机电噪声成果，风窗玻璃开闭噪声

人们把实现汽车行驶功能和舒适性功能的操纵单元和调整单元作为机电部件。这些单元要靠电力或液力执行器完成动作。它们的任务范围包括导航系统的功能增强单元、冷却风扇、风窗玻璃升降器、辅助水泵，直至整个的主动悬架。从声学角度，按噪声的影响程度或按工作时间可将噪声再分为操作噪声和干扰噪声（图3.4-22）。如果用户主观期盼的音响图与所希望的操作功能相配合，这时的机电噪声由于是有意识的操作行为，对用户是一种好的感觉。这方面典型的例子是在操作闪光信号灯时继电器发出啪嗒啪嗒声，或是空调鼓风机的气流噪声。无意识的操作，如一次供油泵和二次供油泵的燃油输送或是液力侧倾稳定装置的阀门开启。主观上可忍受的噪声在短时间作用时可听到，但不受干扰，一直延伸到在周期性或连续作用时听不到噪声。

图3.4-22 机电噪声分类

1.执行电动机

执行电动机是常用的、重要的执行器，在高档乘用车上装有远超过100个电驱动和执行电动机形式的机电执行器（图3.4-23）。图3.4-24表示了执行电动机的噪声源。执行器可能是电磁的、气动的或电气的。

操作噪声的经典例子是电动风窗玻璃升降器（图3.4-25）。

噪声辐射的原因是多方面的，在风窗玻璃开启和关闭过程中，它在图3.4-26中是可识别的。在接通或切断风窗玻璃升降器时产生一个含脉冲的离位下落噪声和撞击噪声。在正常提升或降下风窗玻璃时可通过调整声强或频率确定主观噪声感觉。为不影响低位驱动，要避免这样的调整。影响主观噪声感觉的主要因素是电动机的不同等级产生的音频成分。电动机转子和定子间的空气隙决定的磁通均匀性、绕组数目、磁场质量、整流器类型等对电动机等级的性能具有重大影响。

图3.4-23 挑选出的各种执行电动机

图3.4-24 电动机的噪声源

图3.4-25 双导向拉索电动风窗玻璃升降器

2.汽车空调

汽车空调批量装备于中档以上乘用车。图3.4-27是乘用车空调设备的一些部件。为减小空调传到车内的振动声，空调设备采用二次降噪措施，即有装在吸气侧的压缩机进气消声器（也称消音器）和装在进气管的减振质量（减振块）。

空调的噪声辐射与它的系统有关。在带有电磁离合器的活塞式压缩机上，在接通空调设备时，由于电磁离合器的吸引而产生撞击噪声或由于压缩机进口侧制冷介质的冷凝残留物而产生撞击噪声。压缩的不均匀性和在负荷下由于气缸与阀门的布置和与内燃机一样的转动驱动方式而引起压缩机的脉动噪声。扭转振动加剧了压缩机的脉动噪声辐射和物体噪声辐射。这些辐射噪声通过管路传入车内。制冷介质在膨胀阀处节流时符合超临界压降和音速流出的条件。制冷介质的高速流动和接着蒸发，会发出咝咝声。制冷介质的噪声辐射与负载有关，并可用压缩机转速和制冷介质压力的工作特性场表示。在无反作用的管网中，空调设备的噪声级随压缩机转速和制冷介质压力的提高而连续增强，但通常被内燃机噪声掩盖。如果压缩机的噪声级还不理想，则需在压缩机上安装消声器。

图3.4-26 风窗玻璃升降机操作噪声的变化

3.风扇和鼓风机

风扇和鼓风机的典型噪声源表示在图3.4-28上。

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图3.4-27 带声学部件的空调设备

图3.4-28 风扇和鼓风机噪声源

除了空气流过空调通道、通风栅条、空气支路或冷却模块等处产生随机噪声外，还辐射出很强的各种音频。风扇叶片和电动机的转动声特别影响人的主观感觉，其原因在于风扇叶片外圆周的反复的压力波动，风窗框架刚度不足的电动机的制动力矩也大。在可调风扇上，风扇的工作区应避开它的谐振转速。气动声学计算法（CAA）可以诊断风扇和气流出口通道的噪声。除风扇和鼓风机的气动声学噪声外，还出现物体噪声现象。风扇叶轮的叶片几何形状的动态交变压力以及由此引起的、必须由电动机支架和风扇框架承受的交变力，就会产生物体噪声。

4.转向系统

在机电系统，转向居中心位置。它深刻地影响汽车的行驶感觉。采用较贵的可控伺服执行器可解决汽车舒适性、灵活性和道路反馈之间的各种目标冲突。可控的转向辅助采用液力的、电液的或电气的部件实现。为进行声学试验，需要对整个转向系统（如图3.4-29）的各个部件建立相应的试验台。图3.4-30表示出在汽车行驶时出现的各种振动声学现象。

图3.4-29 转向系统

图3.4-30 转向系的振动声学现象

在进行与汽车无联系的各部件系统的声学鉴定时，要保证它们与整个汽车的相关性。在所有接口检测各种动态力或物体噪声加速度。利用带虚拟车身的部件测量值的计算就可评定声学（噪声）的影响。在声学优化时要在预先考虑的汽车上对空气噪声辐射、各种泵的物体噪声激励、液压管的噪声传递性能、啮合间隙、声波传播、系统支撑等进行修改与处理。

5.底盘控制

各安全性功能的控制噪声在噪声中不是主要的，但也不应放弃对安全性功能的声学设计。在下雨、潮湿或结冰的低附着系数路面行驶时，控制噪声容易影响驾驶人心情。驾驶人希望有一个适度的噪声反馈，它可以对控制干预发出信号，但不要刺激驾驶人而引起惊慌反应。特别是在舒适性范围的低制动压力控制时特别危险，因为这只在各个车轮发生，噪声反馈很小，驾驶人还不想控制干预。当然，在积雪路面就需要控制干预。其原因在于，在车轮制动时到车轮抱死的制动压力差太小，而在车轮抱死后到车轮开始转动的制动压力差太大。

有效降低液压控制噪声的措施是在小行程和低转速时用大活塞断面切断多缸活塞式泵。其次是切断个别的脉动衰减器。比例阀和限制压力降可以在精确的控制范围控制很小的压差，从而避免高的脉动噪声。从控制原理上比较，压差控制要优于体积流量控制。为避免不必要的控制和与噪声有重大关系的压力变化，必须找出优化周期。在动态快速稳定控制时需要小的周期，对防抱死制动，控制周期则可大一点。在汽车研发阶段需设计能足以隔离物体噪声的车身所有连接方法。

6.抗冲击弯曲的管路

图3.4-31 汽车上的管路

抗冲击弯曲的结构件，如液压转向系软管、电液遮盖、采暖/空调设备、冷却液系统和电缆引管等都是噪声传递的路径。直接与内燃机相连的所有结构件或连到车身的各有源噪声的辅助装置传递的各部分声功率之和占噪声辐射的很大份额。图3.4-31示出了在汽车外轮廓的阴影中的一些最重要的抗冲击弯曲管路。由图中清晰可见，大多数管路是传递噪声的旁路。

软管除传递液压脉动噪声外，还传递来自发动机的物体噪声。内燃机的音响图除了受各辅助装置支撑影响外，还受各软管布置的很大影响。从抑制噪声传递考虑，软管的布置应趁早在总体布置时确定下来。