СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВНЕШНЕГО ШУМА АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА БАЖЕНОВА
METHOD FOR MEASUREMENT OF VEHICLE OUTER NOISE BY BAZHENOV

Изобретение относится к области акустики автотранспортных средств (АТС), более конкретно - к способам измерения внешнего шума АТС, и может быть использовано для идентификации и ранжирования по уровню источников шума АТС с целью выбора рационального пути снижения внешнего шума и уменьшения затрат по акустической доводке АТС.
Прежде чем перейти к рассмотрению аналогов и прототипа, необходимо отметить следующее. Внешний шум АТС, например автомобиля, является суммой отдельных составляющих его источников, к которым относится двигатель, система выпуска отработавших газов, система впуска воздуха для процесса сгорания топлива, агрегаты трансмиссии (коробка передач, раздаточная коробка, ведущие мосты, редукторы), вентилятор системы охлаждения двигателя и др. Вклад перечисленных источников во внешний шум АТС различен как по уровню, так и по частотному составу, вследствие чего успешное решение задачи по его снижению, сроки работ и стоимость существенным образом зависят от точности идентификации составляющих источников и их ранжирования (систематизация источников по уровню вклада во внешний шум).
Известны аналоги изобретения, например, «Способ измерения внешнего шума, излучаемого дорожно-строительными и землеройными машинами и устройство для его осуществления», описанный в патенте РФ №2096562, МПК E02F 5/14, G01M 15/00 (опубл. 20.11.1997 г.), заключающийся в измерении внешнего шума датчиками, расположенными в точках, лежащих на воображаемой измерительной поверхности, окружающей машину, причем измерительная поверхность вместе с расположенными на ней датчиками перемещается вместе с машиной. При этом датчики могут перемещаться по измерительной поверхности, а ее форма изменяется в процессе движения машины. Недостатком аналога является то, что он, во-первых, применим для тихоходных машин, а во-вторых, не позволяет определить вклад отдельных источников шума во внешнее звуковое поле, а сами источники невозможно идентифицировать с достаточной точностью.
Известен также «Способ измерения внешнего шума автомобиля», описанный в патенте РФ №2262085, МПК G01H 17/00, G01M 17/007 (опубл. 10.10.2005 г.), заключающийся в измерении шума с левой и правой сторон автомобиля, движущегося по мерному участку в режиме разгона поочередно на различных передачах относительно неподвижного микрофона, из которых выбирают максимальное значение, а затем присоединяют дополнительный глушитель и проводят измерения шума со стороны автомобиля и на передаче, соответствующих максимальному уровню. Затем по величине разности определяют вклад глушителя (газодинамическую составляющую) во внешний шум. Данный способ позволяет определить величину вклада глушителя во внешний шум автомобиля, но не позволяет определить вклад других источников и проведение их идентификации и ранжирования.
Известен метод измерения внешнего шума АТС, описанный в ГОСТ Р 41.51-99 «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения автотранспортных средств, имеющих не менее четырех колес, в связи с производимым ими шумом», М: изд. Стандартов, 2000 г., с.12-13, который заключается в том, что на мерном участке длиной 20 м измеряют уровень шума движущегося в режиме разгона АТС с левой и правой его сторон. Измерения проводят для различных передач. Микрофон устанавливают на расстоянии 7,5 м от продольной осевой линии движущегося автомобиля напротив середины мерного участка. За результат измерений внешнего шума АТС принимают максимальное значение уровня, реализовавшегося при измерениях. Данный метод, как и предыдущие способы, не позволяет идентифицировать источники шума АТС и провести их ранжирование.
В качестве прототипа, как наиболее близкого по своей сути, выбран «Способ измерения внешнего шума автотранспортного средства», описанный в патенте РФ №2334969 (заявка 2006115124), МПК G01M 17/007, G01M 15/00 (опубл. 2008 г.), заключающийся в серии измерений уровней шума с левой и правой сторон АТС, движущегося по мерному участку в режиме разгона поочередно на различных передачах относительно неподвижного микрофона, из которых выбирают максимальное значение уровня, после чего проводят дополнительный проезд АТС по мерному участку и записывают шум на запоминающее устройство на всей длине мерного участка на передаче и со стороны АТС, соответствующих максимальному значению уровня внешнего шума, затем расчетным путем в диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя от холостого хода до максимальной определяют для выбранной передачи зубцовые частоты узлов АТС, содержащих шестеренчатые передачи, оборотную частоту двигателя и частоту следования выхлопов двигателя и их гармоники и частоты, формируемые вентилятором системы охлаждения двигателя, после чего получают спектрограмму записанного внешнего шума АТС при дополнительном проезде и наносят на нее расчетные значения зубцовых частот, оборотных частот и частот следования выхлопов двигателя и их гармоник и частоту вентилятора системы охлаждения двигателя, и при прохождении кривых расчетных значений частот через интенсивно окрашенные участки спектрограммы идентифицируют источники внешнего шума АТС и проводят их ранжирование. Данный способ позволяет с достаточно высокой степенью достоверности идентифицировать источники шума АТС, однако ему присущ следующий недостаток. Дело в том, что в начале измерительного участка и на его окончании испытываемый автомобиль находится достаточно далеко от измерительного микрофона, в связи с чем излучаемый автомобилем шум, в особенности, высокочастотный (800-5000 Гц) имеет существенное затухание из-за расстояния до микрофона. Величина затухания может составлять 3-4,5 дБ, вследствие чего уровни шума зубцовых частот на спектрограмме при нахождении автомобиля в начале и конце мерного участка могут иметь слабую цветовую визуализацию (на уровне шумового фона), что затрудняет идентификацию и ранжирование источников. Это может привести к принятию ошибочных технических решений по акустической доводке автомобиля и увеличению сроков доводки.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение достоверности идентификации и точности ранжирования источников шума АТС.
Достигается это тем, что в известном способе измерения внешнего шума автотранспортного средства, заключающемся в том, что проводят серию измерений уровней шума с левой и правой сторон автотранспортного средства, движущегося по мерному участку в режиме разгона поочередно на различных передачах относительно неподвижного микрофона, из которых выбирают максимальное значение уровня, после чего проводят дополнительный проезд автотранспортного средства по мерному участку и записывают внешний шум на запоминающее устройство на всей длине мерного участка на передаче и со стороны автотранспортного средства, соответствующих максимальному значению уровня внешнего шума, затем расчетным путем в диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя от холостого хода до максимальной определяют для выбранной передачи зубцовые частоты узлов автотранспортного средства, оборотную частоту и частоту следования выхлопов двигателя и их гармоники и частоты, формируемые вентилятором системы охлаждения двигателя, после чего получают спектрограмму записанного внешнего шума при дополнительном проезде и наносят на нее расчетные значения частот и при прохождении кривых расчетных значений частот через интенсивно окрашенные участки спектрограммы идентифицируют источники внешнего шума:
- проводят второй дополнительный проезд автотранспортного средства по мерному участку в режиме разгона на передаче, соответствующей максимальному уровню, и записывают шум на запоминающее устройство на всей длине мерного участка, при этом измерительный микрофон устанавливают на автотранспортном средстве;
- получают спектрограмму шума, записанного при втором дополнительном проезде автотранспортного средства по мерному участку, и наносят на нее расчетные значения зубцовых частот узлов автотранспортного средства, оборотную частоту и частоту следования выхлопов двигателя и их гармоники и частоты, формируемые вентилятором системы охлаждения двигателя;
- по спектрограмме второго дополнительного проезда с нанесенными на нее расчетными частотами идентифицируют источники шума автотранспортного средства;
- с учетом идентификации источников шума по спектрограмме первого дополнительного проезда автотранспортного средства по мерному участку проводят ранжирование источников внешнего шума автотранспортного средства.
Кроме того, при дополнительном проезде АТС синхронно с записью шума на запоминающее устройство производят запись частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Суть изобретения поясняется на чертеже, на котором схематично изображены основные источники шума автомобиля и расположение измерительных микрофонов относительно автомобиля.
Автомобиль (полноприводный, как показано на чертеже) содержит двигатель 1, коробку передач 2, раздаточную коробку 3, ведущие мосты 4, соединенные с раздаточной коробкой 3 карданными валами 5, глушитель 6 отработавших газов, вентилятор 7 системы охлаждения двигателя 1 и колеса 8. Направление движения автомобиля обозначено стрелкой, продольная ось симметрии обозначена α. Элементы 1, 2, 3, 4, 6 и 7 являются основными источниками шума. Измерительный микрофон M1, предназначенный для измерения внешнего шума по ГОСТ Р 41.51-99, расположен на расстоянии 7,5 м от продольной оси симметрии α. Микрофон М2 устанавливают на автомобиле, например, на раме вблизи от источников шума.
Реализация заявляемого способа осуществляется следующим образом.
Проводят серию измерений уровней шума с левой и правой сторон АТС, движущегося по мерному участку в режиме разгона поочередно на различных передачах относительно неподвижного микрофона M1, из которых выбирают максимальное значение уровня, которое реализовалось, например, с правой стороны АТС при его движении на VI передаче.
После этого проводят первый дополнительный проезд АТС по мерному участку в режиме разгона и записывают внешний шум с микрофона M1 на запоминающее устройство (измерительный магнитофон или ПЭВМ) на всей длине мерного участка на передаче и со стороны АТС, соответствующих максимальному уровню внешнего шума (на VI передаче с правой стороны), а также частоту вращения коленчатого вала двигателя.
Затем расчетным путем в диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя от холостого хода до максимальной определяют для выбранной передачи (VI передача) зубцовые частоты узлов АТС, оборотную частоту и частоту следования выхлопов двигателя и их гармоник и частоты, формируемые вентилятором системы охлаждения двигателя.
После этого получают спектрограмму записанного внешнего шума при первом дополнительном проезде в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и наносят на нее кривые расчетных значений частот и гармоник.
Далее проводят второй дополнительный проезд АТС по мерному участку в режиме разгона на VI передаче, соответствующей максимальному уровню внешнего шума, и записывают шум на всей длине мерного участка на запоминающее устройство. При этом запись шума производится с микрофона М2, который устанавливают на АТС, например, на раме вблизи от источников шума, например, между раздаточной коробкой 3, глушителем 6 и задним ведущим мостом 4, как показано на чертеже.
Затем получают спектрограмму шума, записанного с микрофона М2 при втором дополнительном проезде АТС в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, и наносят на нее расчетные значения частот узлов АТС, двигателя и вентилятора системы охлаждения двигателя и их гармоники.
По спектрограмме второго дополнительного проезда АТС идентифицируют источники шума АТС.
После этого по спектрограмме первого дополнительного проезда АТС с учетом идентификации источников шума проводят ранжирование источников внешнего шума для расстояния 7,5 от продольной оси симметрии α (для точки M1). Последовательность действий способа завершена.
Достоинством заявляемого способа является то, что идентификация источников шума, проводимая по результатам второго дополнительного проезда АТС, дает практически безошибочные результаты и достоверность, поскольку запись шума производится вблизи источников (расстояние от микрофона до источников составляет 05-1 м), а микрофон перемещается вместе с автомобилем. В этом случае источники шума на спектрограмме выглядят ярко окрашенными (посредством градации цвета) и легко идентифицируются. С учетом идентификации, пользователю остается провести ранжирование источников по уровню шума на спектрограмме первого дополнительного проезда АТС, что также легко сделать с помощью опций программы спектральной обработки. Таким образом, предложен более точный способ измерения внешнего шума АТС, позволяющий безошибочно проводить идентификацию источников шума и их ранжирование. Способ апробирован на нескольких разработанных ОАО «АЗ «УРАЛ» автомобилях и позволил в кратчайшие сроки провести их акустическую доводку до нормативных значений.
По мнению заявителя, предложенный способ, обладающий новизной, существенными отличительными признаками и промышленной применимостью, может быть защищен патентом на изобретение.