第七章 汽车和道路交通噪声污染与控制

汽车与环境邱兆文编著邓顺熙主审普通高等教育汽车服务工程专业教材Contents第一章绪论第二章燃油汽车主要污染物生成机理第三章汽车排放标准及测试技术第四章汽车排放污染物净化技术第五章电动汽车的环境影响第六章报废汽车的环境污染与控制第七章汽车和交通噪声污染与控制第八章道路交通排放评估方法第九章道路空气污染预测与暴露评估第七章汽车和道路交通噪声污染与控制第一节声学基础知识第二节汽车噪声污染及控制第三节

道路交通噪声污染及控制第一节声学基础知识声音：声音是指某物体在弹性介质（包括固体、液体和气体）中振动产生的振动波，以介质为媒体向周围传播后引起人耳膜的振动，使人在生理上得到的感觉称为声音。噪声：是指凡是干扰人们工作、学习、休息，即对人体健康有害的和人们不需要的声音。1.声音和噪声噪声污染的危害引起听觉疲劳或听力损伤影响睡眠诱发多种疾病干扰谈话和通话影响工作第一节声学基础知识

2.噪声的量度与评价第一节声学基础知识

2.噪声的量度与评价第一节声学基础知识

2.噪声的量度与评价第一节声学基础知识噪声的主观评价等响曲线：将频率不同，响度级相同的点连成曲线，便可以得到等响曲线；等响曲线通常分成13个响度等级，每条曲线右端的数字表示声音的响度级。在同一条曲线上的点，虽然它们代表着不同的频率和声压级，但其响度级是相同的，即与此声音同样响的1000Hz纯音的声压级。2.噪声的量度与评价第一节声学基础知识噪声的主观评价计权声级：为了能用仪器直接读出反映人的主观响度感觉的评价量，人们利用电子网络模拟不同声强下的人耳频率特性，以便用仪器（声级计）直接测量噪声的主观评价量，测得结果称为计权声级。国际组织规定，一般声级计设有3套修正电路（即A、B、C三种计权网络），测得的声级值分别是A计权声级、B计权声级和C计权声级，简称A声级、B声级和C声级，单位分别为dB(A)、dB(B)和dB(C)。A计权网络效仿40方等响曲线设计，其特点是对低频和中频声有较大的衰减；即使测量仪器对高频声敏感，对低频声不敏感，这正与人耳对声音的感觉比较接近，因此用A计权网络测得的噪声值较为接近人耳对声音的感觉。因此，A声级也被国际标准化组织和绝大多数国家采用，作为噪声主观评价的主要指标。2.噪声的量度与评价第一节声学基础知识

2.噪声的量度与评价第一节声学基础知识

2.噪声的量度与评价第一节声学基础知识噪声的主观评价统计声级：虽然等效连续A声级可以反映噪声对人影响的大小，但噪声的随机起伏程度却没有表达出来。这种起伏可以用噪声出现的时间概率或累计概率来表示，称为统计声级或累积分布声级，记作Ln，单位为dB(A)。统计声级Ln表示在测量时间内，有n%时间的噪声值超过的声级。常用的指标有L10、L50和L90，分别表示在测量时间内，有10%、50%和90%时间的噪声值超过的声级。其中L10用来表示噪声的峰值，L50表示噪声的中值，而L90表示噪声的本底值。2.噪声的量度与评价第一节声学基础知识《声环境质量标准》（GB3096—2008）中将城市区域划分为5类声功能区，并分别规定了昼、夜两个时间段内的环境噪声限值（等效连续A声级）3.环境噪声标准（1）0类声功能区：指康复疗养区等特别需要安静的区域。（2）1类声功能区：指居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公为主要功能，需要保持安静的区域。（3）2类声功能区：指商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域。（4）3类声功能区：指以工业生产、仓储物流为主要功能，需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域。（5）4类声功能区：指交通干线两侧一定距离内，需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域，包括4a类和4b类两种类型。其中4a类为高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通（地面段）、内河航道两侧区域；4b类为铁路干线两侧区域。第二节汽车噪声污染及控制汽车噪声源：包括与发动机工作有关的噪声源和与汽车行驶有关的噪声源两类前者主要包括进排气噪声、冷却系风扇噪声、燃烧噪声、机械噪声等发动机噪声；后者主要包括传动系噪声、轮胎噪声、车体振动噪声及干扰空气噪声等。1.汽车噪声源第二节汽车噪声污染及控制发动机噪声：直接从发动机本体及附件向空间传播的噪声称为发动机噪声，是汽车的主要噪声源。发动机噪声是由各种不同性质噪声构成的一种综合噪声2.发动机噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制1）燃烧噪声及控制。燃烧噪声是发动机的主要噪声源，其是燃料在发动机汽缸内燃烧时，汽缸内压力急剧上升冲击活塞、连杆、曲轴、缸体及汽缸盖等引起发动机机体表面振动而辐射出来的噪声。控制措施：适当延迟喷油改进燃烧室结构形状提高废气再循环率和进气节流采用增压技术提高压缩比改善燃油品质2.发动机噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制2）机械噪声及控制机械噪声是发动机运转过程中各零部件受流体压力和运动惯性力的周期性变化作用而引起振动和相互冲击所激发的噪声，主要包括活塞敲缸噪声，配气机构噪声、齿轮啮合噪声和供油系统噪声。活塞敲击噪声：由于活塞与汽缸之间存在间隙，在活塞的往复运动中，作用于活塞上的气体压力、惯性和摩擦力周期性变化方向，使活塞在侧向力作用下，在上、下止点附近发生方向突变产生横向运动，从而冲击汽缸壁形成的噪声称为活塞敲击噪声。配气机构噪声：是配气机构中，凸轮和挺杆间的摩擦振动、气门的不规则运动、摇臂撞击气门杆端部以及气门落座时的冲击等产生的噪声。齿轮啮合噪声：产生的内因是在交变载荷作用下齿轮刚度的周期性变化，以及齿轮的制造误差和表面粗糙度；外因是由于曲轴的扭转振动引起的转速变化和由于驱动配气机构、喷油泵等引起的载荷周期性变化。供油系统噪声：主要是由于喷油泵和高压油管系统的振动所引起的高频噪声2.发动机噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制2）机械噪声及控制活塞敲缸噪声的控制：在满足使用和装配的前提下，尽量减小活塞与汽缸之间的间隙。活塞销孔向主推力面方向偏移，使活塞的换向提前到压缩终了前，同时可以使活塞换向的横向运动方式由原来的整体横移冲击变为平滑过渡，从而起到显著的降噪作用。在可能的情况下适当加大活塞裙部长度，增大支承面。增加活塞表面的振动阻尼。2.发动机噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制2）机械噪声及控制配气机构噪声的控制：减小气门间隙。提高凸轮加工精度和减小表面粗糙度。减轻驱动元件质量。选用性能优良的凸轮型线。2.发动机噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制3）空气动力噪声及控制发动机的空气动力噪声是由于气流扰动及气流与其他物体相互作用而产生的噪声，主要包括进气噪声、排气噪声和风扇噪声。进气噪声：是进气门周期性开闭引起进气管道内压力起伏变化，从而形成的空气动力噪声。排气噪声：当发动机的排气门突然开启后，废气会以很高的速度冲出，经排气管冲入大气，整个排气过程表现为一个十分复杂的不稳定过程；在此过程中，必然产生强烈的排气噪声。风扇噪声：主要是空气动力性噪声，由旋转噪声和涡流噪声组成；此外，机械振动也能引起一定的噪声。2.发动机噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制3）空气动力噪声及控制进气噪声的控制：一方面是设计合适的空气滤清器。另一方面是在进气系统设置进气消声器。2.发动机噪声及控制排气噪声的控制：一方面可以对噪声源采取措施，这需要从排气噪声的产生机理分析入手，采取相应对策。另一方面的措施是采用排气消声器和减小由排气歧管传来的结构振动。第二节汽车噪声污染及控制3）空气动力噪声及控制风扇噪声的控制：适当选择风扇与散热器之间的距离。改进风扇叶片形状。合理选择风扇叶片材料。安装风扇离合器。叶片非均匀分布。2.发动机噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制传动系噪声汽车传动系中，可能成为噪声源的机构及总成有变速器、传动轴、差速器和轮边减速器等。它们产生的噪声既有齿轮啮合、轴承运转产生的噪声，也有机械振动引起的噪声。3.传动系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制1）齿轮噪声及控制齿轮传动的特点是轮齿相互交替啮合，在啮合处既有滚动又有滑动，这不可避免地会产生齿与齿之间的撞击与摩擦，从而使齿轮产生振动并发出噪声。另一方面，发动机曲轴的扭振会使其所驱动的齿轮传动的正常啮合关系遭到破坏，从而激发出噪声。此外，齿轮还承受着交变负荷，而齿轮的加工误差会使这种负荷更为严重，从而使轴产生弯曲振动，并在轴承上引起动负荷，最终传递给箱体，使之辐射出噪声。3.传动系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制1）齿轮噪声及控制控制齿轮噪声的措施：合理选择齿轮结构形式和改进齿轮修正设计。改进工艺，提高加工精度。正确安装，合理使用。齿轮阻尼减振措施。3.传动系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制2）滚动轴承噪声及控制滚动轴承噪声是由于工作中的振动和摩擦产生的：表面质量差、径向间隙小和润滑不良等，均会引起摩擦而产生较大噪声。滚动体和套圈在径向载荷作用下产生弹性变形以及轴心在旋转中心产生周期性的跳动，都将使滚动体、套圈和保持架之间产生撞击和摩擦声。3.传动系噪声及控制滚动轴承噪声的控制措施：在条件许可的情况下，优先选用球轴承。提高轴承的制造精度和套圈的刚度，以减少滚动体与滚道间摩擦与冲击。正确安装，调整好轴承间隙和预紧度，改善润滑条件，在轴承外环上加装隔振衬套等，都可有效控制振动和噪声。第二节汽车噪声污染及控制3）变速器和驱动桥噪声及控制变速器噪声由齿轮、轴承运转噪声和发动机通过离合器传给变速器壳体的振动噪声等组成。汽车驱动桥的噪声与变速器的噪声有许多相似之处，但驱动桥支撑在悬架上，受簧上振动质量和扭转的作用以及路面不平的影响，会产生强烈的弯曲振动和扭转振动，特别是在共振情况下，会产生强烈的噪声。3.传动系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制3）变速器和驱动桥噪声及控制控制措施：为了控制变速器噪声，结构设计应力求紧凑，以保证壳体有足够的刚度，避免共振。提高壳体的密封性，减少通向外界的孔道数目和大小，可防止齿轮噪声直接向外传出，从而起到隔声作用。选择高内阻材料（如铸铁、塑料和层合板）制造壳体，或在壳体表面涂阻尼材料也可明显降低表面噪声辐射。3.传动系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制4）传动轴噪声及控制汽车传动轴噪声是由于发动机转矩波动、变速器及驱动桥等振动输入、万向节输入和输出的转速与转矩不均衡，以及传动轴本身的不平衡引起的。传动轴噪声的控制措施有：提高传动轴刚度，保证传动轴动平衡。消除不等速万向节带来的传动轴转矩和转速的波动，减小传动轴工作时的振动。在支承座与吊耳间加装隔振橡胶衬套可以阻止传动轴振动通过中间轴承向车身的传播。注意保持对传动轴各润滑点的正常润滑，避免因磨损而使间隙增大。3.传动系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制车声与行驶系噪声：主要包括车身振动噪声、汽车行驶时的空气动力噪声、轮胎噪声以及汽车制动噪声。1）车身噪声及控制车身噪声主要来自两个方面：一是车身振动，二是空气与车身之间的冲击和摩擦。控制车身振动噪声的措施：减少板件振动。避免板件共振。采用流线型好的车身。4.车身与行驶系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制2）轮胎噪声及控制轮胎在路面上滚动过程中将产生3个方面的噪声，即空气扰动噪声、路面噪声和轮胎结构振动噪声。此外在紧急制动、急转弯、猛起步或遇积水路面时，轮胎还会产生振动鸣声和溅水声等。4.车身与行驶系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制2）轮胎噪声及控制控制轮胎噪声的措施：改进轮胎结构。合理选择轮胎结构与花纹类型。控制轮胎噪声的传播途径。在汽车行驶中，适时调整轮胎气压，控制行驶速度和加速度。改善道路质量，减少弯道和坡道。4.车身与行驶系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制3）制动噪声及控制制动噪声源于制动器的振动，是一种非连续的噪声。对于鼓式制动器，由于制动蹄片与制动鼓接触的恶化，实施制动时，制动蹄鼓之间的摩擦振动激发出固有频率极高的制动器各部件共振，辐射出噪声。对于盘式制动器，主要是由于衬块的振动激励盘体作轴向振动而产生噪声。4.车身与行驶系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制3）制动噪声及控制从设计、制造、使用及维护等各个方面采取措施，都可对制动噪声进行控制；但最根本的是要从设计制造方面控制制动噪声增大制动鼓刚度，减小制动蹄刚度。加强鼓与蹄对振动的衰减。改善摩擦衬片的摩擦特性。优化结构。4.车身与行驶系噪声及控制第二节汽车噪声污染及控制《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》（GB1495—2002）5.汽车噪声标准与测量方法第二节汽车噪声污染及控制《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》（GB1495—2002）5.汽车噪声标准与测量方法第二节汽车噪声污染及控制《汽车定置噪声限值》（GB16170—1996）5.汽车噪声标准与测量方法第二节汽车噪声污染及控制汽车定置噪声的测量参照《声学机动车辆定置噪声声压级测量方法》（GB/T14365—2017）进行5.汽车噪声标准与测量方法第二节汽车噪声污染及控制《客车车内噪声限值及测量方法》（GB/T25982—2010）5.汽车噪声标准与测量方法第二节汽车噪声污染及控制《客车车内噪声限值及测量方法》（GB/T25982—2010）客车车内的驾驶区和乘客区均应设置测量点，驾驶区布置一个测量点，一般选在驾驶员耳旁。乘客区每节车厢一般布置三个测量点，其中城市客车每节车厢分别取中心线上的前、中、后3个点来测量；其他客车每节车厢分别取前排、中间排和最后排左侧的第一个座位位置作为测量点；对于双层客车，还应在上层乘客区的后排中间座位增加一个测量点。5.汽车噪声标准与测量方法第二节汽车噪声污染及控制噪声测量仪器：声级计声级计一般由传声器、放大器、听觉修正计权网络、指示表和校准装置构成5.汽车噪声标准与测量方法第三节道路交通噪声污染及控制《环境噪声监测技术规范城市声环境常规监测》（HJ640—2012）中将道路交通噪声强度划分为一级到五级，对应的评价依次为好、较好、一般、较差和差。2020年我国直辖市、省会城市和计划单列市道路交通噪声的昼间平均等效声级为68.0dB(A)，噪声强度刚刚达到一级水平，这也远远超出了白天干扰睡眠、休息的噪声阈值（50dB(A)）。1.道路交通噪声现状第三节道路交通噪声污染及控制道路交通噪声的特点傍晚及夜间22~24点是噪声污染较重的时间段大型客车和货运车是道路交通噪声污染贡献较大的噪声源城市普遍的高层建筑使噪声污染向高空发展，且难以防护立体交通网络引起的噪声污染影响范围扩大2.交通噪声特点及影响因素第三节道路交通噪声污染及控制道路交通噪声的影响因素道路交通噪声与道路的坡度、路面粗糙度和路段位置等有关：道路坡度越大，发动机负荷增加，产生的噪声越高；一般路面粗糙度大的道路其噪声也越大；此外，越接近交叉口处噪声越高。2.交通噪声特点及影响因素第三节道路交通噪声污染及控制道路交通噪声的影响因素道路交通噪声与道路交通状况也有着密