第二篇第四章汽車噪聲

1、PAGE PAGE 29 交通運(yùn)輸工具噪聲2.4.1 汽車噪聲汽車是交通運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ撸囋肼暿浅鞘协h(huán)境噪聲的主要噪聲源，其性質(zhì)屬流動(dòng)聲源。2.4.1.1 汽車噪聲的構(gòu)成汽車是一個(gè)包括多種聲源的綜合噪聲源。圖2.4.1.1.所示為一輛汽車的噪聲源分布。它包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)噪聲（包括進(jìn)、排氣噪聲，燃燒噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲等）和運(yùn)行系統(tǒng)噪聲（包括輪胎、輪輞、傳動(dòng)齒輪等噪聲）。前者同發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，同運(yùn)行速度幾乎無關(guān)；后者同輪胎花紋，路面狀況有關(guān)，并隨車輛行駛速度而變化。汽車?yán)仍肼暿撬矔r(shí)發(fā)生的，但它遠(yuǎn)強(qiáng)于其它噪聲，頻繁使用喇叭會(huì)造成噪聲污染。圖2.4.1.1-1 汽車主要噪聲源排氣噪聲

2、排氣噪聲是汽車的主要噪聲源，它通常比其它噪聲要高1015dBA。排氣噪聲主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥周期性開閉所產(chǎn)生的壓力脈沖激發(fā)氣流振動(dòng)而產(chǎn)生的，噪聲能量主要分布在200Hz以下的低頻區(qū)。周期性排氣噪聲的基頻為：式中 Z汽缸數(shù)； n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；沖程系數(shù)，四沖程=2，二沖程=1。圖2.4.1.1-2為一個(gè)四沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲頻譜。峰值主要在低頻段。圖2.4.1.1-2 排氣噪聲頻譜汽車車輛的排氣噪聲的大小與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷情況有關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下其排氣噪聲的差別很大，轉(zhuǎn)速增加10倍，其排氣噪聲級(jí)增加45dBA，即排氣噪聲聲強(qiáng)與轉(zhuǎn)速的4.5次方成正比。發(fā)動(dòng)機(jī)有負(fù)荷時(shí)，由于排氣壓力的增加，排氣噪聲

3、也要增加，據(jù)測(cè)定，車輛在全負(fù)荷時(shí)，其排氣噪聲要比空負(fù)荷時(shí)高出1520dBA。排氣閥門的開啟時(shí)間，閥門直徑，閥門座的形狀等對(duì)排氣噪聲的強(qiáng)弱均有影響，從發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)角度加以改進(jìn)，可以降低排氣噪聲10dBA左右。但控制排氣噪聲的最有效的措施是安裝合適的消聲器。車輛消聲器應(yīng)注意消聲效果與功率損失兩項(xiàng)指標(biāo)。載重汽車用的消聲器，其消聲值通常為3040dBA。功率損不超過5%；各種客車用的消聲器，消聲值通常為3040dBA。功率損失不超過510%。汽車消聲器多由幾節(jié)不同尺寸的擴(kuò)張室與共振腔進(jìn)行適當(dāng)組合而成。若消聲器的容積設(shè)計(jì)為發(fā)動(dòng)車排量的45倍，并合理選擇結(jié)構(gòu)和控制流速，消聲值可達(dá)30dBA，功率損失也不會(huì)超

4、過4%。新型的凈化消聲器，即在消聲器中放置一定的催化劑，即可凈化汽車尾氣，又有消聲效果。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲內(nèi)燃機(jī)機(jī)殼噪聲是由于機(jī)械力作用和氣缸中氣體受壓縮并燃燒產(chǎn)生的氣體壓力作用在活塞與氣缸壁上而產(chǎn)生的，兩者都能引起發(fā)動(dòng)機(jī)外表面振動(dòng)而輻射噪聲。內(nèi)燃機(jī)噪聲和它的燃燒方式、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、排量、負(fù)荷等因素都有關(guān)。其中，燃燒是主要的噪聲源。內(nèi)燃機(jī)噪聲特性一般為寬頻帶的（見表2.4.1.1-1）。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的強(qiáng)度與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲與轉(zhuǎn)速的五次方成正比。圖2.4.1.1-3為一些車輛發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的噪聲級(jí)分布范圍?？刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)噪聲首先在車輛設(shè)計(jì)制造過程就予以考慮，盡量選擇低噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī)

5、參數(shù)。比如：（1）為降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒聲，可以選擇合適的燃燒方式，降低氣缸壓力上升率，減少不必要的異常燃燒；（2）為減少機(jī)械性噪聲，可選擇低噪聲部件（如低噪聲風(fēng)扇、噴油泵），低噪聲最佳參數(shù)（如合適的活塞間隙等），提高運(yùn)行部件的精度（如傳動(dòng)齒輪精度）。以上措施，可在以降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲57dBA。合理的車體設(shè)計(jì)是降低噪聲的有效措施，如可以采用隔聲、阻尼、吸聲等方法降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，比如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和齒輪箱采取加隔聲罩措施，可以降低噪聲711dBA。圖2.4.1.1-3 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲輪胎噪聲當(dāng)車速達(dá)到50km/h以上時(shí)，輪胎噪聲就顯得突出了。輪胎噪聲是一種高頻性噪聲，主要是由輪胎花紋和路面之間互相擠壓空氣所產(chǎn)生

6、的。其中輪胎花紋形狀是影響輪胎噪聲的重要因素。圖2.4.1.1-4是當(dāng)車速為50km/h時(shí)，不同輪胎花紋形狀及其在混凝土路面上的噪聲級(jí)。由圖可以看出，橫肋狀花紋噪聲較大，豎肋狀花紋噪聲較小。從圖2.4.1.1-5可以看出輪胎噪聲變動(dòng)范圍是相當(dāng)大的。此外，輪胎噪聲還與車輛負(fù)荷和路面情況有關(guān)。車輛負(fù)荷加倍，輪胎噪聲增加2dBA左右。濕瀝青或水泥路面比相應(yīng)干燥的路面噪聲高810dBA。粗糙不平的路面較平滑路面的噪聲高35dBA。圖2.4.1.1-4 幾種不同輪胎花紋及噪聲級(jí)圖2.4.1.1-5 在同一輛車上分別裝上不同輪胎時(shí)的聲壓級(jí)（混凝土路面，15m處測(cè)得）喇叭噪聲信號(hào)喇叭聲雖不屬于車輛連續(xù)噪聲源

7、，但由于它的噪聲級(jí)特別突出，一般喇叭聲超出車輛行駛聲約1520dBA，最大可達(dá)124dBA（1m處測(cè)量），因此也常常成為重要的噪聲污染源?？刂评仍肼曇环矫嫱ㄟ^加強(qiáng)交通管理和采取一些行政措施，使司機(jī)少用或不用喇叭，盡量減少喇叭鳴響次數(shù)。另一方面改進(jìn)汽車?yán)鹊穆曇籼匦砸彩欠浅Ｖ匾?，研究設(shè)計(jì)低噪聲喇叭，使汽車?yán)鹊囊繇戭l率特性應(yīng)以高頻（20004000Hz）為主，聲音強(qiáng)度控制在車輛正前方2米處為100103dBA為合適。這樣即可以做到方向性強(qiáng)，又不為其它交通噪聲所掩蓋，并且在需警告距離處能清楚聽到，同時(shí)又不干擾兩側(cè)環(huán)境。2.4.1.2 汽車總體噪聲汽車的總體噪聲與車輛種類、車速以及載重量不同而有

8、所差別。表2.4.1.2-1為各種汽車的行駛噪聲，這是按我國(guó)規(guī)定在車外7.5米測(cè)得的。圖2.4.1.2-1所示為不同類型車輛的噪聲級(jí)與車速的關(guān)系。表2.4.1.2-1 各種機(jī)動(dòng)車輛在車外7.5處的噪聲（dBA，快擋測(cè)）車輛型號(hào)載重量（t）加速噪聲勻速噪聲上海161黃河151解放解放（新消聲器）交通141無錫北京130上海131南京躍進(jìn)北京130（新消聲器）南京701北京661大客車北京212吉普車上海212吉普南京旅行車上海轎車紅旗轎車南京三輪摩托車東風(fēng)三輪東風(fēng)三輪（新消聲器）鐵牛55拖拉機(jī)東方紅40拖拉機(jī)L195手扶拖拉機(jī)南京大客車日本ISUZU卡車日本豐田卡車蘇聯(lián)吉爾捷克斯柯達(dá)大客車日本三

9、菱卡車波蘭華沙轎車日本大豐田轎車西德本茨轎車154444222.5228243.593928981878889888884888785888783828989859088888489898988868181829188857985848080837785837980837274848179868483838481848484737375圖2.4.1.2-1 不同種類車輛的噪聲與車速的關(guān)系我國(guó)現(xiàn)有車輛若按其動(dòng)力指標(biāo)和噪聲特性進(jìn)行區(qū)分，可分為小轎車、小型汽車（包括吉普車、面包車、2噸左右載重汽車）、中型汽車（4噸左右載重汽車）、大型車輛（7噸以上載重汽車）、公共汽車和摩托車等。當(dāng)上述各種車輛勻速行

10、駛在平直馬路上時(shí)，通過垂直于行駛方向上某點(diǎn)的A聲級(jí)可用下式表示：LA=a+bV 或 LA=A+BlgV式中： V車速 A、B或a、b車輛類型常數(shù)。表2.4.1.2-2為我國(guó)各類汽車整車行駛噪聲的A聲級(jí)與車速的關(guān)系。表中數(shù)據(jù)是距車輛7.5米處測(cè)得的，適用車速范圍為2080km/h。表2.4.1.2-3為根據(jù)表2.4.1.2-2數(shù)據(jù)并利用半自由空間有關(guān)聲波傳播公式計(jì)算出來的當(dāng)量A聲功率級(jí)，據(jù)此可以算出任意距離處的A聲級(jí)。表2.4.1.2-2 不同類型車輛整車噪聲級(jí)和聲速的加歸式車型回歸方程LA(V)相關(guān)系數(shù)rR的起碼值（%）回歸方程LA(lgV)相關(guān)系數(shù)rR的起碼值（%）小轎小型中型大型公汽摩托車55+0.27V60+0.3V65+0.3V70+0.3V70+0.33V660.3V0.930.930.840.900.820.910.2670.3250.4630.5050.3720.60625+27lgV24+24lgV38+25lgV45+24lgV48+20lgV42+23lgV0.920.920.830.900.810.890.2670.3250.4530.5050.3540.6