения к движению автомобиля: крики, стуки и т.п.
· Внутренние источники шума - Это, в первую очередь, рокот двигателя и шум трансмиссии. На втором плане - скрип соприкасающихся друг с другом отдельных элементов пластиковой отделки салона.
В процессе шумоизоляции определенным образом уменьшается воздействие тех или иных звуков различными способами, зависящими от природы звука.
Шумоизолирующие материалы
Для шумоизоляции автомобиля применяются различные материалы, отличающиеся как акустическими так физическими свойствами. Выделяют следующие их разновидности:
· Вибродемпфирующие
Мастичные (применяются как правило на вторичном рынке - тюнинг ателье).
Композиция слоя неотверждаемого герметика на основе модифицированного бутилкаучука от 1.5 до 3 мм толщиной с притесненной алюминевой фольгой толщиной от 60 до 100 мкм. Поскольку герметик имеет высокую клейкость снизу материал защищен слоем антиадгезионной бумаги. Удельный вес данных материалов колеблется от 2,5 до 6,5 кг на м.кв.
Битумные (применяются как правило на первичном рынке - автозаводы)
Основу данных материалов составляют битумы, модифицированные различными добавками, расширяющими их эксплутационные характеристики. Поскольку битумные материалы более жесткие, то они бывают как с покрытием из алюминевой фольги, так и с ПЭТ пленкой. В отличии от мастичных материалов битумные не обладают самостоятельной клейкостью, поэтому клеевой слой наносится на них отдельно. Толщина материалов составляет от 2 до 3,5 мм, удельный вес от 3,0 до 4,5 кг на м.кв.
Битумно-мастичные (применяются как правило на вторичном рынке - тюнинг ателье)
· Шумопоглощающие
· Тепло- звукоизолирующие
· Уплотнительные
Комплексное применение данных материалов снижает общий уровень шума внутри салона автомобиля, что существенно повышает комфортабельность автомобиля
Процесс шумоизоляции
Этап 1. Процесс шумоизоляции начинается с понимания того, что не устраивает человека в эксплуатируемом им автомобиле.
Этап 2. Подбор методов и средств решения выявленного недостатка.
Этап 3. Подготовка автомобиля (разборка салона автомобиля, подготовка обрабатываемой поверхности)
Этап 4. Собственно процесс обработки автомобиля.
Этап 5. Сборка салона автомобиля.
Современные требования к внешнему шуму автомобиля
За последние годы в европейских развитых странах отмечается большой прогресс в снижении шума легковых автомобилей. Это было достигнуто за счет постоянного уменьшения допустимых уровней внешнего шума и обеспечено развитием новых технологий по снижению шума. Шум новых легковых автомобилей за 25 лет уменьшился на 10–12 дБА. В 1994 г. вступила в силу поправка 02 к Правилам ЕЭК ООН №51. В 2003-05 годах предполагается введение поправки 03. Основные отличия введенных и вводимых в действие поправок к Правилам ЕЭК ООН заключается в следующем:
· ужесточение на 2-5 дБА допустимых уровней звука;
· введение методики подготовки глушителей, имеющих набивку волокнистыми материалами, к акустическим испытаниям (проверка на выдувание);
· включение во все Правила требований к испытательному участку дороги для проведения испытаний на внешний шум;
· набивка глушителей не должна содержать асбеста.
В России до 1999 г. действовала поправка 01 к Правилам ЕЭК ООН №51, т.е. для легковых автомобилей при разгоне на второй и третьей передачах от 50 км/ч на измерительном участке длиной 20 м предусмотрен средний уровень внешнего шума на расстоянии 7,5 м от оси автомобиля равный 77 дБА. С 1999 г ода вступила в силу Поправка 02, т.е. уровень шума должен быть понижен до 74 дБА.
Экспериментальное определение необходимого заглушения в системе выпуска легкового автомобиля
Во внешнем шуме легкового автомобиля при разгоне одно из первых мест занимает шум системы выпуска отработавших газов двигателя. Отвод газов от двигателя осуществляется через нейтрализаторы, трубопроводы, глушители. Правильно выбранный по акустическим показателям глушитель позволяет существенно снизить затраты на снижение шума автомобиля в целом.
Для детального анализа заглушения, создаваемого системой выпуска двигателя, необходимо располагать спектрами незаглушенного и допустимого шума. В качестве исходного принимается спектр шума системы выпуска автомобиля-аналога без глушителя. На рис. 1 показано расположение микрофона при измерениях внешнего шума и шума системы выпуска двигателя, а в табл. 1 представлены данные по незаглушенному шуму легкового автомобиля с бензиновым двигателем объемом 2,5 л на расстоянии 0,5 м от среза выхлопной трубы при разгоне на второй передаче, измеренные в соответствии с методикой. Как правило, наибольший уровень шума системы выпуска автомобильных ДВС наблюдается на частоте 125 Гц и в полосе частот 10001500 Гц. Повышенный шум на частоте 125 Гц обусловлен рабочим процессом, происходящим в двигателе, а шум в полосе частот 10001500 Гц вызван шумом потока отработанных газов, проходящих по системе выпуска двигателя с высокой скоростью.
Шум незаглушенного двигателя измерялся на автомобиле при полной длине системы
выпуска, но вместо глушителей устанавливались отрезки труб. Этот прием упрощает организацию измерений, несмотря на то, что резонаторы и глушитель должны снижать шум двигателя на выходе из приемной трубы, и спектр шума должен быть получен именно с этой трубой. Как показывает практика, указанное упрощение схемы измерений не влияет на уровни незаглушенного шума.
Заметим, что уровни внешнего шума автомобиля с выпускной системой без глушителей полностью определяются шумом выпуска. Поэтому, определив в этом случае разницу измеренных уровней выпуска в ближнем поле и внешнего шума автомобиля, получим поправку, позволяющую вычислить по уровням шума выпуска в ближнем поле его вклад во внешний шум автомобиля, оцениваемый по методике Правил ЕЭК ООН. Поскольку выхлопная труба смещена на 0,4 м вправо от продольной оси автомобиля, она располагается на разных расстояниях от точек измерения внешнего шума автомобиля с правой и левой стороны. Поэтому поправки для оценки вклада шума выпуска во внешний шум автомобиля слева и справа получились разными и составили 23 дБ(А) для вклада во внешний шум справа
и 24 дБ(А) -- для вклада слева. Эта же разница в 1 дБ(А) получается и теоретически, если считать источник шума точечным и использовать следующую формулу:
d =20lg[(7,5+0,4)(7,5-0,4)].
В соответствии с методикой определения вклада шума системы выпуска двигателя во внешний шум автомобиля, разработанной в отделе виброакустики ГНЦ НАМИ и изложенной в РД 37.001.025-85 «Методы акустических и газодинамических испытаний системы выпуска двигателя на автомобиле», система выпуска, имеющая шум на 810 дБ(А) ниже чем внешний шум автомобиля, не оказывает влияние на уровень внешнего шума. Таким образом, при уровне внешнего шума автомобиля равного 74 дБ(А) (Правила ЕЭК ООН 51-02) шум системы выпуска не должен превышать 6466 дБ(А) в дальнем поле или 8890 дБ(А) – в ближнем.