Методы активного шумоподавления в автомобиле
Уровень шума внутри автомобиля оказывает большое влияние как на комфорт, так и на безопасность передвижения. Помимо пассивной звукоизоляции, существуют также активные системы шумоподавления.
Методы активного шумоподавления были разработаны более 80 лет назад и изначально не создавались вообще для автомобилей. В конце концов, шум сопровождает нас в повседневной жизни практически везде, но это всегда было особенно утомительно на рабочих местах. Разработка этих методов началась в 1970-х годах, когда цифровые технологии стали находить практическое применение во все более широком масштабе. Первые попытки использовать активные системы шумоподавления в машинах и автомобилях были сделаны только в 1990-х годах.
Высокий уровень шума, поддерживаемый в течение длительного времени, оказывает очень негативное влияние на здоровье человека. Учитывая профессиональных водителей, которые проводят много часов в транспортных средствах, шум в салоне оказывает существенное влияние на безопасность их работы. Высокий уровень шума вызывает утомление нервной системы, снижает чувствительность зрения и ухудшает ориентацию в окружающей среде. Как ни парадоксально, это шум, который часто приводит к засыпанию за рулем. Поэтому надлежащее глушение салона автомобиля является очень важным аспектом при проектировании автомобиля.
Примеры уровней шума
Звукоизоляция автомобиля является одним из способов повышения комфорта в пути. Как автомобиль работает после модификации передней двери? Удалось ли моему любителю достичь желаемого эффекта и как прошел процесс звукоизоляции?
В настоящее время практически каждый автомобиль оснащен аудиосистемой. Поэтому на плате всегда есть хотя бы одна пара динамиков, которые можно использовать в активных методах шумоподавления. Системы ANC (Active Noise Control), основаны на излучении «шума», то есть обратной звуковой волны, создаваемой источником шума. Как именно это работает?
Деструктивная интерференция акустических волн
Источник шума, также называемый оригинальным источником звука, излучает определенную акустическую волну. Он считывается с помощью преобразователя для сбора сигналов, например микрофона. Это является источником электрического опорного сигнала, который посылается на электронный контроллер. На основе ранее созданного алгоритма он генерирует электрический компенсационный сигнал и отправляет его на вторичный источник, то есть на громкоговоритель. Акустическая волна от первичного источника и вторичного источника складываются вместе и создается так называемая деструктивная интерференция. Именно она ответственна за снижение амплитуды звукового давления.
Для правильной работы всей системы также необходимо предоставить контроллеру информацию об эффективности всего процесса. Для этого используется другой микрофон, который находится в звукоизолированном месте. Он предоставляет информацию системе управления о шуме после демпфирования через так называемые сигнал ошибки. Параметры контроллера изменяются в зависимости от сигнала ошибки. Это называется адаптацией.
Схема активной системы шумоподавления
Помимо считывания акустической волны от источника шума, микрофон также может собирать волны, излучаемые динамиком, то есть вторичным источником. Акселерометр может быть установлен, например, рядом с двигателем.
Однако это не единственное место, где установлены датчики, поскольку оказывается, что самым большим источником шума является не моторный отсек. Исследования показали, что хорошие результаты по шумоподавлению достигаются, если акселерометр, считывающий эталонный сигнал, находится позади точки звукоизоляции (если смотреть спереди автомобиля). На это влияют турбулентность воздуха, звук выхлопной системы и качение шин.
Неподрессоренные массы. Как они влияют на комфорт вождения?
В системах активного шумоподавления в автомобилях вторичный источник, то есть громкоговоритель, по-прежнему является самым слабым звеном. Проблема заключается в его структуре, которая не обеспечивает линейного и достаточно четкого звучания. В будущем, скорее всего, будут использоваться «активные» материалы с пьезоэлектрическими материалами. Созданные таким образом акустические барьеры заменят используемые в настоящее время.
Большая часть акустической энергии, излучаемой в виде шума внутри автомобиля, сосредоточена в диапазоне частот ниже 1000 Гц. Пассивная звукоизоляция изоляционными материалами в основном обеспечивает ослабление акустической энергии в диапазоне выше 500 Гц. Поэтому разработка методов активного шумоподавления очень важна, потому что они подавляют шум в основном из нижнего частотного диапазона, даже около 100 Гц.
СтопШум: шумоизоляция автомобиля своими руками
Содержание
Содержание
Хорошая шумоизоляция автомобиля позволит не только слушать любимую музыку с комфортом, но вести машину, не отвлекаясь на посторонние звуки. Таким образом она косвенно влияет на безопасность водителя и пассажиров. Улучшить шумоизоляцию автомобиля можно не только в автомастерских, но и самому. Это потребует от автовладельца некоторых навыков, однако поможет сэкономить значительную сумму и стать уверенным в качестве проведенных работ.
Классификация материалов по назначению:
Весь процесс шумоизоляции автомобиля может занять около двух-трех дней, так как эта процедура требует аккуратности и внимательного подхода. Удобнее всего проводить все работы в закрытом помещении (гараже или автомастерской). Это исключит влияние внешних факторов и позволит не отвлекаться на внезапные изменения погодных условий или изменения естественного освещения.
Вибропоглощающий материал необходимо прогреть перед установкой, для чего его следует положить на несколько минут на солнце или прогреть строительным феном. Это значительно упростит процесс установки.
Перед тем, как приступить к шумоизоляции, необходимо ознакомиться с инструкцией к автомобилю, чтобы не встретиться с неожиданностями при разборке салона.
Необходимые инструменты:
Необходимые материалы:
Шумоизоляция дверей
Шумоизоляция дверей — более простой процесс, чем все остальные. С него лучше начать — это станет неплохой тренировкой перед другими этапами работы и добавит уверенности. Запаситесь «клипсами», которые используются для крепления дверных карт к каркасу двери, так как при демонтаже дверных обшивок и других элементов салона они могут обломиться.
Процесс работы:
Если вы хотите получить максимальный эффект от шумоизоляции, потребуется перекрыть вибропластом все технические отверстия в дверном пространстве (крепления ручек стеклоподъёмников, ручки открывания двери, отверстия под динамики). Так внутри двери создастся «акустический короб», который позволит динамикам выдавать более качественный звук.
Шумоизоляция пола
Порядок действий:
Шумоизоляция крыши
Шумоизоляция крыши необходима, для того чтобы снизить шум с улицы (дождь, град). Помимо тишины, качественно шумоизолированная крыша будет сохранять температуру в салоне, если ее проклеить теплоизолятором.
Шумоизоляция багажника
Шумоизоляция багажника необходима для комплексного устранения уровня шума. Багажник служит резонатором звуков, издаваемых днищем, глушителем и другими элементами движущегося автомобиля. Шумоизоляция багажника позволит снизить шум от перевозимого груза и улучшит теплоизоляционные свойства автомобиля.
Шумоизоляция капота
Пожалуй, самый простой этап из всех. При виброизоляции капота необходимо остановить выбор на вибропоглощающем материале на битумной основе, так как любой другой может не выдержать высоких температур.
Не рекомендуется клеить вибродемпфер на ребра жесткости, иначе заводская шумоизоляция (если она изначально была установлена) не встанет на свое место.
Если все сделано правильно, то вы избавитесь примерно от 60% шума внутри салона. Как и в большинстве других дел, главное — не торопиться и быть аккуратным. Если что-то пошло не так, не бросайте работу на полпути. Удачной дороги!
Активная шумоизоляция и с чем ее едят
Здарова Пикабушники, расскажу я вам о том, что такое система активной шумоизоляции(дальше САШ). С САШ я столкнулся при покупке ушей Bose QC25. Вкратце говоря, САШ просто отсекает внешние шумы в диапазоне 50-600Гц (цифры у всех разные). Именно такие частоты проходя через обычную шумоизоляцию чашек наушников имеют шум метро и прочая повседневная суета. Впервые данная система появилась 50 годы, хотя патент на нее вообще датируется 1934г. Тогда она нашла свое применение в кабинах вертолетов, где используется и по сей день. Для гражданских САШ открылась в 80ые благодаря немалоизвестной компании Bose.
С физической точки зрения САШ довольно проста: звук представляет собой волну, а следовательно мы можем создать зеркальную исходной волну, которая погасит исходную и мы получим долгожданную тишину. В каждом ухе(чаше наушников) находятся микрофоны, которые распознают внешние шумы. Далее распознаваемый внешний сигнал преобразуется и отправляется на основной динамик. Новая волна действует в противофазе и сводит внешние шумы к нулю(почти к нулю).
А теперь поговорим об этой системе непосредственно в наушниках. Подавление шумов действительно есть. В них я спокойно шел по оживленной улице и не слышал машин(музыка была не громкой). Но есть и пара минусов. Во-первых, САШ можно включать и выключать, но без САШ качество звука посредственное. Во вторых, не на всех САШ хорошо действует. Меня, поначалу, раздражал писк(похож на высокочастотный ультразвук) при выключенной музыке. Я к нему привык очень быстро и уже не замечаю, но есть и те, кого от этого писка чуть ли не штормит. Для меня в САШ плюсов куда больше чем минусов, но их не упомянуть я не мог.
Теперь о цене вопроса. Bose QC25(фото сверху) обошлись мне около 20.000 по летнему курсу евро. С САШ я пока не нашел бюджетных ушей, что является безусловным минусом. Тут уже все зависит от целей. Например, я их брал для повседневного использования(для работы с ПК он бесполезны). Музыка на них хорошо, да и к качеству пререканий нет. После старых наушников это был «оргазм» для ушей. На этом все, всех Пикабушников с Новым годом!
Почему гелий меняет наш голос, а также что такое инертные газы
На уроках химии мы слышали об инертных газах. Их еще называют благородными, такое красивое название было дано не с проста, ведь все инертные газы, а именно гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, а также радиоактивные радон и оганесон обладают очень низкой химической активностью, их соединения с другими веществами существуют лишь в специальных, экстремальных условиях, а значит, эти газы не горят и не поддерживают горение, более того, не имея цвета, запаха и вкуса они не токсичны для человека, их вообще как будто нет, настоящее благородство!)
Но это не совсем так, инертные газы хоть и не отравляют человека, но наркотически действуют на него, однако это не относится к гелию и неону, поскольку их наркотический эффект проявляется при очень повышенном давлении, впрочем, поэтому наркоманы и не дышат шариками с гелием.
Интересным фактом является то, что инертные газы переходят в жидкое состояние при экстремально низких температурах, при этом почти сразу после переходя в твердое состояние. Таким образом разница между температурой кипения и плавления у веществ состовляющих инертные газы 2-5, максимум 10 градусов.
Вообще гелий удивителен. Во Вселенной он второй по распространенности после водорода, но на Земле существует в совсем малых количествах, однако не беспокойтесь, на надувание шариков всем хватит). Из за практически самого малого размера атомов гелия, они почти не сталкиваются друг с другом, когда гелий находится в газообразном состоянии, что делает гелий идеальным газом (идеальный газ это такая теоретическая модель, можете посмотреть о ней в Википедии подробнее).
Еще одна занимательная вещь, что гелий, как и все инертные газы светится при пропускании через него электрического тока. Причем при изменении давления внутри газа, можно менять его цвет. Это связанно с тем, что с увеличением давления, электроны начинают чаще сталкиваться с атомами гелия и общая энергия вещества увеличивается, приводя к изменению цвета. Так гелий может светиться желтым, розовым, оранжевым и зеленым цветами.
Но мы то все знает гелий как веселый газ, смешно изменяющий наш голос. Почему так происходит? Тут нужно разобраться, что вообще такое звук, издаваемый нами при выдохе.
По простому звук есть колебание молекул или других мельчайших частиц среды, улавливаемое нашим ухом. Такой средой является воздух. Когда мы издаем какие либо звуки, наши голосовые связки вибрируют, создавая колебания среды, то есть воздуха. Чем чаще колеблятся связки, тем выше высота звука. Если мы вдохнем вместо воздуха гелий, он станет средой для распространения звука. Но из за гораздо меньшей плотности гелия, он создает меньшее давление на голосовые связки, чем воздух, позволяя им вибрировать быстрее и издавать более тонкий звук.
Так, для понижения голоса можно вдохнуть плотный газ, например фторид серы, он в 5 раз тяжелее воздуха и сильно понижает частоту колебаний голосовых связок, позволяя Вам говорить как Халк:).
Шумоизоляция автомобиля, по всем правилам, своими руками.
В данной статье мы разберем, что такое шумоизоляция и с чем ее едят. А также поймем как правильно сделать шумоизоляцию своими руками.
Шумоизоляция автомобиля — это процесс, предназначенный для снижения уровня посторонних шумов в автомобиле. Шумоизоляция является одним из необходимых шагов при проведении тюнинга автомобиля. Помимо комфорта, обработка автомобиля шумоизоляционными материалами придает антикоррозийные свойства. Можно сделать незначительную шумоизоляцию в автомобиле, а можно и по полной программе. Всё зависит от того, с какой целью вы её делаете.
Перед тем, как делать шумоизоляцию автомобиля, давайте разберемся с источниками шума. Условно их можно разделить на две группы:
— Внешние источники — шум от колес, шум от потока воздуха, да и вообще, все посторонние шумы, доносящиеся с улицы.
— Внутренние источники – это шум двигателя, трансмиссии, скрип различных элементов отделки салона.
Теперь определимся с целью, для чего же стоит делать шумоизоляцию автомобиля своими руками? Конечно главная цель – это комфорт водителя и пассажиров. Какие же конкретно плюсы дает полная шумоизоляция авто?
— Снижение уровня дорожного шума
— Устранение скрипов элементов салона
— Снижение уровня шума от мотора
— Улучшение звучания акустической системы
— Теплоизоляция салона
В зависимости от этих задач проводится обработка разных частей автомобиля с помощью разных материалов.
Материалы для шумоизоляции машины
Для шумоизоляции автомобиля применяются различные материалы, которые отличаются как акустическими, так и физическими свойствами. Из них выделяют следующие виды:
— Вибродемпфирующие
— Шумопоглощающие
— Уплотнительные
— Тепло и звукоизолирующие
Для обработки различных участков автомобиля используется материал разной толщины и фактуры.
Например, для шумоизоляции пола, багажника, колёсных арок, перегородки моторного отсека, центрального тоннеля — применяется более толстый виброизолирующий материал: Визомат ПБ-2, Вибропласт M2, BiMast Super, Визомат МП, или BiMast Bomb.
Для шумоизоляции дверей: Вибропласт M2 или Визомат MП.
На пол, поверх тяжелого вибродемпфирующего материала наносится мелкопористая звуко-тепло-изоляция: Вибротон или Сплэн.
Для шумоизоляции крыши автомобиля используется Вибропласт M1 или Битопласт.
Для обработки пластмассовых деталей салона используется уплотнительный материал Битопласт или Маделин. В этом случае следует полностью разобрать панель приборов, стыки проложить полосками шириной 10-15мм.
Для достижения хорошего эффекта шумо и виброизоляции моторного отсека, рекомендуется на перегородку моторного отсека со стороны салона приклеивать следующие материалы:
— первый слой Вибропласт M2;
— второй слой Сплэн;
— третий слой Визомат ПБ-2.
Для шумоизоляции капота используется материал Изотон ЛМ.
Для достижения хорошего результата, вибропоглощающими материалами необходимо обработать 50–70% от общей изолируемой поверхности. Автомобиль невозможно сделать абсолютно бесшумным, при оптимальном использовании материалов возможно добиться снижения шума на 3-4 Дб., что считается довольно хорошим результатом. Принимая решение о необходимости шумоизоляции автомобиля (своими руками), следует иметь в виду, что причиной различных шумов могут быть неисправности его узлов и агрегатов (двигатель, трансмиссия, подвеска и т.д.). После проведения необходимого ремонта уровень акустического комфорта, может оказаться вполне удовлетворительным.
Сколько необходимо материала, при шумоизоляции своими руками?
Подробнее что, куда и сколько:
Для шумоизоляции дверей, крыши, багажника, капота и пола необходимо использовать выбропоглощающие материалы (Вибропласт, Бимаст, Визомат). Минимальный расход — 6м2 (15 листов размером 0,53х0,75м).
Для шумоизоляции колесных арок и перегородки моторного отсека поверх слоя Вибропоглощающего материалов необходимо провести обработку теплозвукоизолирующим материалом (СПЛЕН). Минимальный расход — 2,5 м2 ( 2 листа размером 1х1,25м).
Для шумоизоляции пола и багажника поверх слоя Вибропоглощающего материала необходимо сделать обработку теплозвукоизолирующими материалами (Изолон ППЭ, Стизол, СПЛЕН ). Минимальный расход — 4 м2 ( 3 листа размером 1х1,25м).
Рационально гасим автомобильные шумы и вибрации
Для настройки и проверки акустических свойств, в частности, используются безэховые камеры ― в том числе с беговыми барабанами или интегрированные в аэродинамические трубы.
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.