汽车噪音控制技术及改进措施
汽车噪音控制技术及改进措施
近些年来，随着人们对汽车乘坐舒适性要求的提高和人们环保意识的加强，各国对汽车噪音的要求也越来越严格。改善车辆内部声学环境，降低车内噪音水平，是各国政府和车辆生产厂家共同关注的问题，汽车车内噪音的研究已受到普遍重视。笔者根据多年的从业经验，对噪音产生的原因进行了分析，并对噪音控制技术进行了总结。
一、汽车噪音产生的原因 汽车产生的噪音有多种，轮胎噪声、传动机构噪声、制动噪声、车身噪声等。下面就首先谈谈同种不同的噪音产生的原因。 （一）汽车发动机噪音产生的原因 汽车噪音中由于发动机产生的噪声占很大一部分，因此研究发动机噪音产生的机理以及噪音控制的措施在汽车噪音控制中显得尤为重要。发动机噪音可分为燃烧噪音与机械噪音。 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。在汽油机中，如果发生爆燃和表面点火等不正常燃烧时，将产生较大的燃烧噪音。柴油机的燃烧噪声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音。 机械噪音是由于运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化的机械运动而产生的，它与激发力的大小、运动件的结构等因素有关。 发动机运转时，活塞在上、下止点附近受侧向力作用产生一个由一侧向另一侧的横向移动，从而形成活塞对缸壁的强烈敲击，产生了活塞敲击噪音。产生敲击的主要原因是活塞与气缸套之间存在间隙，以及作用在活塞上的气体压力。 传动齿轮的噪音是齿轮啮合过程中齿与齿之间的撞击和摩擦产生的。在内燃机上，齿轮承载着交变的动负荷，这种动负荷会使轴产生变形，并通过轴在轴承上引起动负荷，轴承的动负荷又传给发动机壳体和齿轮室壳体，使壳体激发出噪音。 （二）轮胎噪音产生的原因 轮胎在路面滚动产生的噪声也是不可忽视的。有关研究表明，在干燥的路面上，当汽车行驶速度达到100km/h时，轮胎噪声成为整车噪音的重要噪声源，而在湿路面上，车辆低速行驶时，轮胎噪音也会盖过其他噪音成为最主要的噪音源。 轮胎噪音来自泵气效应和轮胎振动。泵气效应是指轮胎滚动时引起轮胎变形，使得轮胎花纹与路面之间的空气受挤压，随着轮胎滚动，空气又在轮胎离开接触面时被释放，这样连续的“压挤-释放”，空气就迸发出噪音，而且车速越快、车辆越重噪音就越大。 （三）传动机构噪音 传动机构噪声是指汽车在行驶中，由于传动机构及来自路面的振动所引起的噪声，其中齿轮传动的机械噪音是主要部分。 产生齿轮噪音的直接原因是齿轮啮合时产生的撞击声，随着轮齿之间滑动的变化和由于摩擦力变化造成的摩擦声，以及因齿轮误差与刚性变化而引起的撞击声，齿轮噪音以波向空间传来的仅是一小部分，而大部分则变成了变速器后桥强迫振动的激振源，并经轴、轴承、外壳使各部产生振动，且变成噪音传播，齿轮噪音将随着汽车的行驶状态、速度、负荷的变化而变化，是随着汽车速度的增加而单调的增加，在某一速度时呈最大值。 二、汽车噪音控制技术有哪些 （一）在汽车发动机中，燃烧噪音在总噪音中占有很大比例，控制汽车发动机噪音成为目前研究的重点。目前主要控制噪音技术有以下几点: 第一，采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度，缩短滞燃期，降低空间雾化燃烧系统的直喷式柴油机的燃烧噪音。 第二，提高压缩比和应用废气再循环技术也可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气缸最高压力，在抑制NOX产生的同时，也降低了燃烧噪音。 第三，采用双弹簧喷油阀实现预喷。即将原本打算一个循环一次喷完的燃油分两次喷。第一次先喷入其中的小部分，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音产生影响。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。 第四，共轨喷油系统是一种很有前途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，特别有利于降低燃烧噪音。 （二）胎面采用多种花纹节距，轮胎采用橡胶轴套和其他弹性隔振材料，调整好轮胎的负载平衡，调整各部件的固有振动频率等措施以减少自激振动等，可降低轮胎噪声。 （三）降低制动噪声的途径有消除振动机构高频振动，提高系统对振动的稳定性等，还应从设计、制造、使用和保养维修等各方面采取措施。如在制动蹄片或制动鼓的上面，或者在与之接触的部分采取阻尼措施，衰减其振动，减少噪声能量的传播；合理匹配制动鼓和制动蹄的刚性，避免装配后固有频率接近，产生振动耦合；合理选用摩擦材料，使其尽可能地衰减和避免共振也可以降低制动噪声。 三、改进措施 经过多年的研究，我们对降低汽车噪音技术进行了改进。 （一）在降低汽车发动机噪音方http://wWW.LWLm.cOM面，我们采用了增压技术。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。虽然增压柴油机最大爆发压力有所增加，但其压力增长率dp/dφ和压力升高比λ却变小，使柴油机运转平稳，噪声降低。此外，一般来说，涡轮增压柴油机最大额定功率的转速要比同样气缸尺寸的非增压柴油机低，有利于降低燃烧噪声。增压空气中间冷却后，空气温度降低，充气效率得以提高，但同时也削弱了增压对降低燃烧噪音的作用。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，可使燃烧噪声减小。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。
另外，我们还改进活塞和气缸壁之间的润滑状况，增加活塞敲击缸壁时的阻尼，也可以减小活塞敲击噪音。 近来，日本丸能源公司研制成功含有陶瓷微粒的新型润滑剂，在气缸金属表面上形成“陶瓷薄膜”，防止金属直接接触。因此在降低摩擦噪声的同时，还可改善润滑性能，节约燃料，提高使用寿命。 （二）在降低齿轮噪音方面，我也进行了技术改进。我们提高齿轮的精度等级，提高齿轮副的装配精度，确定合理的齿轮副侧隙和齿厚偏差，增大齿轮副重叠系数，按噪声指标要求分配变位系数，轮齿修形，设计齿形和设计齿向，减小齿轮表面的辐射面积，增强轴的刚度和选择低噪声轴承，尽量采用粘度高的齿轮润滑油等等。 综上所述，对降低汽车噪音的原因进行了分析，并简单介绍了几种常用技术，同时也对目前技术方面的不足提出了改进，希望能对汽车噪音降低方面有所奉献。