俞陸新，崔強

汽車主要噪聲源及工程應(yīng)對實例

俞陸新，崔強

（安徽機電職業(yè)技術(shù)學校，安徽蕪湖241002）

隨著汽車的普及與人們生活品質(zhì)的要求，對汽車噪音性能的關(guān)注也隨之提升。如何控制和降低噪音是汽車企業(yè)無法回避的現(xiàn)實問題。結(jié)合工程實例，重點分析了汽車主要噪音源和應(yīng)對措施。通過以上分析研究，對汽車開發(fā)過程中，汽車噪聲源影響因素和采取應(yīng)對措施具有指導(dǎo)意義。

噪聲；振動；發(fā)動機；控制

聲音是一種普遍的自然現(xiàn)象，但影響了人們的學習、工作、休息與健康等，便是噪音[1]。噪聲（Noise）、振動（Vibration）與聲振粗糙度（Harshness）簡稱NVH，這是衡量汽車性能的一個綜合性指標，也是汽車用戶最直接，最表面的感知。2016年底，我國機動車保有量達2.9億輛，汽車駕駛員超過3.1億。需求的加大，勢必加速了汽車企業(yè)的競爭，如何提高駕乘舒適性和車內(nèi)駕乘環(huán)境，控制和應(yīng)對車內(nèi)噪音必然成了各大主機廠不得不面對的問題。

1 我國汽車噪音法規(guī)發(fā)展

我國汽車噪音控制方面的法規(guī)自1979年以來首次頒布和實施以來，歷經(jīng)1993年和1996年兩次修訂和完善，由國家環(huán)境保護局和國家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布了國標GB16170-1996《汽車定置噪聲限值》。至此，國家對汽車加速、定置（指汽車不行駛，發(fā)動機處于空載）狀態(tài)下的噪聲有了限值和測試規(guī)定。2002年，相關(guān)部門又聯(lián)合發(fā)布了GB1495-2002《汽車加速行駛車外噪聲限值和測量方法》，規(guī)定自2002年10月1日期分兩個階段實施。隨著產(chǎn)品質(zhì)量和人們生活品質(zhì)的提升，相信更嚴格的法規(guī)將會進一步完善和實施[1]。

2 整車主要噪聲源

整車開發(fā)過程中經(jīng)常把整車噪聲分成兩類—“結(jié)構(gòu)噪聲”和“空氣噪聲”。車輪不平衡的動態(tài)力、路面激勵、發(fā)動機和傳動系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)部件不平衡，以及其他部件的相對運動產(chǎn)生的動態(tài)作用力，直接或間接傳遞到車身，引起車內(nèi)振動，振動引起表面輻射噪聲到車內(nèi)。對這樣產(chǎn)生的噪聲稱為結(jié)構(gòu)噪聲。空氣噪聲就是各類噪聲源的聲音通過空氣傳到車內(nèi)[2]。整車主要噪聲源如圖1所示。

圖1 整車主要噪聲源分部圖解

對于車內(nèi)噪音而言，在低速行駛時，發(fā)動機是主要的噪聲和振動源；在中速行駛時，輪胎噪聲共同成為主要的噪聲和振動源；在高速行駛時，車身和空氣之間的摩擦變成最主要的噪聲和振動源。發(fā)動機噪聲是整車的主要噪聲源，同時發(fā)動機的工作也引起進排氣的空氣動力學噪聲。因此，發(fā)動機的NVH水平直接決定了整車的NVH水平。圖2為測得某發(fā)動機1 m處發(fā)動機內(nèi)部噪聲源對總體噪聲水平的貢獻。

圖2 某發(fā)動機1 m處發(fā)動機內(nèi)部噪聲源對總體噪聲水平的貢獻

3 噪聲控制方法

3.1 主要噪聲源應(yīng)對措施

汽車是一個復(fù)雜的機電系統(tǒng)，不同部位不同機構(gòu)都可能產(chǎn)生噪音。依據(jù)噪聲產(chǎn)生原因和傳播機理，工程上主要通過圖3方式來控制振動噪聲。

圖3 振動噪聲控制方式

不管是發(fā)動機噪聲、進排氣噪聲、輪胎噪聲還是風噪聲等都會通過車身的孔縫傳入車內(nèi)。因此，隔絕傳播途徑的最重要工作是全車進行密封，主要部位和措施如圖4所示。

圖4 整車主要部位密封方式

3.2 實車關(guān)鍵部位噪聲處理

發(fā)動機艙由于發(fā)動機不停地在運轉(zhuǎn)，在運行過程中受到氣體力和慣性力的作用，零部件之間會產(chǎn)生激烈的撞擊而產(chǎn)生噪音。通過前擋板、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)蓋加吸音棉來隔絕減弱發(fā)動機噪音傳遞到室內(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紡布加玻璃纖維。

圖5 發(fā)蓋、前擋板內(nèi)外加吸音材

車輛行駛時候輪胎在與地面接觸過程中，當空氣泵入、泵出輪胎面和道路孔穴時產(chǎn)生的噪聲；由接觸過程中造成的輪胎振動產(chǎn)生的噪聲。同時輪胎空腔的振動將傳遞到車身，引起車身振動產(chǎn)生噪聲。對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

進排氣系統(tǒng)也是個振源，很容易將振動傳遞到車身，特別是排氣系統(tǒng)管路很長，在下底板貫穿全車。由于排氣系統(tǒng)的噪聲頻率范圍較廣（50～5000 Hz），需要同時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

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

圖8 側(cè)圍加塞3D、2D膨脹膠

除此以外，在全車翼子板空腔、A/B柱護板、車門護板、行李箱側(cè)圍護板等部位增加吸音材料。車身大面積的鈑金很容易被其他振動源激勵引起強迫振動甚至共振，產(chǎn)生輻射噪聲，常通過增加鈑金剛度，提高局部模態(tài)避開聲腔模態(tài)，避免耦合?？赏ㄟ^涂加瀝青板，減低車身地板噪音。進氣系統(tǒng)通過盡量大的擴張比降低整體噪聲水平。同時利用諧振腔消除低頻噪聲，利用四分之一波長管消除高頻噪聲，達到優(yōu)化進氣系統(tǒng)噪聲的目的。進氣系統(tǒng)通過盡量大的擴張比降低整體噪聲水平。同時利用諧振腔消除低頻噪聲，利用四分之一波長管消除高頻噪聲，達到優(yōu)化進氣系統(tǒng)噪聲的目的。

4 整車噪音開發(fā)主要試驗

國內(nèi)自主品牌研發(fā)啟動近二十年時間，與國外車企相比還存在一定差距，噪音振動方面技術(shù)開發(fā)還處于初級階段。汽車是一個多振動多自由度的復(fù)雜系統(tǒng)，各子系統(tǒng)的性能指標會交叉影響到整車。為此，科學合理的試驗驗證，對于振動噪音性能的開發(fā)至關(guān)重要。表1列舉了整車開發(fā)過程中，所需要進行的噪音方面的主要試驗。

表1 整車噪音開發(fā)過程主要試驗

5 結(jié)束語

綜上所述，汽車噪音是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)屬性，只有針對性地對各個子系統(tǒng)進行研究分析，并綜合到整車這個動態(tài)的大系統(tǒng)中去，才有可能有效控制降低整車噪音。在汽車開發(fā)過程中，應(yīng)依據(jù)消費者和市場的需求進行目標設(shè)定，后分解細化到相關(guān)子系統(tǒng)中去，通過實驗和計算機輔助工程的支持，綜合成本、重量、車輛動力學等其他性能，最優(yōu)地減低整車的噪音。

[1]楊安杰.汽車噪音標準與測試探討[J].噪聲與振動控制，2010（4）：111-113.

[2]張榮偉.汽車噪音產(chǎn)生原因及解決對策探討[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：汽車安全、NVH.