某型大客车的噪声分析及改进

（上海柴油机股份有限公司，上海200438）

某型大客车的噪声分析及改进

彭玉雷

（上海柴油机股份有限公司，上海200438）

简述了国内外汽车噪声控制的现状及影响客车噪声的因素，并对某大型客车的噪声问题进行了分析。通过在发动机低速工况下采用预喷射、改进发动机排气管隔热罩的材料、改进发动机舱板的结构和吸声材料等措施，降低了车内外的噪声，取得了显著成效。

客车噪声频谱分析预喷射

1 前言

现在汽车噪声已成为影响人们生活环境质量的重要污染源，国际汽车领域在控制汽车尾气排放的同时，也开始关注汽车噪声的控制。发达国家对汽车噪声的控制是非常重视的，中国汽车产品的噪声控制水平和发达国家的差距首先体现在噪声的测量方法和有关噪声限值的法规上。欧盟、日本、美国等发达国家和地区基本上每6年就会修订一次噪声的限值，每次修订都会将噪声限值降低1～2 dB(A)。中国《汽车加速行驶车外噪声限值》所规定的水平与国外差距有8年左右，声级相差有2～4 dB(A)[1]。

我国是一个以公共交通为主的国家，长途客车、旅游客车、公共汽车在路上行驶的比例远远高于世界平均水平，因此客车噪声污染更不可忽视。

2 影响客车噪声的因素

根据对环境的影响，客车噪声一般分为车内噪声和车外噪声。车内噪声是指客车车厢内的噪声，它给驾驶员和乘客的感受最直接，影响乘客的乘坐舒适性，所以车内噪声水品是衡量客车档次的重要标准之一；车外噪声是指在客车运行时在其旁边测得的噪声，它是城市交通噪声中重要的组成部分。

影响客车噪声的因素主要有以下7方面：（1）发动机运转时的噪声及振动；（2）风扇运行时的噪声、进排气系统的气流噪声；（3）客车内饰材料的性能(吸声性能)及车身密封性；（4）轮胎噪声；（5）传动系工作噪声；（6）空调系统的工作噪声；（7）车辆行驶时产生的风噪声等。

3 某型大客车噪声的分析及改善

2013年初上海申沃公司新开发了一款12米公交车，其主要技术参数如表1。

用户试乘样车后反应，该车型在低速工况特别是怠速工况时车内外噪声明显偏高，加速行驶时车内噪声较大，乘客感到舒适性较差。针对此问题，我们进行了噪声源特性测试及分析，确定了改善的目标及方案。

在北京通州交通部汽车试验场的停车场内，利用B&K 2238声级计和RⅠON（理音）ⅤA-11振动仪对整车原地怠速状态的噪声、振动情况进行了检测。

表1 某型大客车主要技术参数

3.1检测结果分析

3.1.1 噪声检测分析

在整车原地怠速工况下，在完整状态（打开空调和电子风扇）和发动机裸机状态下分别检测车内外的噪声值，两次测量结果相差不大。

对噪声做频谱分析，发现噪声峰值的频率为31.5 Hz，参见图1和图2。该频率与发动机怠速的点火频率相符，发动机怠速为620 r/min，其点火频率=620／60×6／2=31 Hz。上述检测结果表明，整车原地怠速工况的噪声主要来自发动机。

图1 完整状态时某测点的噪声频谱

3.1.2 振动检测分析

在整车原地怠速工况下，对发动机前后支承软垫的隔振率进行检测，图3为测点示意图，表2为检测结果。

图2 发动机裸机状态时某测点的噪声频谱

图3 测点位置示意图

客车一般要求软垫隔振率不小于90%，从检测结果看，该车软垫隔振率基本符合要求。综合上述分析，要解决此问题应从控制发动机噪声着手。

3.2降噪措施

控制噪声有2种办法：一是降低噪声源的噪声，二是控制噪声的传播途径。通过对发动机进行台架检测以及对整车现场检测观察，确定了以下几种改进措施：（1）在柴油机低速工况采用预喷射，降低低速工况的燃烧噪声；（2）改进发动机排气管隔热罩的材料，以降低结构振动产生的噪声；（3）改进发动机舱板的结构和发动机舱内吸声材料，改善隔声和吸声效果。

3.2.1 在柴油机低速工况采用预喷射

燃烧噪声占柴油机整机噪声的比例很大，是主要的噪声源。而控制燃烧噪声的关键是控制燃烧最高压力的升高率，力求形成柔和的工作过程。最大压力升高率取决于滞燃期内积聚的可燃燃油量的多少。滞燃期越长，着火前积聚的可燃混合气量越多，则燃烧噪声越大。研究表明采用预喷射是一种降低燃烧噪声的有效措施。预喷射就是在喷射过程中设定一次短暂的停止喷射期，在主喷射之前先喷入一小部分燃油，待其着火后再进行主喷射。由于预喷射燃油被提前点燃，使主喷射燃油喷入前的燃烧室壁面温度升高，导致主喷射的滞燃期明显缩短，从而减少滞燃期内的燃油量，达到降低燃烧噪声的目的[2]。预喷射量和预喷射定时对预混合燃烧过程有重要影响，是影响燃烧噪声的重要参数。为降低柴油机低速工况的燃烧噪声，在620～900 r/min的低转速区采用预喷射技术。将预喷射定时设为3℃A，对预喷射量分别为3 mm3、5 mm3和8 mm3时的降噪效果进行试验研究。

表2 发动机支承软垫隔振率检测结果

3.2.2 改进发动机排气管隔热罩的材料

内燃机结构上很小的振幅会造成很高的噪声，以控制结构噪声来控制噪声辐射是一种有效的措施。控制结构振动的方法有：增加结构件的质量、降低激振力、提高结构件薄弱环节的刚度、设置阻尼、阻断振动的传递、减小结构噪声辐射表面等。

按照GB 1859的要求，采用标准的9点测试法检测发动机的噪声，发现排气管处的噪声明显偏高。分析后决定更改排气管隔热罩的材料，增加隔热罩的振动阻尼以降低其振动噪声。原隔热罩的材料为1.5 mm的不锈钢板，现改为三明治式结构，中间材料为2 mm的carbolanc paper，内外层为0.25 mm的AlSi430，并且对表面进行压花处理。

3.2.3 改进发动机舱板的结构和吸声材料

通过对整车进行观察，发现发动机舱板是网格状结构，未完全密封，隔声效果较差。采用木板将机舱板覆盖后重新检测车外噪声，发现降噪效果明显。据此，向申沃公司提出了整改意见，改进前后的结构见图4。

图4 改进发动机舱板

另外，原发动机舱吸声材料的吸声率偏低。经过调研找到一种吸声率好的材料，并向申沃公司建议更换成此材料。原吸声材料及改进后的吸声材料见图5。

图5 改进吸声材料

3.3改进措施的效果

3.3.1 预喷射的降噪效果

根据GB 1859的要求，采用标准的9点测试法对比检测发动机采用预喷射前后的噪声。在发动机怠速工况下，不同的预喷射量（3 mm3、5 mm3、8 mm3）对发动机怠速噪声的影响见图6。

图6 预喷射量对发动机怠速工况噪声的影响

试验结果表明，在怠速工况下采用较小的预喷射量（3 mm3）的降噪效果最佳，可使发动机怠速噪声降低2.6 dB(A)。将3 mm3的预喷射量应用到整个低速空载区域（620～900 r/min），其降噪效果见图7。从图中可见，在620～900 r/min的整个低速空载区域采用3 mm3的预喷射量都有较好的降噪效果。

图7 预喷射对低速噪声的影响

3.3.2 改进排气管隔热罩的降噪效果

按9点检测法检测在不同转速下改进型隔热罩的降噪效果，检测结果见图8。从图中可以看到，改进型隔热罩在低速、空载工况下有较好的降噪效果，怠速时可降噪1.7 dB(A)，但在中高速、大负荷工况下的降噪效果并不明显。

3.3.3 改进措施在整车上的降噪效果

首先看整车原地怠速状态下的降噪效果。选9个测点对车辆进行测试。测点1～4在车厢内，分别是驾驶员耳旁、车厢中部、最后一排座椅和后车窗处，测点5～9在车厢外。测点示意图见图9，怠速工况下各测点的降噪效果见图10。由图中可见，经过改进，整车怠速工况下车内、车外噪声均有改善，车内最后一排座位处（测点3）降噪1.7 dB(A)，车外车尾处（测点7）降噪2.7 dB(A)，效果明显。

图8 改进型隔热罩在不同转速的降噪效果

图9 测点位置示意图

图10 怠速工况下各测点的降噪效果

再看0～50 km/h加速工况下车内的降噪效果。试验在郊外高速直道上进行，测量仪器为B&K 2238声级计。测点1～4分别是驾驶员耳旁、车中部、最后一排座椅和后车窗处。降噪效果见图11。

从图中可以看到，0～50 km/h加速行驶工况车内降噪效果非常明显，车厢中部（测点2）的降噪幅度最大，达到5.15 dB(A)。

图11 0～50 km/h加速行驶工况车内降噪效果

4 结论

通过对某型大客车的噪声进行检测，利用频谱分析法、选择运行法找出了主要的影响因素，即发动机低速的燃烧噪声和排气管隔热罩振动产生的噪声，此外发动机舱的隔声和吸声效果较差。针对这些因素进行了相应的改进。经验证改进措施成效显著，使问题得到很好的解决，同时也为今后解决类似问题积累了经验。

1刘凯，陈栋.HFC6850K客车车内噪声的分析及改进[A].2004年中国客车行业发展论坛暨中国客车学术年会论文集[C]，2004.

2王平，宋希庚，薛冬新等.预喷射对柴油机燃烧噪声的影响[J].燃烧科学与技术，2008（6）：496-500.

Analysis andⅠmprovement of Noise for a Type of Bus

Peng Yulei
（Shanghai Diesel Engine Co.,Ltd.,Shanghai 200438,China）

The status automotive noise control technology in home and abroad and the factors affecting bus noise are introduced.Analysis of noise sources of a type of bus is made.By using pilot injection at low speed,improving the material of exhaust heat shield,modifying the structure of engine room's door and using better sound absorption material,the noise inside and outside of the bus is significantly reduced.

bus,noise,spectrum analysis,pilot injection

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.04.009

来稿日期：2014-09-15

彭玉雷（1982-），男，在读工程硕士，主要研究方向为整车与发动机的匹配技术。