Способ и устройство комплексного снижения шума транспортного средства
Способ снижения шума транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, заключается в том, что глушат шум и вибрации, генерируемые двигателем, путем формирования компенсирующего сигнала, при этом шум и вибрацию разлагают на ряд гармонических составляющих разной частоты, а при глушении обеспечивают снижение внешнего и внутреннего шума, генерируемого ДВС транспортного средства, при этом учитывают когерентное излучение низкочастотного шума свободными срезами воздухозаборного патрубка воздухоочистителя и хвостовой трубы глушителя системы выхлопа. Компенсирующий сигнал с амплитудой, эквивалентной амплитуде заглушаемого шума и с противоположной фазой, излучают в зоны компенсации вблизи свободных срезов воздухозаборного патрубка и хвостовой трубы, а датчики звука и вибрации устанавливают в зонах наименьшего влияния внешних факторов и от определяемых нежелательных источников аэродинамического или структурного шума на расстоянии, не превышающем 1/10λ, где - λ длина волны определяемого шума. При этом дополнительно производят шумовиброгашение путем использования в моторном отсеке и пассажирском салоне звуковибропоглощающих и звуковиброизолирующих материалов. Приведено устройство снижения шума транспортного средства, оснащенного ДВС. Изобретение позволяет повысить эффективность снижения шума. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к устройству транспортных средств и двигателей внутреннего сгорания.
Проблема снижения уровня низкочастотного шума, излучаемого автотранспортными средствами в окружающую среду, является наиболее острой. Если высокочастотный шум быстро затухает по мере распространения, то низкочастотный распространяется без особого поглощения на значительные расстояния. Не менее остро стоит вопрос борьбы с низкочастотными вибрациями, передающимися в пассажирский салон и являющимися источником дискомфорта.
Известны устройства снижения шума транспортных средств, основанные на пассивном снижении (за счет использования звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов) шума различных элементов и систем транспортных средств. При снижении низкочастотного шума использование звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов дает недостаточный эффект снижения, кроме того, увеличивается общая масса транспортного средства, занимается дополнительное пространство и др., стоимость глушителя шума.
При активном подавлении низкочастотного шума эффективность снижения шума значительно повышается.
В качестве прототипа выбрана система активного шумоглушения, патент США № 5359662, предназначенная для ДВС, например автомобильного, и являющаяся многоканальной. Каждый канал обеспечивает глушение разных источников шума (впускная система ДВС, выпускная система, узлы крепления ДВС к раме и др.). Шум каждого источника может быть разложен на ряд гармонических составляющих разной частоты, зависящих от скоростного режима ДВС. В каждом канале системы имеется свой генератор (или генераторы) сигналов, подающий их с учетом скоростного режима ДВС на адаптивный фильтр (или фильтры), после чего в зоне возникновения шума подается шумогасящий комбинированный сигнал. Устанавливаемый в этой зоне датчик выявляет наличие остаточного шума и корректирует настройку адаптивного фильтра.
В свою очередь, выбранная в качестве прототипа система обладает рядом недостатков. Во-первых, система-прототип обеспечивает снижение шума, генерируемого двигателем внутреннего сгорания транспортного средства только в низкочастотном диапазоне; во-вторых, она предусматривает подачу шумогасящего комбинированного сигнала только в какую-либо одну зону возникновения шума, но не позволяет достичь одновременного комплексного снижения низкочастотного шума, генерируемого двигателем внутреннего сгорания транспортного средства. В-третьих, не в полной мере учитываются специфические свойства генерации шума и вибрации транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, а необходимость наличия генератора (генераторов) сигналов в каждом канале системы делает ее дорогостоящей. В-четвертых, система-прототип не позволяет учитывать взаимосвязь виброакустических полей моторного отсека и пассажирского салона автотранспортного средства. В-пятых, не учитывается когерентное излучение низкочастотного шума свободными срезами воздухозаборного патрубка воздухоочистителя и хвостовой трубы глушителя системы выхлопа. В-шестых, не продуман механизм помехозащищенности активной системы от влияния внешних факторов.
Предлагаемые способ и устройство комплексного снижения низкочастотного шума транспортного средства в значительной мере лишены этих недостатков.
Задача изобретения - повышение эффективности снижения низкочастотного шума транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания. Поставленная задача достигается тем, что в способе снижения шума транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, заключающемся в том, что глушат шум и вибрации, генерируемые двигателем путем формирования компенсирующего сигнала, при этом шум и вибрацию разлагают на ряд гармонических составляющих разной частоты, а при глушении обеспечивают снижение внешнего и внутреннего шума, генерируемого двигателем транспортного средства, обеспечивают одновременное снижение внешнего и внутреннего низкочастотного шума, при этом учитываются когерентное излучение низкочастотного шума свободными срезами воздухозаборного патрубка воздухоочистителя и хвостовой трубы глушителя системы выхлопа, компенсирующий сигнал с амплитудой, эквивалентной амплитуде заглушаемого шума и с противоположной фазой излучают в зоны компенсации вблизи свободных срезов воздухозаборного патрубка и хвостовой трубы, а датчики звука и вибрации устанавливают в зонах наименьшего влияния внешних факторов и от определяемых нежелательных источников аэродинамического и структурного шума на расстоянии, не превышающем 1/10λ, где λ - длина волны определяемого шума, при этом дополнительно производят шумовиброгашение путем использования в моторном отсеке и пассажирском салоне звуковибропоглощающих и звуковиброизолирующих материалов.
Поставленная задача достигается также тем, что в устройстве комплексного снижения шума транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, содержащем систему формирования компенсирующего сигнала, каналы которой обеспечивают глушение шума разных источников и вибрации, генерируемых двигателем, причем система связана с датчиком частоты и содержит датчики звука, датчики вибрации, блок управления, адаптивные фильтры, источники антишума и источники антивибрации, контур, образованный каналами, соединенными с источниками антишума и гасителями структурного шума и вибрации, передающихся от корпуса, опор двигателя в окружающую среду и в пассажирский салон транспортного средства, а система дополнительно содержит контур, учитывающий когерентное излучение низкочастотного шума свободными срезами воздухозаборного патрубка воздухоочистителя и хвостовой трубы глушителя системы выхлопа, образованный каналами, соединенными с патрубком и с хвостовой трубой посредством акустических волноводов, излучающих компенсирующий звуковой сигнал в зоны компенсации вблизи свободных срезов воздухозаборного патрубка и хвостовой трубы, и контур, образованный каналами, соединенными с источниками антишума и антивибрации в пассажирском салоне транспортного средства, причем датчики звука и вибрации установлены в зонах наименьшего воздействия внешних факторов в точках снаружи и внутри транспортного средства, а расстояние от датчиков звука и вибрации до определяемых внешних источников аэродинамического или структурного шума не превышает 
, где λ - длина волны определяемого шума, при этом в моторном отсеке и в пассажирском салоне транспортного средства дополнительно использованы звуковибропоглощающие и звуковиброизолирующие материалы.
Источники антишума могут быть выполнены в виде громкоговорителей, заключенных в помехозащищающие кассеты, а источники антивибрации выполнены в виде активных и пассивных виброизолирующих опор.
Характеристики источников антишума и гасителей структурного шума и вибрации могут быть предварительно заложены в блоке управления системы формирования компенсирующего сигнала на основании проведенных ранее исследований виброакустических характеристик данного конкретного транспортного средства.
При формировании компенсирующих антишумовых и антивибрационных сигналов может учитываться угол открытия дроссельной заслонки двигателя и может использоваться генератор (или генераторы) сигналов.
На фиг.1 схематически показаны пути передачи аэродинамического и структурного шума, генерируемого двигателем внутреннего сгорания, в окружающую среду и в пассажирский салон транспортного средства.
На фиг.2 представлена схема транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, содержащая устройство комплексного снижения низкочастотного шума.
На фиг.3 (а и б) представлены схематические варианты формирования активного компенсирующего сигнала и расположения конструктивных элементов блока управления системы формирования компенсирующего сигнала.
Транспортное средство, оснащенное двигателем внутреннего сгорания (ДВС) содержит датчик частоты работы двигателя внутреннего сгорания 1, многоканальную систему формирования антишумовых и антивибрационных компенсирующих сигналов 2, акустический волновод 3 (воздухозаборный патрубок двигателя внутреннего сгорания), моторный отсек транспортного средства 4, пассажирский салон транспортного средства 5, акустический волновод 6 (выхлопную трубу двигателя внутреннего сгорания), источники шума и вибрации, генерируемых двигателем внутреннего сгорания (пассивные источники) 7, источники антишума и антивибрации (активные источники) 8; акустический волновод 9, соединяющий источник антишума с зоной свободного среза воздухозаборного патрубка двигателя внутреннего сгорания, и акустический волновод 10, соединяющий источник антишума с зоной свободного среза выхлопной трубы двигателя внутреннего сгорания. Источник антишума или антивибрации 8 соединен с блоком управления системы формирования антишумовых и антивибрационных компенсирующих сигналов 2, связанной с датчиком 1 частоты работы двигателя.
Автомобильный двигатель внутреннего сгорания можно рассматривать в качестве основного источника как аэродинамического, излучаемого в окружающую среду свободными срезами воздухозаборного и выпускного патрубков двигателя шума, так и структурного шума, передающегося через опоры двигателя на переднюю панель и генерирующего, наряду с аэродинамическими источниками шума низкочастотные «гуловые» шумы в пассажирском салоне автомобиля.
Общий уровень виброакустического излучения, генерируемого двигателем внутреннего сгорания и передающегося как в окружающую среду, так и в пассажирский салон транспортного средства, можно представить следующим образом:
где:
Р∑ - общий уровень аэродинамического и структурного шума, генерируемого двигателем внутреннего сгорания транспортного средства;
РАос - аэродинамический шум в контрольной точке 1÷I (путь передачи А аэродинамического шума впуска транспортного средства в окружающую среду;
РВос - аэродинамический шум в контрольной точке 1÷К (путь передачи В аэродинамического шума выхлопа транспортного средства в окружающую среду);
РМос - аэродинамический или структурный шум в контрольной точке 1÷L (путь передачи М другого источника аэродинамического или структурного шума в окружающую среду, генерируемого ДВС);
РСсал - структурный шум в контрольной точке 1÷О (путь передачи С структурного шума отпор ДВС в пассажирский салон транспортного средства);
РDсал - аэродинамический шум в контрольной точке 2÷Т (путь передачи D аэродинамического шума выхлопа в пассажирский салон транспортного средства);
РNсал - структурный шум в контрольной точке 2÷U (путь передачи N другого источника структурного шума, генерируемого ДВС, в пассажирский салон транспортного средства).
РYсал - аэродинамический шум в контрольной точке 2÷Z (путь передачи Y другого источника аэродинамического шума, генерируемого ДВС, в пассажирский салон транспортного средства).
Известно, что низкочастотный шум, генерируемый ДВС транспортного средства, эффективно снижается с использованием метода активного шумоглушения. Однако достижение эффекта комплексного снижения низкочастотного шума транспортного средства возможно лишь в том случае, если система формирования активного компенсирующего сигнала позволяет обеспечить одновременное снижение как внешнего, так и внутреннего низкочастотного шума.
Для снижения шума транспортного средства в средне- и высокочастотном диапазоне становится эффективным использование звуковибропоглощающих и звуковиброизолирующих материалов.
Таким образом, комплексное снижение шума транспортного средства в широком диапазоне частот может быть достигнуто в том случае, когда для снижения низкочастотного шума, генерируемого ДВС транспортного средства, используется многоканальная система формирования компенсирующего сигнала, позволяющая обеспечить одновременное (комплексное) снижение внешнего и внутреннего низкочастотного шума транспортного средства, а для снижения средне- и высокочастотного шума в моторном отсеке и в пассажирском салоне транспортного средства дополнительно используются звуковибропоглощающие и звуковиброизолирующие материалы и устройства.
Устройство комплексного снижения шума транспортного средства, оснащенного ДВС, работает следующим образом. При работе транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, генерируется шум, передающийся как в окружающую среду, так и в пассажирский салон транспортного средства.
Система формирования антишумовых и антивибрационных компенсирующих сигналов 2, связанная с датчиком 1 частоты работы двигателя, получает входную информацию об уровнях аэродинамического или структурного шума, генерируемого ДВС транспортного средства, и передающегося в окружающую среду или в пассажирский салон транспортного средства, от датчиков звука и вибрации, установленных в зонах наименьших внешних помех в определенных точках снаружи и внутри транспортного средства, причем расстояние от датчиков звука и вибрации до определяемых нежелательных источников аэродинамического или структурного шума, генерируемого ДВС, не должно превышать 
, где λ - длина волны определяемого шума.
Адаптивный фильтр (или фильтры) многоканальной системы формирования антишумовых и антивибрационных компенсирующих сигналов корректирует полученные виброакустические характеристики и передает их на блок управления, содержащий усилитель, фазовращатель и другие элементы, необходимые для получения антишумовых и антивибрационных компенсирующих сигналов, обеспечивающих эффективное снижение нежелательных шумов, генерируемых ДВС, как аэродинамического, так и структурного характера. Блок управления вырабатывает антишумовые и антивибрационные компенсирующие сигналы и передает их к источникам антишума и антивибрации (активным источникам). В результате интерференции противофазных колебаний аэродинамического или структурного шума, генерируемых ДВС транспортного средства и передающихся в окружающую среду или в пассажирский салон транспортного средствами излучаемых источниками антишума и антивибрации многоканальной системы формирования антишумовых и антивибрационных компенсирующих сигналов, достигается значительное комплексное снижение низкочастотного шума. Для достижения максимального эффекта ослабления необходимо, чтобы амплитуда А1 компенсирующего сигнала для каждого канала передачи антишума и антивибрации была эквивалентна амплитуде А2 заглушаемого шума, а фаза ϕ1 была противоположна фазе ϕ2.
Общий уровень аэродинамического шума Р∑ос, генерируемого двигателем внутреннего сгорания транспортного средства и передающегося в окружающую среду, можно рассматривать как акустическую сумму источников шума, генерируемых элементами и системами ДВС. Таким образом, снижение уровней шума отдельных составляющих обусловит и снижение общего уровня аэродинамического шума.
Известно, что определяющий вклад в формирование внешнего шума транспортного средства (особенно в низкочастотном диапазоне) вносят система впуска воздуха в цилиндры ДВС и система выхлопа отработавших газов.
Переменная составляющая объемного расхода воздуха, обусловленная изменением объемов цилиндров при открытых впускных клапанах, ослабляется в воздухоочистителе и излучателя через открытый срез воздухозаборного патрубка 3. Звуковое излучение от газового потока, проходящего во время фазы выхлопа по выхлопной трубе, ослабляется в глушителе шума системы выхлопа и излучается через открытый срез выхлопной трубы 6.
В высоко- и среднечастотном диапазоне спектра шума, излучаемого при работе систем впуска и выхлопа двигателя внутреннего сгорания, эффект шумоглушения достигается в основном при помощи камеры воздухоочистителя на впуске и глушителя шума на выхлопе, а также использования средств звуко- и виброизоляции и звуко- и вибропоглощения. В низкочастотном диапазоне для эффективного снижения шума используется система активного шумоподавления.
В заявляемом устройстве система формирования компенсирующего сигнала содержит контур I, учитывающий когерентное излучение шума свободными срезами воздухозаборного патрубка воздухоочистителя и хвостовой трубы глушителя системы выхлопа. Контур I образуется каналами, соединенными с впускным патрубком 3 и с выхлопной трубой 6 посредством акустических волноводов 9 и 10, излучающих компенсирующие звуковые сигналы в зоны компенсации вблизи от свободных срезов воздухозаборного патрубка и выхлопной трубы.
Допустим, что Z01(f) и Z02(f) являются функциями преобразования Фурье виброакустического излучения, измеряемого датчиками звука и вибрации (например, микрофонами и акселерометрами), установленными в зонах снижения нежелательного шума соответственно перед источниками антишума и антивибрации и после них, при этом активное излучение отсутствует. Обозначим как H0(f)=Z02(f)/Z01(f) передаточную функцию между этими двумя датчиками, а как H1(f) и H2(f) - открытые функции преобразования пучностей между акустическим давлением соответственно перед источниками антишума и антивибрации и после них, при этом активное излучение происходит. Пусть X(f) является требуемой передаточной функцией компенсирующего сигнала.
При работе системы в линейном режиме спектры, например, давления P1(f) и P2(f), измеряемые на датчиках звука (микрофонах) перед и после активного излучателя, вычисляются следующим образом:
| P1(f)=Z01(f)+X(f)·H1(f)·P1(f)+T1(f) | (2) |
| P2(f)=Z02(f)+X(f)·H2(f)·P2(f)+T2(f) | (3) |
где T1(f) и T2(f) - спектры турбулентного шума, вызываемые воздушным потоком.
В низкочастотном акустическом диапазоне составляющими T1(f) и T2(f) можно пренебречь.
Тогда приходим к выводу, что передаточную функцию компенсирующего сигнала X(f) можно определить через три функции передачи: H0(f), H1(f) и H2(f), которые нам известны.
Кроме того, передаточная функция систем активный источник - зона компенсации существенным образом зависит от воздействия факторов внешней среды: температур, влажности, давления, воздействия химически активных компонентов газовоздушной среды, маскирующих помех других акустических источников, вибрации и других факторов. Использование акустических волноводов 9 и 10 дает возможность обеспечить помехозащищенность как самого активного источника, так и компенсирующего сигнала, передающегося от источника к зоне компенсации.
При работе устройства сигнал от датчика частоты работы двигателя 1 подается на блок управления системы формирования компенсирующих сигналов. Информация об уровнях нежелательного виброакустического излучения передается от датчиков звука и вибрации к многоканальной системе формирования антишумовых и антивибрационных компенсирующих сигналов (причем количество датчиков звука и вибрации может быть равным количеству каналов системы формирования), где шум и вибрация каждого нежелательного источника могут быть разложены на ряд гармонических составляющих разной частоты. В системе происходит формирование компенсирующих виброакустических сигналов с требуемыми амплитудно-фазовыми характеристиками, которые затем через адаптивный фильтр и преобразователь передаются на источники антишума и антивибрации, излучающие компенсирующие сигналы в область компенсации.
Информация о частоте работы двигателя позволяет учитывать когерентное излучение шума свободными срезами воздухозаборного патрубка воздухоочистителя и хвостовой трубы глушителя системы выхлопа и подавать одновременно компенсирующие виброакустические сигналы к излучающим срезам как воздухозаборного патрубка, так и хвостовой выхлопной трубы, обеспечивая, таким образом, одновременное активное подавление шума впуска и выхлопа, а также любых других источников нежелательного аэродинамического шума, генерируемых DBC.
При работе ДВС генерируется также структурный шум, который может обуславливать достаточно интенсивное акустическое излучение в окружающую среду. Для снижения этой составляющей (составляющих) в системе формирования компенсирующего сигнала (сигналов) предусмотрен контур II, образуемый каналами, соединенными с источниками антишума и с источниками антивибрации - гасителями структурного шума и вибрации, передающихся от корпуса, опор и других элементов двигателя в окружающую среду.
Механизм генерации компенсирующего сигнала (сигналов) в основном сходен с вышеописанным для аэродинамического шума и базируется на формировании противофазных и близких по амплитуде звуковых или вибрационных сигналов компенсирующего источника, позволяющих достичь эффективной компенсации нежелательного виброакустического излучения за счет явлений интерференции и суперпозиции во всех необходимых путях передачи.
Аэродинамический и структурный шум, генерируемый ДВС, может также передаваться в пассажирский салон транспортного средства, вызывая значительный виброакустический дискомфорт водителя и пассажиров транспортного средства.
Порядок определения путей передачи структурного шума в пассажирский салон транспортного средства можно разбить на два этапа:
а) Оценка действующих сил в каждом пути передачи N (и в каждом направлении).
б) Определение парциальных звуковых давлений PN1 путем умножения оцененных действующих сил fN на механико-акустическую передаточную функцию P1/HN:
| PN1=fN·P1/HN | (4) |
где:
fN - оцененные действующие силы для пути передачи N:
P1/HN - механико-акустическая передаточная функция между контрольным звуковым давлением в положении микрофона 1 и возбуждением силы от пути передачи N.
Снижение составляющих структурного шума и вибрации в пассажирском салоне транспортного средства достигается с помощью вышеупомянутого контура II, содержащего каналы, соединенные с антивибраторами - гасителями структурного шума и вибрации, передающихся от корпуса, опор и других элементов двигателя в пассажирский салон; и контура III, образуемого каналами, соединенными с источниками антишума и антивибрации - гасителями структурного шума и вибрации в пассажирском салоне. Механизм генерации компенсирующего сигнала (сигналов) сходен с вышеописанными и основан на подавлении нежелательного звука (или механического колебания) с помощью дополнительного акустического или вибрационного источника, имеющего ту же амплитуду, но противоположного по фазе.
В состав контуров могут входить приемники звукового поля или механических колебаний (микрофоны, виброприемники), датчики (измерители); источники активной компенсации звука и вибрации (громкоговорители, вибраторы), усилители, преобразователи, а также другие элементы, как описано, например, в [Борьба с шумом на производстве. Справочник под общей ред. Е.Я.Юдина. М., Машиностроение, 1985, с.337-344].
Однако следует иметь в виду, что для эффективного снижения шума и вибрации в пассажирском салоне транспортного средства подавления (компенсации) только структурного шума и вибрации, генерируемых ДВС, недостаточно. Это подтверждает и тот факт, что в этом случае теоретические расчеты находятся в недостаточном соответствии с экспериментальными результатами. Поэтому необходимо также учитывать аэродинамическую составляющую шума, генерируемого ДВС и передающегося в пассажирский салон, см. формулу (1) и рис.1.
Общий уровень аэродинамического шума (пути передачи D аэродинамического шума выхлопа в пассажирский салон транспортного средства и аэродинамического шума двигателя Y из моторного отсека автомобиля) может быть представлен в виде суммы парциальных давлений РDсал и РY, представляющих вклад различных путей передачи аэродинамического шума, генерируемого ДВС.
Подобно рассмотренному выше определению путей передачи структурного шума в случае аэродинамического шума мы можем также выделить два этапа идентификации:
а) Оценка объемных скоростей для каждого участка;
б) Определение парциальных звуковых давлений РDсал1 и PY путем умножения оцененных действующих объемных скоростей VDсал и VY на акустические передаточные функции Р1/ХDсал и P1/XY:
| PDсал1=VDсал·P1/XDсал | (5) |
| PY1=VY·P1/XY | (6) |
где VDсал и VY - оцененные объемные скорости в областях D и Y;
Р1/ХDсал и P1/XY - акустические передаточные функции между уровнем звукового давления у положения микрофона 1 и акустическими источниками в областях D и Y.
Для снижения аэродинамических составляющих низкочастотного шума в контуре II имеются каналы, соединенные с источниками антишума, для компенсации аэродинамического низкочастотного шума, передающегося от систем впуска, выпуска, а также от корпуса, опор и других элементов двигателя в пассажирский салон автотранспортного средства; а в контуре III имеются каналы, соединенные с источниками антишума (например, громкоговорителями), размещенными определенным образом в пассажирском салоне.
Устройство может содержать также другие контуры, необходимые для повышения эффективности комплексного снижения низкочастотного шума транспортного средства.
При эксплуатации заявляемого устройства в реальных дорожных условиях элементы системы формирования компенсирующего сигнала (датчики звука и вибрации, адаптивный фильтр (или фильтры), преобразователи, источники антишума и антивибрациии др.) могут подвергаться интенсивным внешним воздействиям, например высокой температуры, вибрации, электромагнитных полей, маскирующих источников шума, химически активных элементов, значительно снижающих эффективность его работы и срок службы.
Поэтому вышеуказанные элементы необходимо установить в зонах наименьшего воздействия внешних факторов. Например, датчик звука (приемник звукового давления, генерируемого системой впуска ДВС) может быть установлен в воздухоочистителе в зоне слабых акустических помех, датчик вибрации, передающейся от двигателя внутреннего сгорания в пассажирский салон, - внутри пассажирского салона 5 вблизи от опор двигателя и др.
Для снижения шума в средне- и высокочастотном диапазоне в устройстве дополнительно предусмотрено использование звуковибропоглощающих и звуковиброизолирующих материалов, размещенных таким образом, чтобы обеспечить максимальный эффект снижения шума в моторном отсеке и в пассажирском салоне транспортного средства. Также дополнительно может быть установлен резонатор (резонаторы) для сглаживания резонансных явлений в характеристиках активных излучателей звука.
Таким образом, заявляемые способ и устройство позволяют обеспечить одновременное (комплексное) снижение внешнего и внутреннего шума транспортного средства, генерируемого двигателем внутреннего сгорания. Схематические варианты формирования активного компенсирующего сигнала и расположения конструктивных элементов блока управления системы формирования компенсирующего сигнала показаны на фиг.3 (а и б).
Амплитуда A1 и фаза ϕ компенсирующего сигнала, подаваемого к источникам 8 антишума или антивибрации, подбираются экспериментально для различных режимов работы двигателя, т.е. для различных значений частоты работы двигателя, и вводятся в формирования антишумовых и антивибрационных компенсирующих сигналов.
При формировании компенсирующих антишумовых и антивибрационных сигналов может учитываться угол открытия α дроссельной заслонки двигателя. Наиболее интенсивная генерация двигателем внутреннего сгорания нежелательного виброакустического излучения происходит при работе двигателя в режиме разгона при полностью или почти полностью открытой дроссельной заслонке. При этом система формирования компенсирующих сигналов может работать при полностью или почти полностью открытой дроссельной заслонке, а при других условиях отключаться, что позволяет достичь значительной экономии электрической энергии, расходуемой на формирование компенсирующего сигнала.
В тех случаях, когда уровни нежелательного виброакустического излучения высоки (например, для транспортных средств военной техники, грузовых автомобилей и пр.), для создания компенсирующих сигналов с необходимыми для эффективной компенсации уровнями акустической мощности могут дополнительно использоваться генератор (или генераторы) сигналов.
Кроме того, дополнительное энергосбережение достигается тем, что излучение компенсирующих сигналов происходит через акустические волноводы 9 и 10 непосредственно в зоны компенсации (интерференции).
1. Способ снижения шума транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, заключающийся в том, что глушат шум и вибрации, генерируемые двигателем путем формирования компенсирующего сигнала, при этом шум и вибрацию разлагают на ряд гармонических составляющих разной частоты, а при глушении обеспечивают снижение внешнего и внутреннего шума, генерируемого двигателем транспортного средства, отличающийся тем, что обеспечивают одновременное снижение внешнего и внутреннего низкочастотного шума, при этом учитывают когерентное излучение низкочастотного шума свободными срезами воздухозаборного патрубка воздухоочистителя и хвостовой трубы глушителя системы выхлопа, компенсирующий сигнал с амплитудой, эквивалентной амплитуде заглушаемого шума и с противоположной фазой, излучают в зоны компенсации вблизи свободных срезов воздухозаборного патрубка и хвостовой трубы, а датчики звука и вибрации устанавливают в зонах наименьшего влияния внешних факторов и от определяемых нежелательных источников аэродинамического или структурного шума на расстоянии, не превышающем 1/10λ, где λ - длина волны определяемого шума, при этом дополнительно производят шумовиброгашение путем использования в моторном отсеке и пассажирском салоне звуковибропоглощающих и звуковиброизолирующих материалов.
2. Устройство снижения шума транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, содержащее систему формирования компенсирующего сигнала, каналы которой обеспечивают глушение разных источников шума и вибрации, генерируемых двигателем, причем система связана с датчиком частоты двигателя и содержит датчики звука, датчики вибрации, блок управления, адаптивные фильтры, источники антишума и источники антивибрации, контур, образованный каналами, соединенными с источниками антишума и гасителями структурного шума и вибрации, передающихся от корпуса, опор двигателя в окружающую среду и в пассажирский салон транспортного средства, отличающееся тем, что система содержит контур, учитывающий когерентное излучение низкочастотного шума свободными срезами воздухозаборного патрубка воздухоочистителя и хвостовой трубы глушителя системы выхлопа, образованный каналами, соединенными с патрубком и с хвостовой трубой посредством акустических волноводов, излучающих компенсирующий звуковой сигнал в зоны компенсации вблизи свободных срезов воздухозаборного патрубка и хвостовой трубы, и контур, образованный каналами, соединенными с источниками антишума и антивибрации в пассажирском салоне транспортного средства, причем датчики звука и вибрации установлены в зонах наименьшего воздействия внешних факторов в точках снаружи и внутри транспортного средства, а расстояние от датчиков звука и вибрации до определяемых нежелательных источников аэродинамического или структурного шума не превышает 1/10λ, где λ - длина волны определяемого шума, при этом в моторном отсеке и пассажирском салоне транспортного средства дополнительно использованы звуковибропоглощающие и звуковиброизолирующие материалы.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что источники антишума выполнены в виде громкоговорителей, заключенных в помехозащищающие кассеты, а источники антивибрации выполнены в виде активных и пассивных виброизолирующих опор.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что характеристики источников антишума и антивибрации предварительно заложены в блоке управления системы формирования компенсирующего сигнала на основании проведенных ранее исследований виброакустических характеристик данного конкретного транспортного средства.
5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что при формировании компенсирующих звуковых сигналов учитывают угол открытия дроссельной заслонки двигателя.
6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что при формировании компенсирующих антишумовых и антивибрационных сигналов использован генератор (генераторы) сигналов.
