Пластик, тише! Новое решение против шумных авто

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).