汽车噪音分析与降噪措施

汽车噪音分析与降噪措施

摘要：分析汽车发动机、风扇、进排气管、传动系、轮胎、制动系、车身产生噪音的原因，以及降低噪音的措施。

着汽车工业及经济的发展，城市机动车辆数目剧增，伴随而来的交通污染也日益严重，其中汽车“噪音污染”被称为“城市新公害”。专家指出：“汽车对环保造成的最大危害之一是噪音污染，这一问题必须引起特殊关注”。

40分贝是正常的环境声音，在此以上就是环境噪音。人们长期处在噪音的环境中，除了损伤听力外，还可引起心绪不宁、心情紧张、心跳加快、血压增高，甚至导致神经衰弱和脑神经机能不全等，严重危害了人们的身心健康。据调查，在所有噪音中，交通噪音约占各种声源的70％左右。因此，如何降低汽车噪音一直是世界汽车工业的一个重要课题。

汽车噪音的影响因素错综复杂，按噪音产生的过程和原理不同，可以分为与发动机有关的声源和与汽车行驶系有关的声源。与发动机有关的声源主要有：发动机进、排气噪声、发动机燃烧噪声、冷却风扇噪声、机体各部件间振动噪声。另外还包括其附件：如发动机、空压机、机油泵、水泵等辐射的声音。与汽车行驶有关的声源主要有：传动系机械噪音、轮胎滚动噪音、车声振动噪音、制动器噪声、车身和空气相对运动而产生的气流噪声。这些噪声随汽车和发动机形式不同而不同，与使用过程中的车速、发动机转速、加速状态、载荷及道路状况有关。以上噪声的产生都是被动的，只要车辆行驶，就有噪音的产生。

下面主要分析汽车产生噪音的原因及降噪措施，概括起来主要有以下几点：

一、发动机燃烧噪音：它是气缸内燃料燃烧时产生的噪音。燃烧噪音是由于气缸内周期变化的气体压力的作用而产生的。它主要取决于燃烧的方式和燃烧的速度。燃烧时汽缸压力通过活塞、连杆、曲轴、缸体及汽缸盖等引起发动机结构表面振动而辐射出噪音。在汽油机中，如果发生爆燃和表面点火不正常燃烧时，将产生较大的燃烧噪声。柴油机的燃烧噪音是由于燃烧室内气压急剧上升，致使发动机各部件振动而引起的噪声。一般来说柴油机的噪声比汽油机高得多，因此在这里主要讨论柴油机燃烧噪音的降噪措施。

1.采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度，缩短滞燃气，降低空间雾化燃烧系统的直喷式柴油机的燃烧噪音。

2.采用双弹簧喷油阀实现预喷。即将原本一个循环一次喷完的燃油分两次喷。第一次喷入其中的小部分，提前在主喷之前就开始进行着火的预反应，这样可减少滞燃期内积聚的可燃混合气数量。这是降低直喷式柴油机燃烧噪音的最有效措施。通过降低双弹簧喷油器初次开启压力和针阀的预升程来抑制空气和燃料混合气的形成，以此对怠速工况的燃烧噪声产生影响。通过设计两段升程装置，采用引燃喷射装置在较大的转速范围及加速情况下来抑制燃烧噪音。

3.提高压缩比和应用废气再循环技术也可以降低柴油机的燃烧噪音。但压缩比主要决定了柴油机的机械负荷与热负荷水平。废气再循环技术通过降低汽缸最高压力，在抑制NOx产生的同时，也降低了燃烧噪音。

4.共轨喷油系统是一种先进的直喷式轿车柴油机电子控制高压燃油喷射系统，它能减少滞燃期内喷入的燃油量，特别有利于降低柴油机燃烧噪音。

5.采用增压。柴油机增压后进入气缸的空气充量密度、温度和压力增加，从而改善了混合气的着火条件，使着火延迟期缩短。一般来说，涡轮增压柴油机最大额定功率的最大转速要比同样气缸尺寸的非增压柴油机低，有利于降低燃烧噪音。

6.燃烧室的选择和设计。对于分开式燃烧室，精确的喷油通道、扩大通道面积、控制喷射方向和燃烧室进气涡流半径的优化，均能抑制预混合燃烧，促进扩散燃烧，从而降低由低负荷到高负荷较宽范围的燃烧噪声、燃油消耗和炭烟排放。对于直喷式燃烧室，可以通过合理设计，使其在保证足够的涡流下具有高紊动能，强化燃料与空气之间的扩散，以此来改善燃烧过程，实现柴油机低油耗、低噪音和低排放。

7.减小供油提前角。供油提前角小，喷油时间延迟，气缸内温度和压力在燃油喷入时较高，燃油一经喷入即雾化，瞬间达到着火点，缩短了滞燃期。最先喷入的燃油爆发燃烧，而后续喷入火焰中的燃油因氧气不足而不会立即燃烧，这样，由于初期燃烧的燃油量少，压力升高率低，可使燃烧噪音减少。大多数柴油机的燃烧噪音随供油提前角的减小而有所降低。

8.选择十六烷值高的燃料，着火延迟期较短，从而影响在着火延迟期内形成的可燃混合气数量，使压力升高率降低和减小燃烧噪音。

二、发动机机械噪音：它是由发动机运转而引起的噪音。主要包括活塞对缸套的敲击声、配气机构噪声、正时齿轮噪声等。他们随着发动机转速的增加而增加。为达到减少噪音的目的，采取了一系列措施。

1、首先保证活塞、活塞环、与缸套的正确配合间隙。

（1）例如采取活塞销孔偏置。

（2）在活塞裙部开横向隔热槽。

（3）增加缸套的刚度；改善活塞和汽缸壁之间的润滑状况。

2、另外配气机构中采取了如下降噪措施：

（1）保证良好的润滑。

（2）减少气门间隙可减少摇臂与气门之间的撞击，但不能使气门间隙太小。采用液力挺柱可以从根本上消除气门间隙，降低噪声。近年来还出现了气门液压驱动系统，其噪声更低。

（3）缩短推杆长度是减轻系统重量、提高刚度的有效措施，顶置式凸轮轴取消了推杆，对减少噪声特别有利。

总之，实践表明：减少振动是降低噪声的根本措施，增加发动机机构的刚度和阻尼，是减少表面振动的方法。

二、风扇噪音：它属于空气动力噪音。风扇转动过程中，由散热器隔栅吸入的冷却气流经散热器、风扇叶片吸入，从发动机间隙排出。气流运动的这一过程产生了旋转噪音和涡流噪音。尤其是近年来，由于汽车空调和排气净化装置的应用，使得发动机罩内温度上升，风扇负荷加大，噪声变得更加严重。另外，风扇噪音随转速的增加而增加。除了以上原因，研究人员还认为风扇的噪音与以下因素密切相关：

1.风扇的外形。风扇外形决定风扇本体的阻力系数，它包括叶片数量、叶片间断间隙、叶片角度及弯曲度等。

2.散热器吸入气流的紊流度（紊流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，或称为片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。）

3.风扇叶尖处及缝隙处产生的噪音降低风扇噪音措施有：

1．优化风扇结构。

2. 使用硅油风扇离合器。

3. 强化散热。

4. 采用电液比例技术控制发动机冷却风扇系统。能根据冷却水温度、环境温度及通风量自动连续调节风扇的转速。它和传统经风扇离合器驱动的冷却风扇和电机驱动的冷却风扇相比，其转速不受发动机转速变化的影响，在任何车速下都可以提供足够大的冷却风量，使发动机冷却水温度的平均值始终在80℃---90℃最佳的范围内，同时具有节能降噪的优点。这是发达国家在大功率车用发动机上使用的最新冷却系统。

三、进排气管噪音：在进气行程中，高速气体经空气滤清器、进气管、气门进入汽缸，在流动过程中，会产生一种很强的气动噪音。而在排气行程中，高温