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車輛噪聲與控制

  
評論: 更新日期:2013年01月03日

  (1)發(fā)動機本體噪聲
  降低發(fā)動機本體噪聲就要改造振源和聲源,包括用有限元法等方法分析設(shè)計發(fā)動機,選用柔和的燃燒工作過程,提高機體的結(jié)構(gòu)剛度,采用嚴密的配合間隙,降低汽缸蓋噪聲。例如在油底殼上增設(shè)加強筋和橫隔板,以提高油底殼的剛度,減少振動噪聲。另外,給發(fā)動機涂阻尼材料也是一個有效的辦法。阻尼材料能把動能轉(zhuǎn)變成熱能。進行阻尼處理的原理就是將一種阻尼材料與零件結(jié)合成一體來消耗振動能量。它有以下幾種結(jié)構(gòu):自由阻尼層結(jié)構(gòu)、間隔自由阻尼層結(jié)構(gòu)、約束阻尼層結(jié)構(gòu)和間隔約束阻尼層結(jié)構(gòu)。它的采用明顯地減少了共振的幅度,加快了自由振動的衰減,降低各個零件的傳振能力,增加了零件在臨界頻率以上的隔振能力。
  目前,已有一些國家的專家設(shè)計了一種發(fā)動機主動隔振系統(tǒng),用于減少發(fā)動機振動,以達到降低噪聲的目的。
  (2)進氣噪聲
  進氣噪聲是發(fā)動機的主要噪聲源之一,系發(fā)動機的空氣動力噪聲,隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高而增強。非增壓式發(fā)動機的進氣噪聲主要成分包括周期性壓力脈動噪聲、渦流噪聲、汽缸的亥姆霍茲共振噪聲等。增壓式柴油機的進氣噪聲主要來自增壓器的壓氣機。二沖程發(fā)動機的噪聲源于羅茨泵。對此,最有效的方法是采用進氣消聲器。類型有阻性消聲器(吸聲型)、抗性消聲器(膨脹型、共振型、干涉型和多孔分散型)和復(fù)合型消聲器。將其與空氣濾清器結(jié)合起來(即在空濾器上增設(shè)共振腔和吸聲材料,例R3238型)就成為最有效的進氣消聲器,消聲量可超過20dBA。
4.2 底盤噪聲
  (1)排氣系噪聲
  排氣系噪聲是底盤的主要噪聲源,主要由排氣壓力的脈動噪聲,氣流通過氣門座時所發(fā)出的渦流噪聲,由于邊界層氣流的擾動而產(chǎn)生的噪聲以及排氣口處的噴流噪聲所組成。
  優(yōu)化設(shè)計性能良好的消聲器,是降低汽車噪聲的重要手段之一。優(yōu)化設(shè)計的方法有聲學有限元法和聲學邊界元法,但目前還處于起步階段。避免消聲器的傳遞特性與振動特性耦合是消聲器設(shè)計中要重點解決的一個問題。其次,降低排氣噪聲與提高動力性也是一對矛盾,因為降低排氣噪聲與降低排氣背壓對排氣管直徑的設(shè)計有著相矛盾的要求,前者要求有較小的直徑,而后者卻相反。對此,采用并聯(lián)流路的雙功能消聲器,在減小背壓和降低氣流噪聲方面頗為有效。另外 ,對于發(fā)動機排氣歧管到消聲器入口的一段管路,采用柔性管的減振、降噪效果明顯,可降低7dBA左右。
  (2)傳動系噪聲
  傳動系噪聲來源于變速齒輪嚙合引起的振動和傳動軸旋轉(zhuǎn)振動。一般采取的措施是:一是選用低噪變速器,二是發(fā)動機與變速箱及后橋主減速器等部件與底盤用橡膠墊進行柔性連接,從而達到隔振的目的;三是控制轉(zhuǎn)動軸的平衡度,降低扭轉(zhuǎn)振動。
4.3 電器設(shè)備噪聲
  (1)冷卻風扇噪聲
  冷卻風扇是噪聲的發(fā)生裝置,受到護風圈、水泵、散熱器及傳動裝置的影響,但其噪聲的產(chǎn)生主要取決于底盤。
  (2)汽車發(fā)電機噪聲
  汽車發(fā)電機噪聲取決于多種來源的效應(yīng),這些來源有磁體源、機械和空氣動力源。噪聲級取決于發(fā)電機的磁力和通風系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),以及發(fā)電機的制造和裝配精度。
4.4 車身噪聲
  隨著車速的提高,車身的噪聲也就越來越大,主要起因是空氣動力噪聲。因此,提出了如下方案來改善車身噪聲:一是對車身進行流線型設(shè)計,實現(xiàn)光滑過渡;二是在車身與車架之間采用彈性元件連接;三是進行室內(nèi)軟化,如在頂棚及車身內(nèi)蒙皮間使用吸聲材料。
  另外,汽車在高速行駛時,輪胎也是產(chǎn)生噪聲的一個來源。實車惰行法已經(jīng)測得:輪胎的輪距越大,則噪聲越大。此外,輪胎的花紋與噪聲的產(chǎn)生也有很大的關(guān)系,選用有合理花紋的鋼絲簾布子午線輪胎是降低輪胎噪聲的有效方法。對于輪胎的材料而言,使用更富有彈性且柔軟度高的橡膠,就可制造出低噪的輪胎。
4.5 其他措施
  對汽車噪聲的控制,除了在設(shè)計上使用優(yōu)化方法和零件的優(yōu)化選用以外,還可以對噪聲進行主動控制。這就是以聲消聲技術(shù),原理是:利用電子消聲系統(tǒng)產(chǎn)生與噪聲相位相反的聲波,使兩者的振動相互抵消,以降低噪聲。這種消聲裝置采用極其先進的電子元件,具有優(yōu)異的消聲效果,可用于降低車內(nèi)噪聲、發(fā)動機噪聲,還可以用于主動發(fā)動機支撐系統(tǒng),以抵消發(fā)動機振動噪聲。

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