Menu toggle

Witamy

Silnik

Optymalizacja NVH: redukcja hałasu i wibracji w silnikach

Silnik samochodu jest źródłem licznych hałasów i wibracji. Efekty te nie zawsze są pożądane, a często są nawet postrzegane jako nieprzyjemne. W celu optymalizacji silników pod względem hałasu i wibracji można podjąć określone środki. Ulepszenia te odnoszą się częściowo do samego silnika, ale także częściowo do obszaru otaczającego silnik w komorze silnika.

Co oznacza skrót NVH?

Skrót NVH oznacza angielskie terminy noise, vibration i harshness. W tłumaczeniu na język niemiecki oznacza to hałas, wibracje i szorstkość. NVH opisuje słyszalne i odczuwalne wibracje, które mogą wystąpić podczas pracy maszyn, takich jak silniki. W przemyśle motoryzacyjnym efekty te są szeroko analizowane już na etapie projektowania.

  • Hałas: Hałas jest wrażeniem słuchowym, które jest zwykle powodowane przez wibracje. Wibracje te zwykle występują nieregularnie i mają zmienną strukturę. Silnik spalinowy w samochodzie może powodować ten efekt.
  • Wibracje: Termin oscylacje opisuje powtarzające się wahania zmiennych w systemie. W mechanice i motoryzacji są to zazwyczaj powtarzające się ruchy ciał lub mas. Dotyczy to na przykład karoserii samochodu.
  • Chropowatość: Chropowatość jest parametrem percepcji psychoakustycznej. U ludzi odczucie to zależy nie tylko od głośności, ale także od częstotliwości i czasu trwania. Niektóre częstotliwości modulacji sprzyjają szorstkości.

NVH w odniesieniu do silników spalinowych

Hałas i wibracje są często postrzegane przez kierowców samochodów jako nieprzyjemne, a czasami przeszkadzające. Dotyczy to w szczególności brzęczących lub szumiących dźwięków lub wibracji. Efekty te mogą występować we wszystkich typach silników spalinowych i mogą być przenoszone z silnika na nadwozie. Oprócz akustycznie odczuwalnego hałasu silnika, podczas pracy silnika spalinowego występują inne efekty. Na przykład wibracje mogą być łatwo odczuwalne przez fotel kierowcy, który jest przykręcony do nadwozia. Wibracje silnika mogą być również odbierane przez kierowcę jako irytujący szum przez nadwozie.

Różnica między NVH a konstrukcją akustyczną

NVH opisuje wibracje i wynikający z nich wzór hałasu. Środki związane z NVH mają na celu zwalczanie tych efektów. Wibracje i hałas powinny być unikane lub minimalizowane w miarę możliwości poprzez odpowiednie interwencje. W konstrukcji silnika, projekt akustyczny opisuje ukierunkowane środki mające na celu dostosowanie hałasu. Obejmuje to na przykład optymalizację dźwięku wydechu i hałasu wlotowego.

Ukierunkowane środki NVH dla silników spalinowych

Na efekty NVH w silnikach spalinowych można wpływać za pomocą szeregu środków. Producenci koncentrują się na optymalizacji komponentów lub instalowaniu dodatkowych komponentów w komorze silnika samochodu. Oprócz ulepszeń samego silnika, kluczowe znaczenie ma również zawieszenie jednostki i zoptymalizowana izolacja akustyczna.

  1. Zawieszenie silnika: Zawieszenie silnika ma znaczący wpływ na to, w jakim stopniu drgania mogą być przenoszone. Nowoczesne mocowania silnika lub mocowania silnika łączą silnik z nadwoziem i jednocześnie tłumią wibracje.
  2. Napęd łańcuchowy: Napędy łańcuchowe wewnątrz silników spalinowych mogą prowadzić do niepożądanych efektów w zakresie NVH podczas pracy. Obliczenia napędu łańcuchowego i skoordynowana konstrukcja kół łańcuchowych i łańcuchów prowadzą do optymalizacji hałasu.
  3. Łożyska jednostek: Jednostki pomocnicze i osprzęt silnika są elastycznie montowane lub łączone z silnikiem za pomocą łożysk. Poprzez optymalizację zainstalowanych elementów łożyskowych, często możliwe jest skuteczne zminimalizowanie przenoszenia drgań jednostek silnikowych.
  4. Pokrywa silnika: Nowoczesne silniki spalinowe często posiadają pokrywę silnika. Ta osłona na górze silnika, która jest zwykle wykonana z tworzywa sztucznego, nie jest tylko ze względów wizualnych. Osłona silnika jest często specjalnie zaprojektowana, aby tłumić hałas.
  5. Izolacja maski: Spód maski samochodu jest często wyposażony w izolację. Wbudowany element izolacyjny zmniejsza rozprzestrzenianie się hałasu i tłumi wszelkie wibracje części nadwozia. Mata izolacyjna jest również odporna na ciepło.
  6. Izolacja przedziału pasażerskiego: Izolacja przedziału pasażerskiego od komory silnika zmniejsza przenoszenie hałasu. Elementy izolacyjne zamontowane we wnętrzu za elementami bo azerii zapobiegają drganiom elementów nadwozia, takich jak drzwi i dach pojazdu.

Optymalizacja NVH w inżynierii motoryzacyjnej

Producenci samochodów wdrażają środki optymalizacji NVH w coraz bardziej ukierunkowany sposób. Dotyczy to zarówno rozwoju poszczególnych części silnika, jak i pojazdu jako całości. W niektórych przypadkach producenci wykorzystują już wspomagane komputerowo modele symulacyjne podczas opracowywania pojazdów. Gotowe prototypy są dalej optymalizowane na stanowisku testowym. Może to obejmować z jednej strony silniki, ale także pojazd z w pełni zainstalowanym silnikiem.

Dlatego producenci coraz częściej polegają na optymalizacji NVH

Nowoczesne i zoptymalizowane pod kątem zużycia paliwa silniki są obecnie bardziej pożądane w inżynierii motoryzacyjnej niż kiedykolwiek wcześniej. Dzięki zmniejszeniu liczby cylindrów, mniejszej pojemności skokowej i turbodoładowaniu, producenci wdrażają nowe specyfikacje w zakresie oszczędności paliwa i emisji zanieczyszczeń. Zoptymalizowane pod kątem masy, zmniejszone silniki są jednak coraz bardziej podatne na niepożądane wibracje i niekorzystne zachowanie akustyczne. Producenci muszą zoptymalizować te właściwości.

NVH z silnikami elektrycznymi

Zaawansowane systemy hybrydowe i silniki elektryczne są coraz częściej wykorzystywane w inżynierii motoryzacyjnej. Stawia to producentów i konstruktorów przed nowymi wyzwaniami w zakresie NVH. Na przykład, silniki elektryczne instalowane w samochodach elektrycznych mają zwykle zupełnie inne wzorce częstotliwości niż te występujące w silnikach spalinowych. Materiały i konstrukcja mocowań i elementów tłumiących są często na nowo optymalizowane i dostosowywane w tym kontekście.

Najczęściej czytane poradniki