Способ оценки шума, излучаемого системой выпуска отработавших газов, автотранспортного средства, находящегося в движении



Способ оценки шума, излучаемого системой выпуска отработавших газов, автотранспортного средства, находящегося в движении
Способ оценки шума, излучаемого системой выпуска отработавших газов, автотранспортного средства, находящегося в движении
Способ оценки шума, излучаемого системой выпуска отработавших газов, автотранспортного средства, находящегося в движении
Способ оценки шума, излучаемого системой выпуска отработавших газов, автотранспортного средства, находящегося в движении

 


Владельцы патента RU 2627167:

Публичное акционерное общество "АВТОВАЗ" (ПАО "АВТОВАЗ") (RU)

Изобретение относится к области акустики, в частности к методике определения шума автотранспортного средства. Проводят серию измерений шума автотранспортного средства, движущегося по мерному участку в режиме разгона, с регистрацией запоминающим устройством полученных значений, включая значения оборотов коленвала двигателя и уровней шума, и в результате получают зависимости значений общих уровней шума и оборотов коленвала двигателя от положения на мерном участке. На стенде с беговыми барабанами проводят серию измерений газодинамического шума выхлопа и структурного шума глушителей в диапазоне оборотов коленвала двигателя от величины, соответствующей холостому ходу, до величины, соответствующей номинальной частоте вращения, а также экспериментально определяют поправки для корректировки структурного шума глушителей. Уровни структурного шума наносятся на диаграмму со значениями уровней внешнего шума автотранспортного средства путем соотнесения оборотов коленвала двигателя при стендовых и дорожных испытаниях с учетом поправки на расстояние, определяющей зависимость величин измеренного уровня шума от расстояния между источником шума и регистрирующим микрофоном. Получают диаграммы значений уровней шума, содержащие как общие уровни шума, так и ⅓ октавные спектры. Технический результат – повышение точности измерений. 5 ил.

 

Изобретение относится к области акустики автотранспортных средств (далее АТС), в частности - к способам измерения внешнего шума АТС, и может быть использовано для идентификации шума, производимого системой выпуска отработавших газов (далее - СВОГ), и определения его вклада в общий уровень шума АТС.

В связи с постоянно растущим числом АТС, вредное воздействие транспортного шума признано одной из самых широко распространенных экологических проблем современности.

В настоящее время ведущими мировыми производителями АТС ведется активная работа по снижению шума, излучаемого в окружающую среду. В связи с введением новой методики измерений внешнего шума R-51-03, шум от СВОГ становится наиболее весомым источником внешнего шума (наряду с шумом шин) - как газодинамическая, так и структурная составляющие, а также все большее значение приобретает его измерение и нормирование.

В этой связи, актуальной задачей является разработка экономичного, технологичного и достоверного способа измерения шума, направленного на идентификацию и эффективную оценку той части общего шума АТС, находящегося в движении, которая излучается СВОГ.

Известны различные способы и технические решения для их реализации, направленные на решение вышеуказанной задачи, например, «Способ измерения внешнего шума автотранспортного средства Баженова», описанный в патенте РФ №2392603, 6МПК G01M 17/007, G01M 15/00, публ. 20.06.2010 г., заключающийся:

- в выполнении предварительной серии проездов АТС в режиме разгона на различных передачах относительно неподвижного микрофона с одновременным измерением излучаемого при проезде АТС шума и последующим выбором максимального значения;

- в выполнении, на том же мерном участке, первого дополнительного проезда АТС в режиме разгона на передаче, соответствующей максимальному уровню шума, зарегистрированному в предварительной серии проездов, и записи спектрограммы внешнего шума АТС на запоминающее устройство;

- в расчете характерных частот агрегатов автомобиля и нанесении их на спектрограмму, записанную в процессе первого дополнительного проезда;

- в выполнении второго дополнительного проезда АТС с записью спектрограммы шума, причем перед выполнением второго дополнительного проезда измерительный микрофон устанавливают на АТС;

- в нанесении на спектрограмму шума, записанную в результате второго дополнительного проезда, расчетных значений характерных частот агрегатов автомобиля;

- в идентификации источников шума по результатам второго дополнительного проезда и их ранжировании по результатам первого дополнительного проезда АТС.

Недостатком указанного способа является низкая точность идентификации источников шума, т.к. значения характерных частот, являющихся определяющими в общих уровнях шума источников, будут кратными частоте вращения коленвала двигателя и одинаковыми для двигателя и систем газообмена.

Известен так же «Способ измерения внешнего шума автомобиля», описанный в патенте РФ №2262085, 7МПК G01M 17/00, G01M 17/007, публ. 10.10.2005 г., заключающийся в проведении предварительной серии измерений внешнего шума, АТС, укомплектованного исследуемой СВОГ, в проведении дополнительной серии измерений внешнего шума АТС, укомплектованного, кроме исходной СВОГ, дополнительным глушителем и в определении по разнице полученных результатов вклада СВОГ во внешнее звуковое поле АТС.

Указанный способ имеет несколько недостатков. Во-первых, дополнительно присоединенный глушитель может отрицательно повлиять на динамику автомобиля - следовательно - невозможно оценить, чем вызвано снижение внешнего шума - изменением динамики АТС или снижением шума выпуска. Во-вторых - рассматриваемый способ позволяет косвенно оценить газодинамическую составляющую шума СВОГ, в то время как структурный шум глушителей, который так же является значительным источником внешнего шума, не оценивается.

В качестве прототипа, как наиболее близкого по совокупности отличительных признаков, выбран «Способ определения шума, излучаемого глушителями системы выпуска автомобильных двигателей», описанный в патенте РФ №2292537, МПК G01M 15/00, G01M 17/007, G01M 19/00, публ. 27.01.2007 г., заключающийся в определении в лабораторных условиях спектра снижения шума глушителем путем подачи на вход глушителя акустического шума, в измерении шума внутри системы выпуска АТС в районе ее стыка с глушителем при движении автомобиля по мерному участку в режиме, соответствующем максимальному уровню внешнего шума АТС, в определении спектра шума внутри системы выпуска и вычислении разности между спектром шума внутри системы выпуска и спектром снижения шума глушителем, полученным в лабораторных условиях, а также в последующем вычислении, по полученной разности, интегрального уровня шума с вычетом из него величины поправки, соответствующей затуханию шума на интересующем расстоянии.

Рассматриваемый способ так же имеет несколько недостатков. Во-первых, озвучивание СВОГ в лабораторных условиях происходит при температуре около 20°С, тогда как рабочий диапазон температур глушителей СВОГ 300…600°С. Во-вторых, в этом способе так же не учитывается структурная составляющая шума СВОГ.

Задача, на решение которой направлено применение предлагаемого изобретения заключается в получении технологичного, достоверного и экономичного способа идентификации шума, производимого СВОГ, в общем внешнем шуме АТС, находящегося в движении. Предлагаемый расчетно-экспериментальный способ, на основании совокупных данных, полученных при стендовых испытаниях АТС, позволяет получить значения уровней шума как газодинамической, так и структурных составляющих каждого элемента СВОГ, в любом положении (позиции на мерном участке) АТС на нормируемом режиме разгона.

Указанная задача решается при техническом оснащении, соответствующем известным требованиям, изложенным в действующих нормативных документах, в том числе, в ГОСТ 31333-2006 (ИСО 362-1:2007), Правилах ЕЭК ООН 51, Директиве ЕС 540-2014.

Предлагаемый способ предусматривает следующие этапы.

1. Измерение внешнего шума АТС в дорожных условиях:

- подготовка измерительного оборудования и испытательной площадки с мерным участком;

- проведение измерений уровней шума АТС, движущегося по мерному участку в режиме разгона, согласно методик Правил ЕЭК ООН 51;

- запись запоминающим устройством полученных значений, включая значения скорости АТС, частот вращения коленчатого вала двигателя и уровней шума с заданным шагом положения АТС на мерном участке;

- получение зависимостей значений общих уровней шума и оборотов коленвала двигателя от положения на мерном участке;

2. Измерение шума в лабораторных условиях на стенде с беговыми барабанами:

- подготовка измерительного оборудования и установка шумоизолирующих экранов;

- замеры газодинамического шума выпуска и структурного шума глушителей при работе двигателя с полной нагрузкой в диапазоне оборотов коленвала двигателя, перекрывающих диапазоны оборотов коленвала двигателя, соответствующих разгону АТС на исследуемых передачах при дорожных испытаниях;

- экспериментальное определение поправок для корректировки структурного шума глушителей;

- получение зависимостей значений общих уровней структурного и газодинамического шума, как функции оборотов коленвала двигателя.

3 Расчетная часть:

- нанесение уровней шума источников (структурный шум глушителей и газодинамический шум выпуска) на диаграмму с уровнями внешнего шума АТС, путем соотнесения оборотов коленвала двигателя при стендовых и дорожных испытаниях, с учетом поправки на расстояние, определяющей зависимость изменения уровня шума от расстояния между источником шума и регистрирующим микрофоном.

- получение диаграммы значений уровней шума, излучаемого каждым из источников СВОГ в каждой заданной метками позиции мерного участка.

Особенности и преимущества предлагаемого способа поясняются следующим детальным описанием и иллюстрациями, на которых:

на фиг. 1 изображена схема установки микрофонов и шумоизолирующих экранов при измерениях шума СВОГ в ближнем поле, в стендовых условиях на беговых барабанах, вид сбоку и вид снизу;

на фиг. 2 представлена диаграмма - пример определения корректирующих поправок при определении структурного шума глушителей СВОГ;

на фиг. 3 представлен график поправки на расстояние Δ - зависимости изменения значений уровня шума от расстояния между исследуемым источником шума АТС и микрофоном;

на фиг. 4 изображена схема испытательной площадки с мерным участком и измерительным оборудованием для проведения испытаний АТС в движении;

на фиг. 5 представлен пример итоговой диаграммы с внешним шумом АТС и корректированным шумом источников СВОГ в каждом положении АТС.

Реализация заявляемого способа осуществляется следующим образом.

Для примера рассмотрим СВОГ с двумя глушителями, дополнительным глушителем (далее ДГ) и основным глушителем (далее ОГ), как источниками структурного шума и одной выхлопной трубой ОГ, как источником газодинамического шума.

Исследуемое АТС 1 неподвижно закрепляют на динамометрическом стенде с беговыми барабанами 2. АТС работает в режиме полной нагрузки в диапазоне оборотов коленвала двигателя от величины, соответствующей холостому ходу, до величины, соответствующей номинальной частоте вращения. На АТС устанавливают шумоизолирующие экраны 5 и микрофоны 6 и 7 (Фиг. 1).

При стендовых испытаниях газодинамическая составляющая шума выхлопа замеряется в 0.25 м от свободного среза выхлопной трубы ОГ 3. Зона замера шума выхлопа дополнительно изолируется при помощи шумоизолирующего экрана 5.

При измерении структурной составляющей шума глушителей 3 и 4 микрофоны 6 устанавливаются напротив середины каждого глушителя, в 0.25 м от его корпуса, перпендикулярно его поверхности, на высоте не менее 0.2 м от поверхности пола камеры. На поверхность пола под глушителями и микрофонами для уменьшения отражения звука от пола укладываются листы шумопоглощающего материала (не показаны). Зоны замера структурного шума дополнительно изолируются от шумового излучения двигателя и вращающихся передних колес при помощи шумопоглощающих экранов 5, закрепляемых под днищем АТС. Глушители между собой так же разделяются шумоизолирующими экранами 5.

Для учета вклада в структурный шум глушителей «фона» от работающего двигателя (силового агрегата) и шума шин, проводятся замеры в нижней части мотоотсека при помощи «опорного» микрофона 7.

Поправки для пересчета уровней звука других источников шума АТС в точки замеров структурного шума глушителей 3 и 4 определяются экспериментально, так как звуковое поле под днищем автомобиля нельзя считать свободным звуковым полем, а источники звука - точечными. Для этого проводятся замеры шума во всех точках установки микрофонов 6, как при замерах структурного шума глушителей 3 и 4, при неработающем двигателе и нейтральной передаче коробки передач АТС 1. Передние колеса АТС 1 приводятся во вращение при помощи управляемых стендом беговых барабанов 2 на режиме равномерного набора оборотов барабанов 2, соответствующем исследуемому диапазону оборотов коленвала двигателя. В данном случае шум, генерируемый в результате контакта вращающихся колес и поверхности беговых барабанов используется как источник широкополосного шума.

Пример корректирующих поправок (ослабления звука при удалении от источника) представлен на диаграмме фиг. 2, из которой видно, что уровни шума, замеренные в точках оценки структурного шума двигателя, снижаются при достижении точки замера корпусного шума ДГ 4, в среднем на 16 дБ, а при достижении точки ОГ 3 - еще на 7 дБ. Эти значения и принимаются для расчета соответствующих корректирующих поправок. Таким образом, корректированный, с учетом фона, шум для ОГ 3 определяется по формуле:

а для ДГ 4 по формуле:

где Lк_ог - корректированный уровень корпусного шума основного глушителя;

Lз_ог - замеренный уровень корпусного шума основного глушителя;

Lк_дг - корректированный уровень корпусного шума дополнительного глушителя;

Lз_дг - замеренный уровень корпусного шума дополнительного глушителя;

Lз_дв - замеренный уровень корпусного шума двигателя.

В результате стендовых испытаний СВОГ получаем уровни газодинамического шума выхлопа и структурного шума глушителей как функцию от оборотов коленвала двигателя.

Для дорожных испытаний готовится испытательная площадка с мерным участком, который представляет собой горизонтальную прямолинейную поверхность с твердым и ровным покрытием, акустические характеристики которого позволяют в условиях свободного звукового поля исключить возникновение между источником звука и микрофоном шумовых помех, превышающих 1 дБ.

Мерный участок обозначается на испытательной площадке линиями (фиг. 4):

АА' - линией фиксации положения передней части 8 движущегося АТС 1;

ВВ' - линией фиксации положения задней части 9 движущегося АТС 1;

СС' - осевой линией, совпадающая с продольной осью движущегося АТС 1;

РР' - линией, на которой расположены микрофоны 10, установленные с обеих сторон от линии СС' на расстоянии 7,5 м и направленные друг на друга на высоте 1,2 м над горизонтальной поверхностью.

Общая длина мерного участка составляет 20 метров плюс габаритная длина АТС 1 за линией ВВ'. Линии АА' и ВВ' расположены соответственно на 10 м впереди и позади линии РР'. Измерительные приборы (микрофоны 10, тахометр для контроля оборотов коленвала двигателя (не показан), система GPS-GLONAS 11 для контроля скорости АТС и его положения на мерном участке) посредством высокоскоростного соединения, связаны с запоминающим устройством 12, и далее - с компьютером 13.

Проводится серия измерений уровней шума АТС 1, в режиме разгона, при котором АТС 1 движется по прямой линии, по направлению к мерному участку, таким образом, чтобы плоскость продольного сечения АТС 1 находилась как можно ближе к линии СС'. В момент, когда передняя часть 8 АТС 1 пересекает линию АА', производится полное и максимально быстрое нажатие педали подачи топлива (не показана) до упора и удержание ее в этом положении до тех пор, пока задняя часть 9 АТС 1 не пересечет линию ВВ'.

Одновременно с этим, на запоминающем устройстве 12 производят запись полученных значений, включающих значения оборотов коленвала двигателя АТС 1 и уровней шума с заданным шагом положения АТС 1 на мерном участке.

Затем значения уровней каждого из источников шума СВОГ (структурного и газодинамического), полученные при стендовых испытаниях, пересчитываются в точку замера внешнего шума АТС 1 при дорожных испытаниях (по методике R51) и соотносятся со значениями оборотов коленвала двигателя АТС 1, зарегистрированными при движении в режиме разгона. Полученный результат корректируется с учетом поправки Δ (см. фиг. 3), определяющей зависимость изменения уровня шума от расстояния между источником шума и микрофонами 10 и рассчитываемой по формуле:

где S - расстояние между источниками шума (глушителями и излучающим срезом выхлопной трубы) и микрофонной линией РР', м;

7.5 - расстояние от продольной линии СС' (оси АТС) до измерительных микрофонов, м.

Таким образом, получают значения уровней шума каждого источника СВОГ с заданным шагом положения АТС на мерном участке на тех же оборотах коленвала двигателя, что и при заезде по мерному участку, причем как общие уровни шума, так и ⅓ октавные спектры.

Достоинством заявляемого способа является то, что его использование позволяет получить достоверные показатели уровня шума СВОГ на нормируемых режимах движения в каждом положении АТС на мерном участке и соответственно определять и ранжировать долю вклада шума каждого из источников шума СВОГ в общий уровень внешнего шума АТС.

Данный способ успешно апробирован при исследовании и доводке автомобилей в ПАО АВТОВАЗ.

Способ оценки шума, излучаемого через систему выпуска отработавших газов как одного из источников внешнего шума, автотранспортного средства, находящегося в движении, заключающийся в проведении серии дорожных и стендовых испытаний и последующем вычислении доли внешнего шума, генерируемого и излучаемого через систему выпуска отработавших газов, отличающийся тем, что проводят измерения уровней внешнего шума автотранспортного средства, движущегося по мерному участку в режиме разгона, с регистрацией запоминающим устройством полученных значений, включая значения оборотов коленвала двигателя и уровней шума с заданным шагом положения автотранспортного средства на мерном участке, затем проводят стендовые измерения шума системы выпуска отработавших газов в ближнем поле при установке на беговых барабанах того же автотранспортного средства при работе двигателя в режиме полной нагрузки в диапазоне оборотов коленвала двигателя от величины, соответствующей холостому ходу, до величины, соответствующей номинальной частоте вращения, при этом, для исключения фоновых шумов, результаты замеров корректируются с учетом экспериментально определяемых поправок, затем пересчитываются с учетом поправки на ослабление сигнала по мере удаления от источника и поправки на расстояние, зависящей от положения автотранспортного средства (а следовательно, и отдельных его агрегатов - источников шума) на мерном участке и определяемой по формуле

где S - расстояние между источниками шума (глушителями или излучающим срезом выхлопной трубы) и микрофонной линией, затем полученные значения уровней шума системы выпуска отработавших газов, структурного и газодинамического, соотносятся со значениями оборотов коленвала двигателя, зарегистрированными при движении автотранспортного средства в режиме разгона, и получают значения уровней шума каждого источника системы выпуска отработавших газов (СВОГ) с заданным шагом положения автотранспортного средства (АТС) на мерном участке на тех же оборотах коленвала двигателя, что и при заезде по мерному участку, причем как общие уровни шума, так и октавные спектры в каждом положении АТС на мерном участке.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу диагностики технического состояния мотоцикла. Способ заключается в том, что мотоцикл с выключенным двигателем устанавливают на расстоянии 0,5 м от неподвижного объекта.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к сельскохозяйственному приборостроению. При движении трактора без нагрузки за счет снижения подачи топлива достигают частоты вращения коленчатого вала, соответствующей максимальному крутящему моменту.

Изобретение относится к акустической метрологии, в частности к способам контроля уровня шума, производимого шинами. Выполняют серию измерений уровня шума автомобиля, движущегося по мерному участку на всех передачах переднего хода с регистрацией полученных значений, включающих значения скорости и уровней шума с заданным шагом положения автотранспортного средства на мерном участке.

Группа изобретений относится к области автомобилестроения. Способ заключается в том, что одновременно с однократным экстренным торможением до полной остановки автотранспортного средства производят измерение на каждом колесе диагностируемой оси распределенных продольных реакций по длине пятна контакта эластичной шины колеса автотранспортного средства на ровном сухом горизонтальном участке дороги.

Группа изобретений относится к способу диагностики неполадок смонтированной функции, диагностическому инструменту для диагностики неполадок и транспортному средству.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ измерения тяговых усилий трактора заключается в том, что создают регулируемое усилие сопротивления движению испытуемого трактора.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к стендам для проверки технического состояния тормозов и подвески. Стенд содержит две подвижные в продольном направлении опоры, раздельный привод подвижных опор, шариковые направляющие для перемещения подвижных опор в продольном направлении.

Группа изобретений относится к испытанию и техническому диагностированию транспортных машин, в частности к способу и устройству испытания машин, преимущественно трактора, при трогании с места под нагрузкой.

Значения коэффициента определяют с помощью самого испытываемого транспортного средства при его перемещении по опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения по величинам среднего расхода топлива двигателя и реализуемой средней скорости движения и коэффициент пропорциональности n, определяемый по выражению где ΨA - коэффициент сопротивления движению на дороге с ровным твердым покрытием; Vq - скорость, соответствующая контрольному расходу топлива, км/ч; qк - контрольный расход топлива, л/100.

Группа изобретений относится к учебной технике, может быть использована для исследования динамики мобильных транспортных средств, управляемых за счет разности скоростей вращения ведущих колес.
Наверх