汽車噪音分析與控制

黃東方　王變變　胡凱

摘 要：汽車噪音既是影響駕駛及乘坐舒適度的重要因素，也是汽車質(zhì)量問題的一個切入點。當前汽車噪音主要包括發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、行駛過程與空氣和路面接觸、車身振動這四個方面，其產(chǎn)生來源主要與汽車設計、原材料選擇以及裝配工藝、駕駛習慣等相關。伴隨著消費者需求的日漸嚴苛以及汽車競爭的日趨激烈，需要強化汽車噪音控制，通過優(yōu)化設計、注重生產(chǎn)控制以及針對不同類別的噪音采取針對性管控等一系列措施的實施，以此實現(xiàn)汽車噪音的有效控制。

關鍵詞：汽車 噪音

1 前言

汽車作為人類工業(yè)文明的集中代表，整部汽車由上萬個零部件經(jīng)裝配而成，代表著人類制造業(yè)的領先水平。伴隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車制造工藝得到顯著提升，汽車的質(zhì)量、安全水平等也得到顯著提升，在此過程中消費者也更加關注行使過程品質(zhì)。汽車在運轉的過程中不可避免地會產(chǎn)生一些噪音，包括風噪、胎噪以及因為裝配工藝不合格導致的各種異響等，將各類噪音控制在合理水平內(nèi)，不僅有助于改善駕駛和乘坐體驗，也能更好地提升我國汽車工業(yè)水平。對此本文著重對汽車噪音的來源、影響以及控制策略進行了集中探討，以此提升對汽車噪音控制的重視力度，推動汽車噪音控制技術的研發(fā)，從而為消費者帶來更為舒適的駕乘體驗。

2 汽車噪音的主要類別及危害

2.1 汽車噪音的主要類別

汽車噪音主要是運轉過程中機械運動以及與空氣摩擦等造成的，大致包括以下幾個類別。（1）發(fā)動機噪聲，這部分的噪聲既包括發(fā)動機內(nèi)部活塞以及氣缸運動所產(chǎn)生的噪音外，也包括進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等，這些噪聲一般由底板傳入駕駛艙，是汽車噪音的主要來源。發(fā)動機噪音的大小與發(fā)動機構造以及裝配工藝密切相關。一般而言，三缸發(fā)動機的噪音就比四缸發(fā)動機的噪音要大一些;（2）傳統(tǒng)系統(tǒng)運轉所帶來的噪聲，通常包括扭矩波動、傳動軸不平衡、制動器與剎車盤摩擦所帶來的噪聲等;（3）車輛行駛時與空氣、路面等帶來的噪聲，包括胎噪、減震器響聲等，這方面的噪音同樣是造成汽車噪音的主要類別，這方面的噪聲主要與汽車整體的布局以及選用的輪胎材質(zhì)等有著較為密切的關系，例如在眾多輪胎品牌中，米其林、固特異的輪胎噪音相對較小，不過其一般用于中高端車型中;（4）車身層面的噪聲，包括車輛行駛時發(fā)動機、底盤燈與路面產(chǎn)生的機械共振聲以及空氣經(jīng)過車身或是車身外面突起物而產(chǎn)生的渦流噪聲。例如車輛在行使過程中碰到石頭或是其他障礙物刮擦油箱底或是底盤等的聲音，對于駕駛者而言也是一種噪音。

2.2 汽車噪音的危害

汽車噪音的存在是不可避免地，但是過高的噪音則會帶來一些危害，這也使得汽車工程師們在不斷地探索汽車噪音的有效控制，力求達到靜音的狀態(tài)。具體而言，汽車噪音所帶來的危害主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是影響駕駛和乘坐體驗，現(xiàn)代消費者對產(chǎn)品品質(zhì)的要求越來越高，一臺汽車在使用過程中如是噪音過大，會影響到消費者的休息、談話等活動的開展，勢必會造成駕駛以及乘坐體驗的不佳。在眾多有關汽車消費的調(diào)研中，很多消費者都表示他們對汽車行使過程中的噪音水平是比較關注的;二是影響汽車企業(yè)的競爭力;特別是當前國內(nèi)汽車市場的競爭日常激烈眾多消費者對車子的噪音控制水平是越來越看重的，這在B級車以上的市場中是較為明顯的，因此一臺車若是噪音控制水平不行，勢必會影響到其競爭力;三是過高的汽車噪音可能在一定程度上反映著汽車本身是有問題的，例如各類超出正常范圍的異響，可能就代表著汽車設計以及裝配工藝、或是實際運行中所存在著一些問題。例如來自發(fā)動機艙的異響，若是帶有比較刺耳皮帶嘯叫聲，這一般是因為皮帶打滑造成的，因此就需要對皮帶進行整修。因此，對于汽車的噪音，我們必須要予以高度的重視，特別是對整個的汽車噪音的來源，要進行深入的分析，這樣才能有針對性地提出有效的改進策略。

3 汽車噪音的產(chǎn)生原因

3.1 汽車前期設計

汽車設計是一門科學，既要注重美觀性，也要注重汽車的燃油經(jīng)濟性等因素，因此現(xiàn)階段的汽車設計已經(jīng)成為汽車廠商非常注重的一個領域。在影響汽車噪音高低的原因層面，前期的設計是一個非常重要的方面。有關噪音控制的設計主要是NVH設計，將重心放在激勵源、傳播途徑和發(fā)射器這三個方面。在NVH層面的設計一般要占到汽車整體研發(fā)費用的20%左右[1]。不過，在國內(nèi)，由于汽車市場發(fā)展相對不成熟，汽車廠商的偷工減料現(xiàn)象較為嚴重，自然在NVH方面的投入力度也比較大，消費者對這方面也缺乏應用的重視，這也就使得眾多汽車在噪音控制層面存在著較為明顯的先天不足。

3.2 汽車原材料選材與制造工藝

基于NVH的設計理念，在進行整個的噪音控制層面，需要對發(fā)動機系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)等進行有針對性的分析、控制和整合，注重對每一個零部件原材料、加工工藝以及裝配工藝的選擇。當前我國的汽車制造業(yè)在自動化水平上是與世界領先水平不相上下的，但是在汽車的選材、裝配工藝層面還存在著很多不足之處。例如在裝配過程中對某一個零部件上的螺絲到底應該擰緊到什么程度，在現(xiàn)有的汽車生產(chǎn)模式下并沒有得到有效的關注?，F(xiàn)階段對汽車噪音的消除更多的是一種事后的彌補，即通過瀝青、隔音棉等外在的隔音手段和材料來降低傳入駕駛者及乘客耳中的噪音，卻忽略了從源頭層面依托有效的設計以及原材料的選擇、裝配工藝的革新等方面，這也使得國內(nèi)的眾多汽車在隔音層面是不太理想的。

3.3 駕駛人行駛習慣

司機的駕駛習慣在一定程度上也會影響著整個汽車噪音水平的高低。一些駕駛人員喜歡開車時開窗戶并且整個的開車速度比較快，這樣胎噪以及風噪就容易進入車內(nèi)。與此同時，一些駕駛人在駕駛過程中疏于對前方的觀察，導致底盤、發(fā)動機、油箱殼被石頭或是其他障礙物刮擦。與從同時，很多駕駛人對車輛疏于保養(yǎng)，對平時出現(xiàn)的一些異響沒有給與及時的關注，時間一長自然汽車的相關零部件長期處于不正常的磨損狀態(tài)，由此使得其壽命周期大大縮短，由此也催生了各類異響，自然在噪音層面就比較大。

4 汽車噪音的有效控制

4.1 注重汽車的研發(fā)與設計

當前中國的新能源汽車市場蓬勃發(fā)展，相較于傳統(tǒng)燃油車，新能源汽車由于設計層面的先天優(yōu)勢，在噪音控制層面顯然更具優(yōu)勢，這無形中為我們進行汽車噪音的有效控制提供了一個很好的思路。一是要加強技術研發(fā)，德國、美國、日本三大世界汽車強國，其車企均有著強大的技術研發(fā)實力，它們擁有著眾多的專利，這也構筑起了他們在整個行業(yè)競爭的優(yōu)勢。當前，噪音控制雖然不像各類高科技以及節(jié)能省油那樣在車企中得到重視，但已經(jīng)有部分車企在這方面加大了研發(fā)投入力度。因此國內(nèi)的汽車企業(yè)也應當自覺加強這方面的技術研發(fā)，積極探索NVH在整個技術研發(fā)中的應用，提升這方面的研發(fā)投入力度;二是通過制造工藝的革新以及生產(chǎn)材料的改良來降低噪音。除了用瀝青、隔音棉等傳統(tǒng)隔音材料外，也可以廣泛采用新型材料，如日產(chǎn)公司就研發(fā)出了一種叫做“聲學元材料”的隔音新材料，這種材料可以控制空氣振動，以限制能夠通過它的寬頻帶噪音的數(shù)量，以此達到隔音的目標[2];三是在車身以及車內(nèi)零部件的設計，除了滿足耐用、經(jīng)濟、環(huán)保等眾多因素外，還應當緊密結合空氣動力學、材料學等相關領域知識，對相關的結構做進一步的優(yōu)化設計。

4.2 注重汽車生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制

為了最大限度地降低汽車噪音，汽車廠商在生產(chǎn)過程中也應當注重抓好整個的質(zhì)量控制。一是要注重降噪測試，氣動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、發(fā)動機系統(tǒng)等汽車子系統(tǒng)的降噪工作既要關注到所在部位的噪音控制，也應當從整個汽車系統(tǒng)的角度去思考。要注重實施一整套的測試活動，積累相應的數(shù)據(jù)，在此基礎上進行不斷的完善。要關注諸如螺絲擰緊數(shù)據(jù)這樣的細節(jié)之處，以此從源頭層面就做好噪音的有效控制;二是要注重整個的裝配質(zhì)量控制，除了對一線員工進行監(jiān)督檢查外，也應當強化對他們的培訓，不斷增強責任意識和質(zhì)量意識，提升專業(yè)水平;三是在平衡好噪音、成本、舒適等多重因素后，對各個零部件的材料選擇、生產(chǎn)制造工藝、形狀設計等不斷進行優(yōu)化，以此實現(xiàn)整個噪音水平的有效控制。

4.3 針對不同類別的噪聲采取針對性的降噪舉措

當前造成汽車噪音的原因是多方面的，因此要實現(xiàn)有效降噪，自然就需要針對不同類型的噪聲來源來采取針對性的降噪舉措。對此，主要從以下幾個方面來采取措施：一是針對最為常見的發(fā)動機噪聲，主要從改造振源和聲源上下功夫。提高機體的結構剛度，嚴密配合間隙，降低汽缸蓋噪聲。提高油底殼的剛度，減少振動噪聲。與此同時通過采用隔熱活塞來提升燃燒室溫度，降低空間霧化燃燒系統(tǒng)的燃燒噪音，并積極采用增壓技術或是其他技術，都可以在一定程度上減少發(fā)動機噪音;二是針對胎噪，主要從輪胎的花紋以及整個的材質(zhì)選擇上下功夫，通過調(diào)整好輪整好輪胎的負載平衡， 選用有合理的鋼絲簾布子午線輪胎是降低輪胎噪聲的有效方法胎的負載平衡[3]，與此同時在整個輪胎的材質(zhì)上，可以在保證足夠硬度的同時添加一些軟性物質(zhì)，這樣同樣可以帶來胎噪的降低。此外，在傳動系統(tǒng)、車身等方面同樣需要采取針對性的舉措;三是要引導駕駛人員養(yǎng)成良好的駕駛習慣，注重對各種異響問題的關注和分析，這同樣有助于整個汽車噪音的有效控制。

參考文獻：

[1]緱慶偉，關云霞.汽車車內(nèi)噪音的分析與控制研究[J].中國新技術新產(chǎn)品，2016（21）：98-99.

[2]施博文.汽車噪聲的原因及控制方法[J].科技展望，2016，26（03）：144.

[3]楊俊清.汽車噪音控制技術及改進措施[J].電子制作，2014（05）：43.