汽車室內噪聲分析及動力吸振器的降噪措施

許津，宋年秀，張敬輝，劉鵬，胡韶文

（青島理工大學汽車與交通學院，山東青島 266520）

汽車室內噪聲分析及動力吸振器的降噪措施

許津，宋年秀，張敬輝，劉鵬，胡韶文

（青島理工大學汽車與交通學院，山東青島 266520）

隨著汽車技術的發展及對行車舒適性要求的提高，噪聲控制越來越受到重視，降低汽車噪聲成為人們關注的重要課題。文中分析了汽車室內噪聲產生的來源，就如何控制汽車室內噪聲及其控制措施進行了分析探討，著重論述了安裝動力吸振器的降噪效果。

汽車；室內噪聲；動力吸振器；降噪

隨著汽車工業的發展和人們生活水平的提升，行駛舒適性越來越被人們所關注。如何改善并提高車輛內部聲學環境，降低車內噪聲水平成為中國乃至世界亟待解決的問題之一。

1　汽車各系統降噪的改進措施

車內噪聲主要通過結構振動和氣體進行傳播，其主要來源于車室外的噪聲源和振動源，如車身的振動、空氣與車身的摩擦沖擊等。車速過高也會導致車身振動頻率升高。這種噪聲主要在低頻區，但由于乘坐室空腔的共振會放大噪聲，使其影響增大。汽車室內噪聲主要分類如圖1所示。該文主要研究如何改進低頻區域的振動噪聲。

圖1　汽車室內噪聲分類

（1）降低發動機本體噪聲。要想解決發動機本體噪聲，首先要從其自身結構出發。為了提高結構剛度，可以采用有限元分析對發動機進行初步規劃設計。如為了提高油底殼的剛度，可在油底殼上增設加強筋和橫隔板，進而減少振動噪聲。目前，一些汽車技術發達的國家已設計出了一種發動機主動隔振系統，該系統可有效抑制發動機振動頻率，起到降噪的作用。

（2）降低傳動系噪聲。首先變速器的選擇很重要，應采用低噪變速器，這是最直接的方法；二是各部件之間采用橡膠墊進行柔性連接；三是將空心圓密封膠條加在變速器檢修門窗處，達到隔振的目的；四是通過調整控制轉動軸的平衡度，降低扭轉振動，從而達到減振降噪的目的。

（3）降低進、排氣系統噪聲。進氣系統的噪聲強弱與發動機的轉速成正比，而排氣系統噪聲由排氣壓力噪聲與噴流噪聲構成。因此，優化設計性能良好的消聲器對改善噪聲環境尤為重要。通常采用柔性管連接在發動機排氣歧管到消聲器口段，經測試該方法可使噪聲數值降低7dB左右。

（4）降低車身噪聲。車速的日益提高使得車身的噪聲越來越大，汽車在高速行駛時主要產生空氣動力噪聲，對駕駛員影響很大。可通過以下措施改善車身噪聲：一是車身流線形設計；二是在車身與車架之間采用彈性元件連接以削減振動；三是適當地應用吸聲材料降低車身噪聲強度。

2　基于動力吸振器的降噪措施

根據以上分析，車內振動所產生的轟鳴聲是汽車室內噪聲的主要來源之一。下面在研究動力吸振器原理結構的基礎上，研究基于動力吸振器的減振降噪措施。

2.1動力吸振器的原理

圖2　裝有動力吸振器的振動系統的原理示意圖

主系統配備動力吸振器的工作原理如圖2所示。從中可看出動力吸振器類似于一個彈簧系統，將其安裝在主系統上，產生與主系統方向相反的振動，使某頻率下主系統振動強度降低。

圖3為主系統安裝動力吸振器前后的頻率對比。從圖3可以看出：未安裝動力吸振器時，在頻率比1附近存在1個峰值，此處振動較強烈；安裝動力吸振器后，存在2個較小峰值，分別在頻率比0.5和1.3附近，2個峰值比未安裝動力吸振器時的小很多，說明安裝動力吸振器可大幅度降低振動強度。

圖3　安裝和未安裝動力吸振器時主系統的頻率響應曲線

2.2動力吸振器設計

動力吸振器剛度和質量的確定以適合的工作頻率為前提，此處工作頻率設為68Hz。正常情況下，動力吸振器的質量是原系統的10%～20%，盡管其質量與振幅衰減成正比，但質量過大會降低其使用壽命，企業生產成本也會大大增加。動力吸振器的剛度大小通過橡膠件（動力吸振器彈簧部分）的大小控制，二者成反比關系。為了加強對橡膠件的持續利用，需對其工作壽命進行試驗，保證其剛度在規定范圍內。最終確定的動力吸振器技術參數如下：質量M=2.16kg；剛度K=10010N/m；固有頻率ω =68Hz。

2.3試驗驗證

圖4為動力吸振器的安裝位置示意圖。為檢驗安裝動力吸振器能否對試驗車振動轟鳴聲起到降噪作用，進行錘擊試驗和整車道路試驗。

圖4　安裝在副車架上的動力吸振器

2.3.1錘擊試驗

錘擊試驗需借助三向加速傳感器，試驗時將其固定在車架后懸置處，之后用力擊打懸置位置。通過數據采集系統獲得安裝動力吸振器前后的信號進行分析，結果如圖5所示。

圖5　錘擊試驗結果

從圖5可以看出：當頻率為68Hz時，動力吸振器安裝前曲線對應波峰，動力吸振器安裝后曲線對應波谷，振動轟鳴聲的強度大幅度降低。

2.3.2整車道路試驗

從圖5來看，安裝動力吸振器后盡管振動強度在68Hz處大幅度降低，但后懸置點在55Hz附近的振動增大。為了驗證動力吸振器在汽車實際行駛時對后排噪聲的抑制作用，將麥克風置于后排右側乘客內耳中，在平直水泥路面將車速全油門加置3擋，得到轉速與聲壓關系曲線（如圖6所示）。

圖6　整車道路試驗結果

從圖6可以看出：未安裝動力吸振器時，在轉速2040r/min時聲壓達到峰值62.4dB（A）；安裝動力吸振器后，該轉速處聲壓為60.4dB（A），噪聲強度得到有效抑制。

3　結語

在汽車工業不斷發展的今天，人們對汽車噪聲標準的要求越來越高，汽車乘坐舒適性成為衡量汽車品質的重要因素。該文根據車內轟鳴聲產生機理及特性，采用動力吸振器降低汽車行駛時的室內噪聲，并通過錘擊試驗和整車道路模擬試驗證明了安裝動力吸振器以降低車內噪聲的可行性。

［1］ 常振臣，王登峰，周淑輝，等.車內噪聲控制技術研究現狀及展望［J］.吉林工業大學學報：工學版，2002，32 （4）.

［2］ 吳海青，周君，苗政.汽車減振降噪控制技術的研究［J］.農業與技術，2009（2）.

［3］ 林康美.汽車噪聲產生及控制方法研究［J］.中小企業管理與科技：上旬刊，2010（8）.

［4］ 彭華勇.汽車車內噪聲分析與控制方法研究［J］.科技資訊，2011（2）.

［5］ YSWang，GQShen，YFXing.Asoundqualitymodel forobjectivesynthesisevaluationofvehicleinterior noisebasedonartificialneuralnetwork［J］.Journalof MechanicalScienceandTechnology，2012，26（4）.

［6］ 李響，周鋐.動力吸振器在轎車低頻轟鳴聲控制中的應用［J］.汽車技術，2015（5）.

［7］ 李穗平.基于車內噪聲控制技術的研究［J］.農機使用與維修，2009（10）.

［8］ 薛曙東，陳子龍.JS6128H型客車車內低噪聲設計與降噪研究［J］.客車技術與研究，2009（4）.

［9］ 盧曉莉，劉曉晴.車內噪聲產生機理及降噪措施［J］.客車技術與研究，2009（1）.

［10］ 徐林玉，楊云，趙騫.汽車整車噪聲源分析及降噪措施研究［J］.天津汽車，2003（2）.

［11］ 何山.動力吸振器的設計方法研究及其在汽車減振降噪中的應用［J］.廣州：華南理工大學，2014.

［12］ 王彥平，鄭慕僑，楊景義.用動力吸振器降低車輛內部的振動噪聲［J］.北京理工大學學報，1995，15（3）.

［13］ 沈偉，易斌，陸偉領.動力吸振器在降低車內路噪中的應用［J］.汽車工程，2010，32（8）.

［14］ 張孝祖，武鵬.裝有動力吸振器的汽車懸架性能分析［J］.江蘇大學學報：自然科學版，2004，25（5）.

［15］ 張紅軍.客車內外噪聲控制的研究［D］.合肥：合肥工業大學，2006.

［16］ 曹勇.電動汽車車內噪音的分析與控制［D］.武漢：武漢理工大學，2011.

［17］ 楊文亮，翁建生.某車型進氣系統降噪改進［J］.公路與汽運，2012（1）.

［18］ 曹飛.客車車內噪聲試驗與控制研究［D］.重慶：重慶大學，2003.

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2015-12-25