Her birimiz bir arabanın belirli tüketici özelliklerinin önemini belirleriz. Örneğin, biri ferahlıkla, biri de direksiyon hakimiyetiyle daha çok ilgilenir. Ancak akustik konfor herkes için önemlidir. Bir arabanın gürültülü olup olmadığını anlamak için uzman olmanıza gerek yok. İlk sonuçlar, yolculuğunuzun tam başında çıkarılabilir. Aynı zamanda, sürüş düzgünlüğü veya frenlerin değerlendirilmesi zaman alır. Sektörde, NVH (Gürültü, Titreşim, Sertlik) birleşik bir kavramı vardır.
NVH alanında her şey kötüyse, kişi bunu fiziksel olarak hisseder: sinir sistemi ve beyin aşırı yüklenir, konsantrasyon bozulur, ton ve tepki azalır. Bu nedenle, modern ve daha sessiz arabalarda uzun mesafeler sürmek daha kolaydır. Lütfen “ses yalıtımı zamanla daha iyi hale geldi” diye düşünmeyin! Teoride, ses yalıtımı akustik konforu sağlamanın son ve mutlaka en etkili yolu değildir. Şimdi nedenini anlayalım.
Fizik ve matematiğe derinlemesine dalmadan NVH hakkında konuşmak zordur. Yüksek konulara saplanmamak için bazı şeyleri basitleştireceğiz. Ancak gürültünün titreşimlerden kaynaklandığını söylemek yanlış olmaz. Titreşimler de özellikle teknik ekipmanlar için zararlıdır.
Yani her titreşimin bir kaynağı vardır. Araba gürültüleri ve titreşimleri öncelikle motor ve egzoz sistemi, yuvarlanan tekerlekler ve gövdenin etrafında akan hava tarafından üretilir. Birkaç düzine kaynak daha vardır ancak baskın olanlar yukarıda listelenenlerdir. Genellikle şehir içi hızlarda ana “katkı” güç ünitesi tarafından yapılır, her şey otoyolun 90-100 km/s hızında neredeyse eşit şekilde “şarkı söyler” ve 120-130 km/s’den sonra ilk endişe aerodinamik ve yol kaynaklı bozulmalardır. Bu teoride böyledir.
Motordan gelen herhangi bir gürültü iki şekilde yayılır. Mekanik olarak – kaynakla fiziksel bağlantısı olan gövde panellerinin ve yapısal elemanların titreşimleri yoluyla ve aynı panellerden “nüfuz ederek” doğrudan hava yoluyla. Bu nedenle, gürültüyle başa çıkmanın üç ana yolu vardır. Öncelik sırasına göre, bu, kökeninin yoğunluğunun azaltılması, yapısal elemanlar tarafından ikincil radyasyonun zayıflatılması ve yalnızca üçüncü sırada – ses yalıtımı, yani hava yoluyla iletilen bileşeni “yakalama”dır.
Örneğin, motor gürültüsünün azaltılması, mümkünse düzeltilmesi gereken yanma sürecinin organizasyonuyla başlar. Büyük ses yayıcılar – silindir bloğu, kafa kapağı, karter – silindirlerdeki çalışma süreciyle aynı anda rezonansa girmeyecek şekilde tasarlanmıştır. Bu tür elemanlar giderek daha sık plastikten yapılır, gürültüyü emen malzemeler doğrudan bunlara uygulanır ve mümkünse tüm motor “kapsüllenir”. Egzoz sistemleri çok fazla gürültü yapmak için kullanılırdı, ancak egzoz susturucularını desteklemek için egzoz gazlarının titreşimlerini yumuşatan katalizörler ve partikül filtreleri istemeden yardımcı oldu.
Titreşimlerin daha fazla iletilmesi, güç ünitesinin destekleri tarafından önlenmelidir. Bağlantı noktaları, gövde titreşimlerini tetiklemeyecek şekilde seçilmiştir. İlk seri VAZ-2108’in geçmişi, yanlış yerleştirilmiş ön destek nedeniyle rölantide titreşimlerin ve gürültünün rahatsız edici bir seviyeye ulaştığı unutulmazdır. Desteği hareket ettirmek için çok geçti, daha yumuşak hale getirildi, bu da bir dizi başka soruna yol açtı…
Günümüzde, elastik ve baskılayıcı bir işlevi (süspansiyondaki bir yay ve amortisörün düeti gibi) birleştiren güç ünitesinin hidrolik destekleri artık egzotik değil. Titreşime zıt fazda hareket yaratan veya koşullara bağlı olarak sertliğini değiştiren aktif destekler en etkili olanlardır.
Gövdeye ulaşan titreşimler en aza indirilmelidir. Rezonanslardan kaçınmak çok önemlidir. Maksimum sertliğe sahip gövde mutlaka sessiz olmaz. Monolitik yapı rezonansları azaltabilir, ancak yapısal gürültü iletimini artırabilir.
Gazetecilerin aksine, otomotiv mühendisleri genellikle gövdenin burulma sertliğinden ziyade rezonans frekansları kavramını kullanırlar. Dahası, optimum frekans mümkün olduğunca yüksek veya düşük olmamalıdır – rezonansları önlemek için tam olarak böyle olmalıdır. Çünkü gövde, elastik süspansiyon elemanlarını, lastikleri, koltukları ve tüm titreşim kaynaklarını içeren en karmaşık titreşim sisteminin üyelerinden yalnızca biridir.
Gövdenin yük taşıma düzenlemesi, yukarıdakilerin hepsini dikkate alarak geliştirilir. Ciddi bir yük taşımayan parçalar bile, titreşimleri mümkün olduğunca engellemek için sertleştirici çubuklara ve damgalı takviye plakalarına sahiptir. Yüksek mukavemetli ve ısıl işlem görmüş çelikler, değişken kalınlıkta haddeleme, gövde parçalarını yapıştırma teknolojileri ve diğer hileler, seri üretim otomotiv endüstrisinde bile kullanılmaktadır. Aynı zamanda, bilgisayar simülasyonu hala kalan titreşimleri tespit edecektir. Bunlarla ne yapmalısınız?
Özetle, rezonansı önlemek için bu noktalardaki doğal titreşimlerin frekanslarını değiştirmeniz gerekir. Örneğin, titreşim sönümleyicileri kullanarak – sert veya yumuşak bir şekilde sabitlenmiş kütleler. Onarım sırasında ön tamponun bağırsaklarında bir yerde üç kilogramlık bir dökme demir çubuk bulursanız şaşırmayın: fabrikada unutulmamıştır, ancak belirli frekansların dalgalanmalarını dengelemek için tasarım hesaplamasına göre kesinlikle vidalanmıştır. Daha küçük yükler genellikle süspansiyon veya egzoz sisteminin parçalarına yerleştirilir.
Özellikleriyle inşaata benzeyen köpük, belirli yerlerde gövde boşluğuna dökülür ve örneğin bitüm paspaslar düz panellere yapıştırılır. Ancak garaj ayarında olduğu gibi her yerde değil, seçici olarak, bilgisayar modellemesine dayalı bir yer seçimiyle. Gürültü herhangi bir boşluğu kullanır, bu nedenle gövdede ve özellikle motor kalkanında bunların sayısı en aza indirilir. Bunlardan herhangi biri dikkatlice izole edilir. Titreşimleri iletmek için güçlü bir kanal görevi gören gaz pedalı ve otomatik şanzımanların mekanik tahriklerinin geçmişte kalması iyi bir şey. Ve ancak tüm tasarım rezervleri seçildikten sonra, ses yalıtımı zamanı geldi.
Önceki aşamalarda her şey doğru şekilde yapılırsa, buna çok ihtiyacınız olmaz. Örneğin, yedinci nesil Golf için selefine göre dört kilogram daha az ses yalıtım malzemesi kullanıldı. Modern yumuşak paspaslar ve halılar, motor kalkanının veya zeminin konturlarına ve kabartmasına tam olarak kalıplanmış teknolojik şaheserlerdir. Arabanın iç kısmında, bir kaplama olmadan yapamazsınız, çünkü aynı zamanda bir termal yalıtım işlevi de görür. Ancak, örneğin bagajdaki stepnenin etrafındaki çıplak metal sizi şaşırtmasın – bu, üreticiye göre, gürültünün birincil önlemlerle başarılı bir şekilde bastırıldığı anlamına gelir.
Bu tür “protokoller” yalnızca motordan gelen gürültüye değil, aynı zamanda her kaynağa uygulanır. İnanın, yuvarlanan lastiklerin gürültüsüne, aerodinamik bozulmalara veya dış seslere karşı mücadele hakkında ayrı makalelerde yazabiliriz. Çok sayıda nüans, incelik ve numara var. Ek paspaslarla ev yapımı yapıştırmanın kesinlikle bir etkisi vardır, ancak bu yaklaşıma rasyonel denilemez. Sadece malzemelere çok para harcamak ve birkaç desibel avantaj elde etmek için çalışmakla kalmayacak, aynı zamanda yanınızda onlarca kilo fazladan taşıyacaksınız ve bunun bedelini artan yakıt tüketimiyle ödeyeceksiniz.
Son trend, zararlı olanın zıt fazında yararlı ses oluşturmak için ses sisteminin hoparlörlerini kullanan aktif gürültü azaltma sistemleridir. Birbirleriyle sessizlik sağlamalıdır. Ne yazık ki, bu tür sistemler doğru çalışmıyor, güç ve frekans aralığı sınırlıdır: bu fiziktir. Motor ve yoldan gelen gürültü, sürücünün ve yolcuların kulaklarına sadece 0,009 saniyede ulaşır ve en iyi anti-sistemler 0,002 saniyede tepki verir. İyileştirilecekleri açıktır – ancak asıl mesele, güvenlik elektroniğinin geliştirilmesinin temel tasarım prensiplerinin zayıflamasına dönüştüğü ESP’deki duruma düşmemektir…
Sesin frekansı ne kadar yüksekse, o kadar rahatsız edicidir. Örneğin, yorgunluk etkisi 2000-4000 Hz frekans aralığında 80 desibel (dB) seviyesinde başlar ve 5000-6000 Hz’de 60 dB seviyesindedir. Vücut tarafından yayılan yapısal sesler çoğunlukla 500 Hz’nin altında bir frekansa sahiptir ve kulak tarafından daha düşük frekanslı, uğultulu, bas olarak algılanır. Bir arabada çoğunlukla yoldan gelirler, ancak egzoz sisteminden de bir katkı vardır.
Ve akustik olarak iletilen rahatsızlıklar 1000 Hz’nin üzerindeki frekanslarda baskındır (800 Hz’den sonra yüksek frekanslı olarak kabul edilirler). Burada, güç ünitesi ve aerodinamik esas olarak gürültü yapar. Bir kişi sesi 20 Hz ila 20.000 Hz aralığında algılar, ancak bir arabada genellikle 30-8500 Hz ile uğraşmak zorundayız.
Spektral kompozisyona (gürültü frekansı) ek olarak, spektrumun doğası da önemlidir. Geniş bantlı gürültüler, yani seslerin ve tonal gürültülerin bir karışımı vardır. Örneğin, hidrolik direksiyonun elektrik motorunun uluması veya klimanın bağırsaklarındaki soğutucunun hırıltısı. Bir araba yüzlerce bu tür belirli “nota” üretebilir ve iyi üreticiler bunları yol testi aşamasında tamamen “yok eder”.
Bu arada, desibel cinsinden gürültü seviyesi değeri, bir kişinin öznel hislerine mutlaka karşılık gelmez. En azından işitme organımız farklı frekanslardaki sesleri farklı şekilde algıladığı için. Evet, gürültü ölçerler de karmaşık bir programda mikrofondan gelen sinyalleri işler ve kulağın hassasiyetini kopyalamaya çalışır. Ancak bu her zaman işe yaramaz. Pratikte, otomobil üreticileri yalnızca ölçümlere değil, aynı zamanda uzmanların görüşlerine de odaklanır. Bazen sesi bastırmaktan daha hoş bir frekansa aktarmak daha kolaydır. Tüm bunlar yol testleri sırasında çözülür.
AB’de veya ABD’de binek otomobillerin iç gürültüsüne ilişkin herhangi bir kısıtlama yoktur – yalnızca dış gürültüye ilişkin. Üreticilerin müşteriyi iç mekanda rahat ettirmekle hayati derecede ilgilendikleri açıktır. Ancak, örneğin Rusya’nın kendi yolu vardır. Sertifikasyon sırasında, Rolls-Royce veya Mercedes-Maybach S sınıfı dahil olmak üzere tüm yeni otomobiller, “Tekerlekli Araçların Güvenliği Hakkında” teknik düzenlemelerin Ek No. 3’üne uygunluk açısından kontrol edilir. Yani kabine mikrofonlar asıyorlar ve sabit hızda seyir halindeyken ve hızlanma sırasında olmak üzere çeşitli yöntemlerle gürültüyü ölçüyorlar.
Genel olarak, gürültü 77 dB’yi geçmemelidir, ancak birçok istisna vardır. Minivanlar gibi vagon ve yarı kabin düzenine sahip araçlar için 79 dB’ye zaten izin verilmektedir. Araç bir SUV olarak sertifikalandırılmışsa (bu, bazı crossover’larda bile yapılır), bu değerler iki desibel aşılabilir. Bir zamanlar, koleksiyonluk Porsche 911 R coupe, tam olarak iç gürültü seviyesi için belirli gerekliliklere uyulmaması nedeniyle Rusya’ya ulaşamadı.
Spor otomobiller için ayrı bir dipnot sağlanmasına rağmen. Boş ağırlık iki tondan azsa ve güç-ağırlık oranı 75 kW/t’den (ton başına 102 bg) yüksekse, dört desibel fazlasına izin verilir. Ton başına 110 kW’den (neredeyse 150 bg) fazlaysa, testler yalnızca sabit bir hızda, nazik bir şekilde gerçekleştirilir. Birçok sivil otomobil bu çerçeveye uymaktadır. Çok da güçlü olmayan 145 beygir gücündeki Lada Vesta Sport bile ton başına 109 beygir gücüne sahip. Öyleyse, neden iç gürültü sertifikasyonu hakkında yaygara koparılıyor ve üreticileri sonunda aracın fiyatına dahil edilecek gereksiz maliyetlere katlanmaya zorluyor?
Sovyet zamanlarının otomobil teorisine ilişkin ders kitaplarında gürültü ve titreşim hakkında genellikle tek bir kelime bile söylenmemesi ilginçtir. Bunlara karşı mücadele genellikle kalıntı ilkesine göre yürütülüyordu: hem gövde hem de motor hazır olduğunda, tasarımcılar bakmaya başladılar: iç mekanı nasıl daha sessiz hale getirebilirlerdi? Örneğin, ilk iki adımı atlayarak aynı yalıtımı eklediler: rahatsızlıkların kaynağına ve yayılmalarına karşı mücadele. Bugün, rekabetçi bir otomobil ancak üretici tasarım aşamasında NVH’yi düşünürse inşa edilebilir, tasarımdan bahsetmiyorum bile.
Modern teknolojiler akustik mühendisleri için yeni zorluklar ortaya koyuyor. Gövdelerin aktif olarak hafifletilmesi, alüminyum alaşımları veya kompozitler gibi hafif malzemelerin kullanımı yapısal gürültünün artmasına katkıda bulunuyor. Lastikler genişliyor ― ve dolayısıyla daha gürültülü oluyor. Çevre dostu olma arayışında, silindirdeki yakıt yanma süreci genellikle daha az pürüzsüz hale geliyor ― yani daha fazla titreşim üretiyor.
İçten yanmalı motorun elektrik motoru lehine terk edilmesi işi kolaylaştırmıyor. Motorun yaydığı frekans spektrumu, her zamanki 2500-3000 Hz yerine, yaklaşık 5000 Hz’lik rahatsız edici aralıktadır ve burada yeni bir tür gürültü – elektromanyetik – buna karışır. Daha önce içten yanmalı motor tarafından bastırıldığı için göz ardı edilen yeni sesler var. Örneğin, iklim kontrol damperleri tarafından oluşturulanlar. Bize dayatılan sürücüsüz geleceğe daha da derinlemesine bakarsak, NVH’nin rolü daha da büyüyecek, çünkü arabadaki akustik konfora ek olarak tartışılacak neredeyse hiçbir şey olmayacak. Ve gürültü, her birimiz için anlaşılabilir görünen bir maddedir…
Orijinalini buradan okuyabilirsiniz: https://www.drive.ru/technic/5ebe5f04ec05c49c7e0000eb.html
Yayımlandı August 19, 2021 • 11m to read
