《汽车标准与法规概论》第五章-噪声法规解析.ppt

1、噪声法规,噪声来源 噪声计量 汽车噪声试验 汽车噪声法规 噪声控制技术,声音的定义 声音的本质是波动。受作用的空气发生振动，当振动频率在2020000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音。 噪声及其主要危害 人们生活和工作所不需要的声音叫噪声。 损伤听力、干扰人们的睡眠和工作，诱发疾病，干扰语言交流，强噪声还会影响设备正常运转和损环建筑结构。,噪声的危害,1.损害听力 有关资料表明: 当人连续听摩托车声8小时以后听力就会受损；若是在摇滚音乐厅，半小时后，人的听力就会受损；若在80分贝以上的噪音环境中生活，造成耳聋的可能性可达50。 2.损害视力 研究指出，噪音可使色觉、色视发生异常。

2、3.有害于人的心血管系统 我国对城市噪音与居民健康的调查表明，地区的噪音每上升一分贝，高血压发病率就增加3%。 4.影响人的神经系统，使人急躁、易怒 噪音可刺激神经系统，使之产生抑制，长期在噪音环境下工作的人，还会引起神经衰弱症。 5.影响睡眠，造成疲倦 噪声对睡眠的危害：突然噪声在40分贝时，可使10的人惊醒，达到60分贝时，可使70的人惊醒。,发动机噪声 传动系统噪声 轮胎噪声,燃烧噪声 发动机机械噪声 进排气系统噪声 发动机风扇噪声,它是汽缸内燃料燃烧时产生的噪声，主要指燃烧时汽缸压力通过活塞、连杆、曲轴、缸体及气缸盖等引起的发动机结构表面振动而辐射出来的噪声,燃烧噪声是可燃混合气燃烧时

3、，因压力急剧上升的气体冲击而产生的。影响汽缸压力的主要因素包括： 发动机转速 负荷 喷油时间 加速运转 不正常燃烧,燃烧噪声 机械噪声 进排气系统噪声 发动机风扇噪声,由于发动机运转而引起的声音，主要指活塞对缸套的敲击声、配气机构、正时齿轮和喷油泵的噪声,活塞及活塞环噪声 传动机构噪声 柴油机供给系噪声 配气机构噪声 其它机械噪声,主要包括：,燃烧噪声 机械噪声 进排气系统噪声 发动机风扇噪声,进排气噪声是由于发动机在进、排气过程的气体压力波动和气体流动所引起的振动而产生的噪声。,进排气噪声种类,燃烧噪声 机械噪声 进排气系统噪声 发动机风扇噪声,风扇噪声主要是空气动力性噪声，它由旋转噪声和涡

4、流声组成，及因机械振动引起的噪声。, 齿轮振动引起的噪声； 轴承的声响； 润滑油的搅拌声； 发动机振动传播到变速器箱体而辐射出的噪声。,轮胎引起的噪声有车内噪声也有车外噪声，前者是轮胎激振车体传到车内的噪声，后者是由于轮胎与路面相互作用而直接发出的噪声。,轮胎直接发出的噪声包括： 轮胎花纹声 道路噪声 弹性振动噪声 风噪声,声音的物理特性和量度一、声音的发生、频率、波长和声速 1.声音的发生 当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在2020000Hz之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音。 2.频率 声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f，单位为Hz。,3

5、.波长 沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间的距离称为波长，用表示，单位为m。 4.声速 一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声速，记作c，单位为m/s。 频率、波长和声速三者的关系：,二 噪声评价指标声功率、声强和声压 声压、声强和声功率(客观指标) 声压声压是由于声波的存在而引起的压力增值。声压单位为Pa。 声强垂直于声波传播方向的单位面积上、单位时间内通过的平均声能。 基准声强I0=10-12W/m2;极限声强 Imax=1W/m2. 声功率声源单位时间内向外辐射的总声能. 基准声功率W0=10-12W,极限声功率WMAX=1W.,2.声压级、声强

6、级和声功率级: 从听阈到痛阈范围宽广,表示起来不方便,且人耳对声音的感觉(主观量)与客观的物理量(声压或生强)之间并不是线性关系而是对数关系. 声压级LP=20lg(p/p0)(dB); 声强级LI=10lg(I/I0)(dB); 声功率级LW=10lg(W/W0)(dB),分贝 分贝是指两个相同的物理量（如A1和A0）之比 取以10为底的对数并乘以10（或20）。 分贝符号为“dB”，它是无量纲的，是噪声测量中 很重要的参量。上式中A0是基准量（或参考量），A1 是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，该对数 值称为被量度量的“级”，亦即用对数标度时，所得到 的是比值，它代表被量度量比基准量

7、高出多少“级”。,三 噪声的主观评价指标响度级与响度,1.响度 响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，响度的单位叫“宋” (sone). ，1宋的定义为声压级为40dB，频率为1000Hz，且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比这个大n倍，则声音的响度为n宋。,定义1000Hz纯音声压级的分贝值为响度级的数值，任何其他频率的声音，当调节1000Hz纯音的强度使之与这声音一样响时，则这1000Hz纯音的声压级分贝值就定为这一声音的响度级值。响度级的单位叫“方” (phon)。,2.响度级,图1声音的主观与客观标度等响曲线,3.计权网络（声音的计量方法） 不同频率的声音,即使

8、响度相同,声压也不同。 声级计或传声筒对声音大小的计量是声压。 为了使检测仪器具有与人的听觉一致的频率反应,在仪器内设计有听觉修正网络,即A、B、C三种计权网络。 现在常用的是A计权网络,即A声级,记为LA (A计权网络除对低频噪声衰减最强外，对高频噪声反应最为敏感，这正与人耳对噪声的感觉相接近。故在对人耳有害的噪声测量中，都采用A计权网络。 ),A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性。 B计权声级是模拟5585dB的中等强度噪声的频率特性。 C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。 D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。,3.计权网络（声音的计量方法）,加速噪声的

9、试验方法 匀速噪声的试验方法 停车噪声的试验方法 车内噪声的试验方法,加速噪声的试验场地图,50km/h,我国匀速噪声试验方法规定，测量场地与加速噪声的测量场地相同，测定时车辆以50km/h的车速匀速通过AB区，变速器取常用行驶档位。,具有代表性的停车噪声试验方法是ISO R362及ISO DIS5130标准，前者是停车噪声的全周噪声测定法即汽车周围噪声的测定方法，后者是排气噪声测定法。,车内噪声测量标准规定，测量跑道应是具有足够长度的平直、干燥的沥青路面或水泥路面，且风速不应大于5.6m/s。并保证测量时不被偶然的其它生源的峰值所干扰。车内噪声测点通常取人耳附近。测量时车辆取用档位以50km

10、/h匀速行驶。同样用声级计读数。,汽车噪声的测量仪器 汽车噪声常用的测量仪器是声级计和频谱分析仪，此外还有标准噪声源、噪声信号发生器、磁带记录仪及电平记录仪等。 1 声级计 声级计是一种测量声音声压级或声压的仪器，由传声器、具有频率计权特性的放大器和一定时间计权特性的检波指示器等部分组成。 被测的声压信号通过传声器转换成电压信号，该电压信号经衰减器、放大器以及相应的计权网络（或外接滤波器），或者输入外接的记录仪器，或者经过均方根值检波器直接推动以分贝标定的指示表头。,2 频谱分析仪 频谱分析仪是以一定频带宽度分析声音的仪器，它主要由测量放大器和多组滤波器组成。 标准噪声源是一种能产生已知声功率

11、级的噪声源，用于测定机器或设备的噪声声功率级，也可用来测定房间的吸声、隔音量及房间的混响时间。 除此而外，在噪声测量中，还利用电平记录仪(笔式伺服记录仪器)记录音频范围内噪声信号的有效值、峰值、平均值等。还可以用磁带记录仪将现场的噪声信号记录和保存下来，而后再在实验室内重放，以便对噪声信息作进一步分析,各国噪声法规比较,修订本92/97/EEC ECE R51/02,汽车加速行驶车外噪声限值变化（M1类）,汽车加速行驶车外噪声限值变化（N3类）,欧盟对汽车轮胎也制定了相应的噪声法规。 1992年欧盟首次颁布了轮胎型式认证指令92/23/EC，然后于2001年，欧盟对该法令进行了修订，公布了新的

12、轮胎型式认证指令2001/43/EC。 对轿车轮胎而言，测试工况的速度范围为70-90km/h；对卡车轮胎，速度范围为60-80km/h.,欧盟 日本 美国 中国,1971年实施了等效于国际标准的现代汽车噪声法规体系。目前实施的噪声法规修订于1992年。,日本等速行驶噪声限值依然维持在1952年的85dB(A)水平； 停车噪声规定摩托车为94dB(A)；轿车限值为96dB(A)；重型货车限值为99 94dB(A).,欧盟 日本 美国 中国,1967年美国联邦颁布了SAE J986小客车和轻型载货车噪声级1969年又批准了SAE J366重型载货车和客车的车外噪声级,美国规定卡车的噪声限值为80

13、dB(A)，按照欧盟法规的测量距离相当于86 dB(A)。 美国法规对在用车辆噪声限值： 1975年： 在距离道路中15m处进行测量，速度低于56km/h的限值为88 dB(A)，超出56km/h的限值为92 dB(A). 1989年： 速度低于56km/h的限值为86 dB(A)，超出56km/h的限值为90 dB(A). 同时还限定了车辆停车噪声，在传声器距离车辆中心线15m处测量，限值为88 dB(A). 加州 在用轿车行驶噪声：82 dB(A),欧盟 日本 美国 中国,1979年我国首次颁布了GB149579机动车辆允许噪声和GB149679机动车辆噪声测量方法； 1996年国家环保局

14、和国家技术监督局联合发布了GB161701996汽车定置噪声限值 2002年，发布了GB14952002汽车加速行驶车外噪声限值和测量方法,GB14952002汽车加速行驶车外噪声限值和测量方法主要参考了联合国欧洲经济委员会ECE R51和ISO 362噪声测量标准，取代了原有两项国标GB149579机动车辆允许噪声和GB149679机动车辆噪声测量方法，从2002年10月1日分2阶段实施。,我国汽车加速行驶车外噪声限值,噪声控制技术,各阶段汽车主要降噪技术,汽车噪声控制原理,隔声法 吸声法 消声法 隔振法 主动控制法,隔声,是噪声控制工程中常用的措施之一。它是利用墙体、各种板材及构件使噪声源

15、和接收者分开，阻断噪声在空气中的传播，从而达到降低噪声的目的。 当声波在传播过程中,遇到匀质屏障物,使一部分声能被屏障物反射,一部分被屏障物吸收,一部分声能透过屏障物辐射到另一空间,透射声能仅是入射声能的一小部分,具有隔声能力的屏障物,称为隔声构件或隔声设备.,吸声,在普通房间里，当室内声源发出噪声时，人们除了可以听到由声源传来的直达声以外，还会听到由室内各表面反射而形成的反射声，使在室内的人们受到更大的噪声影响。当声波入射到物体表面时，一部分能量被反射，一部分能量被吸收，其余一部分声能却可以透过物体。这种情况下，吸声材料和物体的吸声结构就成为一种很重要的防止噪声污染的方法。,49,纤维类材料

16、,纤维类材料又分无机纤维和有机纤维两类。无机纤维类主要有玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉及其制品。有机纤维类主要有棉麻下脚料、棉絮、稻草、海草及由甘蔗渣、麻丝等经过加工而制成的各种软质纤维板,一、吸声材料,50,泡沫类材料,主要有脲醛泡沫塑料、氨基甲酸酯泡沫塑料等。这类材料的优点是容积密度小（1014kg/m3）、导热系数小、质地软。缺点是易老化、耐火性差。目前用的最多的是聚氨酯泡沫塑料,51,颗粒类材料,主要有膨胀珍珠岩、多孔陶土砖、矿渣水泥等。它们具有保温、防潮、不燃、耐热、耐腐蚀、抗冻等优点,52,（1）薄板共振吸声结构 将薄的胶合板、塑料板、金属板等材料的周边固定在框架（称龙骨）上，这种由

17、薄板和板后的封闭空气层构成的系统称为薄板共振吸声结构。当声波入射到薄板上时，薄板就产生振动，发生弯曲变形，板因此而出现内摩擦损耗，使振动的能量转变为热量，达到减噪的目的。当入射声波的频率与板系统的固有频率相同时，便发生共振，板的弯曲变形最大，消耗声能最多。 薄板厚度一般为36mm，空气层厚度为30100mm，其吸声系数一般为0.20.5，共振频率为100300Hz，属低频吸声。若在薄板结构的边缘放一些柔软材料，如橡胶条、海绵条、毛毡等，可以明显改善其吸声效果。,二、吸声结构,53,（2）单孔共振吸声结构 由腔体和颈口组成，腔体通过颈部与大气相通，孔颈中的空气柱很短，可视为不可压缩的整体，当声波

18、入射时，孔颈中的气柱在声波的作用下便像活塞一样做往复运动，与颈壁发生摩擦使声能转变为热能而损耗。当系统的固有频率与入射声波频率一致时，便发生共振，声能得到最大吸收。这种结构对低频吸声作用明显。,54,* 资料来源：,（3）空间吸声体 空间吸声体是由框架、吸声材料和护面结构做成具有各种形状的单元体。它们悬挂在有噪声的空间，各个侧面都能起到吸声的作用，具有吸声系数高、造价低、安装方便等特点。,阻性消声器,阻性消声器主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上，或使之按一定的方式排列在管道中，就构成了阻性消声器。当声波进入消声器后，由于摩擦力和粘滞阻力的作用，部分声能转化为热

19、能散失，起到了消声作用。阻性消声器结构简单，能较好地消除中、高频噪声，但不适合在高温、高湿环境中使用，对低频噪声消声效果也较差。在实际应用中被广泛用于消除风机、燃气轮机等的进气噪声。 常见阻性消声器的结构形式有直管式、折板式、片式、蜂窝式、迷宫式、声流式、盘式及室式等。,消声器类型,抗性消声器,抗性消声器不使用吸声材料，它是利用管道截面的突变或旁接共振腔，使声波发生反射或干涉，从而使部分声波不再沿管道继续传播、达到消声的目的。 抗性消声器耐高温、耐气流冲击，适用于消除中低频噪声，实际应用中常用于消除空压机、内燃机和汽车排气噪声。常用的抗性消声器主要有扩张室（也叫膨胀室）消声器和共振腔消声器。

20、扩张室消声器的基本结构是扩张室和接管的组合,复式消声器,阻性消声器在中高频范围内有较好的效果，而抗性消声器可以有效地降低中低频噪声。两者结合起来组成阻抗复合消声器，便可在较宽的频率范围内获得良好的消声效果。 新型消声器 新型消声器中常见的有微孔板消声器 微孔板消声器是我国研制的一种新型消声器。在厚度小于1mm的金属薄板上钻有许多孔径为0.51.0mm的微孔，将其顺着气流方向放置在容器或管路内，并在微孔板后面留有一定深度的腔室，就构成了微孔板消声器,60,一、隔振类型,61,尽管积极隔振和消极隔振在目标上有所不同，但依据的原理和采用的方法基本上是一致的。 常用的隔振器包括：,二、隔振器,金属弹簧

21、隔振器橡即“胶隔振器”,空气弹簧隔振器即“隔振垫”,62,金属弹簧隔振器,金属弹簧隔振器由钢丝、钢板或钢条制成。是目前国内外应用较广泛的低频隔振器，尤其应用于静态压缩量大于5cm或环境条件不允许采用橡胶材料的地方。它具有弹性好、耐高温、耐油、耐腐蚀、寿命长、承载能力高等优点。缺点是本身阻尼小，共振时传递率大，高频隔振性能差。 常用的金属弹簧隔振器有圆柱形螺旋弹簧隔振器和板条式隔振器。,63,Add Your Text,用金属板制成的机罩、风管以及机器设备的壳体等金属结构，常会因振动的传导发生剧烈振动，从而产生较强的噪声。降低这种振动噪声普遍采用的方法是在振动构件上紧贴或喷涂一层高阻尼的材料，或

22、者把板件设计成夹层结构。这种降噪措施习惯上称作阻尼减振，简称阻尼,三、阻尼减振,阻尼材料与阻尼层,常用的阻尼材料有沥青、软橡胶和阻尼浆。阻尼浆是用多种高分子材料配制而成的，可根据配方自己配制。它主要由基料、填料和溶剂三部分组成。,基料 基料是阻尼材料的主要成分，其作用是使构成阻尼材料的各种成分进行粘合并粘接金属板。基料性能的好坏对阻尼效果起决定性作用。常用的基料有沥青、橡胶、树脂等。,填料 填料的作用是增加阻尼材料的内损耗能力、减少基料的用量以降低成本。常用的填料有膨胀珍珠岩粉、石棉绒、碳酸钙、软木粉等。一般情况下，填料占阻尼材料的3060%。,溶剂 溶剂的作用是溶解基料，常用的溶剂有汽油、醋

23、酸乙醋、植物油等。,主动控制,根据声波的相干性或声波辐射抑制的原理，人为制造一个控制声源，使其发生的声音与原来的噪声源辐射噪声大小相等、相位相反的声波，使二者作用相互抵消。,发动机噪声控制,直接从发动机机体及其主要附件向空间传出的声音，都属于发动机噪声。发动机噪声随机型、转速、负荷及运行情况等的不同而有差异，如在转速相同的条件下，柴油机的噪声要比汽油机高。按噪声产生的性质，发动机噪声可分为燃烧噪声、机械噪声和空气动力噪声。,发动机噪声控制,燃烧噪声控制策略 （1）采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度，缩短滞燃期，降低空间雾化燃烧系统的直喷式柴油机的燃烧噪声。 （2）应用废气再循环技术也可降低柴油机的

24、燃烧噪声。 废气再循环技术通过降低气缸最高压力，在抑制NOX产生的同时，也降低了燃烧噪声。,（3）采用双弹簧喷油阀实现预喷。即将原本打算一个循环一次喷完的燃油分两次喷。 第一次先喷入其中的小部分，提前在主喷之前就开始进行着火的预反应，这样可减少滞燃期内积聚的可燃混合气数量。这是降低直喷式柴油机燃烧噪声的最有效措施。,（4）共轨喷油系统是一种很有前途的直喷式轿车柴油机电子控制高压燃油喷射系统，它能减少滞燃期内喷入的燃油量，特别有利于降低燃烧噪声。,（5）采用增压。柴油机增压后进入气缸的空气充量密度、温度和压力增加，从而改善了混合气的着火条件，使着火延迟期缩短。虽然增压柴油机最大爆发压力有所增加，

25、但其压力增长率和压力升高比却变小，使柴油机运转平稳，噪声降低。 此外，一般来说，涡轮增压柴油机最大额定功率的转速要比同样气缸尺寸的非增压柴油机低，有利于降低燃烧噪声。增压空气中间冷却后，空气温度降低，充气效率得以提高，但同时也削弱了增压对降低燃烧噪声的作用。,（6）选用十六烷值高的燃料，着火延迟期较短，从而影响在着火延迟期内形成的可燃混合气数量，使压力升高率降低和减小燃烧噪声。,（7）燃烧室的选择和设计。 对于分开式燃烧室，精确的喷油通道、扩大通道面积、控制喷射方向和预燃室进气涡流半径的优化，均能抑制预混合燃烧，促进扩散燃烧，从而降低由低负荷到高负荷较宽范围的燃烧噪声、燃油消耗和碳烟排放。 对

26、于直喷式燃烧室，可以通过合理设计，使其在保证足够的涡流下具有高紊动能，强化燃料与空气之间的扩散，以此来改善燃烧过程，实现柴油机低油耗、低噪声和低排放。 活塞顶燃烧室结构对燃烧噪声有很大影响。孔口较小、深度较深者，燃烧噪声就小得多，排放也明显较好。再加上缩口形，减噪效果就更趋好转。因此，设计时在变动许可范围内，最好选用缩口并尽可能加深些的形燃烧室。,机械噪声控制策略 1活塞敲击噪声降低活塞敲击噪声的措施有：（1）采取活塞销孔偏置，即将活塞销孔适当地朝主推力面偏移12mm。（2）采用在活塞裙部开横向隔热槽，活塞销座镶调节钢件，裙部镶钢筒，采用椭圆锥体裙等方式来减小活塞40冷态配缸间隙。（3）增加缸

27、套的刚度，不仅可以降低活塞的敲击声，也可以降低因活塞与缸壁摩擦而产生的噪声。为了增加缸套的刚度，可采用增加缸套厚度或带加强肋的方法。 （4）改进活塞和气缸壁之间的润滑状况，增加活塞敲击缸壁时的阻尼，也可以减小活塞敲击噪声。 例如在D=180mm单缸试验机上，采用专用润滑油喷向气缸壁上供给机油，结果使机体的振动降低6dB（A）。显然，这种措施在实用上是受到限制的。近来，日本丸能源公司研制成功含有陶瓷微粒的新型润滑剂，在气缸金属表面上形成“陶瓷薄膜”，防止金属直接接触。因此在降低摩擦噪声的同时，还可改善润滑性能，节约燃料，提高使用寿命。,2传动齿轮噪声 降低传动齿轮噪声的措施有： （1）控制齿轮齿

28、形，提高齿轮加工精度，减小齿轮啮合间隙，即降低齿轮啮合时相互撞击的能量，从而降低齿轮啮合传动噪声。 （2）采用新材料，如高阻尼的工程塑料齿轮，采用工程塑料齿轮代替原钢制齿轮后，整机噪声降低约0.5dB（A）左右，效果明显。 （3）合理布置齿轮传动系位置，如将正时齿轮布置在飞轮端，可有效减少曲轴系扭振对齿轮振动的影响。,3降低配气机构噪声 降低配气机构噪声的措施主要有：（1）良好的润滑能减少摩擦，降低摩擦噪声。推荐怠速时凸轮与挺柱间的最小油膜厚度2Lm，1000r/min时最小油膜厚度为3Lm。凸轮转速越高，油膜越厚。所以内燃机高速运转时，配气机构的摩擦振动和噪声就不突出了。（2）减少气门间隙可

29、减少摇臂与气门之间的撞击，但不能使气门间隙太小。采用液力挺柱可以从根本上消除气门间隙，降低噪声。 （3）缩短推杆长度是减轻系统重量、提高刚度的有效措施，顶置式凸轮轴取消了推杆，对减少噪声特别有利。,进排气系统噪声控制策略,1进气噪声 进气噪声的控制策略主要是： （1）合理的设计和选用空气滤清器。合理设计进气管道和气缸盖进气通道，减少进气系统内压力脉动的强度和气门通道处的涡流强度。（2）引进消声措施。,2排气噪声排气噪声的控制策略主要是： （1）从排气系统的设计方面入手，如合理设计排气管的长度与形状，以避免气流产生共振和减少涡流。（2）采用高消声技术，使用低功率损耗和宽消声频率范围的排气消声器。,风扇噪声的控制策略 ,（1）适当控制风扇转速，风扇噪声随转速的增长远比其他噪声大。在冷却要求已定的条件下，为降低转速，可在结构尺寸允许的范围内，适当加大风扇直径或者增加叶片数目；充分运用流体力学理论设计高效率