(一) 进气系统
空气是燃烧最重要的成分之一。空气是通过进气系统进入发动机汽缸的，与燃油混合。点火后，燃油在空气中燃烧后释放出化学能量，化学能量转变成热能，然后再转变成机械能量。机械能量推动曲柄连杆机构做工，然后推动汽车前进。进入汽缸的空气越多，燃烧的效率就越高。提高进气量的途径有两个，一是减小进气阻力，二是减小排气系统的背压。
1。进气系统的结构：
图1为一个进气系统的示意图。进气系统可以分成两部分：发动机进气多支管系统和空气进入系统。多支管系统包括进气分管和进气总管。空气进入系统包括进气控制阀，怠速进气通道，柔性连接管，干净空气管，四分之一波长管，空气过滤器，空气过滤网，赫尔姆兹消音器，进气管等等。
8
1---进气分管，2---进气总管，3---进气控制阀，4---怠速进气通道，5---柔性连接管，6---干净空气管，7---四分之一波长管，8---空气过滤器，9---空气过滤网，10---赫尔姆兹消音器，11---进气管
图1 一个进气系统的示意图。
2。工作原理
空气从进气管口进来，流入到空气滤清器，空气中的灰尘和杂质被过滤网滤掉。干净的空气流入到干净空气管。进气导管上安装著一个或者两个空气质量流传感器(MAFS)，传感器控制进入汽缸的空气量。这个传感器是由发动机电子控制系统来控制，发动机电子控制系统将利用质量空气流传感器的信号来调节空气与燃油的比例，使其达到最佳。空气控制伐控制著进入汽缸的空气流量，从而控制著发动机输出功率大小。当阀门全关闭的时候，怠速控制阀工作，来调节发动机的怠速。
3。进气系统功能：
进气系统有下面几个功能：
1)。调节空气与燃油流量的比值。控制进气量的多少，使得进入发动机汽缸的空气量最佳。调节泄露空气使其再利用，使凸轮轴泄露的气体再进入进气系统。
2)。保护外界杂质和不需要的成分对发动机的损坏。空气过滤器阻止外界杂质进入汽缸，从而防止发动机磨损，这样可以提高发动机的可靠性。排气进口的设计还要保证水和雪不能进入进气系统。
3。测量进气量。在不同的工况下，空气与燃油的比例是不一样的。在干净空气管道上安置著一个空气控制筏。这个控制筏与发动机的电子控制系统(EEC)连接，这样就控制喷入汽缸的燃油量，使进入到发动机的空气量最佳，空气分配合理。
音器(过滤器)、赫尔姆兹消音器、四分之一波长管等等。
5。辅助其他系统的安置。附近的一些小部件会安装在进气系统上。
4。降低噪声与减小功率损失的平衡
如果发动机不与进气系统连接，那么进气阀门处的气压就是大气压。可是当发动机接上一个进气系统后，进气阀门处的气压增高。这个压力称为背压，我们将在本章后面一部分详细介绍背压问题。背压增高，空气在进气系统中运动将消耗一部分能量，既消耗发动机的能量。如果进气管道截面积越大，空气流通就越顺畅，因此，功率损失就越小。中高档次汽车的进气功率的损失一般在2%到4%之间。发动机在运动的时候，在进气口处产生巨大的噪声。除了安装消音元件来消除噪声外，我们希望进气管道截面积小，这样噪声就更低。所以减小进气系统功率损失与降低进气口噪声对进气管道截面积的要求是相互矛盾的。这样在设计中就必须平衡这对矛盾。
除了噪声与功率损失外，在设计进气系统时还要考虑振动、防水防雪等问题。图2列出了这些问题。
图2 进气系统设计时主要考虑的问题
进气系统消音元件声学评价指标
消除噪声是进排气系统最主要的功能之一。当设计一个进气系统或者排气系统的时候，一定要考虑进气口和排气尾管口处的噪声特性，然后根据这些特性来选择系统中的消音元件。一个消音元件往往用于降低某个频率或者某个频段的噪声，所以了解单个元件的消音效果非常重要。当这些消音元件安装到系统中之后，我们必须知道整个系统的消音效果。所以对单个消音元件和整个进气或者排气系统的消音效果进行评价是噪声控制设计中最重要的问题。
评价消音元件和系统的消音效果通常有四个评价指标：
传递损失、插入损失、声级差和声压级。
传递损失一般用来评价单个消音元件，
插入损失和声压级一般用来评价整个系统的消音效果。
声级差可以用于单个消音元件和整个系统的评价。
进气系统噪声与振动分析与设计
一。进气系统的噪声问题
进气系统的噪声是汽车最主要的噪声源之一。其噪声主要是指进气口处的噪声。这个噪声源离车厢的距离很近，所以对车内噪声贡献非常大。同时，进气口噪声也是汽车最主要的通过噪声源。另外，如果空气过滤器和消音元件的刚度不足，就会引起很大的辐射噪声。本节主要介绍进气口噪声。
进气系统消声元件包括扩张消音器和旁支消音器。空气过滤器除了过滤空气外，还起到扩张消音器的功能。旁支消音器包括赫尔姆兹消音器和四分之一波长管。
进气系统声学设计的第一个问题是消音容积。消音容积一般是指空气过滤器和赫尔姆兹消音器的容积之和。一般来说，消音容积越大越好。对扩张消音器来说，其容积越大，传递损失可以调节的频带也就越宽，传递损失也可能增加。对赫尔姆兹消音器，容积越大，可调节的频率越低。对四缸和六缸发动机来说，通常消音元件的容积要求达到10到15升。可是进气系统在前盖下面，旁边安装著许多气体部件，10到15升的消音容积空间很难保证。在汽车设计初期，就必须留出足够的消音容积。表一列出了一些汽车进气系统的消音容积。
声学设计的第二个考虑是管道的截面积。管道的截面积越小，对扩张消音器来说，扩张比就越大，因此传递损失就越大，消音效果就越好。但是管道的截面积如果太小，当气体流速过高的时候，一方面是气体摩擦噪声加大，另一方面是进气系统中的能量损失也增加。为了平衡消音与减少摩擦噪声和能量损失，通常的方法是采用扩张管。
声学设计的第三个考虑是进气管位子的选择。进气管口的位子选择要考虑四个因素：
第一因素是从噪声源的角度考虑。发动机的燃烧噪声和气体在管道中运动产生摩擦噪声在进气口处向外辐射，即可以说进气口是进气系统的“噪声源头”。所以进气口应该尽量远离车厢，使得噪声源与司机和乘客之间的距离最远。同时也要使得进气口声源与隔声结构的距离最远，这样隔声效果会更好。
第二个因素是避免水、雪、灰尘和杂质进入进气系统。
第三个因素是气体在进气系统中运行通畅，进入的气体温度要低，这样使得能量消耗最小。
第四个因素是进气口与进气控制阀之间的空间。因为整个进气管道和消音元件是放置在进气口和控制阀之间，因此在设计初期就要把这个空间留出来。
综合以上四个因素，进气口安放的位子通常有三种：
第一个位子是将进气口放置在发动机的前方，或者在散热器的上方或者在其前面。如图1。这个进气口位子远离车厢和隔声结构，对减少进气系统传到车厢的噪声最有利，还能保证有足够的冷空气会进入到进气系统。但是其缺点是水、雪和空气中的灰尘杂质比较容易进入进气系统。
第二个位子是将进气口在发动机的前面或者上方，如图2。这个位子与车厢的距离比第一个位子与车厢的距离近，因此噪声传入到车厢的量会大一些。由於发动机舱室前面安装著一些部件，这些部件相当于挡板，有利于防止杂质、水和雪进入进气管。但是由於这种结构离散热板很近，因此空气的温度偏高，因此发动机的燃烧效率会降低。
第三个位子是在侧板里面，如图3。由於侧板挡住将进气口与外界隔开，因此这种结构对防止杂质、灰尘、水和雪进入进气管有好处，同时进气温度也低。但是这种结构离车厢的距离比前面两种位子都近，因此传入到车厢的噪声会高些。另外由於进气口和前侧板之间可能形成一个共鸣腔，这样可能产生额外的共鸣噪声。
图1 进气管口远离发动机
图2 进气管口在发动机的前方或者上方
图3 进气管口在侧板附近
二。进气多支管的设计
管，如图4。气体从发动机的汽缸出来后，先在分管中运行，然后汇入总管。
进气分管
图4 进气多支管
图5表示气体从各个汽缸出来后汇入到进气总管。
进气支管的布置情况通常有以下三种：
1。等长度分管。即各个分管的长度相等，如图6
2。中心连接分管。即分管分成数目相等的两部分。在每个部分内，其分管的长度相等。两部分对称，交汇在一起，如图7所示。
3。尾端连接分管。即所有的分管都接在总管上，如图8所示。
图8 尾端连接分管
[例子1]：等长度分管
一个六缸发动机的进气支管长度相等，如图6。前面已经分析了这种情况的声压。除了3
阶的整数倍阶次外，其他整数阶次和半阶次的合成声压都等於零。图9表示一个等长度分管的六缸发动机的声压阶次图谱。
阶次
声压 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
图9 等长分管六缸发动机在进气总管的压力阶次分布
对於其他缸数的发动机，如四缸、八缸、十缸等，如果分管长度相等，那么其在交汇处的声压特性与六缸相同，即发火阶次及其谐和阶次的声压存在，而半阶和其他阶次的声波彼此抵消。
[例子2]：中心连接分管
对中心连接的情况，由於结构的对称性，半阶声波彼此抵消，可是所有的整阶声波全部保留，如一阶、二阶、三阶等等。图10表示一个中心连接分管的六缸发动机的声压阶次图谱。
图10 分管中心连接的六缸发动机在总管处的声压阶次图谱。
[例子3]：尾端连接分管
对于尾端连接的情况。由於每个分管的长度都不一样，而且不对称，所以所有的整阶次声波和半阶次声波全部保留。图11表示其频谱图。
图11 尾连接分管的六缸发动机在总管处的声压阶次图谱
阶次 声压 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
12 阶次
声压
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
12
进气分管的不同联系方式和长度决定了进气总管处的声压阶次的组成。如果把进气系统与进气支管连接，那么进气口处的声压阶次与总管处的声压阶次是一样的。阶次的不同决定了进气口处的声音质量(将在以后的章节详细介绍“声音质量”)，因此进气多支管的设计对声音质量影响非常大。等长度分管只保留了发火阶次，因此对大多数轿车来说，这是一种理想的选择。而尾端连接保留了半阶成分，因此这种设计是运动车的理想选择。
三。空气过滤器(扩张消音器)的设计 空气过滤器的功能有两个：过滤空气和消除进气口的噪声。空气过滤器相当于一个扩张消音器，其容积大小和尺寸决定了传递损失和中心频率。
过滤器的容积一般要求达到发动机容积的三倍以上，就能达到良好的消音效果。现在市面上比较好的汽车，其过滤器的容积基本上在5升到10升之间。一般来说，容积越大，消音效果就越好。在前面一节中，介绍了影响传递损失的因素有两个：扩张比m 和过滤器的长度L 。在设计进气系统的管道和过滤器时，有时候，进入管和输出管会插入到过滤器之中，如图12所示。这对这种情况，插入的长度对传递损失有影响，传递损失可以用以下公式来表达：
?????????
???????????
?????
????? ??-+=2
2)2cos()2cos(2sin 125.01lg 10λπλπλπb a L L L m m TL (24)
式中，La 是进入管在过滤器中的长度，Lb 是输出管在过滤器中的长度。如果La 和Lb 都为零的时候，公式就变成了第四节中的公式(19)。
图12 过滤器中的插入管道
第四节已经介绍过扩张比和扩张器长度对传递损失的影响。我们总是希望扩张比越大越好。有L
损失增加，而增加过滤器的截面积又受到安装空间的限制。
将进入管和输出管插入到过滤器中也可以提高过滤器的传递损失。假设只考虑进入管插入，即Lb=0，这时的传递损失简化为：
?????????
???????????
?????
????? ??-+=2
2)cos(2sin 125.01lg 10λπλπa L m m TL
(25)
图13 进气管插入到过滤器中和没有插入的传递损失比较
图13表示进入管插入长度为120mm 和管道没有插入的传递损失比较。在这个例子中，过滤器的长度为250mm ，直径为200mm 。管道插入后，传递损失增加，而且在某个频率处出现了一个峰值。当 0
)2cos(
=λ
πa
L (26)
公式(25)中传递损失达到最大值，对应的频率为：
a L c f 4=
(27)
即：
4λ
=
a L
(28)
插入长度正好是波长的四分之一。也就是说进入管插入到过滤器中后，就相当于在系统中加入了一个四分之一波长管。利用这个插入管，就可以调节某些频率下的传递损失。 图14表示插入长度分别为40mm, 60mm, 80mm, 100mm, 120mm, 140mm, 160mm 和180mm 时的传递损失，不同的插入长
可以由公式(27)计算。
图14 不同长度插入管对应的传递损失
插入管大大地提高了插入损失，但是过滤器内有过滤网，这样插入长度往往受到限制。另一方面，插入管会带来较大的功率损失，其损失值比减小管道直径带来的损失还要大。所以是否采用这种插入管，要权衡传递损失和功率损失。
四。旁支消音器声学分析
进气系统的共振消音器有赫尔姆兹消音器和四分之一波长管。这两种消音器的目的都是消除窄频带的噪声，但是赫尔姆兹消音器的消音频带比四分之一波长管要宽，所以赫尔姆兹消音器比四分之一波长管显得更重要。赫尔姆兹消音器一般是用来消除低频噪声，而四分之一波长管用来消除高频噪声。如果要用四分之一波长管来消除低频噪声，那么波长管必须做得很长，但是太长的管道很难安装。
共振消音器应该安放在系统声模态的反结点。如果把消音器安放在结点处，将达不到消音效果。空气过滤器一般来说是声模态结点，因此不能将共振消音器安装在空气过滤器上。
在前面一节中，已经介绍了对赫尔姆兹消音器传递损失及其共振频率的影响因素。在进气系统中，低频噪声成分往往非常大，而控制低频要采用赫尔姆兹消音器。所以在汽车设计初期，要尽可能地给进气系统留出较大空间，以便安装赫尔姆兹消音器。根据经验统计，赫尔姆兹消音器有效调整范围为：频率(Hz) x 体积(升)>300。
赫尔姆兹消音器只能消除一个频率及其附近频带的噪声。除了传统的单个腔室结构外，也有两
室的消音器可以消除两个频率的噪声。如果两个腔室的容积与一个腔室消音器容积一样的话，那么两个腔室消音器传递损失对应的峰值要低些。图17表示一个腔室和两个腔室消音器传递损失的比较。
图15 两个外连接腔室的赫尔姆兹消音器
图16 两个内连接腔室的赫尔姆兹消音器
图17 一个腔室和两个腔室赫尔姆兹消音器传递损失的比较
气主管的截面积之比决定了传递损失的幅值大小。波长管的形状对消音效果没有影响，所以四分之一波长管可以设计成弯形状。在一个进气系统中，有时候有好几个长短不一的波长管，用来消除不同频率的噪声。图18中就有三个波长管。
图18 进气系统中的四分之一波长管
五。进气口噪声实例分析
进气噪声是汽车最主要的噪声源之一。进气噪声不仅会传递到车厢内影响顾客，而且还会辐射到环境。所以在设计进气系统时必须使得噪声既满足客户的要求也要达到政府有关法规。一般来说，在设计进气系统时，按照下列程序来进行。
第一，搞清楚发动机的参数和振动与噪声特性，进气系统可能的安装空间。首先只用一根管道与发动机相连接，分析或者测量进气口的噪声特点。将此时的噪声与目标噪声比较，得到所需要的传递损失曲线。
第二，根据声音质量的要求，确定进气多支管的设计。如果要求声音主要是发火阶次组成而半阶声音尽可能小，那么多支管采用等长度分管。如果要求进气声音有动感，半阶声音成分大，那么多支管就设计成尾端连接分管形式。
第三，设计空气过滤器。因为空气过滤器是进气系统必不可少的元件，除了过滤空气外，它还是一个扩张消音器。过滤器的容积应该尽可能大，这样传递损失大而且覆盖的频带宽。
第四，根据加了空气过滤器之后的进气口噪声来确定所需要的消音器，赫尔姆兹消音器一般是针对低频率，四分之一波长管用来消除高频噪声。最后使得噪声达到目标。
我们以一个四缸发动机为例子来设计进气声学元件。假设进气多支管已经设计好了，是等长度分管，如图19所示。首先将一根管道与发动机进气多支管相连接，如图20所示。然后测量进气口的噪声，图21是进气口总体噪声和第2阶、第4阶的噪声图。这张噪声图中不包括任何消音元件，其总体噪声比目标噪声高出5到20dB(L)。总体噪声中发火阶次(第2阶)的噪声占绝对主要成分。在5500rpm时第4
图19 四缸发动机等长度分管
图20 一根管道与进气多支管连接图
图21 没有消音元件的进气口噪声
虽然这张图中的噪声是随著发动机而变化的，但是由於知道了第2阶噪声占主导成分和第4阶在5500rpm时的峰值接近总体噪声，因此这两个阶次噪声转速所对应的频率就知道了。从而可以计算出各阶与总体噪声之间的分贝差值，这个差值就是消音系统要达到的插入损失。表二和图22分别列出和画出了第2阶所要达到的插入损失。图22表示第2阶所要求的插入损失主要是在两个频率达到峰
表二第2阶插入损失
第2阶插入损失rpm Frequency (Hz) 目标噪声(dB(L))第2阶噪声 (dB(L))
1000 33.3 110 113 3
1500 50 110.8 117 6.2
2000 66. 7 111.6 123.5 11.9
2500 83.3 112.4 119 6.6
3000 100 113.2 118 4.8
3500 116. 7 114 133 19
4000 133.3 114.8 127 12.2
4500 150 115.6 123 7.4
5000 166. 7 116.4 115 -1.4
5500 183.3 117.2 112 -5.2
6000 200 118 119 1
要是366．7Hz (5500rpm)时达到11．3dB。
表三第4阶插入损失
第4阶插入损失rpm Frequency (Hz) 目标噪声(dB(L))第4阶噪声(dB(L))
1000 66. 7 110 106 -4
1500 100 110.8 102 -8.8
2000 133. 3 111.6 98 -13.6
2500 166. 7 112.4 103 -9.4
3000 200 113.2 104 -9.2
3500 233. 3 114 109 -5
4500 300 115.6 108 -7.6
5000 333. 3 116.4 117 0.6
5500 366. 7 117.2 128.5 11.3
6000 400 118 117 -1
图23 第4阶插入损失
下面就在进气管道上加入消音元件以达到上述三个频率的插入损失。对这三个频率为：66．7Hz，116．7Hz和366．7Hz，我们将分别采用赫尔姆兹消音器，空气过滤器和四分之一波长管来达到消音目的。首先加入共振频率为116．7Hz的空气过滤器，如图24所示。图25是加入过滤器后的进气口噪声。在以3500rpm为中心的频率带内，进气口噪声大大降低。
图24 加入了空气过滤器之后的进气系统
图25 加入空气过滤器后进气口的噪声
在现有的系统中加入一个频率为66．7Hz的赫尔姆兹消音器，如图26所示。图27为加入消音器后的进气口噪声。在2000rpm附近的噪声就降低到目标噪声线以下。
图26 加入过滤器和赫尔姆兹消音器后进气系统
图27 加入过滤器和赫尔姆兹消音器后进气口噪声
对366．7Hz (5500rpm)的噪声峰值，我们用一根四分之一波长管来降低。图28为加入了波长管后的图，图29对应为这种情况下进气口的噪声。这时5500rpm附近的噪声降低到目标噪声以下。
图28 加入过滤器、赫尔姆兹消音器和四分之一波长管后进气系统
频率 (Hz)
图29 加入过滤器、赫尔姆兹消音器和四分之一波长管后进气口噪声
比较现在的进口噪声与目标噪声，可以看到在4000rpm处，有个小小的峰值高出目标噪声约3dB。观察图21的原始进口噪声，这个转速下的噪声可能是第2阶或者是第4阶贡献的，频率可能是133．3Hz 或者是266．7Hz。可以针对这频率可以来设计四分之一波长管或者是赫尔姆兹消音器。图30为加上了第二个四分之一波长管的进气系统，图31为最后的进口噪声曲线。这样经过加入过滤器、赫尔姆兹消音器和两个四分之一波长管后，进气口的噪声达到了目标噪声。
图30 加入过滤器、赫尔姆兹消音器和两个四分之一波长管后进气系统
图31 加入过滤器、赫尔姆兹消音器和两个四分之一波长管后进气口噪声
六。进气系统的振动与辐射噪声
由於进气系统的一端与发动机相连，而另一端与车体相连，因此减少发动机传递到车体的振动十分重要。干净空气管道中有一段是用柔软材料做成，如橡胶管，形成一个柔性连接，如图32和图32所示。由於这种柔性管的刚度非常低，因此发动机的振动基本上被隔掉，传递到车体上的振动非常小。空气过滤器和赫尔姆兹消音器分别安装在两个托板上，而托板与车体相连。托板与车体之间用橡胶垫隔开，这样车体的振动和进气系统的振动彼此隔开。进气系统绝大多数是用塑料制成，相等于车体来说，本身的质量比较轻，这样在计算车体的振动时，进气系统可以忽略不计。
图32 进气系统、柔性管、托盘
图33 进气系统中的柔性管
尽管柔性管隔离了发动机的振动，但是在进气系统中还是有几个值得注意的振动问题：板壳的振动和气流激励振动。其中板壳的振动很重要。空气过滤器和赫尔姆兹消音器的表面板壳非常薄，当有高速气流从进气系统中流过，这些薄板结构很容易被激励起来，从而辐射出强烈的噪声。因此，空气过滤器和赫尔姆兹消音器的固有频率一定要高出可能激励的频率。比如六缸发动机，这些结构的频率要高于300赫兹。提高结构频率的方法有很多，如在结构内外多加加强劲，结构尽可能地避免大平面，增加壁的厚度等。为了研究辐射噪声，就有必须对进气系统做振动分析，了解系统的模态。另外，在某些结构上采用双层板可以减小辐射噪声。
当气流将进气系统激振起来之后，振动可能会通过空气过滤器和赫尔姆兹消音器的托盘传递到车体上，如图32所示。因此托盘的刚度要尽可能高，而橡胶隔离垫要达到良好的隔振效果。另外，进气系统总长度要小些，这样可以避免声音模态与结构模态在低频处的共振。
汽车噪声振动产生的机理: 产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。从结构上可分为发动机(即燃烧噪声)，底盘噪声(即传动系噪声、各部件的连接配合引起的噪声)，电器设备噪声(冷却风扇噪声、汽车发电机噪声)，车身噪声(如车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声)。其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上，包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动，配气轴的转动，进、排气门开关等引起的噪声)。因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关。 此外，汽车轮胎在高速行驶时，也会引起较大的噪声。这是由于轮胎在地面流动时，位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声，以及轮胎花纹与路面的撞击声。噪声的控制根据噪声产生和传播的机理，可以把噪声控制技术分为以下三类：一是对噪声源的控制，二是对噪声传播途径的控制，三是对噪声接受者的保护。其中对噪声源的控制是最根本、最直接的措施，包括降低噪声的激振力及降低发动机部位对激振力的响应等，即改造振源和声源。但是对噪声源难以进行控制时，就需要在噪声的传播途径中采取措施，例如吸声、隔声、消声、减振及隔振等措施。汽车的减振降噪水平与整车的动力性、经济性、可靠性及强度、刚度、质量、制造成本和使用密切相关。 1 发动机振动和噪声 1)发动机本体噪声降低发动机噪声是汽车噪声控制的重点。发动机是产生振动和噪声的根源。发动机本体的噪声可分为机械噪声和燃烧噪声，配气机构、正时齿轮及活塞的敲击噪声等合成的。 解决方案:降低发动机本体噪声就要改造振源和声源，包括用有限元法等方法分析设计发动—声。例如在油底壳上增设加强筋和横隔板，以提高油底壳的刚度，减少振动噪声。另外，给发动机涂阻尼材料也是一个有效的办法。阻尼材料能把动能转变成热能。进行阻尼处理的原理就是将一种阻尼材料与零件结合成一体来消耗振动能量。它有以下几种结构：自由阻尼层结构、间隔自由阻尼层结构、约束阻尼层结构和间隔约束阻尼层结构。它的采用明显地减少了共振的幅度，加快了自由振动的衰减，降低各个零件的传振能力，增加了零件在临界频率以上的隔振能力。目前，已有一些国家的专家设计了一种发动机主动隔振系统，用于减少发动机振动，以达到降低噪声的目的。 传播方式:机械噪声──通过机体向外传播 燃烧噪声──通过发动机体向外传播 (2)进气噪声 进气噪声是发动机的主要噪声源之一，系发动机的空气动力噪声，随发动机转速的提高而增强。非增压式发动机的进气噪声主要成分包括周期性压力脉动噪声、涡流噪声、汽缸的亥姆霍兹共振噪声等。增压式柴油机的进气噪声主要来自增压器的压气机。二冲程发动机的噪声源于罗茨泵。 解决方案：最有效的方法是采用进气消声器。类型有阻性消声器(吸声型)、抗性消声器(膨胀型、共振型、干涉型和多孔分散型)和复合型消声器。将其与空气滤清器结合起来(即在空滤器上增设共振腔和吸 声材料，例R3238型)就成为最有效的进气消声器，消声量可超过20dBA。
汽车噪声声音品质主观评价及控制 第一章绪论 1.1 论文研究的背景 随着现代社会的发展以及对高质量生活的不断追求，人们对车辆乘坐的舒适性要求越来越高。车内噪声不仅降低了乘坐的舒适性，还增加了驾驶员的疲劳感，容易使人烦躁，甚至危及行车安全。除此之外，也影响到人们对汽车质量的评价，进一步影响到汽车的销售。因此，如何控制和改善车内噪声就显得尤为重要。 传统的噪声控制，只强调噪声量级的大小，认为噪声级越低越好。为了得到舒适的车内环境，以前主要采取降低车内噪声的声压级的办法。随着研究的不断深入，我们发现传统的声压级不足以描述汽车噪声的全部特征，单纯地降低声压级并不能改善汽车乘坐的舒适性。近年来人们提出了声品质(Sound Quality)：声品质是在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性。汽车声品质就是在满足人和环境的要求下，寻求符合汽车特性的产品声音。声品质的研究实际上提出了现代噪声控制的理念，即噪声控制不仅仅是消极被动地降低噪声的声压级，而是能够根据顾客的主观评价，通过合理有效的措施，使特定产品的噪声听上去不仅仅安静，而且尽可能的悦耳，甚至调节噪声至理想状态，并使不同的产品有各自独特的声音特性。除了频率及强度两大因素外，声品质的研究更强调心理声学及非声学因素等的直接影响。 1.2 汽车NVH 研究汽车噪声就要谈到NVH技术，汽车NVH是指汽车的Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(舒适性)，主要是研究汽车噪声振动对整车性能及舒适性的影响。 Noise(噪声)是指引起人烦躁而危害人体健康的声音。汽车噪声不但增加驾驶员和乘员的疲劳从而影响汽车的行驶安全，而且对环境造成噪声污染。噪声常用声压级评价，其频率范围在20Hz-20kHz。汽车噪声主要包括结构噪声(车身壁板振动产生的噪声)、辐射噪声(如发动机、排气系统、制动器等辐射的噪声)、空气动力噪声(风噪、空气摩擦车身形成的噪声)等。 Vibration(振动)描述的是系统状态的参量(如位移)在其基准值上下交替变化的过程。汽车低频振动危害驾驶员和乘员的身体健康，同时不良的振动会给汽车零部件带来损坏，影响零部件的寿命。振动是噪声产生的原因，因此，振动和噪声的研究是密不可分的。 Harshness(舒适性)指的是振动和噪声的品质，它并不是一个与振动、噪声相并列的物理概念，而是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能用客观测量方法来直接度量。由于声振粗糙度描述的是振动和噪声使人不舒服的感觉，因此有
附件1 汽车发动机振动噪声测试系统 1用途及基本要求： 该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。 2设备技术要求及参数 2.1设备系统配置 2.1.1数据采集系统一套； 2.1.2数据测试分析软件一套； 2.1.3传声器 2个； 2.1.4加速度计 2个； 2.1.5声强探头 1套； 2.1.6声级校准器 1个； 2.1.7笔记本电脑一台 2.2数据采集、控制系统技术要求 2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200～240V交流； 2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境； 2.2.3整机消耗功率<150W； 2.2.4工作环境温度：-10?C ～50?C； 2.2.5中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑； 2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道； 2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术，动态围160dB； 2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz； 2.2.9系统留有扩充板插槽，根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等； 2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。大系统可分拆成多个小系统独立运行； 2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC； ②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；
汽车振动噪声与控制文献综述 中国汽车产业已进入内涵式发展的稳健增长期，车型品质的提升已取代产能的增长成为发展的主流，这对汽车的噪声、振动与声振粗糙度(Noise, Vibration, Harshness, NVH)提出日益苛刻的要求，使得汽车NVH性能越来越受到重视，成为衡量汽车品质最重要的指标之一。 前期汽车NVH控制主要集中在发动机、车身等主要系统上，随着这些主要系统的NVH问题得到解决，其研究重心开始转向声品质技术、新能源汽车NVH、车身底盘NVH、制动系和悬架系NVH以及振动主动控制等方面。 汽车的NVH问题可以从三个层面上考虑：接受体（方向盘的加速度或人耳处的声压等，但最终是人对振动噪声的感觉）；传递路径（隔振隔声系统，车身及内饰等）；振动噪声源（发动机/驱动电机、齿轮传动系统、路面不平、风噪声等）。 一、接受体处NVH分析与控制 1.1声品质评价 首先，在对车辆振动与噪声进行分析前需对其NVH状况进行评价。驾驶室内成员处的振动评价相对简单，而人耳对噪声的感知则较为复杂，同时由于汽车车身及底盘技术、汽车发动机技术的突飞猛进，特别是新能源汽车的持续推广，除发动机噪声外，其他排气噪声、传动系噪声、轮胎噪声、空气动力噪声及车身壁板结构振动辐射噪声等，对车辆整体噪声的贡献相对增大，使得车辆噪声控制问题变得更加复杂。 因此，声品质技术应运而生。声品质是指在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性，声品质中的“声”是人耳的听觉感知，“品质”则是指人耳对声音事件的听觉感知过程，并最终做出的主观判断。人是声品质最终的接受者和最直接的评价者，声品质受到声音固有特性、评价者的生理、心理等各方面的综合影响，因此声品质的研究是一个综合多领域的多学科研究。 声品质主观评价是以人为主体，通过问卷调查或评审团评议的形式，运用试验心理学来研究噪声问题，涉及测试对象选择、噪声准备、听测环境和评价方法
( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2021新版汽车噪声控制技术的最新进展与发展趋势 Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
2021新版汽车噪声控制技术的最新进展与 发展趋势 摘要：对汽车噪声控制技术领域的最新进展及发展趋势进行综述,包括噪声控制技术在汽车新产品设计中的应用(整车级别的声学品质目标设定、系统和元件级别的声振特性目标设定)、NVH仿真分析的置信度、NVH虚拟环境技术、车辆噪声控制的材料及结构技术等相关主题。 关键词：汽车噪声控制技术趋势 1前言 近年来,随着发动机技术的突飞猛进,发动机噪声有较大幅度的降低。发动机之外的其他噪声来源如传动系噪声、轮胎噪声、排气噪声以及车身壁板结构振动辐射噪声等,对车辆整体噪声的贡献份额相对增大,对它们实施控制的重要性也与发动机噪声控制同样重
要。 车辆噪声控制问题的复杂程度剧增,主要体现在噪声控制方向的模糊性、广泛性,以及各类噪声来源与车辆整体噪声水平之间的弱相关性。这里需要指出,由车身壁板结构振动辐射的噪声,在车内空间建立声场并与车身结构振动相耦合,其噪声能量主要集中在低频。对于这类噪声,特别是在20～200Hz的频段内,给人的主观感受是一种所谓的“轰鸣声”,即通常所说的“Booming”,能造成司乘人员强烈的不适感。在如此低的频段内,常规的吸声降噪措施几乎无效。目前,主动消声技术尚不成熟,由于其用做控制声源的大体积低频扬声器的空间布置受到限制,亦不能很好地实现工程应用。事实上,对Booming的控制仍是目前世界性的难题。 当前,同档次车型在常规性能方面的综合性价比越来越接近且均已达到较高水平,因此,提高车辆噪声控制水平已成为新的竞争焦点和技术发展方向。在此背景下,车辆的NVH(Noise/Vibration/Harshness)性能正逐渐演变为重要的设计指标,这也是用户所关心的整车性能指标之一。汽车噪声控制水平必将
汽车NVH介绍
1.NVH现象与基本问题 2.噪声与振动源 3.NVH传递通道 4.NVH的响应与评估 5.NVH试验 6.NVH的CAE分析 7.NVH开发 8.汽车声品质
动态性能 静态性能 汽车的性能 ?汽车的外观造型及色彩 ?汽车的内室造型、装饰、色彩?内室及视野 ?座椅及安全带对人约束的舒适性 ?娱乐音响系统?灯光系统?硬件功能 ?维修保养性能?重量控制 ?噪声与振动（NVH ）?碰撞安全性能?行驶操纵性能?燃油经济性能?环境温度性能?乘坐的舒适性能?排放性能?刹车性能?防盗安全性能?电子系统性能?可靠性能 NVH 是汽车最重要的指标之一
汽车所有的结构都有NVH问题 ?车身 ?动力系统 ?底盘及悬架 ?电子系统 ?…… 在所有性能领域（NVH，安全碰撞、操控、燃油经 济性、等）中，NVH是设及面最广的领域。
什么是NVH？ NVH : N oise, V ibration and H arshness ?噪声Noise: ●是人们不希望的声音 ●注解: 声音有时是我们需要的 ●是由频率, 声级和品质决定的 ●频率范围: 20-10,000 Hz ?振动Vibration ●人身体对运动的感觉, 频率通常在0.5-200 Motion sensed by the body, mainly in .5 hz-50 hz range ●是由频率, 振动级和方向决定的 ?不舒服的感觉Harshness ●-Rough, grating or discordant sensation
为什么要做NVH? ?NVH对顾客非常重要 ?NVH的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素. ?NVH影响顾客的满意度 ?在所有顾客不满意的问题中, 约有1/3是与NVH有关. ?NVH影响到售后服务 ?约1/5的售后服务与NVH有关
机械振动理论部分 第一章振动基础理论 1、振动系统的基本元件：弹性元件，惯性元件，阻尼元件 2、解决振动问题的基本方法：解析法和实验法 3、简谐振动的三要素：振幅，圆频率，初相位 4、简谐振动的合成，包括同频率，不同频率公有周期的求解和矢量图的表示 第二章单自由度系统的振动 1、要求掌握单自由度无阻尼系统的自由振动方程，包含计算和分析 2、串联弹簧和并联弹簧的特征及等效弹簧求解公式 3、单自由度有阻尼系统的衰减振动运动方程求解，阻尼固有频率，衰减振动周期及阻 尼比系数的求解 以上内容以作业题和例题为主要复习内容 第三章受迫振动 1、简谐激励作用下系统的受迫振动响应的计算和分析 2、任意激励作用下系统的受迫振动，以例题和作业题为重 3、受迫振动共振的条件激振力频率等于系统的固有频率 4、积极隔振和消极隔振的定义 5、隔振系统的设计，以例题和作业题为重 第四章多自由度系统的振动分析 第五章二自由度系统的振动分析 1、刚度影响系数的求解 2、固有频率和主振型的求解，例题和作业题为重点，会画振型图 3、无阻尼系统对初始条件作用下系统的振动分析，重点掌握结论 4、动力减振器的例题复习 汽车振动与噪声控制复习 汽车发动机的振动分析与控制 1、汽车发动机工作中主要激励源：不平衡惯性力和不平衡惯性力矩 2、针对单缸发动机，由于惯性力矩的作用产生使曲轴旋转的主动力矩，该力矩会激起曲轴的扭转振动。 3、作用在气缸活塞顶部的气体压力对汽车产生什么样的影响？只会使汽车气缸受到拉伸和压缩，不会传到发动机外而去引起汽车振动。 4、往复惯性力Pj和离心惯性力Pr的铅垂分量会使汽车产生（）振动？整车的铅垂振动 5、气体压力Pg和惯性力Pj与活塞对缸壁的压力Pn构成的反转力矩，会产生何种影响？反转力矩将通过发动机支承点传到车架上，整车产生横向摆动，旋转矢量的离心惯性力Pr 的水平分量会传到车架上，引起整车的水平振动。 6、为了减少直列多缸发动机的干扰力和干扰力矩引起发动机和车架的振动，通常采取以下措施来减少或消除这些干扰。（合理布置曲柄间的相互位置、采取有效的平衡方法、点火顺序和采取隔振措施） 7、V型发动机在计算发动机的干扰力和力矩时，需考虑V型气缸的（）。合成系数或V型角 8、振动隔离分为两种：（）和（）。主动隔振和被动隔振
第八章汽车噪声与振动的评价 第一节概述 汽车噪声与振动的评价标准是由三个因素来决定的。第一是顾客的要求，第二是公司的技术水平，第三是政府的法规。噪声振动评价有车内噪声与振动评价，系统和零部件的噪声与振动评价，车外噪声评价。 噪声与振动评价的第一个方面是车内评价。顾客购买汽车的时候，最关心的是坐在汽车里面对噪声与振动的感觉，这就是车内噪声评价。它是从顾客的角度来评价一部车的噪声与振动大小，所以也叫顾客层次的评价。顾客在购买汽车时，对汽车的价格、品牌等有自己的定位。他们会根据这个定位来期待车内的噪声与振动的水准。比如豪华车的噪声与振动就应该比普通车的低。汽车公司在得到了市场调查结果后，就会以它为指南，然后将市场上相近的几款车拿来做“比较车”。在测量了这些“比较车”的噪声与振动后，汽车公司就会结合顾客的反馈和“比较车”的测量结果，来确定自己将要开发的汽车在市场上的定位和噪声与振动量级。车内评价反映了一部汽车整体噪声与振动水准，所以又叫整车评价。汽车有很多性能，噪声与振动就是其中的一个重要性能。整车评价是汽车产品开发的核心。 噪声与振动评价的第二个方面是系统和零部件的评价。在开发的初期，在车内噪声与振动指标确定后，这个指标就分解到各个系统和零部件。在以后的开发过程中，所有系统和零部件的开发就是以车内指标为中心进行的。比如车内噪声分解到排气系统，排气系统就设立排气尾管的噪声指标、排气系统的辐射噪声指标、消音器的传递损失指标、挂钩传递力指标等等。能否达到系统和零部件的噪声与振动指标就完全取决于汽车公司和供应商的技术水平和制造 能力。这些决定了一家公司在市场上的竞争力。 噪声与振动评价的第三个方面是“通过噪声”。汽车在通过街道和居民区时会产生噪声。过大的噪声会影响人们的休息和生活，於是政府颁定法规，规定当汽车通过街道时，在一定的距离内，其噪声不能超过某个标准，这就是通过噪声。每个国家有自己的通过噪声标准，ISO也有一个统一的噪声标准。现在欧洲和日本的通过噪声标准比美国要严些，因为欧洲和日本的人口密度比美国大得多。 在这三个评价之中，车内评价取决于顾客，通过噪声取决于政府法规，这两个评价都是汽车公司以外的事情，但却决定了汽车的销售。本章集中介绍这两种噪声与振动的评价指标。第二个评价，即系统和零部件的评价是公司内部的事情，本书的绝大多数篇幅都是在讲述系统和零部件的噪声与振动技术以及要求达到的水准，本章就不再介绍了。 在评价汽车噪声与振动时，还可以分为主观评价和客观评价。主观评价是顾客对车内噪声振动的直观感觉，感觉声音是安静还是吵闹，是和谐还是刺耳，感觉振动大小和舒适性。比如，一般顾客喜欢车内安静和舒适，而运动车的顾客则喜欢车内的声音听起来马力十足，开车时使人产生动感。客观评价是通过分析和测量的方法得到噪声与振动的参数来评价车内噪声与振动的大小和好坏。传统上，主观评价和客观评价是分开的，很难彼此代替。可是近年来，研究人员和工程师们一直在研究怎么样用定量的方法来描述主观评价。比如说声品质(将在本章介绍)原来是一个单纯的主观评价，是司机和乘客对汽车噪声的主观反应，可是现在我们可以通过测量曲线上来判断一部车的声品质的好坏。 车内噪声与振动的主观评价指标包括主观定级和声品质。主观定级是人为地把噪声或者
汽车的振动测试技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
汽车的振动测试技术 汽车供应商们采用先进的振动测试技术来保证汽车在行驶中的安静和平稳。汽车上的零件和组装件必须经受振动可控测试技术的检验。 汽车内部从仪表板到桌椅，从安全气囊传感器到引擎注油泵，诸多零部件都要经过精确振动模式和幅度的测试。 在有些情况下，要用振动测试法验证汽车的各种装置在一般路面条件下不会损坏。在另一些情况下，通过振动测试来识别机械发出的烦人的噪声。 在振动控制的工业中，开发成功的数字信号处理技术有可能在实验室和生产线上制造成更加贴近真实的振动环境。今天，振动测试除了使用随机波、正弦波和冲击波的传统方法，又增加了更加复杂的方法，比如随机波上加正弦波和波形复制。 正如名称所示，随机正弦波是把随机振动与正弦波结合起来形成复杂的振动形式；波形复制振动模仿出真实的汽车振动环境。随机正弦波振动把多个正弦波与具有宽频带的噪声结合在一起。正弦波振动可以是固定的或者是扫描式的谐波或非谐波振动，而且在整个频带内的振动幅度是可变的。就模仿在路面变化行驶中的随机振动的汽车来说，其引擎转速增加或减少时，随机正弦波振动是很好的测试方法。 实际应用 采用随机正弦波振动和波形复制方法对汽车进行测试，可真实地再现汽车行驶中的实际环境，用作设计验证和质量控制。 ?仪表板 许多汽车制造厂对仪表板组件进行振动测试以检查其发出的咯吱声和卡嗒声。这一项是新车购买者可能最不满意的地方，在保证金中占很大份额。 为了测试建造了专用振动台，它不使用风扇，为的是造成清静的环境来验证振动中的仪表板是否有咯吱声和卡嗒声。因为没有通风散热，只能在温升超过工作温度时做短时间的振动测试，然后测试要暂停一会儿让设备冷却下来。 除振动台外，所有能发出噪声的仪器设备，包括振动台的控制器都应放在测试室的列边。遥控面板和显示器要悬挂在测试装置的上面，便于工作人员能听见噪声并控制测试过程。 用于检验咯吱声和卡嗒声的振动模式，由随机波、扫描正弦波和代表负荷的多段波形所构成。其振动幅度要控制在汽车正常行驶中的额定实验值内。为了避免振动过于猛烈。要维修部件并做好紧固工作。 在振动测试中，操作人员起着关键性的作用，例如施加扫描式正弦波来重复加速引擎的振动模式，此时可能要加上几次扫频来发现异常的噪声。由于咯吱声和卡嗒声难于发现起因，操作者必须停止对仪表板做下一步的操作，并且用于动方式来控制振动频率和振幅，检查产生噪音的真正原因。这样才能找到产生噪声的机理，许多设备生产厂也采用这种方法作为质量控制的手段。
《车辆振动与噪声控制》课程教学大纲 课程代码：020242025 课程英文名称：Control of Vehicle Vibration and Noise 课程总学时：32 讲课：26 实验：6 上机：0 适用专业：车辆工程装甲车辆工程能源与动力工程交通运输 大纲编写（修订）时间：2017.5 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 车辆振动与噪声控制是车辆工程专业、装甲车辆工程、能源与动力工程和交通运输专业的专业选修课。面对激烈竞争的汽车市场，除了提高汽车的各项性能指标和经济指标外，降低汽车振动与噪声，提高汽车运行舒适度已成为现代汽车设计及新技术开发研究的一个重要方面。本课程的主要任务是使学生了解并掌握汽车振动的基本要素；单自由度、二自由度及多自由度振动的基本特性；随机振动的统计特性及汽车的平顺性分析。通过本课程的学习，能培养学生对工程实际问题观察、分析及解决的能力，为从事专业设计与研究打下坚实的基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过本课程的学习，学生要对本课的基本内容有系统的理解，掌握其基本概念、理论和方法，运用这些理论分析，解决工程实际问题，并达到如下要求： 1．具有建立典型汽车结构力学模型的能力，并能够确定其边界条件和初始条件。 2．掌握模型系统的模态分析与响应分析方法。 （三）实施说明 教师在授课过程中可以根据实际情况酌情安排各部分的学时，课时分配表仅供参考。教师要注重对基本概念、基本方法和解题思路的讲解，以便学生在实际应用中能举一反三，灵活运用。根据专业特点，教师应结合实际问题，在教学过程中注意理论与实际结合，突出实际应用。 （四）对先修课的要求 本课程的先修课程有《高等数学》等相关课程。 （五）对习题课、实验环节的要求 结合有关章节中的重点和难点问题以及典型的问题，安排一定的习题练习，并以讲、练、讨论相结合的方式进行。引导学生对所学内容的基本概念、基本原理和基本方法有更加深入的了解。结合每次课的内容、重点和难点，有针对性的布置与有关实际问题相联系的思考题。 （六）课程考核方式 1.考核方式：考查。 2.考核目标：考核学生对单自由度及多自由度振动基本原理掌握情况，在此基础上掌握模态分析的基本理论。通过对汽车模型的简化，在一定路面激励下，分析汽车的平顺性。 3.成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩占10%，实验成绩占10%，考试成绩占80%。 平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。 （七）主要参考书目:
汽车噪声与振动 ——理论与应用 第二章 声学基础 1、描述声音的参数：声压、频率、质点速度、声功率等 2、声压：当地声压与大气压之差。 3、有效声压：瞬时声压对时间取均方根值。 4、声音强弱评价：声功率、声强、声压 5、听阈声压：对于1000Hz 纯音，人耳刚刚能够听到的声压为2*10-5Pa 。 6、痛阈声压：人耳难以忍受的声压为20Pa 。 7、声压级：取一个参考声压，用某个测量或计算的声压的平方与这个参考值的平方相比，再取自然对数，然后再乘以10，就得到声压级。公式如下： 20 2 lg 10P P L p ?=（参考值50102-?=P Pa ） 声功率级：声源的声功率与参考声功率的比值，再取自然对数，然后乘以10。 lg 10W W L w ?=（参考值12010-=W W ） 声强级：某一点的声强与参考声强的比值，再取自然对数，然后乘以10。 lg 10I I L I ?=（参考值12010-=I 2-?m W ） 第十章 发动机的振动
第十一章发动机的噪声 发动机两种噪声：纯音和混杂音。纯音是窄频带的，用抗性消音器；混杂音是宽频带的，用阻性消声器。 抗性消声器：将能量反射回声源，从而抑制声音。 阻性消声器：声能被吸声材料吸收并转化成热能，从而消声。 燃烧噪声：由于气缸内燃烧，将活塞对缸套的压力振动通过缸盖—活塞—连杆—曲柄—机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声。 机械噪声：活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构、喷油系统、辅助皮带、正时皮带等运动件之间的机械撞击所产生的振动激发的噪声称为机械噪声。 第十二章管道声学及进气系统的噪声与振动分析 进气管截面积越大，功率损失越小；进气管截面积越小，空气噪声越低——相矛盾。 进气系统噪声主要是指进气口处的噪声，此噪声源离车厢很近，对车内噪声贡献很大，同时，进气噪声也是最主要的通过噪声源。 第十三章排气系统的噪声与振动 第一节排气系统的噪声
汽车NVH 特性中振动与噪声概述 摘要 随着汽车产业的发展，N V H 已经成为评价汽车品质的最重要的技术指标。本文介绍了汽车的N V H 特性的意义，分析了汽车振动噪声的来源及其产生的机理，提出了相应的控制策略。 关键词:汽车、N V H 、振动、噪声 1 引言 汽车的噪声( Noise) 、振动( Vibration) 、声振粗糙度( Harshness) 统称为汽车的NVH 特性[1], 是衡量汽车设计及制造质量的一个重要因素。声振粗糙度又可称为不平顺性或冲击特性, 与振动和噪声的瞬态性质有关, 描述了人体对振动和噪声的主观感受,不能直接用客观测量方法来度量。乘员在汽车中的舒适性感受以及由于振动引起的汽车零部件强度和寿命问题都属于NVH 的研究范畴。从NVH 的观点来看, 汽车是一个由激励源( 发动机、变速器等) 、振动传递器( 由悬架系统和连接件组成) 和噪声发射器( 车身) 组成的系统[2]。汽车NVH 特性的研究应该以整车作为研究对象, 但由于汽车系统极为复杂, 因此, 经常将它分解成多个子系统进行研究, 如发动机子系统( 包括动力传动系统) 、底盘子系统( 主要包括悬架系统) 、车身子系统等。 随着社会的进步、科技的发展和人们的生活水平的不断提高，人们对汽车品质的要求也越来越高。另一方面，由于国内汽车制造业的迅速发展，竞争的日益激烈，各汽车制造企业加大对汽车品质的研究，而NVH已经成为评价汽车品质的最重要的技术指标。国外各大汽车公司投巨资研究NVH，可以说，NVH 问题已经关系到公司未来的成长。 在NVH 的特性中，振动与噪声是最为重要的两个指标[3]。汽车是一个由激励源（发动机、变速器、路况、轮胎等）、振动传递器（由悬挂系统和连接件组成）和噪声发射器（车身）组成的系统。 2 振动噪声的研究 振动噪声的来源主要有：⑴发动机振动噪声；⑵空气动力引起的振动噪声； ⑶轮胎而引起的振动；⑷传动系统齿轮啮合冲击产生的振动噪声；⑸由于路面不平而产生的振动等等。 2.1 发动机振动噪声及防治措施 发动机是汽车的动力源，发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上,包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动, 配气轴的转动, 进、排气门开关等引起的噪声)，因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。借助于改进悬置、平衡技术以及使用声学隔离材料等技术来降低车身振动噪声[4]。 2.2 空气动力引起的振动噪声 汽车在行驶时，空气动力引起的振动噪声包括：空气通过门窗或孔道进入车内而引起的振动；气流和车身产生涡流而引起的振动以及外面的空气与车身摩擦
汽车振动噪声与舒适度 目录 汽车振动噪声与舒适度 (1) 1 引言 (2) 2 汽车NVH概述 (3) 2.1 汽车NVH定义 (3) 2.2 汽车NVH特性 (3) 2.3 汽车NVH特性研究的应用 (6) 3. 汽车NVH的发展 (8) 4 NVH问题的研究方法 (10) 5 汽车NVH控制与改善措施 (11) 6结束语 (11) 郑建华 11/11/2014
1 引言 汽车发明初期，由于发动机的功率都比较低，基本上都是低速行驶，其振动与噪声问题并不十分明显，然而，随着科学技术的发展和社会的进步，发动机功率不断增大，高速公路的出现更是促进了车速的快速提高，这就导致了车辆噪声问题的日益突出。车辆噪声不仅会造成环境污染，而且会影响驾驶员行驶的专注程度和车辆的行驶安全，甚至会对车内人员的精神和生理造成危害。所以，多数顾客在选购汽车时都希望汽车的驾驶环境是安静的，乘坐起来是平稳的，能够享受驾驶的乐趣，为此，汽车的振动与噪声性能就显得尤为重要。统计结果显示，汽车的振动与噪声性能和顾客对汽车总体印象评价有直接关系，顾客除了追求传统的低噪声与振动外，对于声音品质的要求也越来越高，于是，汽车的NVH(Noise、Vibration & Harness)性能，即噪声、振动和声振粗糙度性能便成为当前研究的热点。 为控制车辆产生的噪声污染，各国相继出台了相关的环保法规和标准，严格限制车辆产生的噪声。我国于1979年出台了机动车噪声允许标准GB1495-1979，2002年在《机动车辆允许噪声》基础上又颁布了GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》，与先前颁布的GB1495-1979相比，GB1495-2002弥补了GB1495-1979的一些缺陷，对测量场地应达到的声学条件加以具体规定。不过，GB1495-2002却只相当于欧洲经济委员会1997年颁布的ECE R51/02《汽车加速行驶车外噪声限值》，2007年，欧洲经济委员会针对机动车辆噪声又制定了新版测试方法，简称ECE R51/03[4]，与ECE R51/02相比要求更加严格。由此可见，国内在机动车辆噪声法规制定和实施方面与发达国家存在不小的差距，车辆噪声与振动问题需要进一步加强，汽车的设计水平也有待提高。与国外一些著名的大汽车公司，如德国大众、日本丰田、美国通用等相比，国内汽车厂家在车辆NVH 性能研究方面还存在很大差距，研究不够深入，这也成为制约国产汽车发展的一个重要因素。汽车通常由发动机、底盘、电气设备和车身系统组成，而承载式轿车车身系统是车内乘员的直接载体，主要由钣金件组成，它的设计既要考虑汽车行驶安全性，又要考虑乘坐空间、空气阻力和外型美观等问题，而且车身振动特性及车内噪声特性也直接影响乘客的乘坐舒适性。针对车辆乘坐室内的噪声问题，研究其产生机理，探索车内噪声产生的途径并采取一些方法进行控制，譬如，通过结构修改、敷设阻尼层、附加质量等控制板件的振动辐射噪声，有利于改善车内的声学特性，对提高汽车的市场竞争力有着重大意义。
车辆噪声污染的危害与控制 随着汽车工业的迅速发展，人们对于汽车的舒适性和振动噪声控制的要求越来越严格。据国外有关资料表明，城市噪声的70%来源于交通噪声，而交通噪声主要是汽车噪声。它严重地污染着城市环境，影响着人们的生活、工作和健康。所以噪声的控制，不仅关系到乘坐舒适性，而且还关系到环境保护。然而一切噪声又源于振动，振动能够引起某些部件的早期疲劳损坏，从而降低汽车的使用寿命；过高的噪声既能损害驾驶员的听力，还会使驾驶员迅速疲劳，从而对汽车行驶安全性构成了极大的威胁。所以噪声控制，也关系到汽车的耐久性和安全性。因此振动、噪声和舒适性这三者是密切相关的，既要减小振动，降低噪声，又要提高乘坐舒适性，保证产品的经济性，使汽车噪声控制在标准范围之内。 1噪声的种类 产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。从结构上可分为发动机(即燃烧噪声)，底盘噪声(即传动系噪声、各部件的连接配合引起的噪声)，电器设备噪声(冷却风扇噪声、汽车发电机噪声)，车身噪声(如车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声)。其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上，包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动，配气轴的转动，进、排气门开关等引起的噪声)。
因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。 此外，汽车轮胎在高速行驶时，也会引起较大的噪声。这是由于轮胎在地面流动时，位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声，以及轮胎花纹与路面的撞击声。 2噪声要求 欧洲的法规规定，从1996年10月起，客车的外部噪声必须从77dBA 降到74dBA，减少了一半噪声能量，到本世纪末进一步降低到71dBA。日本的法规规定，小型汽车在今后十年内噪声标准控制在76dBA以下。国内的一些大城市也计划在2010年交通干线的噪声平均值控制在70dBA以内。而据国内目前有关资料表明，国内的大客车的噪声许可值则不得超过82dBA，轻型载货车为83.5dBA。由此可见，我国在车辆噪声控制方面还得狠下工夫。 3噪声评价 噪声评价指标主要是指车内、外的噪声值和振动适应性。评价方法可分为主观评价和客观评价。影响汽车噪声主观评价的主要因素是舒适性、响度和确定性，例如可以利用语义微分法进行主观评价。在客观评价时，可以采用PCNM噪声测量装置测量试验进行分析；此外模
汽车振动噪声（ＮＶＨ）＠制——汽车工业面临的新问题 黄遵国，王 彦 （东风汽车有限公司商用车技术中心，湖北武汉４３００５６） 摘要：汽车ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）特性是汽车五大重要性能之一，是汽车行业与相关汽车零部件行业关注的综合性问题。本文分析了车内振动、噪声的产生原因及传递路径，并给出了汽车主要的减振、降噪、密封零部件（如动力总成悬置、底盘村套、悬架系统、筒式减振器等）的结构形式，工作原理、发展趋势等，并展望了汽车ＮＶＨ控制技术的发展前景。 关键词：汽车ＮＶＨ；汽车ＮＶＨ零部件；汽车密封件中图分类号：ＴＱ １５３ 文献标志码：Ａ ＩｍｐｒｏｖｉｎｇＶｅｈｉｃｌｅＮＶＨＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－－ＡＮｅｗＰｒｏｂｌｅｍＥｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｂｙＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＩｎｄｕｓｔｒｙ ＨＵＡＮＧ Ｚｕｎｇｕｏ，ＷＡＮＧＹａｎ （ＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＶｅｈｉｃｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒ，Ｄｏｎｇｆｅｎｇ ＭｏｔｏｒＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ４３００５６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＮＶＨ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆｔｈｅｆｉｖｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｅｎｇｏｔ ｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｂｙａｕｔｏ‘ ｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐａｔｈｏｆｖｅｈｉｃｌｅＮＶＨｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅｐａｐｅｒ．Ａｌｓｏｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｏｐｅｒ— ａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｓｏｍｅｓｕｂｓｙｓｔｅｍｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅＮＶＨｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｓｕｃｈ ａｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｉｎｍｏｕｎｔ， ｃｈａｓｓｉｓｂｕｓｈ，ａｎｄ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｅｔｃ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇＮＶＨｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｃｏｍｍｅｎｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＶｅｈｉｃｌｅＮＶＨ，ＮＶＨｓｕｂｓｙｓｔｅｍ。Ｓｅａｌｉｎｇｕｎｉｔ 汽车ＮＶＨ是指在汽车驾乘过程中，驾乘人员感受到的噪声（Ｎｏｉｓｅ）、振动（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）和声振粗糙度（Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）。由于以上三者是同时出现且密不可分的，因此常把它们放在一起进行研究，其中噪声的频率范围为３０Ｈｚ一－４０ｋＨｚ，主要指驾乘人员听到的车内噪声。振动的频率范围为１～２００ Ｈｚ， 主要是驾乘人员感受到的来自于转向盘、地板和座椅的振动。声振粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主观感受的指标，不能直接用客观测量方法来度量。由于声振粗糙度描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此又称Ｈａｒｓｈ－ｎｅｓｓ为不平顺性，又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也称Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ为冲击特性。 车内振动主要来自于２个方面，其一是由动力总成振动向车内的传递；其二是由路面激励通过轮胎向车内的传递。 车内噪声通常也来自２个方面，其一是由动力总成及附件噪声、轮胎噪声、风噪声等空气噪声向车内的传递；其二是由底盘、车身等结构件振动传递到车厢而引起的结构噪声。如图１所示，由车内振动和噪声的传递路径可知，振动问题和噪声问题往往是耦合在一起的。 由于振动和噪声源往往无法改变或很难在短时间内进行优化改进，因此在一款新车型的开发过程中，工程人员往往通过设计优化ＮＶＨ零部件来控 发动机激动｝ｒ．１动力总成振动卜————叫悬Ｊ霞系统 五亟卜——趣圃Ｉ 孰挫 ｋ——＿叫主塑些！ｌ Ｉ！堕堡垫ｌ 圈１车辆振动噪声传递路径 制振动和噪声的传递路径，从而实现对整车ＮＶＨ目标的控制。 ＮＶＨ零部件通常分为减振产品和降噪产品两大类。减振产品主要包括橡胶减振产品、弹簧阻尼减振产品，其中，橡胶减振产品在车内的分布最为广泛，用于动力总成、车身、底盘等各类结构件之间的弹性连接和缓冲。弹簧阻尼减振器主要包括各类悬架弹簧及液压筒式减振器，轮胎和车身的弹性连接起到阻尼的作用。 降噪产品主要包括隔音吸音产品（通常简称为隔音产品）和密封产品，隔音产品涵盖范围很广，主要分布于发动机舱、乘员厢、行李厢和底盘，其中顶棚、主地毯等在内的大部分内饰件同时也是车内噪声控制的重要零部件。因此，在ＮＶＨ领域往往被作为隔音产品进行考虑。密封产品主要是指各类门、窗密封条，其目的是通过密封来隔绝空气噪声的 传递。如图２所示。 《新技术新工艺》?数字技术与机械加工工艺装备 ２０１１年 第７期 ?７３? ；墓Ｉｋ 塑丽
汽车噪声与振动 概述：随着汽车发动机功率的不断提高，噪声与振动的问题日渐突现出来，开始成为汽车开发工程中的主要问题之一。在汽车界，人们在讨论噪声与振动时，常用的一个词就是NVH，即是噪声（Noise）、振动（Vibration）和不舒适（Harshness）三个英文单词首字母的简写。汽车噪声振动有两个特点，一是与发动机转速与汽车行驶速度有关，二是不同的噪声振动源有不同的频率范围。在低速时，发动机是主要的噪声和振动源，在中速时，轮胎与路面的摩擦是主要的噪声和振动源，而在高速时，车身与空气之间的摩擦变成了最主要的噪声和振动源。 近年来汽车噪声振动问题研究现状 行驶汽车的噪声包括发动机、底盘、车身以及汽车附件和电气系统噪声。发动机噪声是汽车的主要噪声源。在我国，车外噪声中发动机噪声约占60%左右。 1.发动机噪声 发动机噪声按其机理可分为结构振动噪声和空气动力性噪声。 1.1结构振动噪声 通过发动机外表面以及与发动机外表面刚性连接件的振动向大气辐射的噪声称为结构振动噪声或者称为表面辐射噪声。根据发动机表面噪声产生机理，结构振动噪声又可分为燃烧噪声、机械噪声以及液体动力噪声。燃烧噪声的发生机理相当复杂，主要是由于气缸内周期性变化的压力作用而产生的，与发动机的燃烧方式和燃烧速度密切相关。机械噪声是发动机工作时各运动件之间及运动件与
固定件之间作用的周期力、冲击力、撞击力所引起的，它与激发力的大小和发动机结构动态特性等因素有关。一般在低速时，燃烧噪声占主导地位；在高转速时，由于机械结构的冲击振动加剧而使机械噪声上升到主导地位。车用发动机的辐射噪声频率范围主要在500～3000Hz内，而其主要噪声辐射部件的临界频率大致在500—800Hz范围内。发动机中液体流动产生的力对发动机结构激振产生的噪声称为液体流动噪声，如冷却系中水流循环对水套冲击产生的噪声。 1.2空气动力性噪声 空气动力性噪声直接向大气辐射噪声源，即由于空气动力学的原因使空气质点振动产生的噪声。空气动力噪声包括进、排气噪声和风扇或风机噪声。排气噪声是发动机的最大声源，进气噪声次之。风扇噪声也是发动机的主要噪声源之一。排气噪声由周期性排气、涡流和空气柱共鸣噪声组成。周期性排气噪声是排气门开启时一定压力的气体急速排出而产生；涡流噪声是高速气流通过排气门和排气管道时产生的；空气柱共鸣噪声是管道中空气柱在周期性排气噪声的激发下发生共鸣而产生。 对于发动机噪声的评价，除考虑其辐射噪声能量总水平外，还应考察以下噪声特性：噪声级及其随发动机工作状态的变化关系、发动机周围空间各点噪声级数值的分布状态、空间各点的噪声频谱以及发动机工作过程各阶段的瞬时声压级。通过这些信息，不但可以比较和评价发动机辐射噪声的大小，还可以深入研究辐射声能频率的分布情况，判断发动机工作循环中辐射声最大的阶段，以便分析产生高噪声的原因，提高噪声控制措施并比较和评价这些措施的有效性和经济上的合理性。 2.底盘噪声 汽车底盘结构固体声源产生噪声主要是传动系噪声和轮胎噪声。传动系噪声频率为400—2000Hz。其中齿轮传动的机械噪声是主要部分。齿轮噪声以声波向空间传出的仅是一小部分，大部分则是变速器驱动桥的激振使各部分产生振动而变为噪声。 按声源的激励性质不同，轮胎噪声主要产生机理可分三大类： (1)气流声机理。随着轮胎的滚动，在与路面接触区，花纹沟内空气不断被吸入与挤出，由此形成“空气泵”噪声，这是横向花纹的一种主要噪声机理。此声源为起伏变化的气体，属气流噪声。 (2)机械声机理。由胎面花纹块撞击路面、轮胎结构的不均匀性以及路面的不平性等因素激发机械噪声，是光面胎及纵向花纹的主要噪声源。 (3)滤波放大机理。轮胎与路面接触处形成喇叭口几何体，对上述噪声起着滤波放大作用。另外，胎面花纹沟与路面所围管道内的空气共振以及轮胎花纹块离开路面处形成的赫姆霍兹共振效应主要为袋状沟的噪声机理。 3.车身噪声 车身噪声主要是由于汽车加速行驶时空气流过汽车表面和孑L道时产生的噪声。该噪声主要来源于气流有明显折弯的地方，在该区域内气流分离，分离区内旋涡脱落，形成噪声。