摘要：介绍了国内外重型卡车通过噪声限值的发展过程，讨论了国内重型卡车通过噪声主要声源及主要降噪措施，并通过具体工程实例对分析结果进行了验证，试验证明本文所采取的重型汽车通过噪声降噪措施是有效的，为国内重型卡车的降噪提供了技术方案，最后建议国内重型卡车应在开发初期注重噪声性能的开发。

关键词：重型卡车；通过噪声；降噪措施

中图分类号：U467+93 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）04-0052-04

The Study on Main Noise Sources Analysis and Noise Reduction

Method of Heavy Truck

YUN Wei-guo

（Shanxi Heavy-Duty Automobile Co，Ltd.Automotive Engineering Research Institute，Xi"an 710200，China）

Abstract:This paper introduces the process of pass by noise of heavy truck Inland or aboard， then we mainly discusses the noise source of domestic heavy trucks and the methods of reduction the noise.Through the specific engineering example，the main methods were verified.The result tells us that the methods are effective and there are the mainly measures for coutrolling the noise of heavy trucks.At last，we suggested that engineers should pay attation to the noise performance of trucks at the development initial.

Key words: heavy trucks；pass by noise；method of reduction noise；

近年来，汽车工业获得了突飞猛进的发展。汽车在给人们带了丰富现代物质文明的同时，其噪声也成为急需解决的一个问题［1，2］。汽车噪声作为汽车乘坐舒适性的重要指标，在很大程度上反映出汽车的设计水平和制造工艺水平。因此，控制汽车噪声来提高市场竞争力，降低对环境和人的伤害成为全球汽车工程师面临的主要任务之一。大部分国家都根据各国实际情况制定了汽车通过噪声与车内噪声的控制标准，尤其是发达国家对汽车噪声的控制标准更为严格，我国对汽车噪声的控制远不及发达国家。目前我国环境保护部拟定了《环境标志产品技术要求 重型汽车》，该标准尚处于征求意见阶段，该标准中规定：功率大于150 kW的载重汽车通过噪声为80 dB（A）；载重车辆50 km/h匀速行驶时车内噪声不应超过72 dB（A）。该限值与发达国家噪声限值基本一致，但目前我国重型卡车通过噪声降低到80 dB（A）无疑是一次巨大的挑战。

1 重型汽车主要噪声源分析及工程案例

1.1 重型汽车主要噪声源分析

汽车噪声从结构上可以分为：发动机噪声、底盘系统噪声、风噪、车身噪声及汽车附件产生的噪声［4、5］。

（1）发动机噪声

据统计，发动机噪声约占重型卡车通过噪声的60%左右，可细分为燃烧噪声、机械噪声和空气动力噪声。其中机械噪声与燃烧噪声通过内燃机的外表面向外辐射，空气动力噪声是在进气和排气过程中产生并直接向大气辐射。燃烧噪声的发声机理相当复杂，主要由气缸内周期变化的压力作用产生，与发动机的燃烧方式、燃烧速度密切相关。对柴油发动机而言，燃烧室结构型式、压缩温度、供油系统喷油提前角、喷油压力、喷油数量等因素对燃烧噪声影响较大。机械噪声是运动部件在气体压力和惯性力作用下产生冲击和振动而激发的噪声，包括：活塞敲击噪声、齿轮啮合噪声、供油系统噪声、配气机构噪声、正时系统噪声、辅机系统噪声、不平衡惯性力引起的机体振动噪声。一般情况下，在发动机空气动力噪声得到控制后，发动机高速运转的机械噪声常常成为主要噪声源。空气动力噪声是气体流动或物体在空气中运动时，空气与物体碰撞引起的空气涡流，或由于空气发生压力突变形成空气扰动与膨胀而产生的噪声。空气动力噪声直接向大气辐射。如果不安装消声器，在发动机噪声组成中排气噪声的声压级是最大的，其次是进气和风扇噪声。

（2）底盘系统噪声

底盘系统噪声包括轮胎噪声、变速器噪声、传动轴噪声和车桥转动噪声。轮胎噪声是轮胎与路面摩擦所引起的，决定轮胎噪声的因素有轮胎花纹形状、轮胎气压、轮胎的动平衡及均匀性。变速器、传动轴、车桥等部件工作产生的噪声被统称为传动系统噪声，来源于变速齿轮啮合传动的撞击、振动和传动轴的旋转振动均属于机械噪声。

（3）车身及汽车附属设备噪声

这类噪声包括车身的振动，汽车与空气的冲击、摩擦而产生的噪声以及汽车空调、暖风、雨刮电机等附属装置工作而产生的噪声。对于已经上市的汽车产品而言，研究车身的降噪技术已没有太大的实际意义。设计人员在车身设计阶段应充分考虑NVH因素，避免设计原因导致的汽车通过噪声与室内噪声过大。

1.2 工程案例分析

本文依托国内某重型卡车的降噪项目，对一辆自卸车（发动机额定功率247 kW，整车整备质量12.5 t）进行车外噪声源识别分析，找出导致车外噪声超标的主要原因。按照《GB 1495-2002汽车加速行驶车外噪声限制及测量方法》进行通过噪声测试，得到该车的车外加速噪声为85.6 dB（A），其结果比现行标准要求高出1.6 dB（A），比即将执行的《环境标志产品技术要求 重型汽车》要求高出5.6 dB（A）。

（1）通过噪声频谱特性分析

通过噪声测量发现，车辆5挡加速接近出线（发动机转速约为1 600 r/min）时左侧的噪声值最大，对该过程中记录的噪声信号进行频谱分析，发现最大加速时刻峰值噪声主要频率为50～80 Hz，对应的1/3倍频程中心频率为63 Hz。为确定车辆加速过程中主要噪声源，进行了以下几步试验：

（a）在发动机周围布置传声器，重复加速噪声最大的工况采集各位置噪声信号，通过声压级对比分析发现发动机前方靠近风扇位置噪声较大；

（b）在变速器上方、中后桥上方分别安装传感器进行相同工况测试，分析发现变速器附近的噪声较大，中后桥部位的噪声水平基本相同；

（c）在消声器入口与出口处同时安装传声器进行全加速过程测试，对信号进行频谱分析发现在加速初期消声器入口处的噪声值较大，在加速接近离线时消声器入口处噪声较大。

通过以上测量，最终选择发动机前方（风扇后部）、消声器出口处、消声器入口处、变速器上方、发动机后方（涡轮增压器附近）及车辆通过噪声测试点布置传声器，测量对应位置在整个加速过程中的噪声信号，绘制出1/3倍频程曲线见图1。对比分析6个位置的频谱图可知与车外通过噪声频谱相关度最高的是消声器附近和发动机后方的噪声。

（2）车外加速噪声声全息分析

利用传声器阵列对车外加速噪声进行了声全息分析测试，因为该方法结果直观、分析速度快，所以在车辆噪声源定位中经常被采用。该试验过程中所用的传声器阵列多使用在稳态工况下的噪声源定位，所以使用加速过程中噪声最大时刻对应的发动机转速（1 600 r/min）进行稳态工况下声源定位。图2是20～100 Hz频率范围内的车外噪声分布图。

由图2可以看出：主要噪声源集中在发动机舱罩的下部前后位置和排气消声器附近，该分析结果与（1）分析结论基本相同。

2 重型汽车常用降噪措施与运用实例

根据以上分析，重型汽车加速行驶车外噪声源主要是由发动机本体噪声与排气消声器噪声组成。众所周知，任何噪声都是由声源发出，经过中间介质传播后到达接受者，因此对汽车噪声进行控制也应该从这两个环节出发[6、7]。

2.1 发动机噪声控制

（1）发动机噪声源控制

由于发动机噪声中燃料供给系统所占噪声份额最大，控制该系统噪声最好办法是改变发动机喷油方式。但是国内大部分重型卡车在开发初期并没有充分考虑发动机噪声问题，发现噪声超标已经处于产品试制、试验阶段，此时对发动机噪声源进行控制的可行性不大，没有实际工程意义。

（2）发动机噪声传播路径控制

控制发动机噪声传播路径是目前国内重型卡车噪声控制的常用方法，采取的措施有：发动机吸声处理、隔声处理、减振、隔振等。吸声降噪的方法是在发动机周围的有限空间内布置一些具有吸声作用的材料，减少噪声能量的反射，通过降低混响声达到降噪的目的，工程上常用多孔性吸声材料［８］。隔声降噪的原理是当声波在传播途径中遇到均质屏障物（如木板、金属板、墙体等）时，部分声被屏障物反射回去，部分被屏障物吸收，只有一部分声能透过屏障物辐射到另一空间去，这种反射与吸收降低了噪声的传播。但实际上由于散热等原因，发动机不能完全封闭，因此常采用的发动机隔声罩是部分开放的，在部分罩内必须安装声吸收材料，否则由于罩内声反射使声能在开口集中而传播出去，本文利用下式来计算减噪量：

NR=IL=101g（S/S0）（1）

式中，S为罩总面积；S0为罩开口面积。

据调查，国外重型卡车发动机隔声罩多为开口罩且采用双层壁结构，双层壁就是在双列平行的单层壁之间留有一定尺寸的空气层，一般情况下由于空气层的存在可以提高隔声量5～10 dB（A）。

2.2 发动机进气、排气系统噪声控制

原则上汽车进气、排气系统噪声亦属于发动机噪声的一部分，但由于其控制方法的不同，本文单独对其噪声控制措施进行分析。

对于进气系统噪声控制，主要是优化进气流道结构和增加进气消声装置。根据试验，在汽车空滤器前增加阻抗复合型消声装置可以降低进气系统噪声3.8 dB（A）左右。但目前国内卡车对车辆进气噪声并没有给予足够的重视，大部分重型卡车没有设计安装进气消声器，主要原因有两个：一是国内设计、加工水平有限，空间利用率不高，导致进气消声器无安装空间；二是整车生产企业为降低生产成本，取消了进气消声系统。随着我国噪声法规要求的不断提高，重型卡车增加进气消声器是必然趋势。

对于车辆排气系统的噪声控制，主要是通过选择与发动机排量相匹配的消声容积，确定消声器所需消声目标值，根据不同性能消声器（阻性、抗性、阻抗复合型消声器）的消声频段特征对消声器进行设计，得到低噪声消声器来控制排气噪声。就我国重卡生产现状而言，大部分整车企业同一车型安装不同厂家发动机、不同功率发动机匹配相同消声器的情况屡见不鲜，更谈不上排气消声器的匹配问题，这是导致我国重型卡车通过噪声高的主要原因之一。

2.3 噪声控制方案实施

对上文中讨论的试验车辆我们采用下列措施对其进行了整车降噪处理。

（1）发动机舱增加吸声材料；

（2）优化消声器；

（3）变速器下增加加吸声材料；

（4）油底壳下增加吸声材料；

（5）增加发动机隔声罩；

对以上各改进方案分步骤进行试验，以便确定各方案的改进效果及整体改进效果。测试结果如表1所示。

由表1可知，各改进方案均取得了一定的降噪效果，证明关于试验车主要噪声源的分析与定位是非常准确的，且降噪措施效果明显。

3 结论

本文主要讨论了我国重型卡车通过噪声主要噪声源及降噪措施，并通过具体的工程案例介绍了重型卡车通过噪声主要噪声源定位方法及常采用的降噪措施。我国重卡生产企业对重型卡车的噪声性能没有给予足够的重视，几乎所有技术的采用只是为了通过国家法规的要求或者出口要求，重卡的降噪技术距离发达国家存在一定的距离。本文所采取的降噪措施主要侧重于产品开发后期的降噪工程，对发动机本体噪声的控制未作较多的研究，建议在重型卡车开发前期注重发动机噪声性能的匹配。

参考文献：

［1］ 程颐清.汽车噪声对驾驶员听力的影响［J］.中国工业医学杂志.1998，（04）.

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［5］ 田万仓,董学峰.重型汽车噪声诊断及降噪方法的研究［J］.汽车工程.1995，（05）.

［6］ 马大猷.噪声控制学［M］.北京.科学出版社.1996.

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［8］ 赵晓丹，张晓杰，李守成.微穿孔板载降低NJI043DE汽车噪声中的应用［J］.汽车工程.2008，（06）.