Что является источником вибрации в двигателе внутреннего сгорания

Что является источником вибрации в двигателе внутреннего сгорания

Nissan представляет новую гибридную силовую установку e-POWER

ЙОКОГАМА, Япония – Компания Nissan Motor Co. Ltd. представила первый автомобиль с новой гибридной силовой установкой e-POWER. Эта технология знаменует собой важный этап реализации концепции Nissan Intelligent Mobility и является важной вехой в процессе электрификации общества.

Силовая установка e-POWER – это комбинация передовых электромобильных технологий бестселлера Nissan LEAF, объем продаж которого превысил 250 000 единиц по всему миру, а также дополнительного бензинового двигателя небольшого объема, который при необходимости заряжает аккумуляторную батарею. В данном случае при том же уровне отдачи аккумуляторной батареи отсутствует необходимость во внешних зарядных устройствах.

Технология ePOWER

Система e-POWER обеспечивает полностью электрический привод автомобиля. Зарядка аккумуляторной батареи высокой емкости в системе e-POWER производится компактной силовой установкой, состоящей из бензинового двигателя, генератора, инвертора и электромотора. Система e-POWER существенно отличается от традиционных гибридных систем, в которых электродвигатель малой мощности «состыкован» с двигателем внутреннего сгорания, который приводит в движение ведущие колеса при движении с высокой скоростью или в случае разрядки аккумуляторной батареи. В системе e-POWER бензиновый двигатель не связан с колесами – он лишь заряжает аккумуляторную батарею, и в отличие от электромобилей источником энергии также является двигатель внутреннего сгорания.

Так как колеса приходят в движение именно благодаря действию электродвигателя, необходимо, чтобы он был мощным, а аккумуляторная батарея – емкой. Размер такой установки усложняет ее размещение в компактном автомобиле. Но компания Nissan нашла способ снижения массы силовой установки, оптимизировав распределение энергии и разработав более чувствительную методику управления. В результате Nissan создал систему, которая использует более компактную аккумуляторную батарею, нежели установленную в LEAF, но которая обеспечивает тот же уровень удовольствия от вождения.

Преимущества ePOWER

Установка e-POWER генерирует впечатляющий крутящий момент практически мгновенно, реагируя непосредственно на управление и команды водителя и обеспечивая плавный набор скорости. Стоит заметить, что система работает практически бесшумно. В e-POWER двигатель внутреннего сгорания функционирует нечасто, но топливная эффективность установки выше, чем в традиционных гибридных системах, особенно при движении по городу. e-POWER позволяет наслаждаться всеми преимуществами электромобиля, не беспокоясь о своевременности зарядки аккумуляторной батареи.

История создания

Развивая технологии автономного управления и разрабатывая новые электромобильные решения, Nissan демонстрирует свое стремление к будущему с нулевым уровнем выбросов вредных веществ и нулевой смертностью на дорогах. Эти стремления отражает концепция Nissan Intelligent Mobility, которая заключается в реализации стратегий по управлению и движению автомобилей, а также их интеграции в общество. Важным для Nissan является и обеспечение своих клиентов приятными впечатлениями от вождения, и ярким примером реализации этого стремления является разработка системы e-POWER.

В 2005 году Nissan сделал прорыв в технологии распределения энергии. Команда инженеров Nissan смогла усовершенствовать аккумуляторную батарею, чтобы сравниться с конкурирующими гибридными силовыми установками и сохранить при этом такие преимущества электромобиля, как практически бесшумная работа и эффективность использования энергии. Кроме того, интеграция двигателя внутреннего сгорания и электромотора в компактный автомобиль, а также повышение надежности силовой установки и снижение уровня шумов и вибраций стали основой создания системы e-POWER и её реализации в сегменте компактных автомобилей.

Nissan стремится создавать инновационные электромобили, использующие разные виды топлива, чтобы отвечать потребностям современных рынков, и разработка e-POWER демонстрирует это стремление, дополняя линейку электрических силовых установок Nissan. Компания также продолжает исследования в области оксидных и водородных топливных элементов и планирует представлять передовые продукты в различных отраслях, призывая общество к переходу на электромобили и электроснабжение.

Примечание для редакторов:

Система e-POWER классифицируется как гибридная силовая установка последовательного типа. Note e-POWER стал первым в мире серийным автомобилем компактного класса, оснащенным последовательной гибридной силовой установкой.

О Nissan в мире

Nissan Motor Co., Ltd. – автомобилестроительная компания полного цикла с головным офисом в г. Иокогама (Япония) и подразделениями в шести регионах мира: в странах ASEAN (Ассоциации государств Юго-Восточной Азии) и Океании, в Африке, на Среднем Востоке и в Индии, Китае, Европе, Латинской и Северной Америке. Штат сотрудников составляет более 247 500 человек. С 1999 г. Nissan Motor Co., Ltd. входит в Альянс Renault-Nissan. В 2015 финансовом году было продано 5,4 млн. автомобилей. Чистый доход в 2015 финансовом году составил 12,19 триллионов йен (119,07 миллиардов долларов США). Компания предоставляет своим клиентам огромный выбор – более 60 моделей автомобилей под брендами Nissan, Datsun и Infiniti. Nissan Motor Co., Ltd. занимает лидирующую позицию в мире по продажам электромобилей, ведущую роль среди которых играет Nissan LEAF – первый массовый, доступный по цене автомобиль, движущийся исключительно на электроэнергии, который остается самым продаваемым электромобилем в мире.

About Nissan Motor Co., Ltd. Nissan is a global full-line vehicle manufacturer that sells more than 60 models under the Nissan, INFINITI and Datsun brands. In fiscal year 2017, the company sold 5.77 million vehicles globally, generating revenue of 11.9 trillion yen. On April 1, 2017, the company embarked on Nissan M.O.V.E. to 2022, a six-year plan targeting a 30% increase in annualized revenues to 16.5 trillion yen by the end of fiscal 2022, along with cumulative free cash flow of 2.5 trillion yen. As part of Nissan M.O.V.E. to 2022, the company plans to extend its leadership in electric vehicles, symbolized by the world’s best-selling all-electric vehicle in history, the Nissan LEAF. Nissan’s global headquarters in Yokohama, Japan, manages operations in six regions: Asia & Oceania; Africa, the Middle East & India; China; Europe; Latin America; and North America. Nissan has a global workforce of 247,500 and has been partnered with French manufacturer Renault since 1999. In 2016, Nissan acquired a 34% stake in Mitsubishi Motors. Renault-Nissan-Mitsubishi is today the world’s largest automotive partnership, with combined sales of more than 10.6 million vehicles in calendar year 2017.

For more information about our products, services and commitment to sustainable mobility, visit nissan-global.com. You can also follow us on Facebook, Instagram, Twitter and LinkedIn and see all our latest videos on YouTube.

О Nissan в Европе

Компания Nissan является одной из наиболее полно представленных в Европе. Её штат насчитывает более 17 000 сотрудников, которые работают в локальных дизайн-студиях, исследовательских и конструкторских отделах, на производстве, в подразделениях логистики, отделах продаж и маркетинга. В прошлом году заводы компании Nissan, расположенные в Великобритании, Испании и России, выпустили в общей сложности более 660 000 автомобилей. В их числе компактные минивэны, кроссоверы, SUV, коммерческие автомобили и электромобили, включая Nissan Leaf – самый популярный в мире электромобиль.

Концепция Intelligent Mobility призвана указывать путь развития продуктов и технологий Nissan, определяя критически важные решения компании. Они указывают, что служит источником энергии для автомобилей, как они движутся и как интегрируются в жизнь общества. Nissan претендует на титул самого желаемого азиатского бренда в Европе.

Почему вазовские моторы постоянно трясет — экспертный разбор

Для начала разберемся, только ли тольяттинские двигатели неуравновешенн ы или это беда всех моторов.

Любой поршневой двигатель внутреннего сгорания генерирует вибрации в широком частотном диапазоне. Это не газовая турбина и не электродвигатель, где идеально отбалансированный ротор вращается с высокой частотой.

Вибрации можно разделить на три типа.

  1. Вибрации, от которых нельзя избавиться никакими техническими ухищрениями.
  2. Вибрации, вызванные неточным изготовлением деталей и узлов. Такие вибрации можно уменьшить, повысив допуски изготовления компонентов.
  3. Вибрации, вызванные неисправностями мотора.

Особенности ДВС

Любой четырехцилиндровый четырехтактный двигатель не сбалансирован. Казалось бы: два поршня идут вниз, два вверх, все уравновешено. Но остаются нескомпенсированными силы инерции второго порядка, которые пытаются сотрясать весь мотор вверх-вниз с частотой, вдвое превышающей частоту вращения коленвала. Для борьбы с этим явлением придумана схема с двумя балансировочными валами, вращающимися в противоположные стороны вдвое быстрее коленчатого вала. Эти валы своими колебаниями позволяют полностью компенсировать колебания от неуравновешенности шатунно-поршневой группы. Примером может быть ниссановский мотор MR20DE, который встречается на популярных у нас кроссоверах X-Trail и Qashqai.

Читать еще:  Шевроле тахо неисправность двигателя

Почему же вазовские мотористы не используют это решение? Дело в том, что такие системы ставят на двигатели с рабочим объемом от 2 литров. У такого мотора масса поршня с шатуном в сборе оказывается достаточно большой. Если же рабочий объем меньше, то и диаметр поршня и длина шатуна тоже меньше — как и общий вес деталей. Вследствие этого и вибраций меньше. Самый большой серийно выпускающийся в Тольятти двигатель имеет рабочий объем 1,8 л. Поэтому балансировочных валов здесь нет.

Культура производства

Никакой ручной сборки, обкатки, а потом разборки и промеров, как это делают в компании Rolls-Royce, на ВАЗе, конечно, не практикуют. Но и откровенного конвейерного брака, как иногда бывало в 90-е годы прошлого века, уже не увидишь. Однако всегда есть шанс того, что какому-то двигателю достанутся детали с неудачным совпадением допусков.

Дело в том, что разница в весе между двумя одинаковыми поршнями или шатунами из одной партии может достигать нескольких граммов. У большинства иномарок с двигателем рабочего объема 1.6–1.8 л допустимая разница не превышает трех граммов. А реально укладывается в 1–2 г. Хочется верить, что подобных допусков сегодня придерживаются и на ВАЗе. Но даже если и так — представьте, что самому тяжелому из комплекта поршню достанется еще и самый тяжелый шатун. Тогда разница между поршнем и шатуном в сборе одного из цилиндров будет значительно отличаться от массы этих деталей в другом цилиндре. Отсюда и повышенные вибрации.

Поэтому при ремонте с заменой деталей шатунно-поршневой группы хороший моторист постарается убрать разницу в весе ремонтных деталей. Для этого с поршня или шатуна удаляется небольшой слой металла с таким расчетом, чтобы все детали «подтянуть» по весу к самой легкой. Горе-мастер не обратит на это внимания и в результате может увеличить вибрацию собранного мотора.

Впрочем, от самого АВТОВАЗа на этом этапе уже ничего не зависит. А могут ли пересмотреть допуски деталей шатунно-поршневой группы на конвейере? Вполне. И это наверняка даст положительный эффект. Вот только нельзя забывать о том, что культура производства моторов на ВАЗе находится сегодня на среднем уровне и в целом соответствует ценовому диапазону выпускаемых автомобилей. Чем строже допуски, тем дороже в итоге конечный продукт. Готовы ли покупатели вазовских машин платить больше? Едва ли.

Качество комплектующих

Предложений на рынке запасных частей для вазовских моторов пруд пруди, гораздо больше, чем для иномарок. И это понятно: в рейтингах продаж АВТОВАЗ лидирует. Неудивительно и то, что среди прорвы запчастей масса поддельной или недостаточно качественной продукции. А это, в свою очередь, также влияет на вибронагруженность силового агрегата. Повышенные вибрации могут быть спровоцированы дефектами вспомогательных агрегатов, приводимых ремнем, или некондиционным маховиком, а также ведущим и ведомым диском сцепления. А еще в ходе эксплуатации добавить вибраций способен шкив коленчатого вала, особенно если у него начал расслаиваться резиновый демпфер. Очень часто на вазовских моторах вибрацию вызывают неисправные датчики массового расхода воздуха.

Заметно возрастают вибрации, когда есть недостатки в работе одного цилиндра — двигатель «троит». Вот несколько самых распространенных причин.

  • Перебои в искрообразовании. Возможные виновники — свеча, катушка, высоковольтный провод.
  • Перебои в подаче топлива (неисправна/засорилась форсунка).
  • Подсос неучтенного воздуха в один из цилиндров из-за негерметичной прокладки впускного трубопровода.
  • Низкая компрессия в одном из цилиндров. Может быть вызвана недостаточным уплотнением поршня в цилиндре, негерметичностью клапанного механизма или прокладки ГБЦ.

Все вибрации силового агрегата призваны компенсировать резинометаллические опоры. С этой задачей они справляются до тех пор, пока сами исправны. А при выходе из строя могут усиливать вибрации.

Вообще, надо отметить, что на форумах любителей Лады многие страницы посвящены вибрации и троению двигателей. Причем специалисты в дилерском центре чаще всего неисправности не усматривают — почти всегда ссылаются на плохой бензин. Доля истины в этом есть. Во-первых, во многих регионах качество топлива ощутимо хуже, чем в столице. Во-вторых, многие не от хорошей жизни заправляются на «левых» АЗС в надежде сэкономить. И такая экономия очень часто «вылезает боком».

В целом же вазовские двигатели по уровню вибраций лишь немного проигрывают аналогичным моторам иномарок в том же ценовом сегменте.

  • Шесть самых надежных двигателей (из тех, что еще продаются) мы собрали в этой публикации.

Эффективные способы подавления автомобильных шумов и вибраций

Каждый из нас определяет важность тех или иных потребительских свойств автомобиля. Например, для одних в приоритете простор, а для других — управляемость. Но одинаково для всех важна звукоизоляция. Не нужно быть экспертом, чтобы понять, шумно в автомобиле или нет. Первые выводы можно сделать уже в начале поездки, в то время как для оценки плавности хода или тормозов требуется времени. В промышленности существует так называемая “объединенная концепция NVH” (шум, вибрация и жесткость).

Если компоненты NVH работают плохо, это чувствуется: нервная система и мозг перегружены, нарушена концентрация внимания, снижается тонус и реакция. Поэтому на дальние расстояния комфортнее всего ездить на современных автомобилях с более качественным шумоподавлением. Только не думайте, что “звукоизоляция со временем стала лучше!” Теоретически звукоизоляция — это последний и далеко не самый эффективный способ обеспечения акустического комфорта. Теперь давайте разберемся, почему.

Трудно говорить о NVH без глубокого погружения в физику и математику. Дабы не зацикливаться на высоких материях, некоторые понятия мы упростим. Но вы не ошибетесь, если скажете, что шум порождают вибрации. Последние сами по себе также вредны, в особенности для техники.

Начнем с того, что у любой вибрации есть источник. Чаще всего это двигатель и выхлопная система, колеса и воздух, обтекающий кузов. Есть еще несколько десятков источников, но преобладают те, что перечислены выше. Обычно при движении в условиях города основную роль играет силовой агрегат, при движении по шоссе на скорости 90-100 км/ч практически все детали машины в равной степени влияют на шумообразование, а вот на скорости 120-130 км/ч первое беспокойство вызывают возмущения аэродинамического и дорожного плана. Но это в теории.

Любой шум, например от двигателя, распространяется двумя путями: механически — посредством колебаний панелей корпуса и структурных элементов, имеющих физическую связь с источником, и непосредственно через воздух, в том числе “проникающий” через те же панели. Поэтому есть три основных способа подавления шума. В первую очередь, это снижение интенсивности его источника. Во-вторых, ослабление вторичного излучения элементами конструкции. В-третьих, звукоизоляция, то есть “улавливание” той составляющей, которая передается по воздуху.

К примеру, чтобы снизить шум от двигателя, необходимо при возможности организовать слаженный процесс сгорания, который по возможности должен быть сглажен. Большие звуковые излучатели — блок цилиндров, крышка головки, поддон картера — созданы таким образом, чтобы не вступать в резонанс с тактом рабочего процесса в цилиндрах. Все чаще для производства таких элементов используют пластмассу, непосредственно на них наносят шумопоглощающие материалы, а весь двигатель по возможности “инкапсулируют”. В прошлом выхлопные системы производили много шума, но благодаря катализаторам и сажевым фильтрам, удалось сгладить пульсации выхлопных газов для поддержки глушителей выхлопа.

Следует избегать последующей передачи вибраций опорами силового агрегата. Точки их крепления необходимо выбирать таким образом, чтобы не провоцировать вибрации тела. Памятна история первого серийного ВАЗ-2108, в котором вибрации и шум на холостом ходу достигали некомфортного уровня из-за неправильно расположенной передней опоры. Двигать опору было уже поздно, ее сделали мягче, что повлекло за собой много других проблем…

Читать еще:  Ваз 2110 не заводиться на теплый двигатель

Сегодня гидравлические опоры силового агрегата, сочетающие в себе упругую и подавляющую функции (как сочетание пружины и амортизатора в подвеске), уже не являются экзотикой. Наиболее эффективны активные опоры, создающие движение в противоположной фазе вибрации или меняющие жесткость в зависимости от условий.

Вибрации, которые все еще касаются кузова, необходимо свести к минимуму. Очень важно избегать резонансов. Максимально жесткий корпус вовсе не обязательно означает отсутствие шума. Монолитная конструкция может способствовать уменьшению резонанса, но при этом и увеличить передачу структурных шумов.

В отличие от журналистов, инженеры-конструкторы часто используют понятие резонансных частот кузова, а не жесткость на кручение. Более того, оптимальная частота не должна быть как можно выше или ниже ― она должна быть именно такой, чтобы избежать резонансов. Ведь кузов является лишь одним из нескольких элементов сложнейшей вибрационной системы, включающей в себя упругие элементы подвески, шины, автокресла и все источники вибрации.

Несущая конструкция кузова разработана с учетом всего вышеизложенного. Даже те детали, которые не несут серьезной нагрузки, имеют стержни жесткости и штампованные армирующие пластины, чтобы максимально противодействовать вибрациям. Высокопрочные и термообработанные стали, прокатка переменной толщины, технологии склеивания кузовных деталей и другие ухищрения — все это используют даже в массовом автомобилестроении. В то же время с помощью компьютерного моделирования все равно можно обнаружить остаточные вибрации. Что же с ними делать?

Проще говоря, во избежание резонанса вам нужно изменить частоты собственных колебаний в таких точках. Например, при помощи гасителей колебаний — жестко или мягко закрепленных масс. Не удивляйтесь, если во время ремонта где-то в недрах переднего бампера найдете трехкилограммовую балку из чугуна: ее не забыли на заводе при сборке, а привинтили строго в соответствии с конструкторскими расчетами, чтобы сгладить колебания определенных частот. Меньшие грузы зачастую ставят на детали подвески или выхлопной системы.

Пену, которую по своим характеристикам напоминает строительную, заливают в полость кузова в определенных местах, а битумные маты, например, клеят к плоским панелям. Но при этом не по всей поверхности, как это принято в гаражном тюнинге, а выборочно на основании результатов компьютерного моделирования. Шум проникает через любые бреши, поэтому их количество в корпусе, и особенно в щите двигателя, сведено к минимуму. Любое отверстие тщательно изолируют. Хорошо, что механические приводы акселератора и автоматических коробок передач канули в Лету. Именно они были мощным каналом передачи вибраций. После того, как вы выбрали проектные резервы, пора приступить к шумоизоляции.

Если на предыдущих этапах не допущено ошибок, не потребуется много материала. Например, для Гольфа седьмого поколения мы использовали на четыре килограмма меньше шумоизоляционных материалов, чем для модели более старого поколения. Современные мягкие маты и ковры представляют собой настоящие шедевры техники, точно отлитые под контуры и рельефы моторного щита или пола. В салоне автомобиля вообще нельзя обойтись без покрытия, поскольку оно выполняет еще и теплоизоляционную функцию. Но не удивляйтесь, например, оголенному металлу вокруг запасного колеса в багажнике — это означает, что производитель позаботился о подавлении шума первичными мерами.

Такие “протоколы” применяют не только к шуму от двигателя, но и к каждому источнику. Поверьте, о борьбе с гулом от вращающихся колес, аэродинамическими возмущениями или внешними звуками мы можем рассказать в отдельных статьях. Здесь очень много нюансов, тонкостей и хитростей. Домашняя оклейка дополнительными ковриками, конечно, дает эффект, но рациональным такой подход назвать сложно. Ради пары децибел преимущества вам придется не только раскошелиться на материалы и работу, но и носить с собой десятки лишних килограммов, что в дальнейшем выльется в больший расход топлива.

Последняя тенденция — это активные системы шумоподавления, которые используют динамики аудиосистемы для создания полезного звука в фазе, противоположной вредному. Одно, помноженное на другое, должно давать тишину. К сожалению, такие системы, работают неточно, они ограничены по мощности и частотному диапазону. Ничего не поделаешь — физика. Шум от двигателя и дороги доходит до ушей водителя и пассажиров всего за 0,009 секунды, а лучшие противосистемы реагируют за 0,002 секунды. Очевидно, что они будут улучшаться ― но главное, чтобы не вышло как когда-то с ESP, когда развитие электроники безопасности обернулось ослаблением основных принципов проектирования…

Чем выше частота звука, тем сильнее он раздражает. Например, эффект усталости наступает с громкости 80 децибел (дБ) в диапазоне частот 2000-4000 Гц, а при 5000-6000 Гц — уже с 60 дБ. Структурные шумы, распространяемые кузовом, чаще всего имеют частоту ниже 500 Гц и воспринимаются на слух как более низкочастотные, гудящие, басовые. В автомобиле они в основном поступают с дороги, но выхлопная система также вносит свою лепту.

А помехи, которые передаются акустически, доминируют на частотах свыше 1000 Гц (после 800 Гц считаются высокочастотными). Здесь превалируют силовой агрегат и аэродинамика. Человеческое ухо воспринимает звук в диапазоне от 20 Гц до 20 000 Гц, но в автомобиле обычно приходится иметь дело с частотой 30-8500 Гц.

Помимо спектрального состава (частоты шума), важна и природа спектра. Существуют широкополосные шумы, то есть смесь звуков и тональных шумов. Например, завывание электромотора гидроусилителя руля или хрипение хладагента в недрах кондиционера. Автомобиль способен производить сотни таких особых “нот”, а хорошие производители “ликвидируют” их полностью еще на стадии дорожных испытаний.

К слову сказать, величина громкости шума в децибелах не обязательно соответствует субъективным ощущениям человека. Хотя бы потому, что человеческое ухо воспринимает звуки разных частот по-разному. Да, шумомеры также обрабатывают сигналы с микрофона в сложной программе в попытке скопировать чувствительность уха. Но это далеко не всегда срабатывает. На практике автопроизводители обязательно ориентируются не только на измерения, но и на мнение экспертов. Иногда легче перевести звук на более приятную для человеческого уха частоту, нежели подавить его. Все это решается в ходе дорожных испытаний.

Ограничений по внутрисалонному шуму для легковых автомобилей ни в ЕС, ни в США нет — только на внешний. Очевидно, что производители заинтересованы в том, чтобы клиенту было комфортно находится в автомобиле. Однако у России свой путь. В ходе сертификации все новые автомобили, в том числе Rolls-Royce или Mercedes-Maybach S-класса, проверяются на соответствие Приложению № 3 к техническому регламенту “О безопасности колесных транспортных средств”. При проверке специалисты вешают микрофоны в салоне и измеряют шум несколькими методами, в том числе при движении на постоянной скорости и при разгоне.

В общем, шум не должен превышать 77 дБ, но есть исключения. Для автомобилей вагонной или полукапотной компоновки (минивэны) допустимым считается значение в 79 дБ. Если автомобиль сертифицирован как внедорожник (так иной раз поступают и с некоторыми кроссоверами), то эти значения могут быть на пару децибел выше. В свое время коллекционный Porsche 911 R не попал в Россию именно из-за несоответствия требованиям уровня внутреннего шума.

Хотя для спортивных автомобилей предусмотрены отдельные условия. При снаряженной массе менее двух тонн и соотношении мощности к массе более 75 кВт/т (102 л. с. на тонну) допускается превышение на четыре децибелы. Если на тонну приходится более 110 кВт (почти 150 л. с.), то испытания проводят щадящим способом, только на постоянной скорости. В эти рамки вписывается множество гражданских автомобилей. Даже не очень мощная 145-сильная Lada Vesta Sport имеет 109 л. с. на тонну. Зачем тогда весь этот ажиотаж вокруг сертификации внутреннего шума, из-за чего производителю приходится нести ненужные расходы, которые в конечном итоге будут включены в цену автомобиля?

Интересно, что в учебниках по теории автомобилестроения советских времен о шуме и вибрации обычно не говорится ни слова. С ней зачастую боролись по остаточному принципу: когда и кузов, и двигатель уже были готовы, конструкторы начинали думать о том, как бы сделать в салоне потише. Например, они также использовали изоляцию, но при этом опустили первые два шага: борьбу с источником возмущений и их распространением. Сегодня конкурентоспособный автомобиль можно построить только в случае, если производитель задумывается о NVH уже на стадии компоновки, не говоря уже о проектировании.

Читать еще:  Двигатель 4216 прыгает температура

Современные технологии — это новые вызовы. Активное облегчение кузова, использование легких материалов способствует увеличению структурного шума. Шины становятся шире ― и, следовательно, производят все больше шума. В погоне за экологичностью процесс сгорания топлива в цилиндре зачастую становится менее плавным, что ведет к образованию больших колебаний.

Отказ от двигателя внутреннего сгорания в пользу электродвигателя не решит эту задачу. Вместо привычных 2500-3000 Гц частотный спектр, излучаемый двигателем, находится в неудобном диапазоне около 5000 Гц, где к нему примешивается новый тип шума ― электромагнитный. Появляются новые звуки, которые ранее не замечали, потому что их заглушал двигатель внутреннего сгорания. Например, те, которые создают заслонки климат-контроля. Если же еще глубже заглянуть в будущее с навязываемым нам беспилотным управлением, то роль NVH лишь возрастет, потому что обсуждать будет практически нечего, за исключением акустического комфорта в автомобиле. А ведь шум — это понятие, которое близко каждому из нас…

Автомобильная промышленность — Разработка, анализ вибрации и испытания на виброустойчивость

Продолжительность процессов разработки продукта от концепции до серийного производства постоянно сокращается. Это особенно актуально в автомобильной промышленности, где переход на электромобили ускоряет изменение. Новые компоненты и использование облегченной конструкции требуют тщательного анализа вибрации.

Несмотря на то, что механические свойства компонентов и целых групп компонентов все более и более тщательно исследуются с помощью численного моделирования, для подтверждения этих расчетов по-прежнему требуются экспериментальные измерения физических объектов. Бесконтактные методы измерения, например, лазерная виброметрия, имеют преимущество, поскольку не влияют на вибрации компонентов и обеспечивают отличные результаты за очень короткое время с небольшими усилиями.

Превосходное качество сигнала инфракрасной технологии Optomet обеспечивает наилучшие результаты измерений даже на плохо отражающих поверхностях. Это делает устройства пригодными для измерения любых компонентов вне зависимости от материала, из которых они изготовлены, или оптической отражательной способности. Простота использования Optomet и широкие возможности измерения сокращают время разработки.

Независимо от вашего применения в области бесконтактной вибрации, будь то в аэродинамической трубе, на испытательном стенде, в акустической лаборатории, для экспериментальных модальных испытаний или для разработки таких компонентов, как датчики или приводы, команда Optomet будет рада помочь вам в выборе подходящего решения для виброметрии и его внедрения.

  • Аэроакустика
  • Шум тормозов
  • Электроприводы
  • Сенсорные дисплеи
  • NVH исследование

Аэроакустика

Аэроакустика изучает шум, вызванный аэродинамическим потоком. Турбулентный поток, а также поток, проходящий через конструкции и вокруг них создают вибрации компонентов. Эти вибрации, в свою очередь, являются причиной генерации и излучения звуковых волн, некоторые из которых люди воспринимают как неприятные. Необходимость соответствовать более жестким нормам в отношении выбросов также вызывает повышенный спрос на шумозащитные конструкции.

Снижение шума особенно важно в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Примеры шума включают в себя шум двигателей самолета или аэродинамический шум транспортных средств и высокоскоростных поездов. По мере того, как другие звуки шума все больше и больше уменьшаются или устраняются (пример— замена двигателей внутреннего сгорания транспортных средств на электрические приводы), шум, вызванный потоком, воспринимается как более актуальный и разрушительный.

Уровень шума в воздухе измеряется микрофонами или целым набором микрофонов. Тем не менее, когда необходимо определить возможные источники звука, требуются методы измерения с лучшим пространственным разрешением, например, сканирующая лазерная доплеровская виброметрия.

С помощью лазерных сканирующих виброметров Optomet можно бесконтактно и с высокой точностью исследовать как небольшие конструкции, так и транспортные средства в целом. Удобное в использовании программное обеспечение OptoSCAN позволяет проводить измерения быстро и предлагает широкий спектр эффективных анализов и четкие двухмерные дисплеи для анимированного отображения и для решения задачи. Например, корреляция форм вибрации с частотами, зарегистрированными в воздушном шуме, может использоваться для того, чтобы сделать важные выводы о местоположении и типе генерации звука; также можно принять соответствующие конструктивные меры по подавлению шума.

Инфракрасная лазерная технология (SWIR) сканирующего виброметра Optomet обеспечивает достаточный уровень сигнала для надежного измерения вибрации даже на больших расстояниях измерения, превышающих 10 метров. Даже темные или отражающие изогнутые измерительные поверхности можно измерять без обработки, улучшающей отражение. Также возможны измерения без искажений через толстые стеклянные поверхности между виброметром и объектом измерения.

Шум тормозов

Шум тормозов — одна из основных проблем, с которыми сталкиваются потребители в автомобильной промышленности. Хотя шум тормозов является преимущественно субъективным раздражающим фактором, который означает высокую стоимость гарантийного ремонта для производителя, характеристики и долговечность также могут снижаться из-за нежелательного динамического поведения тормозной системы. Работа производителя с поставщиками и субпоставщиками для разработки новых оптимизированных тормозных систем или решения проблем с существующими конструкциями.

Динамическое поведение тормозной системы имеет решающее значение для общей оценки функциональных и воспринимаемых характеристик торможения транспортного средства. Поскольку комфорт пассажиров имеет такое большое значение в автомобилестроении, производители стремятся снизить затраты на гарантийный ремонт и предлагают более низкий уровень шума, вибрации и жесткости (NVH), чтобы завоевать долю рынка за счет устранения визга тормозов. Особенно в сегменте автомобилей премиум-класса акустический комфорт является важным фактором для потенциальных покупателей при принятии решения о покупке. Кроме того, шум тормозов ощущается тем больше, чем больше устраняются другие источники шума, такие как шум двигателя, например, за счет использования современных электроприводов.

Причиной визга тормозов является трение между тормозным диском и тормозными колодками и возникающее в результате возбуждение режимов вибрации на частотах, которые воспринимаются человеческим ухом как неприятные. При разработке тормозов модели конечных элементов используются для определения таких режимов и устранения их возникновения путем соответствующей адаптации геометрии тормоза или других конструктивных мер.

Сканирующий лазерный доплеровский виброметр Optomet обеспечивает бесконтактное обнаружение, анализ и трехмерное анимированное представление вибраций, возникающих на поверхностях тормозного диска, колодки и суппорта, что позволяет точно сравнивать расчеты модели анализа методом конечных элементов с реальной динамикой вибраций.

Чтобы исследовать динамику тормоза, можно возбудить тормоз до вибрации с помощью модального молотка или измерить вибрацию тормоза в рабочих условиях. Первый метод обеспечивает измерения во всех режимах использования тормозной системы, но при этом не учитывается влияние креплений и муфт на характеристики вибрации, а также стандартные режимы, с которыми водитель сталкивается в реальной машине. При втором методе сканирующая лазерная технология используется для оперативного анализа вибрации системы, состоящей из тормозных дисков, колодок и суппортов, на динамометрическом стенде для испытаний тормозов в условиях, максимально приближенных к реальным. Однако целенаправленную стимуляцию скрипящих шумов обычно трудно повторить. Сканирующие лазерные виброметры Optomet предназначены для измерения только при появлении визга тормозов, что экономит время и повышает эффективность тестирования.

Технология лазерного виброметра коротковолновой инфракрасной области спектра (SWIR) Optomet идеально подходит для измерения тормозных систем и компонентов в автомобилестроении. Решающее преимущество решения Optomet по сравнению с обычными системами на основе гелий-неоновых лазеров особенно очевидно при измерении вращающихся тормозных дисков на динамометрическом стенде. Дополнительные испытания виброметров на основе лазера SWIR и гелий-неоновых лазеров показали, что из-за чрезмерного уровня шума оптического сигнала системы на основе гелий-неоновых лазеров не могут предоставить данные измерений достаточного качества или отношение сигнал/шум. Исследуемые резонансы теряются в шуме. С другой стороны, использование технологии лазерного виброметра SWIR от Optomet приводит к значительным улучшениям и в этих применениях позволяет получать данные с уровнями шума, которые на 40-50 дБ ниже резонансных пиков.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector