摘 要：重型車輛作為物流運輸體系中不可或缺的基石，其廣泛應用在帶來經(jīng)濟效益的同時，也引發(fā)了日益嚴峻的噪聲污染問題。噪聲污染已成為舉世矚目的一大公害。城市噪聲主要來源于汽車交通噪聲，它是目前城市最主要的污染源之一，也是評估汽車環(huán)保性能的重要指標。汽車噪聲嚴重影響人們的日常生活和休息，嚴重時甚至危害人們的身體健康。因而，本文旨在全面分析多工況條件下重型車輛的噪聲特性，探討不同工況對車輛噪聲水平的影響，并提出有效的降噪策略，為重型車輛噪聲控制提供科學依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：多工況 重型車輛 噪聲特性

重型車輛，以其載重能力強、發(fā)動機功率高以及行駛工況多變而著稱，這些因素共同導致了其噪聲來源的多樣性和復雜性。具體而言，噪聲主要源自發(fā)動機的高速運轉(zhuǎn)、排氣系統(tǒng)的氣流沖擊、傳動系統(tǒng)的機械振動、輪胎與路面間的摩擦以及車輛行駛時產(chǎn)生的風阻效應等。鑒于重型車輛在不同工況下噪聲特性的明顯差異，深入剖析這些多工況下的噪聲行為，對于精準定位主要噪聲源、科學規(guī)劃并實施有效的降噪策略具有極其重要的實際意義。這一過程不僅能夠顯著提升噪聲控制的精確性和效率，還有助于設(shè)計出更加環(huán)保、低噪音的重型車輛，為改善道路環(huán)境、保障公眾健康做出積極貢獻。

1 研究方法

1.1 測試對象與設(shè)備

為了全面評估某企業(yè)生產(chǎn)的重型貨車在不同工況下的車外噪聲水平，我們依據(jù)GB/T 44040-2024《重型汽車多工況行駛車外噪聲測量方法》標準，開展了重型車多工況噪聲測試研究。測試對象涵蓋了某企業(yè)生產(chǎn)的半掛牽引車、自卸汽車、廂式運輸車以及載貨汽車四種典型車型。除此之外，還需要部署一套專業(yè)的噪聲測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了高精度聲級計、校準器以確保測量準確性，GPS用于記錄車輛行駛軌跡與速度，轉(zhuǎn)速表監(jiān)測發(fā)動機工作狀態(tài)，多功能氣象儀監(jiān)測環(huán)境參數(shù)以進行數(shù)據(jù)修正，便攜式汽車靜態(tài)稱重儀確保測試車輛符合載重要求，同時根據(jù)需求可選配道路性能測試儀以評估道路條件對噪聲的影響。測試地點選取具有國家資質(zhì)的專業(yè)噪聲試驗場地，通過多工況行駛測試，可以系統(tǒng)地收集并分析了車輛在不同狀態(tài)下的噪聲數(shù)據(jù)，包括總聲壓級、振動細節(jié)等，為后續(xù)的噪聲特性深入研究與優(yōu)化策略制定奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.2 測試工況設(shè)計

測量區(qū)尺寸及傳聲器布置，依據(jù)標準GB/T 44040-2024《重型汽車多工況行駛車外噪聲測量方法》要求如圖1所示，其中AA′線為加速始端線，BB′線為加速終端線，CC′線為行駛車道中心線，測量段長度為2×（10m±0.05m），傳聲器離地高度應為1.2m±0.02m。氣象參數(shù)測量儀器應放置在測量場地附近，距離地面高度為1.2m±0.02m。

為研究重型車輛在實際道路運行環(huán)境中的噪聲行為特征，我們依據(jù)標準要求，選定工況為啟動工況、低速加速工況、中速勻速工況、高速勻速工況。采用聲級計等設(shè)備構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以收集并分析重型車輛在不同道路和工況下的噪聲數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)有助于提升重型車輛的環(huán)保性能[1]。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

通過融合時域分析、頻域分析及統(tǒng)計分析等前沿數(shù)據(jù)處理技術(shù)，深度挖掘噪聲數(shù)據(jù)中豐富的信息，并以此構(gòu)建一個全面而深入的數(shù)據(jù)解析框架。在時域分析層面，運用聲級計作為框架的核心組件。聲級計的工作原理是將聲音信號通過傳聲器（麥克風）轉(zhuǎn)換為電信號，這一電信號隨后經(jīng)過前置放大器進行阻抗變換和初步放大，保證與后續(xù)電路的良好匹配。接下來，信號通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)進行頻率計權(quán)處理，模擬人耳對不同頻率聲音的聽覺特性，分別產(chǎn)生A、B、C等不同計權(quán)方式的聲級讀數(shù)。處理后的信號再經(jīng)過衰減器和放大器進一步調(diào)整幅值，之后由有效值檢波器將交流信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號，該直流電壓的大小直接反映了聲音信號的有效值（或均方根值），并在聲級計的指示表頭上顯示出來，作為噪聲聲級的數(shù)值供用戶讀取。整個過程中，聲級計還考慮了風噪聲等外界干擾的避免，以及根據(jù)測量環(huán)境和需求選擇合適的測量模式和量程，同時需要定期校準和維護以確保測量結(jié)果的準確性和可靠性。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同工況噪聲特性

在重型汽車的不同行駛工況下，噪聲特性各具特點。啟動工況時，噪聲主要由發(fā)動機的迅速啟動、傳動系統(tǒng)的初步運轉(zhuǎn)及車身附件相互作用產(chǎn)生，表現(xiàn)為突發(fā)性強、聲壓級迅速攀升至峰值后趨于平緩，頻譜特性上以低頻噪聲為主導。低速加速時，發(fā)動機在低速高負荷下的強力運轉(zhuǎn)、傳動系統(tǒng)動力傳輸?shù)娘@著增強及車身結(jié)構(gòu)與附件間的復雜相互作用導致噪聲以低頻段為主，聲壓級隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升而逐步攀升，對駕乘體驗造成顯著影響。中速勻速行駛時，重型汽車的噪音特性呈現(xiàn)出持續(xù)穩(wěn)定性，主要噪聲源包括發(fā)動機低頻轟鳴、傳動系統(tǒng)機械共振、輪胎滾動噪聲及風噪，這些噪聲交織在一起形成復合噪音環(huán)境，低頻噪音尤為突出且持續(xù)存在[2]。而在高速勻速行駛時，噪聲特性更加突出，主要源于發(fā)動機持續(xù)高負荷工作產(chǎn)生的多種噪聲、輪胎與高速路面接觸產(chǎn)生的滾動噪聲以及加劇的氣流與車身摩擦產(chǎn)生的風噪，這些噪音源共同構(gòu)成包含中低頻及部分高頻成分的復合噪音環(huán)境，聲壓級隨車速增加而逐漸提升，對駕駛者和乘客的舒適度造成較大影響。

2.2 各工況下的試驗結(jié)果分析

在針對重型汽車進行的多維度工況試驗中，對啟動、低速加速、中速勻速及高速勻速四種不同狀態(tài)下的噪聲特性展開了詳盡的分析。具體而言，啟動工況下，發(fā)動機瞬間激活，機械部件間的碰撞與燃油的燃燒共同引發(fā)了噪聲，對周圍環(huán)境及駕乘者的聽覺構(gòu)成了直接且顯著的沖擊。進入低速加速階段，隨著車速的穩(wěn)步攀升，噪聲水平也呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢，駕駛艙內(nèi)的噪聲增強變得尤為明顯，乘客與駕駛者都能清晰地感受到這一變化。轉(zhuǎn)至中速勻速工況，噪聲特性趨于平穩(wěn)，但仍由發(fā)動機轟鳴、輪胎滾動摩擦及風阻產(chǎn)生的噪音所主導。盡管這些噪聲源依舊存在，但它們對駕乘舒適度的負面影響相對可控，處于可接受的范圍之內(nèi)[3]。然而，當車輛進入高速勻速工況時，噪聲問題變得尤為嚴峻。發(fā)動機在高負荷狀態(tài)下持續(xù)運轉(zhuǎn)，輪胎與路面之間的高速摩擦以及氣流與車身的劇烈作用共同構(gòu)成了強烈的噪聲環(huán)境。這種高強度的噪聲不僅嚴重干擾了駕駛者的注意力集中，還極大地降低了乘客的乘坐舒適度，甚至可能對行車安全構(gòu)成潛在威脅。因而，針對上述不同工況下的噪聲特性，采取科學合理的降噪措施顯得尤為重要。

2.3 降噪策略探討

2.3.1 發(fā)動機降噪關(guān)鍵因素與策略探討

在探討如何有效降低發(fā)動機噪聲時，我們必須關(guān)注幾個關(guān)鍵因素：渦輪增壓技術(shù)、氣缸排列方式以及軸承平衡狀態(tài)。渦輪增壓技術(shù)雖提升了發(fā)動機性能，但也伴隨著機械噪聲和氣流噪聲的增加。因此，采用低噪聲設(shè)計的渦輪增壓器及在進氣系統(tǒng)中設(shè)置消聲器成為重要降噪策略。氣缸的排列方式對振動和噪聲控制有著直接影響。V型排列以其良好的振動平衡性減少了噪聲，而水平對置排列更是以出色的振動抑制效果著稱。然而，這些排列方式可能增加制造成本。軸承的平衡狀態(tài)直接關(guān)系到發(fā)動機的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和噪聲水平。不平衡的軸承會導致振動和噪聲加劇，因此定期檢查和維護軸承平衡至關(guān)重要。

2.3.2 采用低噪聲排氣系統(tǒng)

在應對排氣系統(tǒng)噪聲挑戰(zhàn)的過程中，我們需緊密結(jié)合當前技術(shù)的最新進展，采取一系列周密且高效的降噪策略。應用高效消聲器是核心措施之一。抗性消聲器利用聲波的反射、干涉等物理現(xiàn)象，通過擴張室、共振腔等結(jié)構(gòu)有效治理低頻噪聲；而阻性消聲器則憑借多孔吸聲材料吸收中高頻聲波能量，兩者結(jié)合使用能覆蓋更寬的降噪頻帶，顯著提升排氣系統(tǒng)的降噪效果。此外，加強隔熱與隔聲措施同樣重要，通過在排氣系統(tǒng)外部包裹隔熱材料減少熱輻射和噪聲傳播，同時安裝隔聲罩將噪聲源隔離，以減輕對鄰近居民和操作人員的干擾。為保證降噪效果的持久性，需定期維護與檢查排氣系統(tǒng)，包括清理管道和消聲器內(nèi)的積灰以保持排氣暢通，檢查并維護良好的密封性以防止漏氣噪聲，以及適時調(diào)整或更換消聲元件以維持最佳降噪性能。另外，在排氣系統(tǒng)制造過程中嚴格篩選低噪聲材料如阻尼合金與高性能隔音橡膠，也是提升降噪能力的重要手段。

2.3.3 改善輪胎材料與設(shè)計

為了從根源上有效削減輪胎噪聲在輪胎材料的研發(fā)上，不再只是簡單的配方改進，而是通過深入研究與實驗，精細調(diào)整橡膠的配方，精選添加劑與交聯(lián)劑，以減少輪胎滾動過程中因材料內(nèi)部摩擦而產(chǎn)生的噪聲。同時，針對不同路面條件，優(yōu)化橡膠的硬度與彈性模量，確保輪胎在各類路況下都能保持低振動、低噪音的優(yōu)異表現(xiàn)。通過結(jié)合嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)分析、模擬仿真技術(shù)、風洞實驗與實地道路測試，不斷優(yōu)化非對稱花紋布局，提升輪胎的抓地力與排水性能，通過科學設(shè)計有效分散降低聲波能量，實現(xiàn)降噪效果。特別重要的是，需對排水槽的設(shè)計進行全面升級，通過增加數(shù)量、優(yōu)化形狀與分布，提升輪胎在濕滑路面的排水效率與行車穩(wěn)定性，進一步減少輪胎與路面間的打滑與噪音。除此之外，還應高度重視輪胎的合理維護。定期檢查輪胎氣壓、及時更換磨損嚴重的輪胎，這些看似微小的維護措施，實則對保持輪胎的低噪音水平至關(guān)重要。

2.3.4 降低傳動系統(tǒng)噪聲

為了有效降低傳動系統(tǒng)噪聲，需要采取多維度的試驗與優(yōu)化措施。通過頻譜分析和聲強測量，精準識別傳動系統(tǒng)的主要噪聲源及其分布，為后續(xù)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支持。接著，針對關(guān)鍵部件進行了振動加速度測量和模態(tài)分析，以評估其振動特性和潛在噪聲源。在材料選擇方面，測試不同材料的阻尼性能和剛度，并評估潤滑劑對噪聲和振動的影響，以選用最適合傳動系統(tǒng)且能降低噪聲的材料和潤滑劑。為了進一步控制噪聲，需要引入NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）控制技術(shù)，并在傳動系統(tǒng)中安裝了高效的隔振器和減震器。通過對比測試，我們驗證了這些措施在降低噪聲傳播方面的顯著效果。同時，為了隔絕噪聲，要在系統(tǒng)周圍及關(guān)鍵部位安裝了高性能的吸聲材料和隔音板，這些材料可以有效吸收噪聲并阻斷了其傳播路徑。此外，還要進行長期運行測試和故障模擬測試，以評估傳動系統(tǒng)的耐久性和可靠性，并驗證降噪措施在實際應用中的持續(xù)有效性。

2.3.5 優(yōu)化外部環(huán)境與強化政策

在優(yōu)化外部環(huán)境與強化政策支持方面，需要采取多維度策略以應對噪聲污染問題。首要一點就是，通過精細的城市規(guī)劃與交通管理，對城市道路布局展開合理的規(guī)劃，目的是減少噪音污染嚴重區(qū)域?qū)用駞^(qū)的直接干擾。于此同時，加強交通管理措施，對高噪音車輛在特定時段或區(qū)域的行駛實施限制，可有效降低噪聲對周邊環(huán)境的負面影響[5]。另外，還需要充分利用自然元素進行降噪，大力推行綠化降噪措施。在道路兩側(cè)廣泛種植綠化帶，利用植物獨特的吸收和反射聲波特性，有效降低了噪聲的傳播和擴散，為城市居民營造了一個更加寧靜的生活環(huán)境。此外，政策層面的引導與監(jiān)管也至關(guān)重要?？梢灾贫ú?zhí)行嚴格的汽車噪聲排放標準，對超標車輛實施嚴厲處罰或限制使用，從源頭上控制了噪聲污染的產(chǎn)生。同時，還需要我們積極倡導并大力支持汽車制造商增加研發(fā)投資，專注于開發(fā)并生產(chǎn)低噪音汽車產(chǎn)品，以此引領(lǐng)汽車行業(yè)向更加環(huán)保、低噪的可持續(xù)方向邁進。

2.4 降噪策略的可行性與實施效果

上述降噪策略在理論上均具有可行性，但在實際應用中還需考慮成本、技術(shù)難度、法規(guī)要求等因素。因此，在制定降噪策略時，應綜合考慮各方面因素，選擇最適合的降噪方案。同時，通過實地測試驗證降噪效果，不斷優(yōu)化和完善降噪措施，以確保降噪效果的最大化。

3 結(jié)語

噪聲控制已經(jīng)成為學術(shù)界和工程界共同關(guān)注的熱點問題。國際上已經(jīng)將噪聲、振動、平穩(wěn)性視為汽車企業(yè)競爭勝負的主戰(zhàn)場；國內(nèi)則由于國家標準對汽車加速噪聲限制值大幅降低、執(zhí)行標準的日益嚴格的原因，汽車噪聲控制正日益受到重視。因此，對汽車進行深層次的降噪處理必將遇到新的問題，這些問題已成為汽車行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。本研究經(jīng)實地測試與數(shù)據(jù)分析，詳盡闡明了重型車輛在多工況下的噪聲特征及變化規(guī)律?；诖?，提出了一系列降噪策略，為噪聲控制奠定了科學基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。

參考文獻：

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