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車輛噪聲與控制

  
評(píng)論: 更新日期:2013年01月03日

  (1)發(fā)動(dòng)機(jī)本體噪聲
  降低發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)發(fā)動(dòng)機(jī),選用柔和的燃燒工作過(guò)程,提高機(jī)體的結(jié)構(gòu)剛度,采用嚴(yán)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(qiáng)筋和橫隔板,以提高油底殼的剛度,減少振動(dòng)噪聲。另外,給發(fā)動(dòng)機(jī)涂阻尼材料也是一個(gè)有效的辦法。阻尼材料能把動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能。進(jìn)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(lái)消耗振動(dòng)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(dòng)的衰減,降低各個(gè)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(guó)家的專家設(shè)計(jì)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)隔振系統(tǒng),用于減少發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng),以達(dá)到降低噪聲的目的。
  (2)進(jìn)氣噪聲
  進(jìn)氣噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要噪聲源之一,系發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲,隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而增強(qiáng)。非增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣噪聲主要成分包括周期性壓力脈動(dòng)噪聲、渦流噪聲、汽缸的亥姆霍茲共振噪聲等。增壓式柴油機(jī)的進(jìn)氣噪聲主要來(lái)自增壓器的壓氣機(jī)。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲源于羅茨泵。對(duì)此,最有效的方法是采用進(jìn)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(lái)(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(jìn)氣消聲器,消聲量可超過(guò)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(dòng)噪聲,氣流通過(guò)氣門座時(shí)所發(fā)出的渦流噪聲,由于邊界層氣流的擾動(dòng)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(jì)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(jì)的方法有聲學(xué)有限元法和聲學(xué)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(dòng)特性耦合是消聲器設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)解決的一個(gè)問(wèn)題。其次,降低排氣噪聲與提高動(dòng)力性也是一對(duì)矛盾,因?yàn)榻档团艢庠肼暸c降低排氣背壓對(duì)排氣管直徑的設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)系噪聲
  傳動(dòng)系噪聲來(lái)源于變速齒輪嚙合引起的振動(dòng)和傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。一般采取的措施是:一是選用低噪變速器,二是發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱及后橋主減速器等部件與底盤用橡膠墊進(jìn)行柔性連接,從而達(dá)到隔振的目的;三是控制轉(zhuǎn)動(dòng)軸的平衡度,降低扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
4.3 電器設(shè)備噪聲
  (1)冷卻風(fēng)扇噪聲
  冷卻風(fēng)扇是噪聲的發(fā)生裝置,受到護(hù)風(fēng)圈、水泵、散熱器及傳動(dòng)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(jī)噪聲
  汽車發(fā)電機(jī)噪聲取決于多種來(lái)源的效應(yīng),這些來(lái)源有磁體源、機(jī)械和空氣動(dòng)力源。噪聲級(jí)取決于發(fā)電機(jī)的磁力和通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),以及發(fā)電機(jī)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(lái)越大,主要起因是空氣動(dòng)力噪聲。因此,提出了如下方案來(lái)改善車身噪聲:一是對(duì)車身進(jìn)行流線型設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)光滑過(guò)渡;二是在車身與車架之間采用彈性元件連接;三是進(jìn)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(shí),輪胎也是產(chǎn)生噪聲的一個(gè)來(lái)源。實(shí)車惰行法已經(jīng)測(cè)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(duì)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(duì)汽車噪聲的控制,除了在設(shè)計(jì)上使用優(yōu)化方法和零件的優(yōu)化選用以外,還可以對(duì)噪聲進(jìn)行主動(dòng)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(dòng)相互抵消,以降低噪聲。這種消聲裝置采用極其先進(jìn)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(dòng)機(jī)噪聲,還可以用于主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支撐系統(tǒng),以抵消發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)噪聲。

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