影响汽车噪声的主要因素及改进措施

作者：中国重型汽车集团 李相国

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 摘要：本文简述了汽车噪声对环境的影响， 深入分析了汽车噪声源的产生和影响汽车噪声的主要因素，阐述了控制汽车噪声的重要性，提出了改进汽车噪声的措施。 关键词：汽车噪声 改进措施 1 概述 汽车噪声是交通噪声和城市环境噪声的主要组成部分。汽车噪声一方面对外界环境工作和生活的人们造成的影响越来越大，另一方面也对驾乘人员的健康有直接的危害。自20 世纪80 年代初改革开放以后，随着我国国民经济的快速增长，我国的汽车制造厂不断增加，国内汽车的保有量迅猛上升，在汽车工业迅速发展的同时，汽车这种流动污染源也在不断地对我们的生存环境制造着种种污染，其中即包括车辆行驶噪声尤其是加速行驶车外噪声对公共环境的污染这一主要污染因素。 为了加强对车辆噪声污染的治理工作，明确车辆噪声的测量和判定依据，结合我国汽车产品的实际情况，国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2002 年1 月4 日联合发布了GB 1495―2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》强制性标准，代替GB 1495―1979，并于2002 年10 月1 日实施。新标准是在参考ECE R51《关于在噪声方面汽车（至少有4 个车轮）型式认证的统一规定》基础上制定的。新标准的出台，改变了过去标准不科学、测试项目不完整的局面，为治理汽车噪声污染提供了有效的控制手段，对完善我国的汽车噪声标准体系将起到积极的推动作用。 为了正确执行GB 1495―2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》，首先必须弄清影响汽车加速行驶车外噪声测量结果的各种因素。本文就影响汽车加速行驶车外噪声的主要因素进行了论述，并阐述了控制汽车噪声的重要性，提出了改进汽车噪声的措施。 2 影响汽车噪声的主要因素及改进措施 汽车噪声的大小是衡量汽车质量水平的重要指标，它反映出汽车的质量和技术性能的高低。汽车是一个包括各种不同性质噪声的综合噪声源，按噪声产生的过程和原理，主要分为与发动机有关的声源和与汽车行驶有关的声源。 与发动机有关的声源主要有：发动机进、排气噪声，冷却风扇噪声，发动机燃烧噪声和机体各部件振动辐射噪声。另外还包含其附件，如发电机、空压机、机油泵、水泵等辐射的噪声。 与汽车行驶有关的噪声主要有：传动系噪声，轮胎滚动噪声，车体（或车身）各部件在发动机和路面不同的激励下的振动辐射噪声，另外还包括制动器噪声、车身和空气相对运动而产生的气流噪声等。 这些噪声随着汽车和发动机形式不同而不同，还与使用过程中的车速、发动机转速、加速状态、载荷及道路条件有关。这些噪声的发生都是被动的，只要车辆行驶就会产生噪声。不同类型汽车噪声的特性及各噪声所占整车噪声能量的比率差异很大。以往的研究结果表明：发动机噪声所占的比重最大，而随着路面条件改善，车辆高速行驶时轮胎噪声已成为又一个主要噪声源。近年来过内外工程技术人员通过采用声强测量等各种现代试验手段和分析技术，对汽车综合噪声的构成有了大致了解，但由于影响汽车噪声的因素很复杂，使得控制汽车噪声仍然显得十分困难。 这里只讨论影响汽车噪声汽车结构方面的主要因素。概括起来主要有以下几点： 2.1 发动机 发动机噪声包括燃烧、机械、进气、排气、冷却风扇及其它部件发出的噪声。在发动机各类噪声中，发动机表面辐射噪声是主要的。发动机表面辐射噪声由燃烧噪声和机械噪声两大类构成，是发动机内部的燃烧及机械振动所产生的噪声。燃烧噪声是可燃混合气在气缸燃烧时通过活塞、连杆、曲轴、缸体等途径向外辐射产生的噪声；这些噪声在柴油机噪声中占很大的比例，而在汽油机中则占次要地位。机械噪声是指活塞、齿轮、配气机构等运动件之间机械撞击产生的振动噪声，包括活塞敲击声、气门机构声、正时齿轮声。在柴油机中正时齿轮的噪声是很大的噪声源。燃烧噪声和机械噪声都是有发动机本体发出的，并且随着发动机转速的增加，噪声也增加。一般情况下，低转速时燃烧噪声占主导地位，高转速时机械噪声占主导地位。两者是密切相关，相互影响的。风扇噪声是汽车较大的噪声之一。特别是近年来，由于车内普遍安装空调和排气净化装置等，使发动机罩内温度上升，冷却风扇负荷加大，噪声变得更为严重。风扇噪声与发动机转速有直接关系。实践表明，减少振动是降低噪声的根本措施。增加发动机结构的刚度和阻尼，是减少表面振动的办法，从而达到降低噪声的目的。 2.2 排气系统 发动机排出废气时，在排气门附近，排气歧管内及排气管口气体压力发生剧烈变化，在空气中和排气管内产生压力波，辐射出很强的噪声。发动机排气噪声往往比发动机其它噪声源的总噪声高10～15dB。 因此排气噪声是汽车和发动机最主要的噪声源。 排气噪声按产生的原因分为三种成分： 1）门开启时产生的周期性排气噪声； 2）气体涡流噪声: 当高速气流通过排气门和管道时会产生强烈的涡流而辐射噪声。 3）气管道共鸣噪声: 包括排气管、尾管、消声器内部各连接管道所产生的共鸣噪声。 排气噪声的大小与发动机额定功率、转速、气门压力等因素有关，并随着发动机的负荷而变化。 如果没有消声器，排气噪声总声压级在100～120 分贝之间，比汽车上其它噪声源的总噪声还高10～20dB。对于发动机排气噪声这类空气动力性噪声，最有效的降噪措施是在排气管道中安装消声器。消声器的作用是消耗气流的能量，平均气流的压力波动，让气流通过，对噪声有一定的消减作用。 消声器按消声原理主要可以分为阻性消声器、抗性消声器和各种阻抗复合消声器。 1）阻性消声器主要是利用吸声材料来消减噪声，具有良好的中、高频消声效果。 2）抗性消声器又称声学滤波器。它不使用吸声材料，而是在管道上接截面突变的管道或旁接共振腔，利用声阻抗的不匹配，使某些频率的声波产生反射、干涉等现象，从而在消声器的出口处达到消声的目的。抗性消声器适于消降低、中频噪声。 3）阻抗复合消声器是综合上述两种消声器的特点而制成的，根据要消除的噪声特点，形成各种不同的组合形式。 2.3 汽车传动系 汽车传动系包括离合器、变速器（分动器）、传动轴、驱动桥等，这里着重讨论变速器和驱动桥。 汽车行驶中传动机构及来自路面的振动所引起的噪声，频率为400～2000Hz，其中齿轮传动的机械噪声是主要部分。 汽车的变速器和驱动桥产生噪声主要是由于齿轮系统的传动、振动、撞击、摩擦等形成的。变速器和驱动桥产生噪声的原因是多方面的，既有制造和装配原因，也有设计参数选择和结构的原因，其中齿轮传动是产生噪声的主要方面；其次，箱体轴承等方面也影响着噪声。齿轮噪声以声波向空间传出的仅是一小部分，而大部分则成了变速器、驱动桥的激振使各部分产生振动而变为噪声。影响齿轮噪声的因素是十分复杂的，理论分析和实际经验都表明，为减少齿轮噪声，不仅要从设计、制造精度以及加工精度等方面把因啮合引起的撞击声和激振声控制到最小程度，而且在维修中要注意齿轮的安装精度、啮合间隙和印迹的调整。 2.4 轮胎 轮胎噪声是汽车的另一个重要的噪声源。有关研究表明，在干燥路面上，当汽车高速行驶时，轮胎噪声会超过发动机噪声而成为最主要的噪声源。而在湿路面上，即使车速低，轮胎噪声也会超过其它噪声成为最主要的噪声源。 轮胎噪声产生的原因主要有两方面： 1）泵气效应：所谓泵气效应是指轮胎高速滚动时引起轮胎变形，使得轮胎花纹与路面之间的空气受挤压，随着轮胎滚动空气又在轮胎离开接触面时被释放，这样连续的“压挤释放”，空气就迸发出噪声。 2）轮胎振动：轮胎振动与轮胎的刚度和阻尼有关，刚度增大（例如轮胎帘布层数目增加），阻尼减小，轮胎的振动就会增大，噪声也就大了。要降低轮胎的噪声，胎面可采用多种花纹节距，采用高阻尼橡胶材料，调整好轮胎的负载平衡以减少自激振动等。 影响轮胎噪声的最主要的因素是轮胎花纹，花纹不同，压缩、排气的难易程度也不同。如载重汽车的烟斗花纹轮胎要比普通花纹的轮胎噪声大。轮胎转速与噪声有一定的线性关系，车速越快噪声越大，车辆越重噪声越大。若车速增加10 倍，噪声约增加30 倍。 2.5 驾驶室和发动机隔音装置 为降低发动机辐射噪声，各汽车生产企业对驾驶室和发动机都采取了加装隔音吸音装置。在发动机周围增加声学屏障，并对发动机罩进行必要的隔声处理，凭这些隔声措施而不对发动机本身进行任何改进，就可以降低8～10dB。因此驾驶室和发动机隔音装置能够有效地降低汽车加速行驶车外噪声。 3 结束语 综上所述，控制噪声的方法有两种：第一是削减振源；第二是控制噪声的传出。 国标GB 1495―2002 分为两个阶段实施，每一阶段具有不同的限值要求，第一阶段的实施日期为2002年10 月1 日至2004 年12 月30 日，第二阶段的实施日期为2005 年1 月1 日以后。两个阶段限值见下表。 表中符号的意义如下： GVM——最大总质量(t)； P——发动机额定功率(kW)。 从两个阶段的限值上看，对汽车加速行驶车外噪声的要求越来越高，限值降低了2～4 dB，这对于为降低每1 dB 噪声而苦苦探索的汽车科研和生产企业来说无疑是一个挑战，汽车噪声的控制成为我国汽车工业的一个重要研究课题。 参考文献： 1 GB 1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》 2 [日]大庭松雄：日本近十五年来控制汽车噪声的对策和技术发展 《国外汽车》1985(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/17/2005)