俞陸新，崔強(qiáng)

汽車(chē)主要噪聲源及工程應(yīng)對(duì)實(shí)例

俞陸新，崔強(qiáng)

（安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)校，安徽蕪湖241002）

隨著汽車(chē)的普及與人們生活品質(zhì)的要求，對(duì)汽車(chē)噪音性能的關(guān)注也隨之提升。如何控制和降低噪音是汽車(chē)企業(yè)無(wú)法回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。結(jié)合工程實(shí)例，重點(diǎn)分析了汽車(chē)主要噪音源和應(yīng)對(duì)措施。通過(guò)以上分析研究，對(duì)汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，汽車(chē)噪聲源影響因素和采取應(yīng)對(duì)措施具有指導(dǎo)意義。

噪聲；振動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)；控制

聲音是一種普遍的自然現(xiàn)象，但影響了人們的學(xué)習(xí)、工作、休息與健康等，便是噪音[1]。噪聲（Noise）、振動(dòng)（Vibration）與聲振粗糙度（Harshness）簡(jiǎn)稱(chēng)NVH，這是衡量汽車(chē)性能的一個(gè)綜合性指標(biāo)，也是汽車(chē)用戶最直接，最表面的感知。2016年底，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)2.9億輛，汽車(chē)駕駛員超過(guò)3.1億。需求的加大，勢(shì)必加速了汽車(chē)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，如何提高駕乘舒適性和車(chē)內(nèi)駕乘環(huán)境，控制和應(yīng)對(duì)車(chē)內(nèi)噪音必然成了各大主機(jī)廠不得不面對(duì)的問(wèn)題。

1 我國(guó)汽車(chē)噪音法規(guī)發(fā)展

我國(guó)汽車(chē)噪音控制方面的法規(guī)自1979年以來(lái)首次頒布和實(shí)施以來(lái)，歷經(jīng)1993年和1996年兩次修訂和完善，由國(guó)家環(huán)境保護(hù)局和國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布了國(guó)標(biāo)GB16170-1996《汽車(chē)定置噪聲限值》。至此，國(guó)家對(duì)汽車(chē)加速、定置（指汽車(chē)不行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)處于空載）狀態(tài)下的噪聲有了限值和測(cè)試規(guī)定。2002年，相關(guān)部門(mén)又聯(lián)合發(fā)布了GB1495-2002《汽車(chē)加速行駛車(chē)外噪聲限值和測(cè)量方法》，規(guī)定自2002年10月1日期分兩個(gè)階段實(shí)施。隨著產(chǎn)品質(zhì)量和人們生活品質(zhì)的提升，相信更嚴(yán)格的法規(guī)將會(huì)進(jìn)一步完善和實(shí)施[1]。

2 整車(chē)主要噪聲源

整車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中經(jīng)常把整車(chē)噪聲分成兩類(lèi)—“結(jié)構(gòu)噪聲”和“空氣噪聲”。車(chē)輪不平衡的動(dòng)態(tài)力、路面激勵(lì)、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)部件不平衡，以及其他部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)作用力，直接或間接傳遞到車(chē)身，引起車(chē)內(nèi)振動(dòng)，振動(dòng)引起表面輻射噪聲到車(chē)內(nèi)。對(duì)這樣產(chǎn)生的噪聲稱(chēng)為結(jié)構(gòu)噪聲。空氣噪聲就是各類(lèi)噪聲源的聲音通過(guò)空氣傳到車(chē)內(nèi)[2]。整車(chē)主要噪聲源如圖1所示。

圖1 整車(chē)主要噪聲源分部圖解

對(duì)于車(chē)內(nèi)噪音而言，在低速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)是主要的噪聲和振動(dòng)源；在中速行駛時(shí)，輪胎噪聲共同成為主要的噪聲和振動(dòng)源；在高速行駛時(shí)，車(chē)身和空氣之間的摩擦變成最主要的噪聲和振動(dòng)源。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲是整車(chē)的主要噪聲源，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作也引起進(jìn)排氣的空氣動(dòng)力學(xué)噪聲。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的NVH水平直接決定了整車(chē)的NVH水平。圖2為測(cè)得某發(fā)動(dòng)機(jī)1 m處發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部噪聲源對(duì)總體噪聲水平的貢獻(xiàn)。

圖2 某發(fā)動(dòng)機(jī)1 m處發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部噪聲源對(duì)總體噪聲水平的貢獻(xiàn)

3 噪聲控制方法

3.1 主要噪聲源應(yīng)對(duì)措施

汽車(chē)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，不同部位不同機(jī)構(gòu)都可能產(chǎn)生噪音。依據(jù)噪聲產(chǎn)生原因和傳播機(jī)理，工程上主要通過(guò)圖3方式來(lái)控制振動(dòng)噪聲。

圖3 振動(dòng)噪聲控制方式

不管是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲、輪胎噪聲還是風(fēng)噪聲等都會(huì)通過(guò)車(chē)身的孔縫傳入車(chē)內(nèi)。因此，隔絕傳播途徑的最重要工作是全車(chē)進(jìn)行密封，主要部位和措施如圖4所示。

圖4 整車(chē)主要部位密封方式

3.2 實(shí)車(chē)關(guān)鍵部位噪聲處理

發(fā)動(dòng)機(jī)艙由于發(fā)動(dòng)機(jī)不停地在運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)行過(guò)程中受到氣體力和慣性力的作用，零部件之間會(huì)產(chǎn)生激烈的撞擊而產(chǎn)生噪音。通過(guò)前擋板、發(fā)蓋、翼子板等傳遞到乘員艙。為此在工程中，主要在前擋板內(nèi)外加減振墊和發(fā)蓋加吸音棉來(lái)隔絕減弱發(fā)動(dòng)機(jī)噪音傳遞到室內(nèi)，如圖5所示。發(fā)蓋吸音棉材料常選用無(wú)紡布加玻璃纖維；前擋板內(nèi)減振墊常采用EVA加PU發(fā)泡材料；前擋板外減振墊常采用無(wú)紡布加玻璃纖維。

圖5 發(fā)蓋、前擋板內(nèi)外加吸音材

車(chē)輛行駛時(shí)候輪胎在與地面接觸過(guò)程中，當(dāng)空氣泵入、泵出輪胎面和道路孔穴時(shí)產(chǎn)生的噪聲；由接觸過(guò)程中造成的輪胎振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。同時(shí)輪胎空腔的振動(dòng)將傳遞到車(chē)身，引起車(chē)身振動(dòng)產(chǎn)生噪聲。對(duì)于前后輪位置的不同，往往是在前輪罩中添加利用PP吸聲棉和EPDM發(fā)泡橡膠的多孔材料特性吸收中高頻噪聲；行李箱地板利用PP吸聲面吸收中高頻噪聲，EVA隔絕低頻噪聲。如圖6所示。

圖6 前輪罩、行李箱加吸音隔音材料

進(jìn)排氣系統(tǒng)也是個(gè)振源，很容易將振動(dòng)傳遞到車(chē)身，特別是排氣系統(tǒng)管路很長(zhǎng)，在下底板貫穿全車(chē)。由于排氣系統(tǒng)的噪聲頻率范圍較廣（50～5000 Hz），需要同時(shí)考慮低頻的隔離和高頻的吸收，為此在中通道鈑金上加厚EVA護(hù)板內(nèi)加厚吸聲棉；行李箱地板加厚毛氈，如圖7所示。這樣沿排氣管的走向考慮將排氣系統(tǒng)輻射出來(lái)的噪聲隔離和吸收。

圖7 中通道地板鈑金、行李箱加吸音隔音材料

車(chē)身系統(tǒng)很多部位由于空腔結(jié)構(gòu)，很容易受到激勵(lì)而產(chǎn)生共振。尤其是側(cè)圍結(jié)構(gòu)，常進(jìn)行填充膨脹膠，如圖8所示。

圖8 側(cè)圍加塞3D、2D膨脹膠

除此以外，在全車(chē)翼子板空腔、A/B柱護(hù)板、車(chē)門(mén)護(hù)板、行李箱側(cè)圍護(hù)板等部位增加吸音材料。車(chē)身大面積的鈑金很容易被其他振動(dòng)源激勵(lì)引起強(qiáng)迫振動(dòng)甚至共振，產(chǎn)生輻射噪聲，常通過(guò)增加鈑金剛度，提高局部模態(tài)避開(kāi)聲腔模態(tài)，避免耦合。可通過(guò)涂加瀝青板，減低車(chē)身地板噪音。進(jìn)氣系統(tǒng)通過(guò)盡量大的擴(kuò)張比降低整體噪聲水平。同時(shí)利用諧振腔消除低頻噪聲，利用四分之一波長(zhǎng)管消除高頻噪聲，達(dá)到優(yōu)化進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲的目的。進(jìn)氣系統(tǒng)通過(guò)盡量大的擴(kuò)張比降低整體噪聲水平。同時(shí)利用諧振腔消除低頻噪聲，利用四分之一波長(zhǎng)管消除高頻噪聲，達(dá)到優(yōu)化進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲的目的。

4 整車(chē)噪音開(kāi)發(fā)主要試驗(yàn)

國(guó)內(nèi)自主品牌研發(fā)啟動(dòng)近二十年時(shí)間，與國(guó)外車(chē)企相比還存在一定差距，噪音振動(dòng)方面技術(shù)開(kāi)發(fā)還處于初級(jí)階段。汽車(chē)是一個(gè)多振動(dòng)多自由度的復(fù)雜系統(tǒng)，各子系統(tǒng)的性能指標(biāo)會(huì)交叉影響到整車(chē)。為此，科學(xué)合理的試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)于振動(dòng)噪音性能的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。表1列舉了整車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，所需要進(jìn)行的噪音方面的主要試驗(yàn)。

表1 整車(chē)噪音開(kāi)發(fā)過(guò)程主要試驗(yàn)

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，汽車(chē)噪音是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)屬性，只有針對(duì)性地對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，并綜合到整車(chē)這個(gè)動(dòng)態(tài)的大系統(tǒng)中去，才有可能有效控制降低整車(chē)噪音。在汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)依據(jù)消費(fèi)者和市場(chǎng)的需求進(jìn)行目標(biāo)設(shè)定，后分解細(xì)化到相關(guān)子系統(tǒng)中去，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)輔助工程的支持，綜合成本、重量、車(chē)輛動(dòng)力學(xué)等其他性能，最優(yōu)地減低整車(chē)的噪音。

[1]楊安杰.汽車(chē)噪音標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試探討[J].噪聲與振動(dòng)控制，2010（4）：111-113.

[2]張榮偉.汽車(chē)噪音產(chǎn)生原因及解決對(duì)策探討[J].黑龍江交通科技，2013（3）：147-149.

The Main Noise Source of Automobile and Its Engineering Response

YU Lu-xin，CUI Qiang
（Anhui Mechanical and Electrical Vocational and Technical School，Wuhu Anhui 241002，China）

With the popularity of cars and the quality of life requirements，the noise performance of the car will also be concerned about the increase.How to control and reduce noise is a realistic problem that automobile enterprises can not avoid.Combined with engineering examples，the main noise sources and countermeasures are analyzed emphatically.Through the above analysis and research，it is of guiding significance to the automobile noise source and the corresponding measures in the process of vehicle development.

noise；vibration；engine；control

U467.493

A

1672-545X（2017）07-0179-03

2017-04-18

俞陸新（1985-），男，安徽蕪湖人，博士在讀，講師，研究方向：汽車(chē)安全、NVH.