汽車噪聲的控制措施及控制技術(shù)

1、汽車噪音的控制措施及控制技術(shù)隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車給世界帶來了現(xiàn)代物質(zhì)文明，但同時(shí)也帶來了環(huán)境噪聲污染等社會(huì)問題。至此汽車噪聲控制日益引起人們的關(guān)注，尤其近幾年來，作為汽車乘坐舒適性的重要指標(biāo)，汽車噪聲也會(huì)在很大程度上反映出生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)水平及工藝水平，噪聲水平成為衡量汽車質(zhì)量的重要標(biāo)志之一，因此控制汽車噪聲到最低水平也是追求的方向.汽車噪聲通過聲輻射的方式傳到車外、車內(nèi)，為了達(dá)到國家規(guī)定的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，需要控制車輛外部噪聲；隨著現(xiàn)代汽車對(duì)乘坐的舒適性和行使安全性的要求越來越高，需要降低車輛內(nèi)部的噪聲。車內(nèi)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

2、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)；車外噪聲過大會(huì)影響路人的身心健康。因此只有掌握車輛噪聲產(chǎn)生機(jī)理采取對(duì)癥下藥就顯得非常必要了。1. 噪聲的產(chǎn)生機(jī)理車輛噪聲主要是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，按其產(chǎn)生的機(jī)理可以分為結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲和空氣動(dòng)力噪聲。1.1 空氣動(dòng)力噪聲凡是由于氣體擾動(dòng)以及氣體和其他物體相互作用而產(chǎn)生的噪聲稱為空氣動(dòng)力噪聲，它包括進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲、風(fēng)扇噪聲。進(jìn)氣噪聲的主要成分通常包括：周期性壓力脈動(dòng)噪聲、渦流噪聲、氣缸的亥姆霍茲共振噪聲和進(jìn)氣管的氣柱共振噪聲；排氣噪聲是汽車及其發(fā)動(dòng)機(jī)中能量最大的最主要的噪聲源，它的噪聲往往比發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)噪聲高1015dB(A)，因此降低排氣噪聲是主要的；

3、風(fēng)扇噪聲在空氣動(dòng)力噪聲中，一般小于進(jìn)、排氣噪聲，特別是近幾年來，一些車輛裝設(shè)車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)及排氣凈化裝置等原因，使發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)溫度上升，風(fēng)扇負(fù)荷加大，噪聲變得更加嚴(yán)重。1.2 結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)零件在激振力的作用下發(fā)生振動(dòng)而輻射的噪聲，根據(jù)激振力的不同可以分為燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、液體動(dòng)力噪聲三類。燃燒噪聲是指氣缸燃燒壓力通過活塞、連桿、曲軸、缸體等途徑向外輻射產(chǎn)生的噪聲；機(jī)械噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件作往復(fù)的運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的周期力、沖擊力和撞擊力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)激振產(chǎn)生的噪聲；液體動(dòng)力噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)中液體流動(dòng)產(chǎn)生的力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)激振產(chǎn)生的噪聲。此外，由于機(jī)械撞擊、摩擦和機(jī)械載荷的作用，車內(nèi)裝備的運(yùn)

4、動(dòng)部件也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和車內(nèi)噪聲。綜上所述，噪聲源是由多方面引起的，它與車身結(jié)構(gòu)的固有頻率、振型、阻尼等模態(tài)參數(shù)有著密切的關(guān)系。2. 噪聲的控制措施在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中,柴油機(jī)的燃燒噪聲在總噪聲中占有很大比例。目前所研究的降噪措施主要有:(1) 采用隔熱活塞以提高燃燒室壁溫度,縮短滯燃期,降低空間霧化燃油系統(tǒng)的直噴式柴油機(jī)的燃燒噪聲。如尼莫尼克鎳基合金是一種導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料,用它制成活塞可使頂部凹坑燃燒室溫度升高，在1500R/min時(shí)溫度可升高100200°C，噪聲降低24DB。(2) 廢氣再循環(huán)。將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣部分通過進(jìn)氣管送回氣缸,其初衷是降低N0X排放,但客觀上，這樣做提高了進(jìn)氣

5、溫度和燃燒室壁溫度，有降低噪聲的作用。(3) 采用雙彈簧噴油閥實(shí)現(xiàn)預(yù)噴。即將原本打算一個(gè)循環(huán)一次噴完的燃油分兩次噴。第一次先噴入其中的小部分,提前在主噴之前就開始進(jìn)行點(diǎn)燃的預(yù)反應(yīng),如此可減少滯燃期內(nèi)積聚的可點(diǎn)燃油量。(4) 采用增壓技術(shù),柴油機(jī)增壓后,進(jìn)入氣缸的空氣充量密度、溫度和壓力增加,從而改善了混合氣的著火條件,使著火延遲期縮短。(5) 燃燒室的選擇和設(shè)計(jì)。燃燒室的型式和尺寸及燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)燃燒噪聲的大小產(chǎn)生影響。(6) 減小供油提前角。供油提前角不同,導(dǎo)致在著火延遲期內(nèi)噴入的燃料量不同,從而對(duì)燃燒過程產(chǎn)生影響,使發(fā)動(dòng)機(jī)功率,油耗和排放物、噪聲發(fā)動(dòng)變化。2.1降低活塞敲擊噪聲降低活塞敲

6、擊噪聲的措施有:第一,采取活塞銷孔偏置,即將活塞銷孔適當(dāng)?shù)爻魍屏γ嫫?2mm。一般發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的銷孔軸線與活塞的中心線垂直相交,當(dāng)活塞在上止點(diǎn)改變運(yùn)動(dòng)時(shí),由于側(cè)壓力瞬間換向,使活塞與缸壁的接觸面突然由一側(cè)平移至另一側(cè),便產(chǎn)生活塞對(duì)氣缸壁的“拍擊”現(xiàn)象,增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲。因此，高速發(fā)動(dòng)機(jī)將活塞銷孔朝主推力面偏移12mm。第二，采用在活塞裙部開橫向隔熱槽。第三,其它措施。如增加缸套的剛度,不僅可以降低活塞的敲擊聲，也可以降低因活塞與缸壁摩擦而產(chǎn)生的噪聲。2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸排列的影響第一，直列式發(fā)動(dòng)機(jī):最常見的直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)(L4)擁有結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，動(dòng)力輸出充沛的優(yōu)點(diǎn)，但其運(yùn)轉(zhuǎn)震動(dòng)與噪音會(huì)比

7、V型發(fā)動(dòng)機(jī)明顯。第二,V型發(fā)動(dòng)機(jī):能克制運(yùn)轉(zhuǎn)震動(dòng)與獲得更為平均的動(dòng)力沖程，能利用活塞往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的慣性相互抵消作用力，使發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)降至最低。第三,W發(fā)動(dòng)機(jī):發(fā)動(dòng)機(jī)科技中的尖端技術(shù)，如兩支反向平衡軸、可變進(jìn)氣歧管、可變氣門正時(shí)等，使其功率輸出不但大幅超越同級(jí)的V型發(fā)動(dòng)機(jī)，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低。2.3 主動(dòng)控制上面介紹的降噪措施屬于被動(dòng)控制，用被動(dòng)方法降低噪聲往往受到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的限制。隨著微電子學(xué)的發(fā)展，人們采用主動(dòng)控制降噪ANC(ActiveNoiseControl)。主動(dòng)噪聲控制是利用聲波干涉原理，采用次級(jí)聲源產(chǎn)生一個(gè)與原噪聲源幅值相同、相位相反的聲波，兩列聲波在空間疊加達(dá)到消聲的目的，AN

8、C技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在管道系統(tǒng)、火車操縱室等領(lǐng)域。這種控制的實(shí)現(xiàn)主要靠自適應(yīng)濾波器、自適應(yīng)算法，自適應(yīng)算法決定了降噪的效果；另外一種方法是將智能元件嵌入車身結(jié)構(gòu)中，傳感器感受車身振動(dòng)，產(chǎn)生信號(hào)并反饋給電子控制單元（ECU）,經(jīng)相應(yīng)的控制算法處理后生產(chǎn)相應(yīng)的控制信號(hào)經(jīng)過功率放大后，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器使車身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)變改變結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)阻尼，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的主動(dòng)控制。主動(dòng)降噪效果遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的方案好得多，而且整車質(zhì)量減輕、性能更好。3. 總結(jié)車輛噪聲的危害之大，故采取相應(yīng)的控制措施就顯得十分重要。被動(dòng)降噪方法采用阻尼比較大的吸聲材料，利用隔聲、隔振技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制噪聲，會(huì)導(dǎo)致汽車體積大而且降噪效果也不十分理想。而主動(dòng)控制的關(guān)鍵在于硬件基礎(chǔ)、控制邏輯、微處理器等，保證傳感器所測信號(hào)的準(zhǔn)確性。到目前為止，主動(dòng)降噪的研究還處于發(fā)展階段，距離技術(shù)成熟和普及仍有一定的差距，但也取得了一定的進(jìn)展，例如在汽車懸架振動(dòng)中實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)控制，可以預(yù)見主動(dòng)控制技術(shù)必將在未來的汽車工程中得到廣泛應(yīng)用。降低汽車噪聲是未來汽車科技的一個(gè)重要課題。汽車