汽車噪音分析與降噪措施

1、汽車噪音分析與降噪措施汽車噪音分析與降噪措施著汽車工業(yè)及經(jīng)濟(jì)的開展，城市機(jī)動車輛數(shù)目劇增，伴隨而來的交通污染也日益嚴(yán)重，其中汽車噪音污染被稱為城市新公害。專家指出：汽車對環(huán)保造成的最大危害之一是噪音污染，這一問題必須引起特殊關(guān)注。40分貝是正常的環(huán)境聲音，在此以上就是環(huán)境噪音。人們長期處在噪音的環(huán)境中，除了損傷聽力外，還可引起心緒不寧、心情緊張、心跳加快、血壓增高，甚至導(dǎo)致神經(jīng)衰弱和腦神經(jīng)機(jī)能不全等，嚴(yán)重危害了人們的身心安康。據(jù)調(diào)查，在所有噪音中，交通噪音約占各種聲源的70左右。因此，如何降低汽車噪音一直是世界汽車工業(yè)的一個重要課題。汽車噪音的影響因素錯綜復(fù)雜，按噪音產(chǎn)生的過程和原理不同，可以

2、分為與發(fā)動機(jī)有關(guān)的聲源和與汽車行駛系有關(guān)的聲源。與發(fā)動機(jī)有關(guān)的聲源主要有：發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣噪聲、發(fā)動機(jī)燃燒噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲、機(jī)體各部件間振動噪聲。另外還包括其附件：如發(fā)動機(jī)、空壓機(jī)、機(jī)油泵、水泵等輻射的聲音。與汽車行駛有關(guān)的聲源主要有：傳動系機(jī)械噪音、輪胎滾動噪音、車聲振動噪音、制動器噪聲、車身和空氣相對運(yùn)動而產(chǎn)生的氣流噪聲。這些噪聲隨汽車和發(fā)動機(jī)形式不同而不同，與使用過程中的車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、加速狀態(tài)、載荷及道路狀況有關(guān)。以上噪聲的產(chǎn)生都是被動的，只要車輛行駛，就有噪音的產(chǎn)生。下面主要分析汽車產(chǎn)生噪音的原因及降噪措施，概括起來主要有以下幾點(diǎn)：一、發(fā)動機(jī)燃燒噪音：它是氣缸內(nèi)燃料燃燒時產(chǎn)生的噪音

3、。燃燒噪音是由于氣缸內(nèi)周期變化的氣體壓力的作用而產(chǎn)生的。它主要取決于燃燒的方式和燃燒的速度。燃燒時汽缸壓力通過活塞、連桿、曲軸、缸體及汽缸蓋等引起發(fā)動機(jī)構(gòu)造外表振動而輻射出噪音。在汽油機(jī)中，假設(shè)發(fā)生爆燃和外表點(diǎn)火不正常燃燒時，將產(chǎn)生較大的燃燒噪聲。柴油機(jī)的燃燒噪音是由于燃燒室內(nèi)氣壓急劇上升，致使發(fā)動機(jī)各部件振動而引起的噪聲。一般來說柴油機(jī)的噪聲比汽油機(jī)高得多，因此在這里主要討論柴油機(jī)燃燒噪音的降噪措施。1.采用隔熱活塞以進(jìn)步燃燒室壁溫度，縮短滯燃?xì)猓档涂臻g霧化燃燒系統(tǒng)的直噴式柴油機(jī)的燃燒噪音。2.采用雙彈簧噴油閥實(shí)現(xiàn)預(yù)噴。即將本來一個循環(huán)一次噴完的燃油分兩次噴。第一次噴入其中的小部分，提早在

4、主噴之前就開始進(jìn)展著火的預(yù)反響，這樣可減少滯燃期內(nèi)積聚的可燃混合氣數(shù)量。這是降低直噴式柴油機(jī)燃燒噪音的最有效措施。通過降低雙彈簧噴油器初次開啟壓力和針閥的預(yù)升程來抑制空氣和燃料混合氣的形成，以此對怠速工況的燃燒噪聲產(chǎn)生影響。通過設(shè)計(jì)兩段升程裝置，采用引燃噴射裝置在較大的轉(zhuǎn)速范圍及加速情況下來抑制燃燒噪音。3.進(jìn)步壓縮比和應(yīng)用廢氣再循環(huán)技術(shù)也可以降低柴油機(jī)的燃燒噪音。但壓縮比主要決定了柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷程度。廢氣再循環(huán)技術(shù)通過降低汽缸最高壓力，在抑制Nx產(chǎn)生的同時，也降低了燃燒噪音。4.共軌噴油系統(tǒng)是一種先進(jìn)的直噴式轎車柴油機(jī)電子控制高壓燃油噴射系統(tǒng)，它能減少滯燃期內(nèi)噴入的燃油量，特別有利

5、于降低柴油機(jī)燃燒噪音。5.采用增壓。柴油機(jī)增壓后進(jìn)入氣缸的空氣充量密度、溫度和壓力增加，從而改善了混合氣的著火條件，使著火延遲期縮短。一般來說，渦輪增壓柴油機(jī)最大額定功率的最大轉(zhuǎn)速要比同樣氣缸尺寸的非增壓柴油機(jī)低，有利于降低燃燒噪音。6.燃燒室的選擇和設(shè)計(jì)。對于分開式燃燒室，準(zhǔn)確的噴油通道、擴(kuò)大通道面積、控制噴射方向和燃燒室進(jìn)氣渦流半徑的優(yōu)化，均能抑制預(yù)混合燃燒，促進(jìn)擴(kuò)散燃燒，從而降低由低負(fù)荷到高負(fù)荷較寬范圍的燃燒噪聲、燃油消耗和炭煙排放。對于直噴式燃燒室，可以通過合理設(shè)計(jì)，使其在保證足夠的渦流下具有高紊動能，強(qiáng)化燃料與空氣之間的擴(kuò)散，以此來改善燃燒過程，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)低油耗、低噪音和低排放。7.

6、減小供油提早角。供油提早角小，噴油時間延遲，氣缸內(nèi)溫度和壓力在燃油噴入時較高，燃油一經(jīng)噴入即霧化，瞬間到達(dá)著火點(diǎn)，縮短了滯燃期。最先噴入的燃油爆發(fā)燃燒，而后續(xù)噴入火焰中的燃油因氧氣缺乏而不會立即燃燒，這樣，由于初期燃燒的燃油量少，壓力升高率低，可使燃燒噪音減少。大多數(shù)柴油機(jī)的燃燒噪音隨供油提早角的減小而有所降低。8.選擇十六烷值高的燃料，著火延遲期較短，從而影響在著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量，使壓力升高率降低和減小燃燒噪音。二、發(fā)動機(jī)機(jī)械噪音：它是由發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而引起的噪音。主要包括活塞對缸套的敲擊聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲、正時齒輪噪聲等。他們隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增加。為到達(dá)減少噪音的目的，采取了

7、一系列措施。1、首先保證活塞、活塞環(huán)、與缸套的正確配合間隙。1例如采取活塞銷孔偏置。2在活塞裙部開橫向隔熱槽。3增加缸套的剛度；改善活塞和汽缸壁之間的論文聯(lián)盟.LL.光滑狀況。2、另外配氣機(jī)構(gòu)中采取了如下降噪措施：1保證良好的光滑。2減少氣門間隙可減少搖臂與氣門之間的撞擊，但不能使氣門間隙太校采用液力挺柱可以從根本上消除氣門間隙，降低噪聲。近年來還出現(xiàn)了氣門液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其噪聲更低。3縮短推桿長度是減輕系統(tǒng)重量、進(jìn)步剛度的有效措施，頂置式凸輪軸取消了推桿，對減少噪聲特別有利?？傊?，理論說明：減少振動是降低噪聲的根本措施，增加發(fā)動機(jī)機(jī)構(gòu)的剛度和阻尼，是減少外表振動的方法。二、風(fēng)扇噪音：它屬于空氣

8、動力噪音。風(fēng)扇轉(zhuǎn)動過程中，由散熱器隔柵吸入的冷卻氣流經(jīng)散熱器、風(fēng)扇葉片吸入，從發(fā)動機(jī)間隙排出。氣流運(yùn)動的這一過程產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)噪音和渦流噪音。尤其是近年來，由于汽車空調(diào)和排氣凈化裝置的應(yīng)用，使得發(fā)動機(jī)罩內(nèi)溫度上升，風(fēng)扇負(fù)荷加大，噪聲變得更加嚴(yán)重。另外，風(fēng)扇噪音隨轉(zhuǎn)速的增加而增加。除了以上原因，研究人員還認(rèn)為風(fēng)扇的噪音與以下因素親密相關(guān)：1.風(fēng)扇的外形。風(fēng)扇外形決定風(fēng)扇本體的阻力系數(shù)，它包括葉片數(shù)量、葉片連續(xù)間隙、葉片角度及彎曲度等。2.散熱器吸入氣流的紊流度紊流是流體的一種流動狀態(tài)。當(dāng)流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流，或稱為片流；逐漸增加流速，流體的流線開始出現(xiàn)波浪狀的擺動，擺動的頻率

9、及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過渡流；當(dāng)流速增加到很大時，流線不再清楚可辨，流場中有許多小漩渦，稱為湍流，又稱為亂流、擾流或紊流。3.風(fēng)扇葉尖處及縫隙處產(chǎn)生的噪音降低風(fēng)扇噪音措施有：1優(yōu)化風(fēng)扇構(gòu)造。2.使用硅油風(fēng)扇離合器。3.強(qiáng)化散熱。4.采用電液比例技術(shù)控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇系統(tǒng)。能根據(jù)冷卻水溫度、環(huán)境溫度及通風(fēng)量自動連續(xù)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。它和傳統(tǒng)經(jīng)風(fēng)扇離合器驅(qū)動的冷卻風(fēng)扇和電機(jī)驅(qū)動的冷卻風(fēng)扇相比，其轉(zhuǎn)速不受發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化的影響，在任何車速下都可以提供足夠大的冷卻風(fēng)量，使發(fā)動機(jī)冷卻水溫度的平均值始終在80-90最正確的范圍內(nèi)，同時具有節(jié)能降噪的優(yōu)點(diǎn)。這是興隆國家在大功率車用發(fā)動機(jī)上使用的最

10、新冷卻系統(tǒng)。三、進(jìn)排氣管噪音：在進(jìn)氣行程中，高速氣體經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管、氣門進(jìn)入汽缸，在流動過程中，會產(chǎn)生一種很強(qiáng)的氣動噪音。而在排氣行程中，高溫高壓的廢氣經(jīng)排氣門進(jìn)入排氣管，產(chǎn)生壓力波，引起排氣管及消聲器支架振動，輻射出很強(qiáng)的噪音。發(fā)動機(jī)排氣噪聲往往比發(fā)動機(jī)其它噪聲源的總噪音高1015dB。因此，排氣噪聲是汽車和發(fā)動機(jī)最主要的噪聲源。排氣噪聲按產(chǎn)生的原因分為三種：1.氣門開啟時產(chǎn)生的周期性排氣噪聲。2.氣體渦流噪聲：當(dāng)高速氣流通過排氣門和管道時會產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流而輻射噪音。3.排氣管道共鳴噪音：包括排氣管、尾管、消聲器內(nèi)部各連接收道所產(chǎn)生的共鳴噪聲。排氣噪聲的大小和發(fā)動機(jī)額定功率、轉(zhuǎn)速、氣門

11、壓力等因素有關(guān)，并隨發(fā)動機(jī)負(fù)荷而變化。主要降噪方法有：1.使用低功率損耗和寬消聲頻率范圍的排氣消聲器。2.在排氣口對排氣噪音施加與其幅值大小相等，相位相反的二次聲源或振動源，可自動地消除存在震動噪聲問題，實(shí)現(xiàn)主動降低噪音。3.合理設(shè)計(jì)排氣管的長度與形狀，以防止氣流產(chǎn)生共振和減少渦流。4.廢氣渦輪增壓也可降低排氣噪音。四、傳動系機(jī)械噪音：在傳動系中，噪音源主要包括變速器、分動器、傳動軸、差速器和減速器等。傳動系統(tǒng)噪音是由發(fā)動機(jī)傳來的震動引起離合器、變速器蓋等輻射出的噪音以及齒輪嚙合激震引起殼體輻射發(fā)出的噪音，其中齒輪傳動是產(chǎn)生噪聲的主要方面。齒輪傳動的噪音是齒輪嚙合過程中齒與齒之間的撞擊和摩擦引

12、起的。在內(nèi)燃機(jī)上，齒輪承載著交變的動負(fù)荷，這種動負(fù)荷會使軸產(chǎn)生變形，并通過軸在軸承上引起動負(fù)荷，軸承的動負(fù)荷又傳給發(fā)動機(jī)殼體和齒輪室殼體，使殼體激發(fā)出噪音。傳動齒輪噪聲與齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)和構(gòu)造型式、加工精度、齒輪材料配對、齒輪室構(gòu)造以及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)。降低傳動齒輪噪音的措施有：1.控制齒輪齒形，進(jìn)步齒輪加工精度，減小齒輪嚙合間隙。2.采用新材料，如高阻尼的工程塑料齒輪。3.合理布置齒輪傳動系位置。4.采用正時齒形同步帶傳動代替正時齒輪傳動。五、輪胎噪音：輪胎噪音由輪胎與路面摩擦所引起的，是汽車的另一個重要的噪聲源。研究說明：在枯燥的路面上，當(dāng)汽車高速行駛時，輪胎噪聲會超過發(fā)動機(jī)噪聲而成為最主要的噪

13、聲源。而在潮濕路面上，即使車速低，輪胎噪聲也會超過其它噪聲成為最主要的噪聲源。輪胎噪聲產(chǎn)生的原因主要有兩個方面。1.泵氣效應(yīng)：所謂泵氣效應(yīng)是指輪胎高速滾動時引起輪胎變形，使得輪胎花紋與路面之間的空氣受擠壓，隨著輪胎滾動空氣又在輪胎分開接觸面時被釋放。這樣連續(xù)的壓擠釋放，空氣就迸發(fā)出噪聲。2.輪胎振動：輪胎振動和輪胎的剛度和阻尼有關(guān)，剛度增大例如輪胎簾布層數(shù)目增加，阻尼減小，輪胎的振動就會增大，噪聲也就大了。要降低輪胎的噪聲，胎面可采用多種花紋節(jié)距，采用高阻尼橡膠材料，調(diào)整好輪胎的負(fù)載平衡以減小自激振動等。影響輪胎噪聲的最主要因素是輪胎花紋，花紋不同，壓縮、排氣的難易程度也不同。如載重汽車的煙斗

14、花紋輪胎要比普通花紋輪胎噪聲大。輪胎轉(zhuǎn)速也與噪聲有一定的線性關(guān)系，速度越快噪聲越大，車輛越重噪聲越大。假設(shè)車速增加10倍，噪聲約增加30倍。六、制動噪音：汽車制動而產(chǎn)生的噪音主要有制動器的尖叫聲、輪胎與地面的摩擦聲以及車身板件的震顫聲等。制動噪音一般是指制動器工作時產(chǎn)生的鳴叫。一個設(shè)計(jì)合理，裝配精準(zhǔn)，保養(yǎng)良好的制動器是沒有或只有很小噪音的。車輛下坡時長時間踩踏剎車會因高溫造成制動蹄片的損壞，日后再工作的時候就會發(fā)出鋒利的鳴叫。平靜隔音在不影響車輛機(jī)械性能和平安性能的前提下，為不同車輛的噪音控制提供量身定做的解決方案。對制動噪音處理的重點(diǎn)是通過粘貼吸音棉或隔音墊來減緩車輛緊急制動時引起的車身板件

15、震顫。七、車身構(gòu)造噪音：它包括兩個部分，一是振動噪音，二是空氣與車身之間的沖擊和摩擦聲，即氣動噪音。前者受車身構(gòu)造形式、發(fā)動機(jī)安裝形式、各種鼓勵源特性等多種因素影響。后者受車身外形構(gòu)造和行駛速度的影響。由于兩者都與車身構(gòu)造親密相關(guān)，所以對其進(jìn)展控制主要是改進(jìn)車身的設(shè)計(jì)。包括改進(jìn)車身構(gòu)造；減少振動傳遞；改進(jìn)車身外形。如自1886年第一輛汽車誕生以來，汽車造型從最早的馬車型到箱型、從甲殼蟲型開展到流線型，從船型、鍥型到如今最常見的復(fù)合型等措施。車身上的板件由于在外力作用下極易產(chǎn)生振動而輻射噪音，而且輻射效率較高，因此成為主要控制對象。平靜隔音一般采取以下措施控制其振動和噪音：常見的螺絲松動，裝配精度不夠引起的部件之間空隙過大以及發(fā)動機(jī)支架設(shè)計(jì)不合理，減震橡膠墊老化等等。除了更換減震橡膠墊和緊固螺絲外，粘貼平靜多功能密封條或?qū)I(yè)密封條也可以改善因裝配不良引起的噪音。綜上所述