怠速噪音的產生
發動機的燃燒
激振力和機械激振力通過各個結構零件傳遞到發動機的外表面上,形成表面的振動回響。發動機表面的振動又激發相鄰空氣介質質點的振動,形成聲波向外輻射,即發動機的表面輻射噪聲。發動機表面輻射噪聲通過防火牆、
底盤等傳入車內即形成了怠速噪音。
怠速噪音
汽車的噪聲源
在發動機各種噪聲中,發動機表面輻射噪聲是主要的其噪音通過防火牆、底盤等傳入車內
發動機表面輻射噪聲
由燃燒噪聲和機械噪聲兩大類構成,是發動機內部的燃燒及機械振動所產生的噪聲。
燃燒噪聲
是指汽燃燒壓力通過活塞、連桿、曲軸、缸體等途徑向外輻射產生的噪聲;
機械噪聲
是指活塞、齒輪、配氣機構等運動件之間撞擊產生的振動噪聲。一般情況下,低轉速時燃燒噪聲占主導地位,高轉速時機械噪聲占主導地位,兩者是密切相關,互相影響的。
實踐表明,減少振動是降低噪聲的根本措施。增加發動
汽車發動機怠速噪音
減少振動是降低噪聲的根本措施。
增加發動機結構的剛度和阻尼,是減少振動的方法,從而達到降低噪聲的目的。 輪胎在路面滾動產生的噪聲也是很大的。有關研究表明,在乾燥路面上,當汽車時速達到100公里時,輪胎的噪聲成為整車噪聲的重要噪聲源,其通過底盤傳入車內。而在濕路面上,即使車速低,輪胎噪聲也會蓋過其它噪聲成為最主要的噪聲源。輪胎噪聲來自泵氣效應和輪胎振動。所謂自泵氣效應是指輪胎高速轉動時引起的輪胎變形,使得輪胎花紋與路面之間的空氣受擠壓,隨著輪胎滾動,空氣又在輪胎離開接觸面時被釋放,這樣連續的“壓擠釋放”,空氣就迸發出噪聲,而且車速越快噪聲越大,車輛越重噪聲越大。輪胎振動與輪胎的剛度和阻尼有關,剛度增大(例如輪胎帘布層數目增加),阻尼減少,輪胎的振動就會增大。噪聲也就大了。要降低輪胎的噪聲,胎面可採用多種花紋,採用高阻尼橡膠材料,調整好輪胎的負載平衡以減少自激振動等。 在一般情況下,行駛速度越高,風噪越大;由於設計的原因,汽車風阻係數無法改變,也很難徹底有效地降低風噪。 從以上所述可知,解決汽車的噪聲是一項涉及到整車方方面面的技術問題,包括發動機結構、材料質量分布、工藝水平、裝配密封性等等。
實際上,汽車噪聲的大小已經反映出這輛汽車的質量和技術性能高低了。因此,購車的時候要特別注意汽車運動時的噪聲。 對於駕車人來說,車內噪音的干擾較大,主要有:發動機械噪聲、發動機燃燒噪聲、吸排氣噪聲、驅動系統噪聲、輪胎噪聲等。當車輛產生的噪聲達到一定程度時,駕車人聽覺長時間受刺激,不僅聽覺器官的敏感度會顯著下降,還會產生不舒服的感覺和急躁、緊張等消極情緒,從而影響駕車人的行車安全。 噪聲還能使人們視覺產生異常變化。研究指出,噪音能使人眼對光亮度的敏感性降低。有人做過實驗:當噪音強度在90分貝時,視網膜中的視桿細胞區別光亮度的敏感性開始下降,識別弱光反應的時間也延長;當噪音在95分貝時,有五分之二的人瞳孔放大;當噪音達到115分貝時, 眼睛對光亮度的適應性降低20%,通過影響睫狀肌而降低眼睛從某一角度注視物體的運動速度。噪音還能使視力清晰度的穩定性下降,比如噪音在70分貝時,視力清晰度恢復到穩定狀態時需要20分鐘,而噪音在85分貝時,至少需要一個多小時。
另外,噪音可使眼睛對運動物體的對稱性平衡反應失靈。科學研究發現,噪音可刺激神經系統,使之產生抑制,長期在噪音環境下工作的人,還會引起神經衰弱症候群(如頭痛、頭暈、耳鳴、記憶力衰退、視力降低等)。比如在乘務員中,對運動物體的對稱平衡反應敏感者少,遲鈍者增多。 再者,噪音還可使色覺、色視野發生異常。調查發現,在接觸穩態噪音的80名工人中,出現紅、綠、白三色視野縮小者竟高達80%,比對照組增加85%。 噪聲通過人的聽覺系統影響視覺系統的正常感覺,無疑給安全行車帶來巨大隱患。所以從駕車人自身控制噪聲的能力來說,應該保持良好的車況,儘可能減少車輛自身發生的噪聲;儘可能減少鳴喇叭的次數,人為地從駕車角度將噪聲降至最低。 為了防止發動機噪聲和輪胎噪聲進入成員廂,工程師除了儘量減少噪聲源外,也在車廂的密封結構上下工夫,尤其是前圍板和地板的密封隔音性能。
分貝是聲壓級單位
分貝記為d B 。用於表示聲音的大小。分貝值每上升 10 ,表示音量增加 10 倍,即從 1 分貝到 20 分貝表示音量增加了 100 倍。1分貝大約是人剛剛能感覺到的聲音。適宜的生活環境不應超過4 5 分貝,不應低於1 5 分貝。分貝值在 60 以下為無害區, 60 — 110 為過渡區, 110 以上是有害區。人們長期生活在 85 — 90 分貝的噪聲環境中,就會得“噪聲病”。
如何減少怠速噪音
由於控制發動機表面噪聲受發動機工作原理和性能要求方面的限制,在技術上難以採取降噪措施,即便採取措施,降噪也很有限。實踐表明,在結構上阻斷激振力的傳遞或降低表面聲輻射效率,可大幅度地降低表面輻射噪聲,有效控制發動機噪聲。
當缸體-曲軸箱按某階振型振動時,其壁面呈彎曲狀的振動,從而產生噪聲。由於缸體-曲軸箱剛度較差,同時其振動又傳給殼體等重要的輻射噪聲表面,使振動加劇,因而是控制表面輻射噪聲的基本途徑。可以通過增加壁厚、加肋、改進曲軸箱結構、增加中隔板及採用整體式軸承梁或軸承座等方法來提高其剛度,使結構固有頻率升高到結構衰減係數較大的區域,從而達到降噪的目的。
罩殼類零件具有壁薄和表面平而大的特點,是主要的表面輻射噪聲源。可以通過增強其剛度,提高其固有頻率。或者通過敷貼阻尼材料來提高其固有頻率,從而避免因共振而產生噪音。
除以上措施之外,還可對發動機整機或部分構件採用隔聲措施,以滿足日益嚴格的噪聲控制法規的要求。常用的隔聲方法有局部隔聲、全封閉整體隔聲罩和隧道式隔聲罩等。