摘要:在汽車行業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，其噪聲控制越來越受到人們的關(guān)注，本文分析了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣系統(tǒng)、汽車傳動(dòng)系統(tǒng)以及輪胎等噪聲來源，并討論了噪聲控制的常用方法，提出了降低汽車噪聲的一些方法措施。

關(guān)鍵詞:汽車噪聲 來源 控制技術(shù)

0 引言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車給人類的出行帶來極大的便利，但同時(shí)也帶來了噪聲污染等社會(huì)問題。汽車噪聲過大會(huì)影響汽車的舒適性、語言清晰度，甚至影響駕駛員和乘客的心理、生理健康，如果駕駛員長期處于噪聲環(huán)境中容易引起疲勞造成交通事故和生命危險(xiǎn);同時(shí)，汽車噪聲過大也會(huì)影響路人的身心健康，人們長時(shí)間接觸噪音，會(huì)耳鳴、多夢(mèng)、心慌及煩躁，或直接引起聽力下降甚至失聰，其中由車輛噪音間接引發(fā)的交通事故，也并不鮮見。因此對(duì)汽車噪聲進(jìn)行控制就顯得非常必要了。

為了治理汽車噪聲污染，各國均制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國國家環(huán)境保護(hù)總局和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2002年1月4日聯(lián)合發(fā)布了GB 1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，代替GB 1495—1979，并于2002年10月1日實(shí)施。新標(biāo)準(zhǔn)是在參考ECE RS1《關(guān)于在噪聲方面汽車(至少有4個(gè)車輪)型式認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》基礎(chǔ)上制定的。新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，改變了過去標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)、測試項(xiàng)目不完整的局面，為治理汽車噪聲污染提供了有效的控制手段，對(duì)完善我國的汽車噪聲標(biāo)準(zhǔn)體系將起到積極的推動(dòng)作用。

1 汽車噪聲來源

汽車是一個(gè)包括各種不同性質(zhì)噪聲的綜合噪聲源，按噪聲產(chǎn)生的部位，主要分為與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的噪聲和與排氣系統(tǒng)有關(guān)的噪聲以及與傳動(dòng)系統(tǒng)和輪胎有關(guān)的噪聲。

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲包括燃燒、機(jī)械、進(jìn)氣、排氣、冷卻風(fēng)扇及其他部件發(fā)出的噪聲。在發(fā)動(dòng)機(jī)各類噪聲中，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲和機(jī)械噪聲占主要成分。燃燒噪聲產(chǎn)生于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)中進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)行程，快速燃燒沖擊和燃燒壓力振蕩構(gòu)成了氣缸內(nèi)壓力譜的中高頻分量。燃燒噪聲是具有一定帶寬的連續(xù)頻率成份，在總噪聲的中高頻段占有相當(dāng)比重。機(jī)械噪聲是指發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，各零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的撞擊，以及機(jī)件內(nèi)部周期性變化的機(jī)械作用力在零部件上產(chǎn)生的彈性變形所導(dǎo)致的表面振動(dòng)而引起的噪聲，包括活塞敲擊聲、氣門機(jī)構(gòu)聲、正時(shí)齒輪聲。燃燒噪聲和機(jī)械噪聲都是有發(fā)動(dòng)機(jī)本體發(fā)出的，并且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，噪聲也增加。一般情況下，低轉(zhuǎn)速時(shí)燃燒噪聲占主導(dǎo)地位，高轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)械噪聲占主導(dǎo)地位?？諝鈩?dòng)力噪聲是指汽車行駛中，由于氣體擾動(dòng)以及氣體和其他物體相互作用而產(chǎn)生的噪聲。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，它包括進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲和風(fēng)扇噪聲。實(shí)踐表明，減少振動(dòng)是降低噪聲的根本措施。增加發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼，是減少表面振動(dòng)的辦法，從而達(dá)到降低噪聲的目的。

1.2 排氣系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣時(shí)，在排氣門附近，排氣歧管內(nèi)及排氣管口氣體壓力發(fā)生劇烈變化，在空氣中和排氣管內(nèi)產(chǎn)生壓力波，輻射出很強(qiáng)的噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲往往比發(fā)動(dòng)機(jī)其他噪聲源的總噪聲高10～15dB。排氣噪聲按產(chǎn)生的原因分為三種:①門開啟時(shí)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(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流而輻射噪聲。③氣管道共鳴噪聲:包括排氣管、尾管、消聲器內(nèi)部各連接管道所產(chǎn)生的共鳴噪聲。

排氣噪聲的大小與發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率、轉(zhuǎn)速、氣門壓力等因素有關(guān)，并隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷而變化。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲這類空氣動(dòng)力性噪聲，最有效的降噪措施是在排氣管道中安裝消聲器。消聲器的作用是消耗氣流的能量，平均氣流的壓力波動(dòng)，讓氣流通過，對(duì)噪聲有一定的消減作用。

1.3 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)及輪胎

汽車傳動(dòng)系包括離合器、變速器(分動(dòng)器)、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋等。傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲主要來源于變速齒輪嚙合傳動(dòng)的撞擊、振動(dòng)和傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，另外，箱體軸承等方面也影響著噪聲的大小。齒輪噪聲以聲波向空間傳出的僅是一小部分。而大部分則成了變速器、驅(qū)動(dòng)橋的激振使各部分產(chǎn)生振動(dòng)而變?yōu)樵肼?。影響齒輪噪聲的因素是十分復(fù)雜的，理論分析和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)都表明，為減少齒輪噪聲，不僅要從設(shè)計(jì)、制造精度以及加工精度等方面把因嚙合引起的撞擊聲和激振聲控制到最小程度，而且在維修中要注意齒輪的安裝精度、嚙合間隙和印跡的調(diào)整。

輪胎噪聲是汽車的另一個(gè)重要的噪聲源。輪胎噪音是由輪胎與路面摩擦所引起的，通常由三部分組成:一是輪胎花紋間隙的空氣流動(dòng)和輪胎四周空氣擾動(dòng)構(gòu)成的空氣噪音;二是胎體和花紋部分震動(dòng)引起的輪胎震動(dòng)噪音;三是當(dāng)汽車通過凸凹不平的路面時(shí)，凹凸內(nèi)的空氣因受擠壓和排放，類似于泵的作用而形成的噪聲。

2 汽車噪聲控制方法

噪聲控制主要包括從機(jī)械原理出發(fā)的噪聲控制、從聲學(xué)原理出發(fā)的噪聲控制和主動(dòng)控制。

2.1 從機(jī)械原理出發(fā)的噪聲控制措施 隨著材料科技的發(fā)展，各種新型材料應(yīng)運(yùn)而生，用一些內(nèi)摩擦較大的合金、高強(qiáng)度塑料生產(chǎn)機(jī)器零件，對(duì)于風(fēng)扇可以選擇最佳葉片形狀降低噪聲;齒輪改用斜齒輪或螺旋齒輪，嚙合系數(shù)大，可降低噪聲3～16dB;改用皮帶傳動(dòng)代替一般的齒輪傳動(dòng)，由于皮帶能起到減震阻尼作用;選擇合適的傳動(dòng)比也能降低噪聲。

提高零部件加工精度和裝配質(zhì)量，使機(jī)件的摩擦盡量減小，從而將噪聲降低。減小偏心振動(dòng)以及提高機(jī)殼的剛度減小噪聲。這項(xiàng)措施主要取決于汽車的研發(fā)和生產(chǎn)組裝等環(huán)節(jié)，一般是在車輛出廠采取的降噪措施，后期的使用和維護(hù)過程中，避免機(jī)械設(shè)備和車輛的空載和超載，選用好的潤滑油脂，都可以降低噪聲。

2.2 從聲學(xué)原理出發(fā)的噪聲控制措施 吸聲:吸聲是用特種被動(dòng)式材料來改變聲波的方向，在車室內(nèi)合理的布置吸聲材料能有效降低聲能的反射量，達(dá)到降噪的目的。目前在汽車上使用的吸聲材料有:①多孔性吸聲材料，其原理是當(dāng)聲波進(jìn)人材料表面空隙，引起空隙中的空氣和材料微小纖維的振動(dòng)來消耗聲能達(dá)到吸聲目的，一般有尼龍、人造絲、聚酯等多孔性材料;②穿孔板結(jié)構(gòu)，在板與車身之間保留一定的空隙，形成亥姆霍茲共振腔耗散聲能。

隔聲:這種方法是用某種隔聲材料將聲源與周圍環(huán)境隔離，使輻射的噪聲不能直接傳播到周圍區(qū)域，從而達(dá)到降噪目的。常用措施有隔聲材料和隔聲結(jié)構(gòu)，選用隔聲結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮所隔噪聲的特點(diǎn)、隔聲材料、結(jié)構(gòu)性能、成本。通常采用雙層壁結(jié)構(gòu)，在夾層中填充玻璃棉、聚酯泡沫、毛氈等吸聲材料，進(jìn)一步提高隔聲效果。

減震:汽車的外殼都是由金屬薄板制成，車身行使過程中，震源將振動(dòng)傳給車身，在車身中以彈性波形傳播，這些薄板受到激振產(chǎn)生噪聲，同時(shí)引起車體上其他部件的振動(dòng)。防止發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、懸架及輪胎的振動(dòng)傳人車內(nèi);加強(qiáng)地板、頂棚等大面積的鈑件的剛度，盡量少用大面積鈑金件;覆蓋件采用加強(qiáng)筋增大剛度，防止車身自身振動(dòng)。

2.3 主動(dòng)控制 隨著微電子學(xué)的發(fā)展，主動(dòng)控制降噪得到廣泛應(yīng)用。噪聲主動(dòng)控制是近20年來發(fā)展起來的一種全新的噪聲控制方法。與傳統(tǒng)降噪措施相比，其突出優(yōu)勢(shì)在于低頻噪聲控制效果好，此外，它還具有對(duì)原系統(tǒng)的附加質(zhì)量小和占用空間小等特點(diǎn)。

主動(dòng)噪聲控制通常是利用聲波干涉的原理進(jìn)行以聲消聲的控制。當(dāng)兩個(gè)聲波在疊加點(diǎn)處振動(dòng)的方向一致、頻率相同及相位差恒定時(shí)，它們會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，引起聲波能量在空間的重新分配，此時(shí)利用人為的聲源(次級(jí)聲源)，使其產(chǎn)生的聲場與原噪聲源(初級(jí)聲源)產(chǎn)生的聲場發(fā)生相干性疊加，產(chǎn)生“靜區(qū)”，從而達(dá)到降低噪聲的目的。

3結(jié)束語

降低汽車噪聲，是未來汽車科技的一個(gè)重要課題。汽車噪聲的治理應(yīng)走全方位綜合治理之路。首先，需要政府完善噪聲法規(guī)，為治理汽車噪聲提供強(qiáng)有力的法律保證和持久的推動(dòng)力;其次，科技是治理汽車噪聲的根本途徑，各汽車廠商應(yīng)遵循國家標(biāo)準(zhǔn)，利用一切科技手段，積極開發(fā)消聲新技術(shù)，不斷促進(jìn)汽車的低噪聲化。

參考文獻(xiàn):

[1]張人德，趙鈞良.減振降噪阻尼材料及其應(yīng)用[J].上海金屬.2002.(2):12—16.

[2]徐林玉，楊云，趙騫.汽車整車噪聲源分析及降噪措施研究[J].天津汽車.2003(2).19-20.37.

[3]劉海萍，姚為民，王柏齡.夏利新型轎車NVH特性試驗(yàn)研究[J].2007(10).