汽车噪声源及噪声控制方法

汽车的噪声源包括与发动机工作有关的噪声源和与汽车行驶有关的噪声源两类。前者主要包括进排气噪声、冷却系风扇噪声、燃烧噪声、机械噪声等发动机噪声；后者主要包括传动噪声、轮胎噪声、车体振动及干扰空气噪声等，见图8-4。

图8-4 汽车的主要噪声源

1.发动机噪声

直接从发动机本体及附件向空间传播的噪声称为发动机噪声。发动机噪声随机型、运行工况的不同而有很大差异。转速相同时，柴油机噪声较汽油机高5～10dB。发动机噪声是由各种不同性质的噪声构成的综合噪声，主要包括：燃烧噪声、机械噪声、进气噪声、排气噪声和风扇噪声等。燃烧噪声和机械噪声通过发动机表面向外辐射；进、排气噪声和风扇噪声则直接向大气辐射。

（1）燃烧噪声 燃烧噪声是发动机的主要噪声源，是燃料在气缸内燃烧时，压力急剧上升，冲击活塞、连杆、曲轴、缸体及气缸盖等，引起壳体表面振动辐射出的噪声。柴油机的燃烧噪声一般高于汽油机的燃烧噪声。

影响燃烧噪声的主要使用因素包括：发动机转速及稳定性、负荷、点火、喷油时间、不正常燃烧等。

汽油机产生爆燃、表面点火及不正常燃烧时，气缸压力剧增。由于气体压力的冲击作用，燃烧噪声大幅增强，导致敲缸或工作粗暴。

柴油机转速升高时，由于气缸漏气损失和散热损失减少，压缩温度和压力增高，喷油压力提高，缸内空气扰动加剧，混合气形成和燃烧速度加快，故转速增高将使最大爆发压力和压力增长率增大，燃烧噪声随之增大。

在怠速或小负荷时，由于着火延迟期内喷入的燃料少，压力增长率低，燃烧噪声也明显下降。加速行驶时，负荷增大且点火延迟期明显延长，缸压上升快。因而，柴油机的燃烧噪声要比匀速行驶时强。

喷油提前角变化时，点火延迟期、最高爆发压力、压力增长率随之变化。喷油提前角减小时，最高压力、最大压力增长率下降，燃烧噪声减弱。

（2）机械噪声 发动机运转时，由于相互配合零件间存在间隙，在力的作用下相互撞击或发生弹性变形，导致壳体表面振动所引起的噪声称之为机械噪声。主要包括：活塞对缸套的敲击声，配气机构、正时齿轮和喷油泵的噪声等。

活塞对缸壁的敲击，通常是发动机的最大机械噪声源。由于二者之间存在间隙，且作用在活塞上的气体压力和惯性力的方向周期性变化，使活塞在往复运动过程中对气缸壁的侧向推力的方向和接触面周期性变化，产生强烈冲击。冷起动时，由于二者间间隙较大，噪声尤为明显。活塞敲击声主要取决于气缸最大爆发压力和活塞与缸壁之间的间隙，其强弱既与可燃混合气的燃烧有关，又与发动机具体结构有关。

使用过程中，发动机工作温度、活塞与缸壁的间隙、发动机转速、负荷以及气缸的润滑条件是主要影响因素。

无负荷时进气量少，气缸压力低，因此活塞敲击大幅下降。直喷式柴油机，特别是高增压直喷式柴油机，气缸压力随负荷提高而增大，活塞的敲击也因之增强。

润滑油有阻尼和吸声作用。因此，如果活塞与缸壁间有足够润滑油，可以降低活塞敲击噪声。

配气机构噪声是由于气门开启和关闭时产生撞击，以及系统振动而形成的噪声。低速时，配气机构噪声主要由气门开、闭时的撞击，以及从动件与凸轮顶部摩擦振动产生；高速时的配气机构噪声是由于气门的不规则运动“飞脱”、“反跳”引起的，此外气门弹簧的振动也会形成噪声。影响气门开、闭噪声的主要因素是气门的运动速度。高速时，气门惯性力增大，因而气门噪声相应增大。

正时齿轮噪声产生的主要原因是作用在齿轮上的载荷的周期性变化，制造误差和表面粗糙度。

柴油机喷油系统的噪声主要是喷油泵凸轮和滚轮体之间的周期性冲击和摩擦声，及油泵压力脉动所激发的噪声。随着转速不断提高，其噪声也相应增大。

（3）进、排气噪声 进、排气过程中，由于气体压力波动和气体流动所引起的振动而产生的噪声称为进、排气噪声，包括：进、排气管中气流的压力脉动噪声；气流高速流过气门截面时因产生涡流所发出的噪声；气体压力波动过程中，进、排气系统振动发出的噪声。

进气噪声随转速的提高而增强，随负荷增大略有增强。因压力高且变化大，所以排气噪声较进气噪声强得多。排气噪声与发动机排量、有效功率、有效转矩、平均有效压力、排气口面积有关。

降低进、排气噪声的主要措施是使用消声效果好的消声器。此外，使用过程中，要注意进、排气系统的紧固作业和接头的密封状况，以减小表面辐射噪声和漏气噪声。

（4）风扇噪声 风扇噪声是汽车的最大噪声源之一。近年来，由于车内普遍装设空调系统和排气净化装置等，发动机罩内温度升高，冷却风扇负荷加大，其噪声相应增大。(www.xing528.com)

风扇噪声主要是空气动力性噪声，由旋转噪声和涡流声所组成。此外，因机械振动也能引起噪声。

旋转噪声是由风扇旋转的叶片周期性地切割空气，引起压力波动而激发出的噪声；涡流噪声是由于风扇叶片旋转时在周围产生空气涡流而造成的；风扇的机械振动噪声是由于气流引起的风扇、导向装置（护风圈）或散热器的振动，以及其他外部振动激发的机械振动而引起的。风扇噪声与发动机转速有直接关系。

2.传动系噪声

传动系噪声包括变速器噪声、传动轴噪声以及驱动桥噪声。其中变速器是主要噪声源。

变速器噪声主要包括：齿轮振动引起的噪声、轴承的声响、润滑油的搅拌声、发动机振动传播到变速器箱体辐射出的噪声。

齿轮振动噪声是由于交变载荷的作用，引起轮齿刚度周期性变化和轮齿啮合误差引起的。变速器齿轮传递动力和运动，具有一定弹性的齿轮和轮体组成振动系统。由交变负荷引起的弹性变形以及齿轮的制造误差引起附加冲击载荷，使齿轮发生圆周振动而不能平稳运转，使轮齿发生碰撞产生动载荷。在该动载荷作用下，轴和轴承产生振动，造成齿轮的径向振动；同时，由于轴的变形，引起齿轮轴向振动。齿轮振动主要通过轴、轴承传到壳体上，形成壳体的振动，从而辐射出噪声。变速器噪声与变速器形式、档位等因素有关，并随汽车行驶状态、速度、负荷的变化而变化。

为了减小齿轮噪声，不仅要从设计、制造精度、加工方法等方面入手把齿轮啮合撞击声和激振声降低到最小程度，还应注意齿轮安装精度和啮合印迹调整。

传动轴噪声是由于发动机转矩波动、变速器及驱动桥等振动输入、万向节输入和输出的转速和转矩不均衡、传动轴本身不平衡引起的。传动轴噪声的扩散主要有两个途径，其一是经传动轴的中间支撑、变速器和后桥传至车身及其部件，引起广泛振动和噪声；其二是直接向外辐射噪声。传动轴噪声的能量很小，在传动系噪声中不占主要地位。

3.轮胎噪声

轮胎直接发出的噪声包括：轮胎花纹噪声、道路噪声、弹性振动噪声以及轮胎旋转时搅动空气引起的风噪声。

（1）花纹噪声 花纹噪声在轮胎噪声中占主要地位。由于轮胎胎面有各种花纹，汽车行驶时，在胎面与地面接触过程中胎面受到压缩、拉伸，形成泵气、吸气效应。胎面花纹槽内的空气在接地时被挤压，并有规则地排出，使周围压力周期性变化而引起噪声。

（2）道路噪声 道路噪声是由于路面凹凸不平而产生的噪声。汽车通过小凹凸路面时，轮胎胎面使凹凸内的空气挤压和排放，引起周围压力变化而产生噪声。

轮胎花纹噪声和道路噪声都是轮胎与路面相互作用而产生的噪声。

（3）弹性振动噪声 弹性振动噪声是由于轮胎不平衡、胎面花纹刚度变化或路面凹凸不平等原因激发轮胎振动而产生的噪声。

（4）风噪声 风噪声是轮胎旋转时搅动周围空气而产生的空气振动声。车速较低时，轮胎风噪声可以忽略。

影响轮胎噪声的因素很多。车速、负荷、轮胎气压、轮胎磨损程度以及路面状况等使用因素对轮胎噪声的影响很大。

随着车速提高，轮胎噪声相应增大。其原因为：轮胎花纹内的空气容积变化速度加快，“气泵”声增大；胎面花纹承受的激振力增大，振动声也随之增大。

负荷不同时，轮胎花纹的挤压作用产生变化。随着载荷增大，胎面花纹变形增大，胎肩逐渐接触地面，使横向花纹轮胎接地处形成“封闭空腔”，从而使噪声增大，但对纵向花纹轮胎影响不大。

轮胎气压增高，轮胎变形小；反之，变形增大。因此，对于齿形花纹轮胎来说，气压高时噪声小，气压低时噪声大。

对于齿形花纹轮胎而言，胎冠尺寸增大，花纹接地状态产生变化，使噪声增大。进一步磨损时，花纹逐渐磨平，槽内空气量减少，噪声降低。

路面状况对轮胎噪声的影响因素主要是路面的粗糙度和潮湿程度。路面粗糙度不同，可使轮胎噪声变化约7dB左右；湿路面比干路面的噪声大，其增大程度随路面含水量而变化。湿路面的轮胎噪声主要是因为溅水造成，与轮胎花纹关系不大。

此外，汽车噪声还包括车身干扰空气噪声、制动噪声、储气筒放气声、喇叭声以及各种专用车辆上的动力装置噪声等。但这些噪声不是连续的，在汽车噪声中不占主要地位。