汽車加速行駛車外噪聲分析與改進(jìn)

賈琦 董猛 張文成

摘要：隨著大排量豪華越野車、多功能貨車、重卡、跑車以及轎跑等越來越多的出現(xiàn)在人們的視野中，大排量進(jìn)口車加速噪聲在城市噪聲中越來越受到人們的重視，而國內(nèi)外大多數(shù)汽車企業(yè)更多的是研究車內(nèi)的噪聲品質(zhì)以達(dá)到吸引消費(fèi)者的目的。然而車外的行人和道路兩旁的居民才是城市道路汽車噪聲最大的受害者。如何有效的降低汽車加速噪聲至關(guān)重要，本文將從降低汽車加速行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速方面入手，以日產(chǎn)GT-R跑車（ M1汽油）、奔馳專用醫(yī)療車（N2柴油）為例，淺析汽車加速行駛車外噪聲的另一種控制思路。

關(guān)鍵詞：大排量越野車;專用貨車;跑車;汽車加速噪聲;發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;控制思路

隨著我國進(jìn)口汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)于國產(chǎn)汽車的舒適性和振動(dòng)噪聲控制的要求越來越嚴(yán)格。有統(tǒng)計(jì)資料表明，城市噪聲的70%來源于交通噪聲，而汽車噪聲正是交通噪聲的主要組成部分。它不僅影響著人們的生活、工作和健康，更嚴(yán)重地污染著城市環(huán)境。所以汽車噪聲的控制，不僅關(guān)系到乘坐舒適性，還關(guān)系到環(huán)境保護(hù)。對(duì)于汽車噪聲而言，目前大家都比較關(guān)心，如何通過物理機(jī)械裝置來消除已經(jīng)發(fā)出的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，然而本文卻覺得與其控制不如減源;從噪聲的源頭做控制研究，通過降低加速過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，來降低汽車的加速噪聲。

一、汽車加速噪聲振動(dòng)源的研究分析

汽車加速噪聲有三大噪聲振動(dòng)源;動(dòng)力系統(tǒng)噪聲振動(dòng)源、路面噪聲振動(dòng)源和風(fēng)激勵(lì)起的噪聲振動(dòng)源。下面就這三個(gè)振動(dòng)源進(jìn)行研究分析。第一，動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲報(bào)動(dòng)。動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、傳動(dòng)軸系等。經(jīng)過試驗(yàn)分析得出，動(dòng)力系統(tǒng)噪聲報(bào)動(dòng)的一個(gè)鮮明特征是與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和點(diǎn)火階次密切相關(guān)。汽車在城市工況下，動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲是加速噪聲最主要的噪聲和振動(dòng)源。第二，路面與懸架系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲振動(dòng)。這類噪聲振動(dòng)與車速有關(guān)，同時(shí)還與車胎和懸架系統(tǒng)的參數(shù)相關(guān)，當(dāng)在城市工況下，汽車大多數(shù)處于低速或者中低速，這類噪聲對(duì)行人和居民產(chǎn)生的噪聲污染較小。第三，風(fēng)與車身產(chǎn)生的噪聲振動(dòng)。通常，汽車在高速行駛時(shí)（如高于120km/h），風(fēng)噪會(huì)壓過動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲和來自路面的噪聲，成為最大的噪聲源。在城市工況下，汽車加速噪聲中，這類噪聲一般較小。依據(jù) GB 1495-2002 汽車加速行駛車外噪聲限值及測(cè)量方法的要求，動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲是汽車加速噪聲最主要的噪聲源。而動(dòng)力系統(tǒng)噪聲振動(dòng)的一個(gè)鮮明特征是與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和點(diǎn)火階次密切相關(guān);在城市工況下，隨著轉(zhuǎn)速和點(diǎn)火階次的提高，動(dòng)力系統(tǒng)噪聲就增高，所以如何保持低轉(zhuǎn)速行車對(duì)于降低加速噪聲變得至關(guān)重要。

二、車加速噪聲的環(huán)保要求和測(cè)量方法

依據(jù) GB 1495-2002 汽車加速行駛車外噪聲限值及測(cè)量方法的要求，汽車加速噪聲的限值，以MI為例，是74dB（A），針對(duì)大多數(shù)跑車而言，是75dB（A）;以N2（超過150kw）為例，是84 dB（A）;汽車加速噪聲的測(cè)量速度大致在40-70km/h之間，基本上汽車在整個(gè)過程都處于低速行駛中，如何保證這個(gè)過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一直處于低轉(zhuǎn)速是我們研究的重點(diǎn)，下面我們將選擇兩款大持量的進(jìn)口車來進(jìn)行試驗(yàn)。

三、依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)

從汽車加速噪聲的振動(dòng)源的研究分析可知，在城市工況車速下，動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲是加速噪聲最主要的來源，而動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、傳動(dòng)軸等。根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲，最主要的兩個(gè)噪聲因素是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和排氣噪聲，而我們國家標(biāo)準(zhǔn) GB16170-1996 汽車定置噪聲限值中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和排氣噪聲都有規(guī)定;并且二者與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和點(diǎn)火階次都密切相關(guān);在城市工況下，隨著轉(zhuǎn)速和點(diǎn)火階次的提高，動(dòng)力系統(tǒng)噪聲就增高，所以如何保持低轉(zhuǎn)速行車對(duì)于降低加速噪聲變得至關(guān)重要。第一，依據(jù)國標(biāo)規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行加速噪聲試驗(yàn)（以GTR跑車為例 M1汽油 AT）。（1）保持恒定50km/h的速度：高檔位、低怠速（試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)GT-R以50km/h 行駛的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是怠速 750-800r/min，檔位是5檔;此時(shí)的轉(zhuǎn)速處于低怠速，動(dòng)力系統(tǒng)帶來的噪聲很低）。（2）加速狀態(tài)：低檔位、低轉(zhuǎn)速（當(dāng)汽車前端到達(dá)進(jìn)線位置時(shí)，加速踏板迅速踩下，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，檔位迅速降到3檔，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢上升，當(dāng)車輛尾端出線時(shí)，發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速在2800-3000r/min，而 GT-R 的額定轉(zhuǎn)速是6400r/min;出線轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，此時(shí)測(cè)出的加速噪聲是74.4 dB（A）。第二，依據(jù)國標(biāo)規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)（以奔馳底盤專用醫(yī)療車為例N2柴油類AT）。

（1）恒定50km/h的速度：高檔位、低怠速（試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)GT-R以50km/h行駛的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是怠速800-850r/min，檔位是6檔;此時(shí)的轉(zhuǎn)速屬于低怠速，動(dòng)力系統(tǒng)帶來的噪聲很低）。

（2）加速狀態(tài)：恒定檔位、低轉(zhuǎn)速（當(dāng)汽車前端到達(dá)進(jìn)線位置時(shí)，加速踏板迅速踩下，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，檔位保持不變，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢上升，當(dāng)車輛尾端出線時(shí)，發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速在1200-1500r/min，出線轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，此時(shí)測(cè)出的加速噪聲是 82.4 dB（A））。

通過試驗(yàn)，我們得出：對(duì)于GT-R跑車而言，其排量3.8L V6，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。他作為一輛跑車，能有著如此低的加速噪聲，主要是在加速過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持中低轉(zhuǎn)速有關(guān)系。

四、結(jié)束語

我們知道，中國城市道路上加速噪聲污染最嚴(yán)重的來源就是大排量汽車和重卡帶來的加速噪聲;然而本文選取的這兩輛汽車的控制思路值得中國車企的思考。現(xiàn)階段，汽車已經(jīng)從專屬的奢侈品跨入大眾消費(fèi)時(shí)代，特別是進(jìn)口車的不斷增多，大排量汽車的數(shù)量也越來越多，GT-R 跑車、奔馳專用車加速噪聲的控制思路值得我們國內(nèi)汽車企業(yè)的思考。當(dāng)然，這其中發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的匹配參數(shù)還屬企業(yè)的機(jī)密，這里不便研究說明，但是這種通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來降低加速噪聲的思路和方向值得國內(nèi)汽車企業(yè)的學(xué)習(xí)和研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]龐劍.汽車車身噪聲與振動(dòng)控制、北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.1.

[2]H.布雷斯.U賽福爾特.汽車工程手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.4.

（作者單位：中機(jī)科（北京）車輛檢測(cè)工程研究院有限公司）