车辆及发动机的 NVH技术发展及控制 策略汇报人：舒歌群 教授 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室奇瑞汽车工程研究院学术交流报告State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityn噪声法规的发展n噪声控制方法和技术n噪声控制技术的发展n声音品质评价及控制技术n振动及其控制技术n天津大学在NVH领域的工作主要内容第一部分 噪声法规的发 展State Key Laboratory of Engines, Tianjin University噪声控制的意义能 源行业 n 基础性行业 n 技术密集型行业 n 高新技术型行业环 境排放振动、噪声社会要求 n 安全 制动，保险 n 舒适 NVH n 节能 燃烧发动机发展 n 大型化 轻量化 n 高速化 n 复杂化噪声污染 购买趋向居住环境 交通噪声出口创汇 国家竞争力影 响 因 素 的 范 围车辆与发动机 的振动噪声特 性是消费者最 直接感受的产 品指标在城市噪声污染 中，75%是来源 于以内燃机为主 要噪声源的交通 运输噪声。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University噪声法规的发展n国外工业发达国家自60年代末和70年代初纷纷以法规 和标准的形式来控制车辆的噪声 n欧共体自1969年制定噪声法规以来已经修改4次。限 值变化在8-12dB之间。n日本自1971年制定噪声法规以来已经修改10次。限值 变化在8-10dB之间。n美国自1970年制定噪声法规以来已经修改4次。n中国自1979年制定噪声法规。2002出台新标准。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University噪声法规与噪声控制技术的发展技术进步标尺结构振动与噪声关系预测技术低噪声内燃机设计燃烧系统供油系统 局部屏蔽降噪调查比较参数对噪声 的影响第五阶段 （20032005）第四阶段 （19952002）第三阶段 （19801994）第二阶段 （19681979）非传统内燃机设计低排放噪声标准 发展趋势机械激励 燃烧激励 主动控制 组合优化传递函数与噪声声音主观评价模拟分析技术增压 EGR 电控 高压供油 变相位气门隔声罩低能耗结构优化20年4亿6亿8亿世界汽车 保有量燃烧系统的改进欧洲、日本汽车加速行驶噪声限值变化 未来轿车 71分贝第一阶段 （1950-1965）ECE 出 台 噪 声 法 规现代 分析 技术ECE 现行 标准 实施 低噪声7年State Key Laboratory of Engines, Tianjin University ECE汽车加速噪声限值的变化GB1495-79GB1495-79标准标准中国现行标准中国现行标准State Key Laboratory of Engines, Tianjin University 日本汽车加速噪声限值的变化中国现行标准中国现行标准GB1495-79GB1495-79标准标准State Key Laboratory of Engines, Tianjin University 各国和地区现行噪声法规的比较加速行驶噪声轿车厢式车卡车 （8t)2004.12.30之前77788386882005.1.1之后7476818384State Key Laboratory of Engines, Tianjin UniversityNVH技术的发展趋势n英国里卡多公司预测内燃机工业所面临的未来的挑战中 ，将环境压力放在第一位。要求减少内燃机对环境影响 的压力主要表现为对内燃机排放和噪声制定和执行严格 的法规上。n奥地利AVL在讨论到柴油机发展的总趋势时认为：就柴 油机的发展问题而言，最具有挑战性的要求是解决排污 控制，噪声、振动和行驶平顺性（NVH）以及为取得满 意的性能所耗成本与所需技术间的协调关系。State Key Laboratory of Engines, Tianjin UniversitynAVL在展望21世纪的车用柴油机时预测：对于轿车， 2005年25辆轿车 的噪声辐射能量相当于1970年1辆轿车的辐射量。对于货车， 2005年 20辆货车的噪声辐射能量相当于1970年1辆货车的辐射量。n德国Audi公司在探讨柴油机技术的发展时认为：降低噪声满足法规要 求是近年来发展的明显特点，并认为这种发展还会进一步加强。n日本尼桑公司认为：柴油机作为降低CO2的有力手段，特别是轿车市 场占有率有所发展。至于柴油机的缺点功率和黑烟等方面，由于燃烧 、喷油系统和增压技术的提高，几乎已经达到与汽油机相当的水平。 但振动噪声的缺点依然不能忽视，这也是柴油机推广的最大障碍。NVH技术的发展趋势第二部分 振动噪声控制方法和 技术State Key Laboratory of Engines, Tianjin University噪声的分类与识别燃烧噪声：燃烧过程激发并 通过结构辐射出去的噪声；空气动力噪声：进排气过 程以及风扇的空气动力噪 声；机械噪 声：零 部件的 运动所 激发的 噪声；轮胎噪声：车轮与地面 摩擦所产生的噪声；车身噪声：车身对各种激励的响应。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University内燃机噪声功能性噪声燃烧噪声机械噪声（活塞拍击、齿轮、轴承、配气机构）空气动力噪声辐射噪声 表面辐射噪声空气动力噪声进气，排气，风扇倒拖法 相关分析 压力频谱法 单缸熄火法近场扫描法 声通道法 表面振动法 全息摄影法表面辐射噪声空气动力噪声进气排气风扇噪声的分类与识别State Key Laboratory of Engines, Tianjin University噪声源识别n在工作中要严格地细分、识别上述噪声源是非 常困难的，也没有实际的意义。但是对汽车加 速行驶噪声中各主要发声部件对整车噪声的贡 献进行识别对于指导降噪工作是非常重要的。n噪声源的识别方法可以按功能性噪声源识别和 表面噪声分布特性来进行。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University机械噪声与燃烧噪声分离第一缸 燃烧烧噪声第二缸 燃烧烧噪声第三缸 燃烧烧噪声机械噪声单缸熄火分离原理 正常运转时的噪声声功率级为Lw，由n 缸共同发出的功率为Wn。当发动机中 有1缸发生熄火时，输出功率就会变小 ，相当于原来的声功率级为 依次求出，最后通过各缸燃烧噪声加和 求出总的燃烧噪声 燃烧噪声为 104.28dB(A)， 机械噪声为 105.66 dB(A)。 总噪声中，根据能量关系，燃烧噪声占42.1，而机械噪声占57.8。 熄火 对噪 声的 影响频率转速93 熄火 对轴 系扭 振的 影响State Key Laboratory of Engines, Tianjin University表面辐射噪声分布的辨识表 面 振 动 识 别原理：声功率为： 声功率级：3200r/min2800r/min2000r/min近 场 扫 描 识 别 排气侧进气侧齿轮前侧顶侧State Key Laboratory of Engines, Tianjin University噪声源识别n进行噪声源识别对于减小降噪措施的盲目性、提高 降噪方案和工作的针对性和准确性，缩短研究周期 、提高研究工作的效率是非常重要的。n依据噪声源识别的结果，可指导降噪工作。要抓主 要矛盾。n噪声的叠加：75dB+75dB=78dB75dB+65dB=75dBState Key Laboratory of Engines, Tianjin University噪声的控制技术n从任何发声过程来看，噪声产生的机理为：激励源传 递过程机器表面声辐射。n因此，控制噪声必须从这三方面进行考虑，既要对其进 行分别研究，又要将其当作一个系统综合考虑；既要满 足降噪量的大小，又要考虑技术上的可行性、方案实施 的经济性，权衡利弊，确定一个比较合理可行的实用方 案。 支承结构内燃机表面燃烧 活塞拍击 轴承撞击 齿轮机构激励 气门拍击 其它噪声State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityn降低燃烧噪声，使燃烧平 和，降低压力升高率。n降低振动激励源，一级、 二级往复惯性力的平衡和 转移。减小进排气门关闭 的冲击。减小活塞的拍击 。激励源控制State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityn降低齿轮传动的机械 啮合噪声，采用皮带 轮传动方式。激励源控制State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityn发动机结构的优化设计，增加刚度、增加阻尼。传递途径控制State Key Laboratory of Engines, Tianjin University传递途径控制State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityn局部屏蔽：对缸盖罩壳、齿轮室盖、油底壳等比较大的发声部件采用 高阻尼材料覆盖件，以屏蔽这些部件的声辐射；n箱式屏蔽：是将整个发动机用隔声罩包围起来，这种效果最好，比较 成功的箱式屏蔽能减小发动机噪声15DB。但是这种方式需解决通风冷 却问题，而且外型尺寸和质量、成本均有较大增加。 表面辐射控制State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityn尽管现有的排气消声器对排气噪声的消声量通 常都比较可观，但是在安装尺寸允许的情况下 对排气消声器的形式进行优化设计，在不损失 发动机功率的情况下再取得一定的消声量是可 能的，也是必须的。n由于排气消声系统管路较长为薄壁系统，柔性 较大，易产生附加噪声。因此通过安装方案的 优化设计，合理安装，能够降低排气系统的表 面辐射噪声和随机的噪声波动。 消声器第三部分 噪声控制技术的 发展State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityn国外对内燃机降噪研究早有认识。七十年代国外 通过局部屏蔽、全屏蔽等隔声附件的方法来降低 内燃机的噪声。这种降噪方式使生产工艺复杂化 ，使成本提高，但是对内燃机结构的影响较小。n后来出现所谓内燃机结构再设计的降噪方法，即 通过修改结构动态参数来达到降低内燃机噪声的 方法。在发动机结构再设计过程中，结构模态试 验、有限元分析是重要工具。 噪声控制技术发展State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityn内燃机在标定工况下的1米噪声级与轿车或卡车 的行驶噪声之间有一个经验的平均衰减差值， 因此内燃机标定工况下的1米噪声级必须控制在 95-97dBA之内才能可靠地满足原欧共体噪声法 规规定的轿车为77dBA和卡车为83/84dBA的要求 。n而为了满足欧共体新的噪声法规规定的轿车 74dBA和卡车79/80dBA的要求，即使在考虑了各 种降噪措施后，内燃机标定工况下的1米噪声级 必须控制在93-95dBA之内。噪声控制技术发展State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityn为满足噪声法规的发展，对发动机的1米噪声提出了更高 的要求。噪声控制技术发展State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universit