汽车噪声控制方法分析

摘 要：随着人们生活水平的提高，车主对乘坐的舒适性要求越来越高。同时，噪声控制的环保法规日趋严格，车辆的NVH控制成为大多数汽车企业必须要面对的问题。文章从汽车噪声的来源和产生机理进行分析，总结一些汽车噪声的控制和减弱方法。

关键词：噪声；振动；噪声源；传递介质

中图分类号：U467.4+93 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）24-0114-03

Abstract： With the improvement of people"s living standards， vehicle owners pose higher and higher requirements for ride comfort. At the same time， the environmental laws and regulations of noise control are becoming more and more strict， and NVH control of vehicles has become a problem that most automobile enterprises have to face. In this paper， the origin and mechanism of automobile noise are analyzed， and some methods of controlling and abating automobile noise are summarized.

Keywords： noise； vibration； noise source； transfer medium

前言

NVH指的是Noise（噪声）、Vibration（振动）Harshness（平稳舒适度），是衡量汽车质量的一个重要指标。噪声是人耳所能听到的，振动是人们所触摸和感受到的，平稳舒适性是车主能够直接感受到的，其中，噪声和振动可用客观测量方法来度量，平稳舒适度是指噪声和振动的品质，是噪声和振动主观感觉。汽车噪声控制，是提高乘坐舒适性的一个方面，同时与环境保护、身体健康密切相关。无论是车主還是行人，汽车噪声分贝过高，会影响人类的听觉系统和神经系统，干扰人们的正常生活和休息，会导致驾驶员和行人高度紧张，迅速疲劳，过高的分贝还会影响人的听力，引起心血管疾病、内分泌疾病等，对驾驶安全和行人安全构成威胁。同时，噪声伴随的振动会引起汽车零部件的松脱和疲劳损坏，引发故障，缩短汽车的使用寿命。因此，必须采取有效措施对车辆噪声加以控制，减小振动，降低噪声，使汽车噪声控制在标准范围内，以提高乘坐舒适性，保证产品的经济性和使用寿命。

1 汽车噪声的产生机理

从物理学上讲，噪声是发声体做无规则振动时发出的声音。从总体讲，噪声由物体振动产生。噪声的传递有三要素：激励源（噪声源和振动源）、介质（振动传递器和噪声发射器）、接受体（主要指驾驶员和乘客）。

1.1 汽车噪声的来源

汽车是由成千上万个零部件构成，通常由机械部分和电子两大部分组成，在车辆行驶过程中，由于空气阻力的存在，主要考虑空气、机械、电磁三部分会产生汽车噪声。从汽车结构上来说，汽车噪声主要分为发动机噪声、底盘噪声、电气设备噪声、车身噪声。

（1）发动机噪声：发动机作为整车的动力源，主要是燃烧过程（进气、压缩、做功、排气）中的噪声，同时机械零部件的运转也会产生机械振动，包括配气机构（凸轮轴、进排气门的开启和关闭等）、活塞连杆的上下往复运动、曲轴飞轮组的旋转运动都会伴随振动和噪声。（2）电气设备噪声：车上的电气设备包括风扇、发电机、起动机、空调、车窗、中控门锁、音响设备等等。汽车静止状态下，开关门、开锁落锁、发动机启动伴随的声音是比较清晰的，但一旦车辆启动，几乎可以忽略不计。车辆行驶过程中，冷却风扇、发电机的噪声是一直伴随，尤其是冷却风扇，作为发动机冷却系统的重要组成部分，发动机转速越高，风扇负荷越大，噪声会越大。在发动机低转速小负荷运转时，风扇噪声比发动机本体噪声要低得多，但在高转速时，风扇噪声往往成为主要的甚至最大的噪声源。（3）底盘噪声：汽车底盘主要包括传动系统（离合器、变速器、驱动桥）、行驶系统（轮胎、悬架、车架、车桥）、制动系统、转向系统，其中主要涉及汽车噪声的是传动机构的噪声、轮胎、制动。主要包括离合器工作、手动变速器换挡、各部件的连接配合引起的噪声、车辆行驶过程中的胎噪、异常驾驶的产生的爆胎、车轮打滑时产生的噪声、紧急制动的刹车噪声、刹车片过度磨损后的尖叫等。（4）车身噪声：主要是车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声。

汽车主要振动源有：发动机自身振动、排气系统振动、传动轴振动、悬架振动、路面激励等。

1.2 噪声的传递介质

汽车的振动主要来自于路面，传递介质主要有发动机的悬置、车身、悬架、排气系统悬置等； 汽车噪声主要由车内噪声和车外噪声，主要通过车身孔隙和车身进行传递。

2 汽车噪声控制方法

从汽车噪声的产生机理来看，噪声的控制也可从三方面入手。一是对噪声源进行控制，通过通过改造振源和声源，降低噪声的激振力减弱激励源的影响。二是对噪声和振动的传播途径的控制，通过吸声、隔声、消声、减振及隔振等措施来切断或阻隔传播路径。三是对噪声接受者的保护。其中对噪声源的控制是最根本、最直接的措施。

2.1 对噪声源进行控制

对噪声源的控制基本在汽车制造过程中，通过动力总成和底盘的安装和调校来完成。

（1）发动机的振动与噪声。发动机是产生振动和噪声的根源，约占整车噪声的二分之一以上，主要由燃烧噪声和机械噪声构成。燃烧噪声，是由于不正常的燃烧引起的发动机的汽缸压力增大，加剧震动和噪声，比如爆燃和表面点火现象。针对爆燃引起的噪声，在发动机机体上设置有爆震传感器监测爆震，通过闭环控制来进行点火提前角修正。同时，通过有限元分析对发动机的汽缸盖进行优化，选择合适的压缩比，采用隔热活塞缩短滞燃期，通过二次喷射改善不同工况下的燃烧过程，利用废气再循环降低热负荷和机械负荷都可以有效的降低燃烧噪声。机械噪声，是由于机械传动时，部件间的摩擦力、撞击力或非平衡力，使机械部件和壳体产生振动而辐射产生的噪声。对于发动机而言，主要是活塞连杆的上下往复运动受到侧向力撞击汽缸壁产生的敲击声，以及齿轮运转过程中产生的噪声。（2）进排气噪声。进气噪声与发动机的转速有关，节气门开度越大，转速越快，进气噪声越大。传统的自然吸气发动机主要受到进气压力、涡流运动、与缸体共振的影响，增压式发动机主要受到增压器的影响。排气噪声，主要受到排气压力的影响，在做功冲程末了，燃烧的高温废气在缸内高气压的影响下排出汽缸，会产生脉动噪声，气体通过气门座时产生涡流运动，受到边界层气流的扰动以及排气口处的喷流，都会产生噪声。对于进排气噪声，最有效的方法是采用消声器。在进气管处采用进气消声器，与空气滤清器构成谐振腔，并利用吸声材料进一步吸收振动。在排气管处，发动机排气歧管到消声器入口的一段管路，采用柔性管的减振，也可采用并联流路的双功能消声器吗，通过双层隔声结构设计进一步消声减振。（3）传动系统噪声。传动系统噪声主要是机械噪声，与发动机机械系统噪声一样，主要的控制方法包括：提高传动部件制造的精度；采取有效的润滑，减少部件间的撞击和摩擦；改变齿轮材料，增大系统的阻尼，以避免共振；适当的增大齿轮螺旋角；做好动平衡，正确地校准运动中心；在装配过程，严格安装装配工艺进行，提高装配精度，保证机件间的配合间隙等。（4）车身噪声。车身噪声与速度有关，主要来源于空气动力噪声。车速越高，噪声越大。对于此类噪声，一是，从汽车设计上进行优化和控制，降低车辆的行驶阻力对车身进行流线型，实现光滑过渡；二是，改善车辆的密封性能；三是，在车身与车架之间采用弹性元件连接。（5）轮胎噪声。轮胎噪声和路噪，是由于汽车在行驶中，轮胎对空气以及路面的挤压和摩擦产生的。胎噪的大小与路况、轮距、轮胎花纹、轮胎类型、轮胎材料有关。要想改善胎噪，第一，改善路面状况，路况越好，胎噪越小。第二，从选择一条好轮胎开始。优选子午线轮胎；在材料上，选择有弹性且柔软度高的橡胶；在花纹上，选择花纹尽量少的，以减少路面和轮胎间的空气进入量，减少空气挤压。

2.2 对噪声和振动的传播途径的控制

汽车噪声主要通过车身孔隙和车身进行传递。在汽车高速行驶过程中，由于高速空气的流动，产生振动，噪声会加剧。在汽车设计制造过程中，可以通过吸声、隔声、消声、减振及隔振等措施来切断或阻隔传播路径。本质上说，汽车隔音降噪工程本该在汽车制造和设計过程中，进行施工。然而，为了提高销量，压缩成本，制造商在制造流程上，优先保证了车辆行驶时的动力性、经济性等硬件需求，对于低配、简配的车辆，将舒适性放在其次，缩减了隔音降噪的一些配置，于是，在汽车后市场，应对“汽车隔音降噪工程”的的汽车改装应运而生。在汽车改装店进行的汽车隔音降噪，大都是在传播途径上进行控制。在不破坏原车电路、动力系统和车体结构的基础上，利用声学产品，如隔音减振材料、吸音材料，对车身孔隙进行密封、吸声，减弱对车厢内乘客的影响。一是，隔音减震材料的使用，即止震板。止震板一般由环保丁基胶和铝板组成，通过丁基胶粘贴在车辆容易振动的发动机、底盘、地板、顶棚、后备箱等位置，约束阻尼，减小车辆本身的钢板振动频率，减小共振。同时，利用丁基胶的阻尼层来减少噪音传入。二是，吸声材料。市场上常用的有白棉和黑棉之分，白色温莎棉用来吸音、黑棉用来隔音，在车门、引擎盖、尾门、后备箱等部位进行双层或三层隔音减震，以缓解振动，降低噪音。在吸声材料里，水平分布着开口腔与闭口腔，能有效地将噪声转化为机械能和热能消耗掉，从而达到吸收噪声的目的。特点是轻，缺点是易吸水，不易用在门的部位。在汽车隔音降噪工程中，最主要的施工部位包括：四门和后备箱，次要的是引擎舱、地板和顶棚。四个车门和后备箱是外界路噪、空气噪声以及胎噪进入乘客舱的主要路径，在施工过程中，通过止震板、隔音棉、密封胶条来起到隔音作用。

3 结束语

汽车噪声的控制还是需要在汽车设计和制造上对噪声源加以优化，在汽车后市场通过对传递介质进行隔音减振毕竟是有限的。

同时，需要注意的是，汽车后市场的隔音减震改装、音响改装，隔音品牌良莠不齐。大多数品牌没有生产和研发能力，施工质量、服务规范、材料品质等不能得到很好保证，缺少必要的行业规范和约束。施工时大肆拆除的功能部位，不能得到有效完整的复原，在施工后的噪声测试上，也大多以主观感受为主，施工后的行车、用车安全不能得到保证。

总之，汽车行驶过程中的噪声和振动是不能根除的，还是需要汽车前和汽车后市场的通力合作，目前需要做的是，在汽车制造过程中严控工艺，提高标准，把握细节，在汽车后市场，对改装企业进行约束规范，对产品质量进行把控。

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