Wprowadzenie

W niniejszym rozdziale został opisany sposób, w jaki mogą powstawać w samochodzie hałasy i drgania (angielski skrót = NVH) oraz jak można temu zapobiec.

Co należy rozumieć pod pojęciem NVH.

N = Noise - słyszalny hałas

V = Vibration - wyczuwalne wibracje (drganie)

H = Harshness - dyskomfort z powodu hałasów i wibracji

Rodzaje hałasów

- Hałasy można przyporządkować określonym tonom:

• Tony niskie - buczenie, warkot

• Tony pośrednie - szum, brzęczenie

• Tony wysokie - wycie, piszczenie, skrzypienie

- Głośne wycie i piszczenie wywołuje ból w uszach.

Miejsca powstawania różnego rodzaju dźwięków w pojeździe:

- Niskie dźwięki są wywołane przede wszystkim przez pracę silnika.

- Niskie dźwięki są również powodowane przez nawierzchnię, szczególnie wtedy, gdy jest ona chropowata. Jest to rodzaj warkotu, który przez pasażerów w samochodzie jest wyczuwalny w postaci wibracji lub pasażer odczuwa dyskomfort podczas jazdy.

- Tony wysokie, które są odbierane jako wycie lub piszczenie, powstają na skutek strumieni powietrza przedostających się do wnętrza pojazdu (hałasy aerodynamiczne) lub są wywoływane przez takie elementy jak np. alternator, pompa wspomaganej przekładni kierowniczej lub pasek napędowy.

- Trzaski występują, jeśli samochód pokonuje nierówności na drodze. Tego rodzaju hałasy podobne do odgłosów uderzania są wywoływane np. przez amortyzatory, elementy układu jezdnego lub obluzowane elementy w pojeździe.

Przenoszenie hałasów w powietrzu

Przenoszenie fal dźwiękowych w powietrzu

- Rozchodzenie się fal dźwiękowych następuje poprzez fale podłużne w formie wahań ciśnienia powietrza.

Przenoszenie hałasów przez strukturę elementów

Fala przenoszona przez płyny i stałe elementy, np. nadwozia.

Prędkość rozchodzenia się (prędkość dźwięku) w ciałach płynnych i stałych jest zależna od materiału, generalnie jednak jest ona większa niż prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu (około pięć razy).

Kombinacja fal dźwiękowych przenoszonych przez powietrze oraz przez strukturę elementów pojazdu

WSKAZÓWKA: W samochodzie fale dźwiękowe są głównie przenoszone przez powietrze i strukturę elementów składowych.

Przenoszenie hałasów w pojeździe

- Przykład

• Źródłem hałasu jest silnik. Hałasy wywołane pracą silnika są przenoszone:

• Bezpośrednio przez powietrze.

• Przez silnik oraz nadwozie a w powietrzu są przenoszone np. od ściany czołowej do przedziału pasażerskiego.

Technika tłumienia hałasów

- Ucho ludzkie nie jest w stanie wychwycić częstotliwości poniżej 20 Hz (niskie częstotliwości) jak również częstotliwości powyżej 20.000 Hz = 20 kHz (wysokie częstotliwości).

- Nierówności nawierzchni powodują drgania pionowe silnika w jego elastycznym mocowaniu.

- Nieoptymalne mocowanie silnika powoduje przenoszenie drgań na nadwozie i tym samym na pasażerów.

- Główna zasada:

• W samochodach osobowych należy dokładnie sprawdzić nie tylko słyszalne drgania lecz również niesłyszalne (o niskich częstotliwościach).

• Drgania o niskiej częstotliwości są przeważnie widoczne (duże amplitudy).

• Drgania o wysokiej częstotliwości są słyszalne oraz odczuwane jako wibracje płyty podłogowej, kierownicy lub siedzeń.

Rezonans

- Każde ciało wykazuje częstotliwość drgań własnych.

- Gdy układ drgający (samochód) wpada w częstotliwość drgań własnych powoduje to powstanie rezonansu.

- Nierównomierna praca silnika ma miejsce wówczas, gdy np. zostanie osiągnięta częstotliwość rezonansowa (krytyczna prędkość obrotowa).

- Jeśli prędkość ta zostanie przekroczona (nadkrytyczna prędkość obrotowa), silnik szybko przestaje drgać.

Tłumienie

- Jeśli tłumik zostanie zamontowany równolegle do sprężyny, odpowiednio do właściwości tłumika zostanie zredukowane drganie elementów.

- W taki sposób działa również amortyzator w pojeździe.

- Tłumienie drgań wpływa na rezonans elementu lub układu.

- Jeśli amortyzatory działają prawidłowo, drgania elementów będą tłumione a kołyszące nadwozie powinno natychmiast powracać do położenia spoczynkowego.

- Amortyzator w samochodzie jest tłumikiem, który tłumi drgania nadwozia.

Drganie

Oddzielanie elementów

Termin izolacja w przypadku tłumienia hałasów oznacza oddzielanie od siebie elementów i układów.

- Przykład:

• Silnik jest ułożyskowany za pomocą elementów sprężystych dzięki czemu zredukowano drgania przenoszone na samochód.

• W konstrukcji samochodu są stosowane głównie gumowe elementy mocujące. Guma działa jak sprężyna.

• Skuteczność takich połączeń, w przypadku których miedzy łączonymi elementami umieszcza się gumowe elementy jest zależna od struktury elementu.

Kierunek obciążenia gumowego elementu mocującego w celu uzyskania optymalnej izolacji

Absorpcja

- Przez twarde powierzchnie fale dźwiękowe są odbijane.

- Przez miękkie powierzchnie fale dźwiękowe są absorbowane. Materiał i jego grubość mają największe znaczenie.

- Przykład:

• Z samochodu należy usunąć wszystkie części tłumiące dźwięk takie jak tapicerka drzwi, dywany, podsufitka jak również siedzenia.

• Rezultat: dźwięk zostaje odbity bezpośrednio (wzrasta poziom ciśnienia dźwięku), efektem jest pogłos w przedziale pasażerskim.

Hałasy i drgania w pojeździe

Pasażerowie w pojeździe, w zależności od położenia siedzenia odbierają odmienne dźwięki lub dźwięki o innym natężeniu.

Dźwięk/hałas (fala stojąca) w samochodzie

Drgania i hałasy wywoływane przez układ dolotowy i układ wydechowy

Układ dolotowy jako źródło hałasów przenoszonych w powietrzu i hałasów przenoszonych przez strukturę elementów w samochodzie

Układ wydechowy jako źródło hałasów przenoszonych w powietrzu i hałasów przenoszonych przez strukturę elementów w samochodzie

- Możliwości przenoszenia dźwięku:

• Powyższe rysunki przedstawiają możliwości przenoszenia fal dźwiękowych przez układ dolotowy i układ wydechowy.

• W przypadku obydwu układów fale są przenoszone w powietrzu oraz przez strukturę elementów. Aby fale były przenoszone w jak najmniejszym stopniu, drgające elementy muszą mieć sztywne punkty mocowania do nadwozia.

• Szczególnie mocno drga układ wydechowy, łącząc go z nadwoziem należy zadbać o optymalną izolację w miejscu połączenia, ważny jest również rozkład punktów mocowania, aby zredukować przenoszenie fal dźwiękowych przez strukturę części.

Układ dolotowy

Układ dolotowy

- Układy dolotowe mają dokładną długość i powierzchnię. Podczas przeglądu i napraw nie można dokonywać żadnych zmian. Montując elementy (przewody i rurki) należy zwrócić uwagę na hermetyczne połączenia.

- Duże wahania ciśnienia w układzie dolotowym powoduje silne drganie powierzchni wszystkich odnośnych elementów.

- Pod wpływam temperatury np. na sutek ogrzania obudowy filtru powietrza, może dojść do zmniejszenia sztywności powierzchni.

- Aby zapobiec przenoszeniu na nadwozie dźwięku powstałego na skutek drgania powierzchni układu dolotowego, należy zastosować się do następujących punktów:

• Układ dolotowy musi być odizolowany od nadwozia i ułożyskowany w gumowych elementach.

• Przewody powietrza układu dolotowego nie mogą stykać się z nadwoziem.

• Jeśli przewody stykają się z nadwoziem lub innymi elementami, w miejscu styku należy umieścić izolację z pianki.

Układ wydechowy

Budowa układu wydechowego

- Układy wydechowe należy zamontować bez naprężeń.

-

WSKAZÓWKA: Wieszaki gumowe układu wydechowego również przenoszą drgania oraz w niektórych przypadkach mogą być przyczyną nieprzyjemnego zapachu. Z tego względu ważne jest, aby układ wydechowy został zamontowany bez naprężeń.

Wieszaki gumowe nie mogą być zanadto naciągnięte.

- Kolektor ssący i katalizator (o ile nie są bezpośrednio zamontowane na silniku) muszą mieć trwałe połączenie z silnikiem (nie może być szczelin w wieszakach).

- Prosty sposób sprawdzenia usterki:

• Zdejmij wszystkie wieszaki układu wydechowego.

• Zawieś układ wydechowy na maksymalnie dwóch wieszakach.

• Sprawdź poziom hałasu w przedziale pasażerskim.

• Jeśli spowodowało to usunięcie usterki, przyczyną powstawania hałasów jest układ wydechowy.

• Zakładaj kolejne wieszaki i po każdej zmianie przeprowadzaj jazdę próbną.

• Postępując w ten sposób można zidentyfikować wieszak, który wywołuje hałasy przenoszone do przedziału pasażerskiego.

Nadwozie

Działanie

- Podczas jazdy na nadwozie samochodu działają różne niekorzystne czynniki. Przeważnie są to drgania, które wywoływane są w głównej mierze przez inne elementy pojazdu takie jak np. silnik i mocowanie silnika. Nadwozie jest jednym z czynników mających wpływ na komfort jazdy.

- Elementy samochodu dotychczas opisane były odpowiednio do swej funkcji zamkniętymi źródłami dźwięku. Nadwozie łączy wszystkie elementy samochodu i stanowi ich obudowę.

- Nadwozie jest poddawane falom dźwiękowym przenoszonym przez powietrze jak również falom przenoszonym przez strukturę elementów nadwozia.

- Na nadwozie są przenoszone drgania wszystkich elementów nadwozia; nadwozie musi być tak skonstruowane, aby w miarę możliwości nie przenosić żadnych drgań na przedział pasażerski.

- Na dyskomfort podczas jazdy mają wpływ głównie duże płaszczyzny nadwozia takie jak dach, poszycie boku tylnego i podłoga. Przenoszą one fale dźwiękowe i działają jak głośniki.

Dalsze wymagania, jakie musi spełniać nadwozie

- Odporność na zderzenia

- Obszerne wnętrze

- Odporność na korozję

- Niewielki ciężar

- Odpowiedni kształt aerodynamiczny

W przypadku niektórych punktów konieczny jest kompromis. Jeśli np. nadwozie jest bardzo sztywne, co sprzyja komfortowi podczas jazdy, to nie ma stref kontrolowanego zgniotu, absorbujących energię uderzenia.

Przykład:

- Wodoszczelny nie oznacza dźwiękoszczelny, dlatego też należy zastosować się do następujących punktów:

• Odpowiedni montaż szyb.

• Odpowiedni montaż uszczelek.

- Kolejne punkty

• Otwór umożliwiający dostęp do komory silnika.

• Uszczelki drzwi i okien

• Otwory nawiewowe i odpowietrzające

• Przewody odpływowe okna dachowego

- Podłużnice i belki poprzeczne są często kanałami, przez które przenoszone są fale dźwiękowe. Naprawy jakie można wykonać:

• Montaż elementów sprężystych w miejscach krytycznych takich jak np. łącznik między podłużnicą a słupkiem A, w celu izolacji od dźwięków przenoszonych przez powietrze.

WSKAZÓWKA: W produkcji są montowane elementy z pianki a profile zamknięte wypełniane pianką w celu uszczelnienia miejsc przez które są przenoszone fale dźwiękowe. Jeśli słyszalne są hałasy aerodynamiczne, hałasy powodowane przez opony, silnik lub hałasy uliczne należy sprawdzić położenie elementów z pianki.

• Zamontowanie korków z pianki w odpowiednich obszarach.

• Wtryśnięcie pianki do profili zamkniętych.