发动机进气噪声及汽车NVH简介综述
汽车NVH问题概述
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2、汽车NVH问题概述
2.2、汽车NVH问题中的噪声分类 ②按照频率范围分：
低频噪声；中频噪声； 高频噪声
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2、汽车NVH问题概述
2.2、汽车NVH问题中的噪声分类 ③按照噪声作用对象分：
车内噪声 驾驶员或乘客耳边噪声
车外噪声 通过（Pass-by）噪声
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2、汽车NVH问题概述
影响整车性能和舒适性的所有相关的汽车振动和噪声
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1、NVH及相关基本概念
1.2、振动和噪声相关概念 ①振动加速度与振动加速度级
振动加速度A的单位是m/s2,振动加速度级定义为：
LA
20log10
AA0 dB
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1、NVH及相关是Pa，对于1000Hz的纯音，人耳能感受到的
2.3、汽车NVH问题中的主要振动类型及源
正常行驶振动； 非正常振动：
地板、座椅、方向盘垂向或横向抖动； 低速、高速横向摆动； 制动抖动；
怠速抖动等
主要振源： 发动机、传动系统、悬架系统、高速时风激
励振动等
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2、汽车NVH问题概述
2.3、发动机及动力总成系统的噪声与振动
①发动机的振动
缸内气压激振；运动部件惯性力激振；曲轴扭转激 振；
单位是sone，它与响度级LL之间的关系是：
L L 3.3 3 lo 10 S g 40
响度级的单位是phon
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1、NVH及相关基本概念
1.2、振动和噪声相关概念
等响曲线
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1、NVH及相关基本概念
1.2、振动和噪声相关概念
整车NVH介绍
整车NVH介绍一、 NVH定义NVH是指Noise(噪声),Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度),由于以上三者在汽车等机械振动中是同时出现且密不可分,因此常把它们放在一起进行研究。
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觉，不能直接用客观测量方法来度量。
由于声振粗糙描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Harshness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，因此也有人称Harshness为冲击特性。
二、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及噪声源通过各种声学途径传入车内的噪声及汽车各部分振动传递途径激发车身板件的结构振动向驾驶室内辐射的噪声组成车内噪声。
)。
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。
三、噪声的抑制1、改进噪声源噪声源抑制主要为发动机减震、进气噪声抑制、排气噪声抑制及传动系噪声抑制，即优化前消声器、主消声器及降低排气吊挂刚度；改进空气滤清器；采用小动不平衡量传动轴（在动力线校核后基础上）。
1.1、发动机减震减震垫布置原则：动力总成悬置布置主要分为三点式、四点式两种，KZ218系列车型动力总成悬置采用三点式布置。
动力总成质心理论上应布置在三角形重心上，并发动机悬置平面法线交点应在动力总成惯性主轴上方。
车身NVH(降噪)报告
车身NVH报告NVH是指Noise（噪声），Vibration（振动）和Harshness（声振粗糙度）。
简单地讲，乘员在汽车中的一切触觉和听觉感受都属于汽车NVH特性的范围，另外，还包括汽车零部件由于振动引发的强度和寿命等问题。
产生汽车噪声的要紧因素是空气动力、机械传动、电磁三部份，大体上分为发动机噪声（即燃烧噪声）、底盘噪声（即传动噪声、各部件连接配合引发的噪声等），电器设备噪声（即冷却风扇噪声、汽车电机噪声等）、车身噪声（即车身结构、造型及附件的安装不合理引发的噪声等）。
噪声、振动和舒适性这三者是紧密相关的，既要减少振动，降低噪声，又要提高乘坐舒适性，保证产品的经济性，使汽车噪声操纵在标准范围之内。
车内噪声的产生要紧有三种：空气动力性噪声；机械噪声；空腔共鸣。
依照噪声产生的机理，能够把噪声操纵分为以下三类：一是对噪声源的操纵；二是对噪声传播途径的操纵；三是对噪声同意者的爱惜。
可是对噪声源难以进行操纵时，就需要在噪声的传播途径中采取方法，例如吸声、隔声、消声、减振及隔振等方法。
在分析NVH特性时，大体上能够从以下三个方面进行：一．降低空气动力性噪声。
图一.1 前机舱下部导流板图一.2 前机舱导流板下部空气流动特性发动机下盖采纳台阶形状，以提高车辆下部空气流动的速度。
如此能够形成真空并抑制升力，以实现优良的可操控性和稳固性。
图中向下的箭头为空气流动时形成的降力。
图一.3 前轮罩下导流板（左右对称）图一.4 后轮罩下导流板（左右对称）图一.5 轮罩下导流板处空气流动特性汽车轮胎在高速行驶时，也会引发较大的噪声, 图中所示的轮罩下导流板别离位于前后车轮的前部，将阻挡车轮行进的空气向轮胎下方引导。
既降低了空气阻力产生的噪声，又提高了燃油经济性。
图一.6 车头要紧截面的密封情形之一图一.7 车头要紧截面的密封情形之二车门密封条部份（前角位）采纳了气流阻挡结构，以降低风噪声（A-A横截面）。
通过利用发动机盖侧密封橡胶（B-B横截面）排除空气扰动。
NVH介绍
一：定义汽车NVH是指汽车的Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(舒适性)。
汽车NVH研究以提高顾客的听觉、触觉、视觉等感官舒适度、改善汽车乘坐舒适性为目的，以提高车辆结构动态响应性能为手段，实现汽车的舒适性设计。
Noise(噪声)是指引起人烦躁、音量过强而危害人体健康的声音。
汽车噪音不但增加驾驶员和乘员的疲劳，而且影响汽车的行驶安全。
它是NVH问题中最主要的部分，常用声压级评价。
汽车噪声主要包括车身壁板产生的噪声、空气冲击摩擦车身形成的噪声以及外界噪声源(如发动机、制动器等)传入的噪声。
噪声是NVH问题中最主要的部分，汽车上的噪声主要包括车身壁板振动产生的噪声、空气冲击摩擦车身形成的噪声以及外界噪声源(如发动机、制动器等)传入的噪声。
人耳能分辩的声音频率一般在lkHz以下，噪声常用声压和声压级评价。
国家标准规定：汽车加速行驶时车外噪声要小于88dB，M1类汽车应小于77dBN；而车内噪声会影响乘员的语言交流，损伤驾驶员的听力，美国在1965年就规定公共汽车的车内噪声不得超过88dB。
主要通过频率、级别和音质来描述。
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。
汽车振动主要包括由路面不平整而引起的车身垂直方向振动、发动机的不平衡往复惯性力产生的车身振动、转向轮的摆振和传动系的扭转摆动等，还有方向盘、仪表板等振动，一般来说，对人体舒适性影响较大的振动主要表现为座椅、地板对人体输入的低频振动，其频率范围在1～80HZ。
主要通过频率、振幅和方向来描述。
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，不能直接用客观测量方法来直接度量。
总的说来，舒适性描述的是振动和噪声共同产生的使人感到疲劳的程度。
二：现象车辆的NVH基本上可以分为车身NVH、发动机NVH和底盘NVH三个部分；类型可以细分为道路NVH、制动NVH、空调系统NVH、空气动力NVH等数个部分。
柴油发动机车辆关键NVH问题总结
柴油发动机车辆关键NVH问题总结柴油发动机车辆的关键NVH问题·柴油机燃烧过程中声辐射水平较高，声品质较差（敲缸声音明显）。
·由于压缩比较大，柴油机的振动水平较高，尤其是怠速和发动机启/停阶段。
·由于缸压较高以及扭矩回冲，柴油机的扭转水平也较高。
图1 某车企的三缸柴油机燃烧噪声达到一个较低的燃烧噪声水平通常是柴油机开发过程中的一个关键要求，尤其是低转速某些负载下更是如此，因为此时其他噪声源（比如风噪和路噪）产生的遮蔽效应较小。
近些年，燃油共轨技术确实显著降低了柴油机的燃烧噪声，但更严的法规将逐步蚕食目前取得的优势。
除了发动机本体之外，车辆自身的隔吸声能力也是获得一个较低燃烧噪声水平的关键。
车辆的隔吸声能力受控于内饰材料的隔吸声性能以及车辆的密封性能。
怠速噪声与振动对于柴油机在怠速工况，除了要关注高频燃烧噪声之外，还需考虑发动机悬置处较大的传递力所引起的振动以及结构声问题。
对于悬置系统来说，需要提供更高的隔振性能。
不仅要考虑悬置的结构、数量、安装位置、刚度还需考虑悬置系统与车身其他零部件的模态耦合可能。
结构传播噪声尽管与普通汽油机相比，柴油机的工作转速范围较窄，并因此降低了发动机基频激励车辆零部件共振的几率，但柴油机车辆的结构传播噪声仍然是一个非常重要的问题。
这主要是由于低转速时较高的发动机扭矩以及较大的动态力水平会作用在传动轴和发动机悬置上，从而导致相关的NVH问题。
发动机启/停振动对于柴油机来说，怠速时振动较大主要是由于缸压较大以及扭矩反冲引起的，正因如此，为了降低力传递，悬置系统需要做的更软，比如需要将P/T Roll模态做的更低，这将导致发动机启/停过程振动更大。
更软的悬置也会影响车辆的操纵性能，比如Tip-in/out会导致过大的冲击以及车辆的shuffle振动。
控制策略：为了提高EGR水平，很多柴油机制造商在进气系统上增加一个节气门，这可以降低发动机停止过程中的缸内泵压，进而降低停止过程中的发动机振动。
汽车NVH问题概述
声音 最弱能听到的声音
微风树叶声 轻脚步声 低速稳定行驶汽车 正常谈话 高声谈话 嘈杂街道 火车行驶旁 飞机起飞时（3m处）
声强 10-12 10-10 10-8 10-7 3.2×10-6 10-5 10-4 10-3 2×10-1
声强级 0 20 40 50 65 70 80 90
L L3.3 3 lo 10 S g40
响度级的单位是phon
h
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1、NVH及相关基本概念
1.2、振动和噪声相关概念
等响曲线
h
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1、NVH及相关基本概 念
1.2、振动和噪声相关概念
⑥计权声压
声压信号经过计权滤波器处理 得到。分为A、B和C计权， 分别模拟40phon、70phon和 100phon三条等响曲线。其 中，A计权声压与人耳的主 观感觉有很好的相关性。
②边界元方法
适于中、低频噪声的预测分析； 空间可以是开放的，如车外噪声、发动机噪声向外界的 辐射问题等。
h
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3、研究与分析汽车NVH问题的方法
3.2、汽车噪声的预测理论方法 ③统计能量法
适于中、高频噪声的预测分析； 建模较“粗”，但快捷； 只能计算得到时、空、频平均声级。
④统计能量法结合有限元混合建模法
h
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2、汽车NVH问题概述
2.5、汽车NVH其他问题 ①整车振动评价 ②声品质
响度、粗糙度、语音清晰度、尖锐度等
③雨刮器噪声 ④制动噪声 ⑤发动机可变缸数技术及振动与噪声 ⑥噪声振动的主动控制
h
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3、研究与分析汽车NVH问题的方法
3.1、汽车振动和噪声研究步骤
①确定主要振源及其特性，建立预测模型；
进排气系统NVH培训讲
2. 声功率级
声源的声功率级Lw等于这个声源的声功率W与基准声功率 W0的比值取常用对数再乘以10。其数学表达式为：
LW
10lg W W0
W0=10-12(w)
噪声源 宇宙飞船 喷气飞机 大型鼓风机
汽锤 织布机
钢琴 小闹钟 轻声耳语
声功率（W） 声功率级（dB）
4×107
196
104
160
102
1、燃烧噪声 2、机械噪声 3、液体动力噪声
空气动力噪声
1、进气噪声 2、排气噪声
3、风扇和风机噪声
a
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内燃机噪声源频率特性
噪声源 燃烧噪声 活塞敲击噪声 配气机构噪声 喷油泵噪声 齿轮噪声 进气噪声 排气噪声 冷却风扇噪声
机械噪声 空气动力噪声
频率范围，KHZ
1- 10 2- -8 0．5-2 > 2 <4 0．05-5 0．2-2
1. 声压和声压级 刚刚使人耳产生疼痛感觉的声压（痛阈声压）约为20Pa。
声压
p2
p
LP
10lg p2
0
20lg p0
空气中的参考声压一般取p0=2×l0-5Pa
声压级通过对数压缩：数字简单； 和人的生理感觉特性一致。
a
5
一些典型噪声源或典型环境的声压和声压级
噪声声源或噪声环境 导弹发射场 锅炉排气放空
Process
: Snap fit design
S.O.P.
: 02/2006
Annual Volume: 110,000
• Integrated Plug-in MAF sensor
a
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2、目前我公司几款车型进气系统情况
汽车NVH特性研究综述
ｏｆ ｖｅｈｉｄｅｄｅｓｉｇ盎ｉｓ ｉｎｔｒ０－ ｄｕｃｅｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａＪｌ ｙ＇ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ＦＳＪ ａ越ｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂ面Ⅻｎｇ ｏｆ
量方法来度量。由于声振粗糙度描述的是振动和噪
零部件由于振动引起的强度和寿命等同蹶。从
声使人不舒适的感觉，因此有人称Ｈａｒｓｈｎｅｓ为不平
ＮｖＨ的观点来看，汽车是一个由激励源（发动机、
生的使人极变不速舒器适等的）、瞬振态动响传应递，器因（此由也悬育挂人系称统Ｈ和ａｎ边ｈＩ接ｌｅ件ｓｓ组
顺性”ｏ。又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产
ｄｉｓｃｕｓ８ｃｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ
ｃａｒ，ｔｈｅ ｃｏｍｂｉ船ｔｊｏｎ
ｃｏｕｒｓｅ ｅｖａｌｌｌａｔｉｏｎ，Ｉ塔ｅｄ
ｔｈｅ
Ｗｅｉｍｉｎ＆ｚｌ啪ｇ
１ｉ Ｖａｎｆ ｅｅｉ ｈ ，Ｙａ ｉｏｃｌｅ
Ｓｔｕｄｙ
研究在整车设计过程中的应用，并通过某轿车高速摆振的实例介绍了ＮｖＨ特性研究在改善汽车乘坐舒适性的工
由此可以看出，汽车ＮⅧ特性的研究具有研
究范围更广泛，工具和手段更先进，实际应用价值 更强等特点．因此在国外汽车工程界受到广泛的重 视。各大汽车公司（如福特、戴姆勒一克莱斯勒、菲 亚特等）都成立了专门的ＮＶＨ研究机构，并且在汽 车新产品的开发过程中起着重要的作用。在我国， 由于各汽车Ｊ家的新产品自上开发能力相对国外的
２国家质量技术监督局ＧＢｌ８３５２ ｌ一２００ｌ轻型汽车污鞋切捧放限
值及捌量方法（１）．北京：中国环境科学出版社１９９９
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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。
导流管 进气管探入空滤器本体内，配合空滤本体内气道设计来消除噪声。 空气滤清器相当于一个扩张消音器，影响其传递损失的因素有两个：扩 张比m和滤清器的长度L。 扩张比越大越好，有两种办法提高扩张比：一是减小管道的尺寸，二是 增加滤清器的截面积。减小管道尺寸会使得功率损失增加，而增加滤清 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滤清器中 也可以提高滤清器的传递损失。
另外，如果进气管中空气柱的固有频率与周期性进气噪声的主要频率一致时，会产生 空气柱共鸣，使进气管中的噪声更加突出。
当进气阀关闭时，也会引起发动机进气管道中空气压力和速度的波动，这种波动由气
门处以压缩波和稀疏波的形式沿管道向远方传播，并在管道开口端和关闭的气阀 之间产生多次反射，产生波动噪声。
进气噪声与发动机的进气方式、进气门结构、缸径、凸轮型线等设计因素有关，对同 一台发动机来说，受转速影响最大， 转速提高一倍，进气噪声可以提高10—1 5dB(A)
2、进气噪声产生机理 进排气噪声均属于空气动力噪声，由于气体扰动以及气体和其他物体相互作用而 产生的噪声称为空气动力噪声 。直接向大气辐射的空气动力噪声包括：进气噪声、 排气噪声、冷却风扇噪声。 发动机进气噪声是由进气阀周期性开闭而产生的压力波动所形成的。 进气噪声主要包括：周期性压力脉动噪声、 涡流噪声、气缸的玄姆霍兹共振噪声和进 气管的气柱共振噪声。 进气阀门开启时，活塞由于上止点下行 吸气，临近活塞的气体分子以同样的速 度运动，这样在进气管内产生一个压力 脉冲，随着活塞的继续运动，它受到阻尼； 当进气门关闭时，同样产生一个有一定持 续时间的压力脉冲，于是产生了周期性的 噪声——脉冲噪声，其噪声频率成分主要 集中在200Hz以下的低频范围。 同时，进气过程中的高速气流流过进气门流 通截面时，会形成涡流噪声，由于进气门流通截面是不断变化的，涡流噪声主要 集中在1000-2000Hz之间的高频范围；
发动机进气噪声及 汽车NVH简介
商研院动总 刘明
一、汽车噪声
噪声是工业社会带来的副产品，它与大气污染和水污染一起被认为是当今世界三 大公害。与其他两个公害相比，噪声的影响面最广，感觉最直接，人们反映也最 多。汽车作为一种主要的交通工具日益普及和增长，因而汽车噪声所造成的环境 污染也日益严重。 汽车噪声的种类： 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 为发动机噪声,底盘噪声,电器设备噪声,车身噪声。 其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上,包括本体噪声(如发动机振动,配气轴 的转动,进、排气门开关等引起的噪声)和进气噪声。 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 。对于小型高速机和大型增压机来说，进 气噪声有时比发动机本体噪声高出多达5dB(A)，成为仅次于排气噪声的主要噪声 源。排气噪声是发动机最主要的噪声源，往往比本体噪声高出10-15 dB(A).
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。
进气噪声
1、进气系统 发动机是汽车的心脏，而进气系统则是发动机的动脉，也有人将进气系统比喻为 汽车的呼吸系统。进气系统的合理性直接影响发动机的性能、寿命，从而影响整 机的性能、寿命及环保性。 进气系统包含了进气歧管、进气门机构、空气滤清器。 空气滤清器一般由进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等组成。 空气滤清器的功用主要是滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸。实 践证明，发动机不安装空气滤清器，其寿命将缩短2/3。另外，空气滤清器也有降 低进气噪声的作用。
2.进气噪声的控制
2.1声源控制 2.1.1合理的设计和选用空气滤清器。空滤是发动机有效的进气消声器，空滤所占的体积可作为膨 胀性消声器的膨胀腔，滤清器的容积达到发动机容积的五倍以上，就能达到良好的消音效果， 一般来说，容积越大消音效果就越好。但受前仓空间的限制，空滤不可 能做的非常大，因此消音效果受到限制。 空滤的滤芯是阻性消声器良好的吸声材料。
进气空气动力噪声（与发动机点火频率相同）
nz f 2k 60 * i
2、燃烧和撞击声：
n:转速 z:发动机缸数 i: 发动机冲程系数（四冲程为2） k:谐波次数（阶次数） f: 噪声频率频率1000以上（大约）
3、空气摩擦噪声： 频率800－1000Hz以上（大约）
三、进气噪声的控制
1.噪声的控制 所有的噪声问题基本上都可以分为三部分：声源～传播途径～接收者。 因此，一般噪声控制技术都是分为三部分来考虑。首先是降低声源的噪声， 如果做不到，或都能做到却又不经济，则考虑从传播途径中来降低。如上述 方案仍然达到要求或不经济则可考虑接收者的个人防护。 (1)声源控制 降低声源本身的噪声是治本的方法 (2)噪声传播途径控制 (a)吸声：主要利用吸声材料或吸收结构来吸收声能。 (b)隔声：用屏蔽物将声音挡住，隔离开来，是控制噪声最有效措施之一。 (c)消声：消声就是利用消声器来降低空气中声的传播。 (3)个人防护(护耳器)
传递损失可以用以下公式来表达：
2L sin 2 1 TL 10 lg 1 0.25 m 2La 2Lb m cos( ) cos( )
2
L
d
Lb
D
Lb 0 假设只考虑进入管插入即 这时的传递损失简化为：
La
2 2L 2 sin 1 TL 10 lg 1 0.25 m 2La m ) cos(