汽車行駛中異響產(chǎn)生機理與預(yù)防措施研究

摘要：汽車行駛中的異響不僅影響駕駛品質(zhì)和整車口碑，還可能預(yù)示著潛在的安全隱患。本文通過對汽車行駛中異響的產(chǎn)生機理進行深入研究，分析了發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的異響產(chǎn)生原因，針對部分異響問題提出了相應(yīng)的預(yù)防措施及處理方法。希望本研究對汽車行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：汽車行駛；異響；產(chǎn)生機理；預(yù)防措施；處理方法

中圖分類號： U472.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

在汽車行業(yè)， 異響是3 個英文單詞（Buzz、Squeak 和Rattle）翻譯而來。按中文的意思理解，在很多時候誤導(dǎo)了普通人，甚至包括汽車工程師，因為人們覺得汽車上只要是異常的聲音就是異響。異響是指在受到來自路面、動力總成以及環(huán)境的激勵，單個零件共振以及兩個零件摩擦或撞擊產(chǎn)生異常的聲音（圖1）。整車異響主要分為以下3 類。

（1）顫振聲（Buzz）。單個零件在外部激勵作用下，共振和空氣產(chǎn)生聲音即為Buzz 聲，形象描述為昆蟲拍打翅膀的聲音，如嗡嗡聲。Buzz 聲產(chǎn)生的機理如圖1a 所示。

（2）摩擦聲（Squeak）。在外部的激勵下，兩個接觸的零件/物體產(chǎn)生切向相對運動而產(chǎn)生的聲音即為Squeak 聲，形象描述為橡膠鞋底和光滑地板摩擦的聲音，如吱吱聲。Squeak 聲產(chǎn)生的機理如圖1b 所示。

（3）撞擊聲（Rattle）。在外部的激勵下，兩個相鄰的零件/物體產(chǎn)生法向相對運動，撞擊而產(chǎn)生的聲音即為Rattle 聲，形象描述為手指敲擊桌面的聲音，如“噠噠”聲。Rattle 聲產(chǎn)生的機理如圖1c 所示。

實際生活中，汽車Buzz 聲比較罕見，日常遇到的異響通常為Squeak 聲和Rattle 聲，即摩擦異響及撞擊異響比較常見。汽車在行駛過程中產(chǎn)生的異響問題不僅影響駕駛體驗，還可能預(yù)示著潛在的安全隱患。因此，研究汽車行駛中異響的產(chǎn)生機理，并提出有效的預(yù)防措施，對于保障汽車的安全運行具有重要意義。

1 常見汽車異響類型

汽車行駛異響是指在汽車行駛過程中出現(xiàn)的異響，主要的激勵為路面激勵、車速或方向變化時執(zhí)行機構(gòu)運行產(chǎn)生的激勵。這些異響可能是由于汽車內(nèi)部的某個部件損壞、磨損、松動或其他故障狀態(tài)引起的。

異響的類型和聲音特征可以作為診斷汽車問題的線索，因為不同的部件損壞或故障會產(chǎn)生不同的聲音[1]。汽車行駛異響可能是間歇性的，也可能是持續(xù)性的，它們可能隨著車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速或行駛條件的改變而變化。例如，傳動系統(tǒng)的異響可能在換擋時更為明顯，而懸架系統(tǒng)的異響可能在經(jīng)過不平路面時更為突出。汽車行駛過程中產(chǎn)生的異響主要包括以下幾種類型。

1.1 傳動系統(tǒng)異響

傳動系統(tǒng)中齒輪箱、傳動軸和驅(qū)動軸處易產(chǎn)生異響。齒輪箱中，當(dāng)齒輪嚙合不良或齒輪磨損嚴(yán)重時，可能會產(chǎn)生金屬摩擦聲。如果傳動軸軸承磨損或松動，會導(dǎo)致傳動軸發(fā)出顫動聲或敲擊聲。驅(qū)動軸的橡膠襯套老化或損壞，可能會引起振動和異響。

1.2 懸架系統(tǒng)異響

懸架系統(tǒng)中，減振器損壞或磨損會導(dǎo)致行駛過程中出現(xiàn)敲擊聲或振動。懸架臂的橡膠襯套老化或損壞，會引起懸架系統(tǒng)的異響。控制臂的連接螺栓松動或損壞，可能導(dǎo)致異響。

1.3 輪胎和制動系統(tǒng)異響

輪胎磨損不均勻或輪胎平衡不良，會引起行駛中的嗡嗡聲或敲擊聲。制動盤磨損或有裂紋，可能會在制動時產(chǎn)生響聲。制動片磨損過薄或損壞，會在制動時產(chǎn)生刺耳的摩擦聲。

1.4 發(fā)動機和冷卻系統(tǒng)異響

發(fā)動機內(nèi)部零件磨損，如活塞環(huán)、氣門和軸承等，可能導(dǎo)致異響。水泵軸承磨損或風(fēng)扇葉片損壞，會引起冷卻系統(tǒng)的異響。

1.5 排氣系統(tǒng)異響

排氣管的焊接點松動或排氣管磨損，可能會導(dǎo)致排氣系統(tǒng)的異響。排氣尾管的隔熱層損壞，會使排氣時產(chǎn)生較大的噪聲。

1.6 內(nèi)飾和車身異響

內(nèi)外飾件松動或損壞，如門板、頂棚等，會引起內(nèi)飾異響。車身部件的連接螺栓松動，如翼子板、發(fā)動機艙蓋等，可能導(dǎo)致異響。

1.7 車內(nèi)異響

低速顛簸路段時的異響：可能來自車內(nèi)儲物格物品、手套箱內(nèi)物品或后加裝電子設(shè)備的電線敲打的聲音。

2 汽車行駛中異響產(chǎn)生的原因機理

2.1 發(fā)動機異響

發(fā)動機是汽車的核心部件，其正常運行對于整車的性能至關(guān)重要[2]。發(fā)動機異響的產(chǎn)生主要源于零部件的磨損、裝配不當(dāng)以及氣門噪聲等。例如，曲軸軸承、連桿軸承等關(guān)鍵部件的磨損會導(dǎo)致發(fā)動機產(chǎn)生異響；氣門間隙過大或過小、氣門彈簧折斷等也會導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)敲擊聲。

2.2 底盤與懸架系統(tǒng)異響

底盤與懸架系統(tǒng)異響主要源于軸承、懸架部件的磨損以及輪胎與輪轂的問題。例如，減振器損壞、懸架系統(tǒng)螺絲松動等都可能導(dǎo)致底盤異響；輪胎磨損不均勻、輪轂變形等也可能引發(fā)異響。

2.3 制動系統(tǒng)異響

主要源于制動片與制動盤的磨損、制動液缺乏以及制動分泵異常等。當(dāng)制動片磨損到一定程度時，其與制動盤的摩擦?xí)a(chǎn)生刺耳的異響。制動液不足或制動分泵異常也可能導(dǎo)致制動系統(tǒng)產(chǎn)生異響。

2.4 排氣系統(tǒng)異響

混合氣濃度過高、消聲器和排氣管損壞、三元催化堵塞、部分排氣門燒蝕或密封不良等，是導(dǎo)致排氣系統(tǒng)異響的主要原因。

2.5 車身系統(tǒng)異響

車身結(jié)構(gòu)的多個部位，包括金屬部件、橡膠件和塑料件等，它們在車輛運動過程中可能因為振動、磨損或松動而產(chǎn)生響聲。

2.6 其他異響

除了上述部位外，車身結(jié)構(gòu)松動、電氣系統(tǒng)干擾等也可能導(dǎo)致汽車行駛中產(chǎn)生異響。例如，車身結(jié)構(gòu)件的松動會在行駛過程中產(chǎn)生共振，從而引發(fā)異響。

3 汽車行駛中異響診斷與識別方法

異響的診斷與識別是預(yù)防汽車行駛中異響的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。有些行駛過程中的異響就算是汽車工程師也不能利用傳統(tǒng)的“望、聞、問、切”方法解決[3]。市場上4S 店對此類異響問題的解決套路有更換零件、涂油脂、重新拆裝零件，這些措施有時候能幸運地解決問題，有時候折騰了很久也沒解決。隨著現(xiàn)代檢測與故障診斷技術(shù)的廣泛應(yīng)用，很多之前用于NVH 開發(fā)的測試設(shè)備現(xiàn)在也用于異響問題的解決。

3.1 利用NVH 測試設(shè)備解決異響問題

利用振動加速度傳感器和麥克風(fēng)可采集汽車異響的振動及聲音數(shù)據(jù)，通過對測試數(shù)據(jù)的頻域信號和時域信號進行分析，識別出異響產(chǎn)生的部位和原因。以西門子Test.lab 解決某車型鈑金異響為例，問題解決的步驟如下。

（1）了解異響問題發(fā)生時的車輛的情況，包括車輛行駛里程、車速、路況和車輛載荷等，通過收集這些信息，以便在解決問題時復(fù)現(xiàn)異響，復(fù)現(xiàn)問題時問題反饋人在場更佳。例如某客戶抱怨他購買的車輛在經(jīng)過破損或裂縫等顛簸路時，車輛左前方異響，在車速20 km/h 時異響最明顯，乘坐1 ～ 5 人時異響均能復(fù)現(xiàn)。

（2）根據(jù)異響發(fā)生時的工況，結(jié)合專業(yè)知識，初步判斷異響可能的產(chǎn)生位置（圖2）。

（3）數(shù)據(jù)測試：在初步判斷的位置布置加速度傳感器，必要時可在車內(nèi)或近場布置麥克風(fēng)。按收集到的異響產(chǎn)生時的工況駕駛車輛，確保在測試過程中該異響問題發(fā)生。如一次測試不能包含所有懷疑的位置，可進行多次測試。

（4）數(shù)據(jù)分析：首先，利用Test.lab 的音頻回放功能，結(jié)合Colormap 圖，判斷異響發(fā)生的時間及頻率段（圖3）；再利用濾波器對測試數(shù)據(jù)的時域進行濾波，濾波后觀察異響產(chǎn)生時各測點的振動加速度時域數(shù)據(jù)；最后通過對比振幅及相位，判斷異響發(fā)生的位置（圖4）。

（5）通過測試確認(rèn)異響發(fā)生的位置后，再結(jié)合專業(yè)知識制定驗證方案。

3.2 利用測試臺架解決異響問題

隨著臺架技術(shù)的發(fā)展，臺架不僅可以用于汽車前期的NVH開發(fā)，也可以用于后期問題的解決（圖5）。臺架可以通過路譜模擬整車實際行駛時受到的路面激勵，這時候汽車工程師也可以近距離使用傳統(tǒng)的“望聞聽切”方法，也可以在臺架上使用聲學(xué)診斷設(shè)備進行測試，調(diào)查異響的原因[4]。

聲學(xué)診斷技術(shù)和臺架技術(shù)都可以讓行駛中的異響問題得到更快速準(zhǔn)確的解決。當(dāng)然也需要更多的成本，對技術(shù)人員的要求也更高。隨著現(xiàn)代高精尖技術(shù)的發(fā)展，未來測得異響檢測設(shè)備可能會更加豐富，診斷起來將會更將方便直接，成本可能也會更低[5]。

4 汽車行駛中異響預(yù)防措施

汽車行駛中出現(xiàn)異響可能是多種原因造成的，針對常見的異響問題，本研究提出以下一些預(yù)防措施僅供參考。

（1）零部件選擇與質(zhì)量控制：選擇質(zhì)量可靠的零部件是預(yù)防汽車異響的基礎(chǔ)。汽車制造商和維修人員在選購零部件時，應(yīng)注重產(chǎn)品的品牌、質(zhì)量認(rèn)證以及用戶評價等信息，確保所選零部件符合汽車的設(shè)計要求和性能標(biāo)準(zhǔn)。

（2）定期維護與保養(yǎng)：定期對汽車進行維護和保養(yǎng)是預(yù)防異響的有效手段。這包括更換磨損嚴(yán)重的零部件、調(diào)整氣門間隙、檢查底盤與懸架系統(tǒng)的緊固情況等。此外，定期更換機油、清洗積炭等也有助于減少發(fā)動機異響的產(chǎn)生。

（3）駕駛習(xí)慣與操作規(guī)范：良好的駕駛習(xí)慣和操作規(guī)范對于預(yù)防汽車異響同樣重要。駕駛員應(yīng)盡量避免急加速、緊急制動等激烈操作，以減少對汽車零部件的沖擊和磨損。同時，合理使用空調(diào)、暖風(fēng)等系統(tǒng)，避免長時間高負(fù)荷運行。

（3）異響預(yù)警與早期干預(yù)：開發(fā)和應(yīng)用異響預(yù)警系統(tǒng)是實現(xiàn)早期干預(yù)的關(guān)鍵。通過實時監(jiān)測汽車的振動、噪聲等信號，預(yù)警系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的異響問題，以便及時處理。

5 結(jié)束語

本文通過對汽車行駛中異響產(chǎn)生原因的分析，提出了相應(yīng)的預(yù)防處理措施。這些措施旨在從源頭上減少異響的產(chǎn)生，提高汽車的安全性和駕駛舒適度。然而，隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和新材料的廣泛應(yīng)用，異響問題也可能出現(xiàn)新的變化和挑戰(zhàn)。因此，未來我們需要繼續(xù)關(guān)注汽車異響問題的最新動態(tài)，不斷完善和優(yōu)化預(yù)防處理措施，為汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 劉東升， 呂廣寧， 張寶. 汽車行駛中異響產(chǎn)生機理與預(yù)防措施研究[J].汽車工程，2011，29（07）： 68-70.

[2] 孫崇麗， 張勇， 董浩. 基于支持向量機的汽車異響診斷方法研究[J]. 機械設(shè)計與制造，2014（05）：57-59.

[3] 陳彬， 魏東明， 袁建平. 汽車行駛中異響的診斷與維修[J]. 汽車維修與保養(yǎng)，2013（08）：40-42.

[4] 王翀， 郭宇， 張明. 基于振動信號處理的汽車異響診斷方法研究[J]. 機械設(shè)計與制造，2016（10）：83-85.

[5] 張華， 劉淼， 李浩. 基于聲學(xué)診斷的汽車異響分析方法研究[J]. 噪聲與振動控制，2017，36（01）：24-27.

作者簡介：

袁萬柱，本科，工程師，研究方向為整車異響。