汽车噪声污染论文

摘要噪声是现代城市的主要污染之一，也是评价汽车环保性能的重要指标。至2011年2月底，我国机动车保有量达到2.11亿辆，去年全国新增机动车2048万辆、驾驶人1317万人，有20个城市的机动车保有量超过100万辆。，这些车辆主要集中在经济、文化较为发达，人口较为集中的城镇。据《中国城市公共交通》年鉴资料，我国城市数已达668个，今后10年，我国城市化进程将进一步加快，2005年城镇化水平将由2000年36%提高到38%，到2010年再提高到45%，我国城镇人口将由2000年4.4亿人增加到6.28亿人，10年内将有1.5~2亿农村人口转移到城市,新增城市人口40%。因此车辆噪声已对城市人民的身体健康和生活构成危害，控制车辆噪声水平是势在必行。所以随着汽车工业的迅速发展，汽车每年增长率越来越高，人们对于汽车的舒适性和振动噪声控制的要求也越来越关注。据有关资料表明，城市70％的噪声来源于交通噪声，而交通噪声主要来源于汽车噪声。汽车噪声干扰人们的正常生活和休息，严重时甚至影响人们的身体健康。如引起心血管疾病、内分泌疾病等。汽车噪声可使学习工作效率降低、产品质量下降，在特定条件下甚至成为社会不稳定的因素之一。所以汽车噪声的控制，不仅关系到乘坐舒适性，而且还关系到环境保护。然而一切噪声又源于振动。振动能够引起某些部件的早期疲劳损坏，从而降低汽车的使用寿命；过高的噪声既能损害驾驶员的听力，还会使驾驶员迅速疲劳。从而对汽车行驶安全性构成了极大的威胁。所以汽车噪声的控制，也关系到汽车的耐久性和安全性。因此振动、噪声和舒适性这三者是密切相关的，既要减小振动，降低噪声，又要提高乘坐舒适性，保证产品的经济性，使汽车噪声控制在标准范围之内。关键词：噪声法规标准，噪声源，空气动力噪声，减噪方法，噪声源的识别1、引言：噪声在20世纪50年代已被国际上主要发达国家列为主要环境污染源之一，20世纪60年代，各汽车主要生产国相继制订汽车噪声法规和其测量方法。国外规定新车型如达不到本国规定的噪声指标就不许销售。在噪声法规的驱动下，各阶段汽车噪声控制技术也取得不断的进步。并且随着法规的日益严格，汽车降噪技术的研究更加广泛和深入。欧洲的法规规定，从1996年10月起，客车的外部噪声必须从77dBA降到74dBA，减少了一半噪声能量，到本世纪末进一步降低到71dBA。日本的法规规定。小型汽车在今后十年内噪声标准控制在76dBA以下。国内的一些大城市也计划在2010年交通干线的噪声平均值控制在70dBA以内。而据国内目前有关资料表明。国内的大客车的噪声许可值则不得超过82dBA，轻型载货车为83．5dBA。由此可见，我国在车辆噪声控制方面还得狠下工夫。虽然相对于国外发达国家，我国的汽车噪声法规起步相对较晚，发展较缓慢。但是，随着近几年国内汽车工业的快速发展，相应的汽车噪声法规变化较快，在某些方面已接近国际水平。不过总体看来，无论是汽车汽车噪声法规和标准，还是噪声控制技术的研究都同国外有一定的差距。本文主要是分析了汽车运行时的噪声源以及其对应的减噪方法，期望有助于我国汽车降噪技术的发展。2国外内噪声法规标准及研究现状2.1噪声的概念与识别2.1.1噪声的概念噪声的定义主要是从主观需要的角度认为一切不希望存在的声就是噪声。众所周知，噪声对人的心理和生理都有严重的危害，它和大气污染、水污染并称为现代社会的“三大公害”。各国都制定了噪声允许标准。对于噪声的评价量很多，这里主要介绍二种。1)响度级、等响曲线和响度人耳能接收声波的频率大约在20Hz到20kHz，低于20Hz的声波称为次声波，高于20kHz的声波称为超声波。人们通常用“响”与“不响”来描述对声音的感受，这种感觉同声波的强度和频率密切相关也就是说相同声压级单频率不同的声波，人耳听起来会不一样。为了定量描述声音的这种特性，通常采用1000Hz纯音为标准，定义其声压为响度来确定。对各频率的声音作同样的试听比较得到同样响度级时频率与声压级的关系曲线，称为等响曲线。由于响度级仍然是一种对数表度单位，不能线性表述响度级与人的主观听觉的轻响程度，因此提出了一个“响度”参量来表述主观听觉与轻响程度的线性关系。2)计权声级对声或噪声的客观度量通常采用声压级、声强级或声功率级。由于人的感觉受到频率的影响，为了使声音的量度和人的听觉一致，在测试过程中对信号进行了模拟人耳的滤波，该滤波称为计权，根据频响特性的不同，计权分为A、B、C和D计权等。其中A计权的频率响应与人耳对宽频带的声音灵敏相当，目前被广泛应用为评价参量。2.1.2噪声源的识别根据噪声源发声机理通常将噪声分成三类：机械噪声、空气动力噪声和电磁噪声。机械噪声往往由于机械部件的振动、撞击、摩擦、不平衡等造成。空气动力噪声是由于气体流动中的相互作用或与固体间的作用而产生的。电磁噪声则是由于电磁场的交变造成机械部件或空间容积的振动而产生的。噪声源识别就是针对分析对象中存在的各种声源，采用各种方法了解其产生噪声的机理，为采取有效的降噪措施提供依据。声源识别的方法很多，实际应用时应根据条件合理采用一种适当的方法，或几种方法相互补充验证，以保证有效地识别声源。下面简要介绍几种常用的声源识别方法。1)主观评价法对于结构简单的系统，或熟知的设备，直接利用人的听觉系统对噪声进行鉴别，以判断声源的位置和特性。这种方法简便易行，取决于人的实践经验，无法对噪声源作定量描述。2)分别运行法对于复杂机器存在多个发声的组件或部件，若能依次脱开运行，在声学环境不变的条件下，首先测得整个机器运转时的噪声，然后脱开某个部件或组件，使之不产生噪声，再运转机器、测量噪声，识别出所脱开部件的噪声。从而达到识别声源的目的。实际上部件间的影响总是存在的，这就是影响该方法的识别精度。3)覆盖法通常用铅板做成一个与机器各部分表面相接近的密封隔声罩，罩的内壁衬有吸声材料，以消除罩内的混响。罩表面设计出可打开的小窗口，则相应的机器表面暴露出来形成直接向罩外辐射噪声，这是可测得机器暴露部分表面辐射的声压级。依次移动窗口，则可确定机器噪声的主要辐射面和该面上的主要辐射区域，从而达到声源识别的目的。4)表面振速测量法声的辐射和法向振动速度密切相关的。可以测得振动结构表面的速度从而得到表面辐射的分布情况，识别出声源。此方法一般适用在高频段，因为此时结构的声辐射效率约等于1。而在低频段小于1时使用时，有较大误差。5)信号分析法根据测试的振动信号、噪声信号等采用频谱分析、倒频谱分析、相关分析和相干分析等技术来确定噪声信号的频率特性、各信号间的相互关系，从而达到识别声源的目的。6)声强测量法声强测量法是目前噪声源识别中较为先进的技术，由于声强是矢量因此测试时不受声源类型和现场的限制。可以直接识别出声源。7)声全息法声全息技术随着信号分析技术的发展，愈来愈得到发展和应用。它通过对声源在声场中一个面或一个包络面的声压或声强测量，利用声学理论逆向推导，识别出声源。2.2噪声的概念与识别2.2.1国外内汽车噪音法规标准欧盟最早颁布的汽车噪声法规是在70年代初，即70/157/EEC《欧共体型式认证指令——汽车噪声》，各阶段的限值变化和实施日期基本同步于联合国欧洲经济委员会法规ECEReg.No.51《关于噪声方面汽车(至少有4个车轮)型式认证的统一规定》。至今，该法规已修订3次,目前的修订版本号为92/97/EEC(等效于ECEReg.No.51/02),开始实施于1995-10-01。欧盟汽车噪声法规对新型车型式认证中所包含的车型有载客汽车和载货汽车两大类别。又按照汽车总质量和包括驾驶员座位的座位数，载客汽车细分为M1、M2和M3类；载货汽车细分为N1、N2和N3类。在上述车型分类的基础上，根据发动机最大额定功率和发动机类型的不同，规定不同的噪声级水平。图2-1和图2-2分别表示了2种最感兴趣的车型(M1和N3类)的噪声限值在过去30年中的变化情况。从图2-1中可以看出,欧盟自1970年引入噪声法规以来,轿车噪声限值已降低了8dB(A)，重型货车限值降低了11dB(A)。另外，由于1985年在噪声测量方法上进行了一些修改,对于重型货车而言,实际限值要更严格2～4dB(A)；对于轿车,实际限值要放宽大约2dBA。1996年,欧盟又实施了生产一致性(COP)条例,虽然没有改变噪声限值，但是，事实上对汽车生产厂家来说,却增加1dB(A)的限值压力。不过,在1995年以后的新型车型式认证测试中,规定允许使用已磨损的轮胎，这会使得汽车噪声级降低1～2dB(A)。因此,综合考虑欧盟汽车噪声法规,在过去的30年中,轿车的限值降低了7dB(A);重型货车降低了13～16dB(A)。图2-1汽车加速行驶车外噪声限值变化(M1类)图2-2汽车加速行驶车外噪声限值变化(N3类)日本自1952年开始对汽车噪声进行控制，规定了车辆等速行驶噪声和排气噪声。不过，早期的日本汽车噪声法规并没有包含汽车加速行驶噪声，只是笼统地限制噪声级在85dB(A)以下，直到1971年，日本才实施了等效于国际标准的现代汽车噪声法规体系。目前，日本正在实施的汽车噪声法规修订于1992年。由图2-1和图2-2可知，日本汽车加速噪声限值经历了4个阶段。轿车已由原来的84dB(A)降低了8dB(A)；同时重型货车降低了11dB(A)。对比各阶段日本和欧盟法规的噪声限值，欧盟法规看起来要比日本更加严格。但事实上，如果考虑各自法规所规定的稍许不同的测试条件和数据处理方式，二者几乎是一致的。例如，在重型货车的型式认证测试中，日本的重型货车是加满载的，而基于ISO362噪声测量方法的欧盟测试条件却不加任何载荷。因此,比较而言，日本的测试条件更加符合车辆实际行驶状况,这也是日本法规在实际道路交通噪声控制中取得明显效果的原因之一。日本汽车噪声法规对车辆等速行驶噪声和定置噪声的控制有很长的历史。目前,日本车辆等速行驶噪声限值依然维持在1952年的85dB(A)水平。而针对于在用车辆的定置噪声测量方法,在1986～1989年被新的更加适合于路边检测的“近似定置噪声测量方法”所取代；同时,定置噪声限值也有所变化,规定了摩托车为94dB(A)；轿车为96dB(A)；重型货车为99dB(A)。美国1967年颁布了第1部汽车噪声法规SAEJ986《小客车和轻型载货车噪声级》。随后,1969年又批准了SAEJ366《重型载货车和客车的车外噪声级》。早期的SAE标准中既包括了加速噪声测量方法和限值，但后来这些标准中取消了限值的规定,而改在有关机动车辆的联邦法规(CFR)中规定。如图1-2和图1-3所示，美国的汽车噪声法规同欧盟和日本相比，有较大的差异。尤其是美国联邦法规只规定了中、重型载货车和大客车的噪声限值，而从未对轻型车的噪声进行限制。但是，一些州或市的地方性法规对此有规定，按照SAEJ986的测量方法，把轻型车的噪声级限制在80dB(A)或84dB(A)。另外，SAEJ986规定传声器的测量距离是15m，而北美以外的大多数标准要求是7.5m。因此，相应于ISO362的测量方法,美国轻型车的噪声限值应该为86dB(A)和90dB(A)。不过，和ISO362标准有所不同,SAE标准规定了轻型车噪声测量的档位为最低档。这将使SAE标准测量的汽车噪声级要增加6dB(A)。也就是说,美国法规规定的限值80dB(A)大体上等同于其它基于ISO362标准的法规所规定的80dB(A)。与国外相比，我国汽车噪声控制起步较晚。1979年我国首次颁布了2项国家标准GB1495-79《机动车辆允许噪声》表2-1和GB1496-79《机动车辆噪声测量方法》，主要适用于新型车型式认证，规定了各类车辆加速行驶噪声的限值和测量方法。1996年，由于我国城市交通噪声污染日益严重，国家环境保护局和国家技术监督局联合发布了国标GB16170-1996《汽车定置噪声限值》，对在用车辆处于定置工况下的噪声辐射实行控制。该标准至今仍有效，对轿车和重型货车的定置噪声分别规定了85dB(A)和103dB(A)的限值。2002年,为了适应现代车型的噪声测量以及