Autojen äänenvaimentimet kehittyvät Yhdysvalloissa

Ohio State Universityn tutkimus äänenvaimennusteknologiasta antaa amerikkalaisille autonvalmistajille uusia vaihtoehtoja hiljaisempien autojen suunnitteluun.

Insinöörit ovat USA:ssa testanneet uutta lupaavaa äänenvaimentimen suunnittelua, joka hyödyntää lasikuitua, ja he kehittävät laskentatyökaluja suunnittelun optimoimiseksi valmistajien tarpeisiin.

Uusi malli vaimentaa auton melua yhtä hyvin kuin perinteinen äänenvaimennin, mutta se voi olla kevyempi, alttiimpi vähemmälle korroosiolle ja auttaa moottoreita toimimaan tehokkaammin.

Ahmet Selamet, koneenrakennuksen professori ja Ohio Staten yliopiston Center for Automotive Research and Intelligent Transportationin Flow, Engine, and Acoustics Research Laboratoriesin johtaja, esitteli hiljattain tekemäänsä työtä marraskuun 19. päivänä Washingtonissa pidetyssä American Society of Mechanical Engineers -kokouksessa.

Yli vuosikymmenen ajan Selamet ja hänen kollegansa ovat kehittäneet tietokonepohjaisia työkaluja ja erikoislaitteita auton pakojärjestelmien parantamiseksi. Hän kertoo, että haasteena on hallita melua ja pakokaasupäästöjä estämättä pakokaasujen virtausta moottorista.

Kaikista yksinkertaisin äänenvaimennin on peruna pakoputken sisällä, Selamet toteaa nauraen. Mutta koska moottorien täytyy hengittää toimiakseen kunnolla, täytyy suunnittelijoiden olla luovempia.

Owens Corning pyysi äskettäin Selametia testaamaan ja suunnittelemaan uudelleen eurooppalaisen äänenvaimenninjärjestelmän, joka sisälsi lasikuitutäytettä. Hänen tehtävänään oli vähentää suunnittelun monimutkaisuutta, keventää järjestelmän painoa ja parantaa moottorin suorituskykyä – samalla säilyttäen tai jopa parantaen kokonaisuudessaan pakokaasumelutasoa.

Lasikuitutäytteisiä äänenvaimentimia on käytetty Euroopan ja Japanin autoissa jo vuosia, Selamet selitti, mutta muualla ei niinkään. Pohjois-Amerikassa useimmat äänenvaimentimet toimivat käyttämällä metallikammioita ja baffeleita ilmavirran hidastamiseksi tai sen uudelleenohjaamiseksi.

Mutta kammiot ja baffelit voivat rajoittaa pakokaasujen virtausta, lisäten niin kutsuttua takapainetta. Kun näin tapahtuu, osa moottorin työstä menee hukkaan poltettujen kaasujen työntämiseksi pakojärjestelmän läpi sen sijaan, että auton eteenpäin liikkumiseen käytettäisiin kaikki voima. Yksinkertaisemman sisäisen suunnittelun ansiosta lasikuitutäytteinen äänenvaimennin voisi aiheuttaa vähemmän takapainetta ja tehdä moottoreista tehokkaampia.

Historiallisesti Pohjois-Amerikan autoala on kuitenkin suhtautunut epäilevästi täytteen käyttöön äänenvaimentimissa, ja aivan syystä, Selamet sanoo. Varhaiset eurooppalaiset mallit käyttivät basalttilankaa, joka on pakattu lyhyisiin kuituihin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että ajan myötä nämä lyhyet kuidut hajoavat ja puhaltavat ulos pakokaasuvirrassa.

Sitten auto käy äänekkäämmäksi, Selamet lisää.

Jatkuva lasikuitu voisi tarjota paremman vaihtoehdon villalle, hän sanoi, koska kuitujen langat ovat liian pitkiä ja kietoutuneita puhallettaviksi äänenvaimentimesta. Owens Corningin mukaan kumipallon kokoinen lasikuula, joka on kehrätty jatkuvaksi kuiduksi pakojärjestelmän sovelluksiin, voi olla 18 mailin pituinen ja halkaisijaltaan neljäsosa ihmisen hiuksen paksuudesta.

Selamet totesi myös, että lasikuitu voi paremmin kestää moderneissa pakojärjestelmissä syntyviä korkeita lämpötiloja ja mahdollisesti eristää auton tuolta lämmöltä.

Koska automerkit kuten Volvo käyttävät lasikuitua Euroopassa myytävissä äänenvaimentimissa, Selametilla oli mahdollisuus testata suunnittelua. Owens Corning toimitti hänelle uusia ja käytettyjä Volvo-äänenvaimentimia sekä irrallisia kuitunäytteitä. Käytetyt äänenvaimentimet olivat peräisin autoista, joilla oli ajettu 100 000 mailia.

Testeissä Selamet ja hänen kollegansa huomasivat, että kuitu vähensi moottorin melua merkittävästi. Esimerkiksi 1500 hertsin keskitaajuudella uusi suunnittelu vähensi melua 40 desibeliä. Tämä on huomattavasti enemmän kuin tyypillinen äänenvaimennin, joka saavuttaa 30 desibelin tai sitä alemman arvion.

100 000 mailin käytetyt äänenvaimentimet suoriutuivat yhtä hyvin kuin uudet.

Ohio Staten insinöörit kehittivät tietokoneavusteisen työkalun, jonka valmistajat voivat ottaa käyttöön optimoidakseen lasikuitutäytteisten äänenvaimentimien suunnittelun eri automalleille.

Myös suuri osavalmistaja on ilmaissut kiinnostuksensa käyttää kuituja auton ilmanottojärjestelmässä, missä, kuten Selamet huomautti, automerkeillä on suuri mahdollisuus vaimentaa moottorin melua.

Yksi tehokkaimmista melun vähentäjistä auton ilmanottojärjestelmässä on ilmanpuhdistinlaatikko, hän sanoi, viitaten suojukseen, joka sisältää suodattimen puhdistaakseen ulkoilmaa roskista ennen sen syöttämistä moottorille.

Jos yritykselläsi on autoteollisuuden innovaatio, minkä haluaisit kaupallistaa USA:ssa:

simo.lahtinen@capteeni.com
+1 641 451 1906