Пластик, тише! Новое решение против шумных авто
Пластик, тише! Новое решение против шумных авто
Транспортный шум можно уменьшить сразу на несколько процентов, если при конструкции автомобилей применить техническое решение, предложенное учёным Тольяттинского государственного университета (ТГУ). Разработка доцента института инженерной и экологической безопасности ТГУ Игоря Дерябина заключается в уменьшении энергии звуковых волн, излучаемых корпусными элементами впускной системы двигателя.
Ограничение транспортного шума, как одного из наиболее опасных последствий быстрого роста парка автомобилей – актуальная задача экологии современных городов. Одним из основных источников шума автомобиля является двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и, в частности, его система впуска топливно-воздушной смеси в рабочие цилиндры. Есть возможность снизить на 12-15% производимый впускной системой ДВС шум путём заполнения межрёберного пространства системы термостойким вязкоупругим полимерным материалом с высоким уровнем демпфирования, а также введением в эту зону жестких армирующих элементов. Благодаря такому подходу стенки корпуса системы впуска меньше вибрируют, потому что материал поглощает энергию звуковых волн, а жёсткие элементы не дают им сильно раскачиваться. В результате двигатель становится значительно тише, что делает транспортное средство менее шумным. Об этом свидетельствуют результаты экспериментальных исследований, выполненных на моторном стенде в акустической безэховой камере. Тестирование проводилось на 4-цилиндровом автомобильном двигателе внутреннего сгорания объемом 1.8 литра.
– Уменьшение шума зарегистрировано в частотном диапазоне 500 - 3150 Гц, при том, что шумоизоляционные материалы эффективны, начиная с 1000 Гц, – рассказывает Игорь Дерябин. – Положительный антишумовой эффект такого технического решения очевиден, при этом общий уровень шума, производимого автомобилем, уменьшается ориентировочно на 2-3% как внутри салона, так и снаружи.
Технологические возможности для внедрения такого шумоизоляционного решения у автопроизводителей есть. Но при наличии современных легких и дешевых пластиковых материалов все стремятся делать впускные системы двигателей из них. Это хорошо для снижения веса машины, экономии топлива и удешевления производства. Однако пластиковые материалы более гибкие, чем традиционные металлические материалы, они легче вибрируют и «переизлучают» шум. Отсюда «конфликт интересов»: как обеспечить хорошие акустические характеристики и отсутствие лишних пульсаций впускных систем, если экономически выгодные материалы по своей природе способствуют увеличению шума и вибраций?
– Предлагается использовать особый, похожий на резину или смолу, вибродемпфирующий материал. – объясняет Игорь Дерябин. – Он очень хорошо поглощает вибрации и превращает их в тепло, вместо того чтобы издавать звук. В корпусе системы впуска есть своеобразные «рёбра жесткости», между ними пустоты. Вот их и надо заполнить специальным вибропоглощающим материалом. Чтобы сделать конструкцию еще прочнее, надо вставить внутрь этого заполнителя металлическую сетку или перфорированную пластину. Это придает дополнительную жесткость, как арматура в бетоне. В результате стенки меньше дрожат и, соответственно, меньше шумят, особенно на самых громких (низких) частотах. Это особенно важно для лёгких пластиковых конструкций.
Внедрение новшества возможно как на крупных автопроизводствах, так и в тюнинговых фирмах, занимающихся улучшением акустического комфорта автомобиля. Потенциальные возможности уменьшения звукового излучения, производимого корпусом полимерного модуля впуска ДВС, понятны.
Работа проведена в рамках реализации федеральной программы государственной поддержки и развития университетов «Приоритет 2030» национального проекта «Молодёжь и дети».
Статья Игоря Дерябина «К вопросу об уменьшении шума двигателей внутреннего сгорания транспортных средств» будет опубликована в электронном приложении к 10-му номеру журнала «Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением» (рецензируемое научное издание, единственный в России специализированный журнал в области обработки материалов давлением, выпускается с января 1959 года).