汽車噪聲控制方法探究范文

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摘要：隨著人們生活水平的提高，車主對(duì)乘坐的舒適性要求越來越高。同時(shí)，噪聲控制的環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，車輛的NVH控制成為大多數(shù)汽車企業(yè)必須要面對(duì)的問題。文章從汽車噪聲的來源和產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行分析，總結(jié)一些汽車噪聲的控制和減弱方法。

關(guān)鍵詞：噪聲；振動(dòng)；噪聲源；傳遞介質(zhì)

前言

NVH指的是Noise（噪聲）、Vibration（振動(dòng)）Harshness（平穩(wěn)舒適度），是衡量汽車質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。噪聲是人耳所能聽到的，振動(dòng)是人們所觸摸和感受到的，平穩(wěn)舒適性是車主能夠直接感受到的，其中，噪聲和振動(dòng)可用客觀測(cè)量方法來度量，平穩(wěn)舒適度是指噪聲和振動(dòng)的品質(zhì)，是噪聲和振動(dòng)主觀感覺。汽車噪聲控制，是提高乘坐舒適性的一個(gè)方面，同時(shí)與環(huán)境保護(hù)、身體健康密切相關(guān)。無論是車主還是行人，汽車噪聲分貝過高，會(huì)影響人類的聽覺系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，干擾人們的正常生活和休息，會(huì)導(dǎo)致駕駛員和行人高度緊張，迅速疲勞，過高的分貝還會(huì)影響人的聽力，引起心血管疾病、內(nèi)分泌疾病等，對(duì)駕駛安全和行人安全構(gòu)成威脅。同時(shí)，噪聲伴隨的振動(dòng)會(huì)引起汽車零部件的松脫和疲勞損壞，引發(fā)故障，縮短汽車的使用壽命。因此，必須采取有效措施對(duì)車輛噪聲加以控制，減小振動(dòng)，降低噪聲，使汽車噪聲控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以提高乘坐舒適性，保證產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和使用壽命。

1汽車噪聲的產(chǎn)生機(jī)理

從物理學(xué)上講，噪聲是發(fā)聲體做無規(guī)則振動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音。從總體講，噪聲由物體振動(dòng)產(chǎn)生。噪聲的傳遞有三要素：激勵(lì)源（噪聲源和振動(dòng)源）、介質(zhì)（振動(dòng)傳遞器和噪聲發(fā)射器）、接受體（主要指駕駛員和乘客）。

1.1汽車噪聲的來源

汽車是由成千上萬個(gè)零部件構(gòu)成，通常由機(jī)械部分和電子兩大部分組成，在車輛行駛過程中，由于空氣阻力的存在，主要考慮空氣、機(jī)械、電磁三部分會(huì)產(chǎn)生汽車噪聲。從汽車結(jié)構(gòu)上來說，汽車噪聲主要分為發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、底盤噪聲、電氣設(shè)備噪聲、車身噪聲。（1）發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲：發(fā)動(dòng)機(jī)作為整車的動(dòng)力源，主要是燃燒過程（進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣）中的噪聲，同時(shí)機(jī)械零部件的運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，包括配氣機(jī)構(gòu)（凸輪軸、進(jìn)排氣門的開啟和關(guān)閉等）、活塞連桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)、曲軸飛輪組的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都會(huì)伴隨振動(dòng)和噪聲。（2）電氣設(shè)備噪聲：車上的電氣設(shè)備包括風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)、空調(diào)、車窗、中控門鎖、音響設(shè)備等等。汽車靜止?fàn)顟B(tài)下，開關(guān)門、開鎖落鎖、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)伴隨的聲音是比較清晰的，但一旦車輛啟動(dòng)，幾乎可以忽略不計(jì)。車輛行駛過程中，冷卻風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)的噪聲是一直伴隨，尤其是冷卻風(fēng)扇，作為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，風(fēng)扇負(fù)荷越大，噪聲會(huì)越大。在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)扇噪聲比發(fā)動(dòng)機(jī)本體噪聲要低得多，但在高轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)扇噪聲往往成為主要的甚至最大的噪聲源。（3）底盤噪聲：汽車底盤主要包括傳動(dòng)系統(tǒng)（離合器、變速器、驅(qū)動(dòng)橋）、行駛系統(tǒng)（輪胎、懸架、車架、車橋）、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中主要涉及汽車噪聲的是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的噪聲、輪胎、制動(dòng)。主要包括離合器工作、手動(dòng)變速器換擋、各部件的連接配合引起的噪聲、車輛行駛過程中的胎噪、異常駕駛的產(chǎn)生的爆胎、車輪打滑時(shí)產(chǎn)生的噪聲、緊急制動(dòng)的剎車噪聲、剎車片過度磨損后的尖叫等。（4）車身噪聲：主要是車身結(jié)構(gòu)、造型及附件的安裝不合理引起的噪聲。汽車主要振動(dòng)源有：發(fā)動(dòng)機(jī)自身振動(dòng)、排氣系統(tǒng)振動(dòng)、傳動(dòng)軸振動(dòng)、懸架振動(dòng)、路面激勵(lì)等。

1.2噪聲的傳遞介質(zhì)

汽車的振動(dòng)主要來自于路面，傳遞介質(zhì)主要有發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置、車身、懸架、排氣系統(tǒng)懸置等;汽車噪聲主要由車內(nèi)噪聲和車外噪聲，主要通過車身孔隙和車身進(jìn)行傳遞。

2汽車噪聲控制方法

從汽車噪聲的產(chǎn)生機(jī)理來看，噪聲的控制也可從三方面入手。一是對(duì)噪聲源進(jìn)行控制，通過通過改造振源和聲源，降低噪聲的激振力減弱激勵(lì)源的影響。二是對(duì)噪聲和振動(dòng)的傳播途徑的控制，通過吸聲、隔聲、消聲、減振及隔振等措施來切斷或阻隔傳播路徑。三是對(duì)噪聲接受者的保護(hù)。其中對(duì)噪聲源的控制是最根本、最直接的措施。

2.1對(duì)噪聲源進(jìn)行控制

對(duì)噪聲源的控制基本在汽車制造過程中，通過動(dòng)力總成和底盤的安裝和調(diào)校來完成。（1）發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)與噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)是產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的根源，約占整車噪聲的二分之一以上，主要由燃燒噪聲和機(jī)械噪聲構(gòu)成。燃燒噪聲，是由于不正常的燃燒引起的發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸壓力增大，加劇震動(dòng)和噪聲，比如爆燃和表面點(diǎn)火現(xiàn)象。針對(duì)爆燃引起的噪聲，在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上設(shè)置有爆震傳感器監(jiān)測(cè)爆震，通過閉環(huán)控制來進(jìn)行點(diǎn)火提前角修正。同時(shí)，通過有限元分析對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋進(jìn)行優(yōu)化，選擇合適的壓縮比，采用隔熱活塞縮短滯燃期，通過二次噴射改善不同工況下的燃燒過程，利用廢氣再循環(huán)降低熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都可以有效的降低燃燒噪聲。機(jī)械噪聲，是由于機(jī)械傳動(dòng)時(shí)，部件間的摩擦力、撞擊力或非平衡力，使機(jī)械部件和殼體產(chǎn)生振動(dòng)而輻射產(chǎn)生的噪聲。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言，主要是活塞連桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)受到側(cè)向力撞擊汽缸壁產(chǎn)生的敲擊聲，以及齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的噪聲。（2）進(jìn)排氣噪聲。進(jìn)氣噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，節(jié)氣門開度越大，轉(zhuǎn)速越快，進(jìn)氣噪聲越大。傳統(tǒng)的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要受到進(jìn)氣壓力、渦流運(yùn)動(dòng)、與缸體共振的影響，增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)主要受到增壓器的影響。排氣噪聲，主要受到排氣壓力的影響，在做功沖程末了，燃燒的高溫廢氣在缸內(nèi)高氣壓的影響下排出汽缸，會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)噪聲，氣體通過氣門座時(shí)產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)，受到邊界層氣流的擾動(dòng)以及排氣口處的噴流，都會(huì)產(chǎn)生噪聲。對(duì)于進(jìn)排氣噪聲，最有效的方法是采用消聲器。在進(jìn)氣管處采用進(jìn)氣消聲器，與空氣濾清器構(gòu)成諧振腔，并利用吸聲材料進(jìn)一步吸收振動(dòng)。在排氣管處，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管到消聲器入口的一段管路，采用柔性管的減振，也可采用并聯(lián)流路的雙功能消聲器嗎，通過雙層隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)一步消聲減振。（3）傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲。傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲主要是機(jī)械噪聲，與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)噪聲一樣，主要的控制方法包括：提高傳動(dòng)部件制造的精度；采取有效的潤(rùn)滑，減少部件間的撞擊和摩擦；改變齒輪材料，增大系統(tǒng)的阻尼，以避免共振；適當(dāng)?shù)脑龃簖X輪螺旋角；做好動(dòng)平衡，正確地校準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)中心；在裝配過程，嚴(yán)格安裝裝配工藝進(jìn)行，提高裝配精度，保證機(jī)件間的配合間隙等。（4）車身噪聲。車身噪聲與速度有關(guān)，主要來源于空氣動(dòng)力噪聲。車速越高，噪聲越大。對(duì)于此類噪聲，一是，從汽車設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化和控制，降低車輛的行駛阻力對(duì)車身進(jìn)行流線型，實(shí)現(xiàn)光滑過渡；二是，改善車輛的密封性能；三是，在車身與車架之間采用彈性元件連接。（5）輪胎噪聲。輪胎噪聲和路噪，是由于汽車在行駛中，輪胎對(duì)空氣以及路面的擠壓和摩擦產(chǎn)生的。胎噪的大小與路況、輪距、輪胎花紋、輪胎類型、輪胎材料有關(guān)。要想改善胎噪，第一，改善路面狀況，路況越好，胎噪越小。第二，從選擇一條好輪胎開始。優(yōu)選子午線輪胎；在材料上，選擇有彈性且柔軟度高的橡膠；在花紋上，選擇花紋盡量少的，以減少路面和輪胎間的空氣進(jìn)入量，減少空氣擠壓。

2.2對(duì)噪聲和振動(dòng)的傳播途徑的控制

汽車噪聲主要通過車身孔隙和車身進(jìn)行傳遞。在汽車高速行駛過程中，由于高速空氣的流動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)，噪聲會(huì)加劇。在汽車設(shè)計(jì)制造過程中，可以通過吸聲、隔聲、消聲、減振及隔振等措施來切斷或阻隔傳播路徑。本質(zhì)上說，汽車隔音降噪工程本該在汽車制造和設(shè)計(jì)過程中，進(jìn)行施工。然而，為了提高銷量，壓縮成本，制造商在制造流程上，優(yōu)先保證了車輛行駛時(shí)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等硬件需求，對(duì)于低配、簡(jiǎn)配的車輛，將舒適性放在其次，縮減了隔音降噪的一些配置，于是，在汽車后市場(chǎng)，應(yīng)對(duì)“汽車隔音降噪工程”的的汽車改裝應(yīng)運(yùn)而生。在汽車改裝店進(jìn)行的汽車隔音降噪，大都是在傳播途徑上進(jìn)行控制。在不破壞原車電路、動(dòng)力系統(tǒng)和車體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用聲學(xué)產(chǎn)品，如隔音減振材料、吸音材料，對(duì)車身孔隙進(jìn)行密封、吸聲，減弱對(duì)車廂內(nèi)乘客的影響。一是，隔音減震材料的使用，即止震板。止震板一般由環(huán)保丁基膠和鋁板組成，通過丁基膠粘貼在車輛容易振動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、地板、頂棚、后備箱等位置，約束阻尼，減小車輛本身的鋼板振動(dòng)頻率，減小共振。同時(shí)，利用丁基膠的阻尼層來減少噪音傳入。二是，吸聲材料。市場(chǎng)上常用的有白棉和黑棉之分，白色溫莎棉用來吸音、黑棉用來隔音，在車門、引擎蓋、尾門、后備箱等部位進(jìn)行雙層或三層隔音減震，以緩解振動(dòng)，降低噪音。在吸聲材料里，水平分布著開口腔與閉口腔，能有效地將噪聲轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能消耗掉，從而達(dá)到吸收噪聲的目的。特點(diǎn)是輕，缺點(diǎn)是易吸水，不易用在門的部位。在汽車隔音降噪工程中，最主要的施工部位包括：四門和后備箱，次要的是引擎艙、地板和頂棚。四個(gè)車門和后備箱是外界路噪、空氣噪聲以及胎噪進(jìn)入乘客艙的主要路徑，在施工過程中，通過止震板、隔音棉、密封膠條來起到隔音作用。

3結(jié)束語

汽車噪聲的控制還是需要在汽車設(shè)計(jì)和制造上對(duì)噪聲源加以優(yōu)化，在汽車后市場(chǎng)通過對(duì)傳遞介質(zhì)進(jìn)行隔音減振畢竟是有限的。同時(shí)，需要注意的是，汽車后市場(chǎng)的隔音減震改裝、音響改裝，隔音品牌良莠不齊。大多數(shù)品牌沒有生產(chǎn)和研發(fā)能力，施工質(zhì)量、服務(wù)規(guī)范、材料品質(zhì)等不能得到很好保證，缺少必要的行業(yè)規(guī)范和約束。施工時(shí)大肆拆除的功能部位，不能得到有效完整的復(fù)原，在施工后的噪聲測(cè)試上，也大多以主觀感受為主，施工后的行車、用車安全不能得到保證?？傊?，汽車行駛過程中的噪聲和振動(dòng)是不能根除的，還是需要汽車前和汽車后市場(chǎng)的通力合作，目前需要做的是，在汽車制造過程中嚴(yán)控工藝，提高標(biāo)準(zhǔn)，把握細(xì)節(jié)，汽車后市場(chǎng)，對(duì)改裝企業(yè)進(jìn)行約束規(guī)范，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行把控。

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作者：徐美滟 單位：武漢交通職業(yè)學(xué)院