车内噪声控制（共10篇）
车内噪声控制 篇1
摘要：通过实验和CAE模态分析建立了某SRV白车身的有限元模型和声腔有限元模型。使用有限元和边界元法分析了白车身结构和声腔的动态响应特性。针对峰值频段,进行了面板贡献量与结构的动态灵敏度分析。根据灵敏度分析结果,对板件厚度进行了优化,有效降低了车内噪声水平。
关键词：模态分析,有限元,边界元,面板贡献量,动态灵敏度,优化
0 引言
车内噪声主要由发动机、传动系、轮胎、液压系统及结构振动引起,产生的振动和噪声经过悬架系统、车身结构等的放大以结构噪声或空气噪声的形式进入车室空腔,形成车内噪声[1]。结构噪声频率主要集中在200Hz以下,给人的主观感觉为“booming”声,影响乘坐舒适性。常规的吸声降噪措施对低频噪声的作用不大,这个问题最实际的解决办法是修改车身结构[2]。本文以某SRV为对象,应用MSC.NASTRAN、SYSNOISE软件并结合模态实验,提出一种优化板件厚度以有效降低车内噪声水平的方法。
1 结构与声学模型的建立
建立准确的有限元模型是取得可靠分析结果的前提。本文以实验获得的模态参数为依据,以通过模态实验和CAE分析得到的前4阶主模态的模态频率和振型的匹配程度为判断标准,对有限元模型进行参数修改与设定,使其达到最佳的符合程度[3]。
1.1 白车身有限元模型的建立
本文所分析的SRV承载式车身,由复杂的空间板壳结构经过点焊连接而成,车身板件由四节点或三节点壳单元来模拟,点焊由RBE3和Hex8的柔性连接方式来模拟。螺栓等连接由RBE2来模拟,在建模过程中要对模型进行简化以提高网格质量和计算精度[4],在HyperMesh中建立的白车身模型如图1所示,建模参数见表1。
采用单点激励多点响应的实验方案,并把白车身吊起以模拟自由支承方式进行模态测试。激励信号由力锤发出,响应信号由B&K公司的加速度传感器拾取。利用北京东方振动和噪声技术研究所的DASP软件进行数据处理和分析,得到白车身的模态参数如表2所示,DASP中建立的白车身模型见图2。
由表2可知,经过修正后的白车身模型前4阶主模态的模态频率计算值与实验值误差较小。主振型的计算结果和实验结果较一致,表明白车身的有限元模型很好地反映了实际结构的振动特性,所采用的建模和分析方法是正确的。
1.2 声学模型的建立
在声学有限元分析中,每个波长至少含有6个声学单元。综合考虑计算精度和规模,取单元长度为60～120mm。在白车身有限元模型的基础上通过网格粗化建立声腔有限元模型,在SYSNOISE中对其进行声模态分析。
采用与结构模态实验类似的方法对车内声腔进行声学模态实验[5]。如图3所示,实验时,将扬声器置于封闭的轿车车内,开启B&K 4205标准声功率源,将白噪声信号输入扬声器(作为车内声场的激励源)。待噪声稳定后,采集布置在声功率源附近及车内各测量点处传声器的信号。将声功率源附近信号作为输入,将车内其他测点处信号作为输出,便可求得激励与响应点间的传递函数,由此,可利用模态分析技术求出车内声腔的声学模态。
根据表3列出的考虑座椅和仪表盘影响的声腔计算模态参数与实验模态参数可以看出,有座椅和仪表盘的声腔有限元模型是可靠的。然后在有限元模型的基础上生成边界元模型,见图4、图5。
2 声场分析
2.1 声辐射计算
车身壁板结构刚度较大,声振耦合作用不显著,故不考虑耦合作用的影响[6]。以谐响应分析所得的壁板振速作为边界条件,计算车内声学响应。谐响应分析是用来计算线性结构在简谐力激励下稳态响应的一种分析技术,通过谐响应分析可以考察白车身的结构振动响应特性。低频时,发动机是主要的噪声与振动源,故笔者在车架上发动机悬置连接处加载垂向单位正弦力;约束前后悬架与车身连接底座处的6个自由度以模拟地面的支撑作用;定义分析频率范围为20～200Hz,步长为5Hz。
SYSNOISE软件提供FEM和BEM两种方法来计算声学响应,从图6中可以看出,两种方法所得峰值频率相同,响应曲线整体一致。从图7中可以看出,前后座椅附近各关注点处的声压响应趋势相同,并都在40Hz、55Hz、65Hz、110Hz、120Hz、145Hz、160Hz、190Hz频率附近出现峰值。40Hz、55Hz时,激励频率接近车身4阶模态频率和9阶模态频率,车内声场主要受顶棚和底板的振动影响;55Hz、110Hz、120Hz、145Hz、160Hz、190Hz时,激励频率接近声腔模态频率,此时发生声腔共鸣,声压级幅值较大。其中,在55Hz、120Hz、160Hz附近声压级出现较大峰值,上述频率为重点优化频率。
1.BEM计算结果 2.FEM计算结果
1.驾驶员左耳处 2.副驾驶右耳处 3.后排左乘员左耳处 4.后排右乘员右耳处
2.2 面板贡献度分析[7]
轿车乘坐室内的噪声是由组成乘坐室的所有板件振动引起的,车身板件的不同区域对乘坐室内任意位置声压的贡献是不同的。通过面板贡献度分析可以找出主要噪声源。
取vns为表面速度的列向量,p为场点内某点的声压,得到频率ω下的关系式:
p(ω)=ATVT(ω)vns(ω) (1)
其中,ATVT(ω)为声传递向量,物理意义为单元或节点在频率ω下的单位速度在场点上引起的声压值。
面板对场点的声压贡献pc为面板所包含的n个有限单元对场点的声压贡献和,即
式中,e为单元编号;ATVe为面板内单元e的声传递向量;ve为单元e的法向振速向量。
对面板声贡献量进行归一化处理可得面板声学贡献系数Dc:
Dc=Re(pcp*/|p|2) (3)
式中,p*为场点声压p的共轭复数。
在SYSNOISE中首先要计算ATV,然后把速度边界条件导入,再计算驾驶员左耳的面板贡献度,图8分别列出了55Hz、120Hz、160Hz时6个主要板件对驾驶员左耳声压的贡献系数。
1.前底板 2.后底板 3.侧围 4.顶棚 5.防火墙 6.后车轮罩
通过对所有共振频率下主要板件的统计分析,可以得出如下结论:对车内主要参考点处的声压级峰值有较大正贡献量的板件主要是顶棚、前后底板和防火墙。其中,在55Hz附近对声压正贡献量最大的主要板件是顶棚、前底板和防火墙;在120Hz附近对声压正贡献量最大的主要板件是顶棚、前底板;在160Hz附近对声压正贡献量最大的主要板件是前后底板和防火墙。结构改进时,主要目标是采取措施降低相应板件的振动。
3 灵敏度的分析与优化
进行灵敏度分析与优化时,需要确定目标函数、设计变量、约束条件。通过灵敏度分析可以确定对目标函数影响大的参数,并以此为设计变量进行优化。
3.1 目标函数[8]
对目标函数的考虑如下:根据场点声学响应特性将考察的频率分3段(50～65Hz、110～125Hz、150～165Hz);以各板件代表点在这些频段内振速幅值的均方根来代表各峰值频率下的振速;将板件在不同峰值频率下的贡献系数与相应加权系数的乘积作为各板件振速的加权均方值;综合板件在3个峰值频率下的贡献系数,将各板件的振速加权均方值乘以不同加权系数,得到所有板件振速的加权均方值。以所有板件振速的加权均方值为目标函数来衡量优化对各板件在峰值频率附近振速降低的效果。
代表点的振速加权均方值可表示为
式中,xi为频率i对应代表点的法向振速;a1、a2、a3分别为对应频段的加权系数。
板件的振速加权均方值为
式中,k为板件n的代表节点数。
目标函数可表达为
式中,bn为第n块板件的加权系数。
3.2 约束条件
除设计变量尺寸约束外,考虑到改动的经济性要求,本文限制板厚变化后的总质量,以使增加的质量达到最好的分布。取增加或减少的质量不超过20kg,原白车身总质量为344.7kg,故约束函数为
324.7≤gj(X)≤364.7 (7)
3.3 设计变量
以主要板件厚度为变量参数,进行灵敏度分析。根据设计限制及工艺和强度的限制,确定上下限值,以灵敏度值高的变量为优化的设计变量进行优化,见表5。
3.4 优化结果
经过10次迭代,优化计算收敛,优化目标值由2.75mm/s下降到1.34mm/s,减小幅度达51%,白车身质量增加19.6kg,增幅为5.69%。
由优化结果可见,优化后以较小的成本代价达到了减小主要板件在峰值频率附近振速幅值的目的。最后,根据优化结果与厂家提供板件尺寸规格确定实际取值,见表5。
4 结果对比
对调整后的结构重新计算,对比改进前后的结果。从图9可以看出,板厚优化对降低车内噪声有较好的效果。驾驶员右耳处的声压级在频率55Hz、120Hz、160Hz附近的峰值有明显减小,峰值一般约减小3dB。可见针对主要板件厚度的优化来降低车内噪声的措施是适当的,减小主要正贡献板件的振动可以达到降噪的效果。
1.优化前 2.优化后
5 结束语
通过对比实验与计算模态结果建立了结构与声学的有限元模型;通过面板贡献度分析可以找出主要噪声源,为结构优化制定目标;灵敏度分析可以区分各变量参数对板件振动速度幅值的影响程度,为优化设计选取设计变量提供依据;优化板件厚度后车内噪声降低了。
参考文献
[1]惠巍,刘更,吴立言.轿车声固耦合低频噪声的有限元分析[J].汽车工程,2006,12(28):1070-1073.
[2]朱才朝,秦大同,李润方.车身结构振动与车内噪声声场耦合分析与控制[J].机械工程学报,2002,38(8):54-58.
[3]朱壮瑞,孙庆鸿,孙凌玉,等.基于模态实验的客车白车身动力学模型修正研究[J].汽车工程,2001,23(2):127-129.
[4]雷明准,张丰利,王建楠,等.基于有限元的车门模态分析与优化研究[J].汽车技术,2008(12):4-5.
[5]白胜勇,靳晓雄.三维空腔声学模态试验的潜在误差分析[J].上海汽车,1999(10):32-36.
[6]孙凌玉,吕振华.有关汽车内部声场模态分析的几点讨论[J].汽车工程,2003,25(1):74-77.
[7]Zhang K Y,Lee M R,Stanecki P J,et al.Vehicle Noise and Weight Reduction Using Panel Acoustic Contribution Analysis[J].SAE Paper,1995,951338.
[8]邓兆祥,高书娜,胡玉海.基于拓扑优化的轿车车身低频噪声设计[J].振动与冲击,2008,27(11):168-172.
车内快速降温剂 篇2
汽车在露天暴晒半小时，车内就变成60℃以上的大火炉，即使把空调开到最大，也要等很长时间才能降温，浪费时间，浪费汽油，浪费金钱。将车内快速降温剂喷洒在车内及坐椅、车盘的表面，遇热即迅速汽化，从而吸收其表面热量，只要轻轻一喷，几秒鐘能使高达60℃的车温降低40℃。
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3万元左右。
◆适合人群
车内噪声控制 篇3
关键词：车内噪音,来源,要求,控制方法
前言
随着社会的不断进步, 汽车逐渐进入了普通百姓家庭, 汽车在给人们带来交通便利的同时也给人们带来了噪音干扰, 但是受影响最多的则是汽车内部的人员, 随着人们对于汽车的舒适性提出了更高的要求, 车内噪音问题逐渐被人们所重视, 文章将就汽车噪音产生的原因及控制措施进行介绍。
1 汽车车内噪声简介
汽车产生噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁这三部分。汽车发动机、变速器、底盘为汽车的三大部件, 在这三处地方都会有噪声产生。
2 汽车噪声的形成
汽车发动机产生的噪声:车辆发动机是噪音的一个来源, 它的噪音产生是随着发动机转速的不同而不同 (主要通过:前叶子板、引擎盖、挡火墙、排气管产生和传递) 。路噪:路噪是车辆高速行驶的时候风切入形成噪音及行驶带动底盘震动产生的, 还有路上沙石冲击车底盘也会产生噪音, 这是路噪的主要来源 (主要通过:四车门、后备箱、前叶子板、前轮弧产生和传递) 。胎噪:胎噪是车辆在高速行驶时, 轮胎与路面摩擦所产生的, 视路况车况来决定胎噪大小, 路况越差胎噪越大, 另外柏油路面与混凝土路面所产生的胎躁有很大区别 (主要通过:四车门、后备箱、前叶子板、前轮弧产生和传递) 。风噪:风噪是指汽车在高速行驶的过程中迎面而来的风的压力已超过车门的密封阻力进入车内而产生的, 行驶速度越快, 风噪越大 (主要通过:四门密封间隙、包括整体薄钢板产生和传递) 。共鸣噪和其他:车体本身就像是一个箱体, 而声音本身就有折射和重叠的性质, 当声音传入车内时, 如没有吸音和隔音材料来吸收和阻隔, 噪音就会不断折射和重叠, 形成的共鸣声 (主要通过:噪音进入车内, 叠加、反射产生) 。
3 汽车噪声的来源
车厢噪音主要来源是发动机、路面和风声。发动机先天震动大、噪音响, 是汽车停车怠速和低价位汽车行驶时主要的噪音来源。防火墙把发动机室和车厢隔开, 所以成为隔音的主要屏障。原厂汽车都在防火墙内装贴较厚的吸音隔热材料。不少汽车的引擎盖内贴隔热的防火材料, 是为了避免发动机的高温直接传至引擎盖, 以此保护引擎盖表面车漆, 同时避免雨天时引擎盖雾气腾腾影响视线。而这片隔热材料同时也有吸音的功能。路面引起的噪声与汽车的设计息息相关, 噪音主要来自轮胎与路面接触。汽车行驶时从四只车轮的方向传来, 衡定不变的“呼、呼”声, 就是轮胎噪音。想改善它可直接更换更宁静的轮胎。当汽车通过坑洼路面时, 能明显听到干脆的“咚、咚”声, 那就是悬挂引起的噪音。汽车原厂隔音一般只在车厢地板上贴附一层薄薄的吸震垫和吸音棉, 吸音棉同时也被部分车用在侧门内饰板上增强隔音效果。当然地毯、绒面饰板也有一定的吸音效果。而引起路面噪音的主要部位:车轮、悬挂, 其附近一般没有刻意实施吸音降噪的措施。三厢车原厂隔音较为特殊。因行李厢空间大而“附着”的部件少, 所以极易引起钣件共振而产生噪音, 所以三厢轿车一般在行李厢内分布多片吸震垫, 以达吸音的效果。因市区的喧嚣和行驶速度不高, 所以一般驾驶者无法发现风声的影响。但如果您经常跑高速, 就深有体会了。只要车速超过100公里/小时, 车厢里往往能听到声音较尖的“呼”声或“嘶”声, 随着车速的增加这种声音更加明显, 甚至掩盖了发动机的声浪, 这就是风噪。风噪是无可避免的, 不同汽车的空气动力学设计不同, 自然也就引起不同程度的风噪。一般说来, 汽车外形上尖锐、凸起的部件越多风噪越大。而汽车后视镜及侧门接缝的设计和装配质量也直接影响风噪大小, 因为这些部位极易产生空气紊流, 从而引发直接传入车厢的风噪。除了以上的主要噪声源外, 汽车装配质量、车厢内结构件摩擦、位移引起的细微噪音也是不可忽略的。如车窗关上后的振动、车顶天窗的杂音等。
4 汽车车内噪声的要求
噪声被视为现代社会的三大公害之一, 它对人体健康的影响是多方面的。汽车的问世加剧了噪声问题的严峻性, 汽车车外噪声在很大程度上对外部环境产生影响, 车内噪声是影响乘车人的舒适性、听觉损害程度、语言清晰度以及对车外各种音响讯号识别能力的重要因素, 对乘客舒适性和汽车的安全行驶产生影响, 车内噪声是引发交通事故的一个重要因素并成为评判汽车舒适性的重要参数。出于对车外环境保护的需要, 国内外对车外噪声有严格的限制标准, 而对车内噪声尚没有此类严格的标准。与发达国家不同的是, 我国作为一个人口众多的发展中国家, 在今后很长一段时间, 可以说绝大多数人的出行都还得依靠各种各样的汽车。因此, 为了提高汽车的乘坐舒适性, 保护驾乘人员的身心健康和汽车运行的安全性能, 对汽车企业和汽车行业非常有必要建立起更为符合实际, 更科学的汽车车内噪声标准体系。同时, 制定出符合我国国情的汽车车内噪声限值和测量方法标准, 对企业研究采用降低车内噪声的新技术, 推动汽车行业技术进步, 也是非常有意义的。而国家对于车内的噪声量, 原国家技术监督局在1998年1月1日发布实施的《机动车运行安全技术条件》中要求, 客车车内噪声级不大于82分贝;汽车驾驶员耳旁噪声声级应不大于90分贝。而实际上, 在《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中规定, 城市中的道路交通干线道路、内河航道、铁路主、次干线两侧区域昼间噪声不应超过70分贝, 夜间不超过55分贝。国家《城市区域环境噪声测量方法》 (GB/T14623-93) 中又规定, 在室内进行噪声测量时, 室内噪声限值低于所在区域标准值10分贝。我国自2002年12月1日开始实施了《汽车车内噪声测量方法》, 但其只制定了匀速行驶车内噪声试验方法, 且没有形成强制性的国家标准, 而欧美日等国家除了制定了匀速行驶车内噪声试验方法, 还制定了车辆加速行驶和车辆静止状态下发动机怠速工况和加速工况对车内各个区域位置影响的测量方法。
5 汽车车内噪声控制方法分析
传统的车内噪声控制技术是对发出噪声的噪声源进行削弱, 采取的主要方式是通过隔离振动、隔离噪声和提高车身密封性等方式来降低汽车车内的噪声。也可以通过在汽车车内壁加装能够减少反射的吸声材料, 通过这种方式可以有效降低车内混响作用, 进一步达到降低车内噪声的目的。而在对汽车的底板、内饰等进行设计时, 可以大规模的选用能够吸声的材料, 直接降低车内的噪声。现代还有一种有源噪声控制方式, 有源噪声控制是指在指定的区域内人为的、有目的的产生一个次级信号去控制初级信号, 从而达到降噪的技术, 依据的原理是两列声波干涉相消的原理。
5 结束语
随着生活的进步, 人们对于驾车的舒适性有了新的要求, 通过加装吸音材料或提高车的密封性来降低车内的噪声。文章对汽车车内噪音产生的原因和车内噪音的控制进行了阐述。
参考文献
[1]黄其柏.工程噪声控制学[M].武汉:华中理工大学出版社, 1999.
车内一族 护肤有术 篇4
风驰电掣香车美女最养眼,但更不能忽略的是车内秘密潜伏着的某些隐形杀手对肌肤和健康的侵害。《优雅》教你从容应对,养眼同时更养颜!
危机一:车内干燥 伤及肌肤
车内环境通常都十分干燥,无论是否开空调空气中的水分总是迅速的被抽干,尤其像北京这样的天气,风大尘大,更是使车窗紧闭。美女们坐在车内难免感到皮肤干燥,缺水甚至起小皮屑,是最容易引起皮肤缺水及毛孔变大等症状。
应对方案:从家里或者办公室出来,不要贸然进入车内,先通风再开空调想必已经为你熟知。车内多通风,无论冷热多享受自然风,让肌肤不要长期处在窒息的状态,可以备一台加湿器,上车前为肌肤补足水分,尽量少化浓妆。堵车时不要焦躁,随手准备的保湿喷雾大有用武之地了,见缝插针给皮肤解解渴吧。
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危机二:环境污染 殃及身体
空气越来越差,尤其是上下班和节假日高峰期,你很难想象周围弥漫着污浊的空气,会慢慢腐蚀你的秀发,伤害你的皮肤,甚至会影响你的呼吸系统,引发疾病。
应对方案:能少开车,就尽量少开车。开车时避免肌肤接触迎面吹来的空气,使用防御性较强的护肤品,墨镜、防晒、隔离霜四季常备。多吃蔬菜水果,增强身体抵抗力。
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危机三:车内饰物 刺激皮肤
有时候新买的装饰物也会包含的各种有毒物质,会刺激皮肤,使得皮肤逐渐变得粗糙,散发出怪味,对身体不利。
应对方案:如果是新车,建议去专业的机构检测一下车内的空气质量,此外尽量避免贪图小便宜买一些质量得不到保障的装饰物,并做到定时清洁车内内饰。
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危机四:信手乱摸 手变粗糙
方向盘或扶手,其实是细菌比较多的地方,并且,手部用力太猛或老是摩擦,手心会起老茧,于是皮肤变得越来越粗糙和干燥了。
应对方案:尽量保持車内卫生,不要怕麻烦而把车厢当作垃圾箱,下车以后到了单位做到勤洗手,如果有护手霜一定勤擦勤用。
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危机五:肌肤受压 疮痘猖狂
驾车时间过久,屁股会长红色“痘痘”、痤疮,臀部长期受压,影响身体的线条,另外由于开车需要集中精神,而女性又常常经验不足,很容易导致精神紧张,影响内分泌系统。
应对方案:开车时,购买透气性好的坐垫,尽量穿宽松透气性强的裤子,保持愉悦的心情,最重要是对自己有信心,适当的挪挪屁股,透透气。待候塞车时,在有限的空间里伸展下肢体。
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危机六:睡眼惺忪 增长细纹
尤其在阳光的照射下,前车反光,晃得眼睛不舒服,地面也显得特别白,眼睛容易疲劳,心情也易烦躁,碰到红灯也会免不了用小手揉揉眼睛。这些都是不可取的,眼部肌肤尤其脆弱,也是最容易出卖年龄的地方,许多明星为了保护好眼部,平时连笑也不敢笑。
应对方案:阳光太强时除了赶紧拿出墨镜带上外,如果实在困的慌,可以趁红灯或堵车闭眼迅速休息片刻,但千万不要用手揉眼睛。
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某车型车内空气质量的控制 篇5
1 车内空气污染的原因
导致车内空气被污染的原因很多, 主要可以分为以下3类。
(1) 内饰材料中的有害物质
内饰材料中的有害物质主要指内饰材料 (包括塑料、橡胶、织物等) 和油漆中含有的苯、甲苯、甲醛、碳氢化合物和卤代烃等有害物质。
(2) 车辆自身排放的污染物
车辆自身排放的污染物主要包括通过排气管和曲轴箱等途径排放或因燃油蒸发而产生的CH、CO、NOx、苯烯烃、芳香烃、微生物以及汽车空调长期使用后风道内积累的污垢等污染物。
(3) 进入车内的外部污染物
主要包括进入到车内环境中的CH、CO、NOx和颗粒物等污染物。
在上述3类原因中, 内饰材料是造成车内空气污染的最主要原因, 而且产生的污染物对人体的损害也最大, 见表1。由此可见, 对主机厂来说, 控制车内空气质量应主要从合理选择零部件用材着手, 即采取控制污染源头的策略。
2 车内空气质量对主机厂的影响
车内空气质量对主机厂的影响主要体现在以下两个方面。
(1) 对整车品牌的影响
车内空气质量已经成为评价汽车质量的指标之一, 直接影响着品牌的美誉度。良好的车内空气质量有助于提高顾客的满意度, 且可以促进汽车品牌知名度的提升。
(2) 对整车销售量的影响
良好的车内空气质量作为整车的卖点, 能增加销售量。反之, 较差的车内空气质量直接影响顾客的购买欲, 进而不利于整个品牌的销售。
3 某车型车内空气质量的控制方案
3.1 控制思路和手段
遵循控制污染源头的原则, 从控制原材料质量入手, 对非金属件及其他材料提出严格的VOC和气味限值要求, 力争从根源上解决车内空气污染的问题。为此, 确定了以下控制思路和实施手段。
(1) 制定合理的控制策略
根据实际情况制定了“由整体到局部”的控制策略, 即把整车控制目标分解到各个零部件, 通过控制各零部件的目标值来达到控制整车空气质量的目标。较难攻关的样件实施“由宽到严”逐步过渡的策略。
(2) 建立合理的标准体系
为了对一级、二级零部件供应商进行有效的约束, 必须制定合理的VOC及气味检测标准。根据“由整体到局部”的控制策略, 制定了多个重点零部件的VOC及气味限值标准, 为检验各零部件的VOC排放及气味提供了标准依据。
(3) 选材的控制
了解不同材料的VOC及气味等特性, 掌握材料选用的主动权, 向零部件供应商推荐高性能、低成本的材料。在车型研发初期就将车内空气质量控制工作提上日程, 严格选择并要求零部件供应商必须满足相应的零部件VOC及气味相关限值的标准规定, 以达到控制各零部件挥发物达标的目的。
(4) 加工过程的控制
研究不同加工工艺对VOC及气味的影响, 在不增加成本的基础上, 对加工工艺和加工过程进行优化, 以达到降低零部件VOC含量的目的。以加工汽车硬质仪表板一般采取的注塑工艺为例, 该工艺需要使用溶剂型脱模剂, 可通过选用低VOC的脱模剂减轻其对环境的危害。
(5) 采用“双管齐下”的检测手段
采取零部件检测和整车检测相结合的“双管齐下”的检测方法, 目的是对零部件及整车的VOC含量和气味进行双向控制。
3.2 具体控制措施
如上所述, 内饰材料是造成车内空气污染的最主要原因。在某车型的内饰件中, 有22个零部件总成 (地毯总成、行李舱地毯总成、行李舱隔板装饰板、前围隔音垫、仪表板本体总成、遮阳板总成、车门内饰板总成、地板隔音垫、转向盘总成、阻尼板、仪表板线束、密封条、座椅总成、行李舱装饰板、后围内饰板、顶棚内衬板、侧围装饰板、转向管柱下罩、通风管道、副仪表板本体总成、高位制动灯、丁基胶带) 对车内空气质量影响较大。根据将整车控制目标分解至重点零部件总成的控制策略, 对这22个零部件进行了初检。将检测结果与企标限值对比, 其中有6个零部件VOC含量超标严重, 详见表2。
针对初检不合格的零部件总成, 从原材料和加工工艺两方面入手, 提出了相应的整改措施。具体整改措施如下。
(1) 行李舱地毯总成
行李舱地毯总成使用的隔音材料为丙纶毡。通过试验, 判定造成丙纶毡VOC超标的主要原因有两个。一是丙纶毡原材料中的再生棉含量过高;二是丙纶毡使用的胶粘剂的质量较差, 含有较多的挥发性物质。
针对VOC超标的原因, 主要采取了如下两项整改措施。
a.调整丙纶毡的原料配方, 降低了其中的再生纤维的含量。丙纶毡原材料含有再生棉和再生PET等再生纤维, 这些废旧材料中含有大量的有毒、有害物质。减少再生纤维用量, 提高一次纤维含量, 可以有效降低丙纶毡原料的VOC含量。
b.调整丙纶毡用胶粘剂的成分, 对再生纤维中喷洒的胶粘剂的成分进行调整, 减少了苯类和醛类物质的含量。
(2) 行李舱隔板装饰板
该车型行李舱隔板装饰板的主体材料为麻纤维板, 背面附有丙纶毡隔音垫。主要通过调整麻纤维板配方以及改善丙纶毡隔音垫中的胶粘剂成分进行整改。
(3) 仪表板本体总成
仪表板本体总成的材质为改性PP。其整改措施主要有两点。
a.调整仪表板本体所用的有机添加剂成分。仪表板本体在注塑时, 需加入增塑剂、抗老化剂和色素等有机添加剂, 改用低VOC的有机添加剂, 可以有效降低仪表板本体的VOC含量, 同时改善仪表板本体的气味特性。
b.提高PP材料的纯度, 降低其本身的挥发物含量。
(4) 遮阳板总成
遮阳板总成VOC检测超标项主要为醛类物质。超标原因如下。
遮阳板的表皮材质为PVC (聚氯乙烯) 。PVC在成型过程中会添加一些助剂等醛类有机物含量较高的辅助材料来增强其耐热性、韧性和延展性等, 从而引起遮阳板总成醛类物质超标。
针对上述原因, 主要采取改进、优化PVC材料配方, 调整所用有机添加剂等措施进行整改。
(5) 仪表板线束
该车型仪表板线束的表皮材质为PVC, 在仪表板线束加工过程中, 还要加入增塑剂和抗老化剂等辅助材料增强其耐热性、韧性和延展性等, 这些有毒有机添加剂是造成VOC含量超标的主要原因。而且PVC材料在温度过高的情况下也会分解, 产生一些挥发性气体。另外, 在加工过程中, 还需使用一些胶带, 如果胶带的挥发物含量较多, 则也是造成VOC多项超标的原因之一。
针对上述原因, 整改措施主要从两方面下手, 具体如下。
a.调整仪表板线束加工使用的有机添加剂, 有效降低VOC含量。
b.在加工过程中避免使用VOC含量严重超标的胶带。
(6) 座椅总成
分析座椅总成所用的材料:骨架为金属材料, 坐垫和头枕采用聚氨酯泡沫材料, 靠背采用棕丝软垫, 表皮采用PVC和真皮。造成座椅总成VOC含量超标的主要原因如下。
a.聚氨酯发泡材料在加工过程中加入的催化剂、表面活性剂和其他有机添加剂引起VOC含量超标。
b.PVC或真皮在加工过程中加入的一些添加剂也是引起座椅总成VOC含量超标的原因。
针对上述原因, 为有效降低该车型座椅总成挥发物的含量, 主要从以下两方面进行了整改。
a.改进发泡聚氨酯的配方, 合理调整有机添加剂成分, 从而达到降低VOC含量的目的。
b.改进表皮的加工工艺, 在不影响产品质量的情况下, 尽量减少使用含挥发性物质较多的添加剂。
3.3 控制效果
通过上述有效整改措施, 最终使得6个零部件全部合格, 从而保证了该车型整车车内空气质量的顺利达标, 详见图1。从图1可见, VOC达到国标初稿要求。气味达到3级以下, 为该车型赢得了良好的市场口碑。
参考文献
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[5]GB/T18883—2002室内空气质量标准[S].
车内噪声控制 篇6
1.1 车载LIN网络的设计方案
LIN是一种低成本的串行通讯网络, 是对CAN总线的一种补充, 主要用于对网络带宽、性能或容错功能没有过高要求的场合。LIN是为解决车辆内部通信智能化和网络化的发展要求和降低车辆制造成本的矛盾而提出来, 主要面向车辆内部众多的开关、传感器和执行器等需要简单控制但又需要智能控制的设备, 以此LIN总线实现了一种高性价比的通信网络。LIN网络采用主/从模式进行设计。网络设计中采用STC51单片机作为主控制器设计了CAN/LIN网关, 一方面承担LIN网络中的主控节点, 对各从节点进行命令控制;另一方面负责CAN与LIN的协议透明转换与信息共享, 来实现不同网络间的相互通信。LIN从节点也采用STC51单片机作为主控制器。本网络中从节点是通过对桑塔纳整车试验台上面的车灯、车窗和雨刷进行LIN节点改造, 实现了各个设备间网络化通信。
1.2 CAN/LIN网关的硬件电路
CAN/LIN网关的结构框图有MCU模块、CAN控制器和CAN收发器组成的CAN接口模块和LIN收发器组成的LIN接口模块三部分组成。其中CAN模块与LIN模块所需电源电压不同还需设计电源供电模块。
2. LIN接口电路的硬件设计
LIN接口的电路采用LIN主节点设计方案, 通过MCU的UART与LIN收发器连接设计。本系统采用的LIN收发器Philips的TJA1020。TJA1020是单片机与LIN物理总线之间的接口芯片, 其睡眠控制引脚NSLP通过MCU的P3.5引脚连接, 因NLSP内部有下拉电阻Rslp, 当发生故障时, 仍可保持一个固定的输入电平。
2.1 LIN从节点电路设计
LIN从节点电路设计和主节点电路设计基本一样, 都采用STC89C52作为主控制器, TJA1020作LIN收发器, 主控制器通过UART口与TJA1020连接, 实现数据的接收与发送功能。从机节点为节省成本及减小节点体积, 采用单片机内置的RC振荡器, 由于RC振荡器的频率稳定性较差, 所以在软件设计中通过主机节点所发同步域来实现主从同步。VBAT通过二极管与12V电源连接起到电源保护作用, LIN引脚接220p F电容接地可改善EME和EMI特性。MCU的P3.2和P3.3分别接LED作为数据收发指示, 经P0, P1和P2口引出, 将作为车灯、车窗和雨刷的控制接口。
2.2 LIN车灯控制硬件电路设计
LIN车灯节点主要是对桑塔纳整车试验台上面的纯线束连接的车灯系统进行LIN网络化改造。试验台车灯系统统一由蓄电池供电, 供电电压为12V, 而LIN节点的主控制器电压为5V, 因此采用控制继电器完成对车灯的控制。继电器是一种用较小的电流去控制较大电流的“自动开关”, 通常应用于自动控制电路。在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。于是在车灯LIN节点硬件设计中通过对12V继电器的闭合实现车灯的亮与灭控制, 控制信号引脚与MCU的P1口连接。
2.3 LIN车窗及雨刷硬件电路设计
桑塔纳轿车实验台上车窗升降器与雨刷都采用了12V直流电机, 通过蓄电池直接提供驱动。在LIN控制节点改造设计中采用SGS公司生产的L298N作为车窗电机驱动芯片。电机控制引脚与MCU的P2口连接。为了避免电机对LIN节点主控制器的干扰, 在输入控制端通过光耦连接L298N的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA和ENB引脚。通过光电隔离芯片实现电机与主控制器的隔离保护, 从而提高系统的安全性和稳定性。通过MCU的P2端口输入不同电平给IN1、IN2、IN3和IN4引脚, 来控制电机的正反转动, 以此实现车窗的升降功能及雨刷的左右摆动。ENA, ENB为被控电机的使能端, 功能逻辑如表2.2所示。ENA/ENB为低电平时, 控制端输入电平对电机控制不起作用;当ENA/ENB为高电平时, 输入电平为一高一低, 电机正或反转;当同为低电平则电机停止, 同为高电平电机刹停。L298N的OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间可分别接控制电机, 在电机驱动接入端接8个二极管, 使电机两端的电压维持在0V~VS之间 (不考虑二极管的导通电压) , 防止电机两端电压过高或者过低。当线上电压小于0V时下端两个二极管跟地导通, 大于VS时上端两个二极管跟VS导通, 使电压维持在0V~VS之间, 防止电机两端有过高的上冲或者过低的下冲。
摘要：本设计基于CAN总线技术与LIN总线技术, 通过编写网络通讯协议将车内的车灯车窗及雨刷通过单片机控制, 最终实现人机触控智能化控制。本文针对车内设备硬件系统的设计使车载LIN网络组建完善, 具体实现了设计中的各设备的硬件设计。经测试运行稳定、可靠, 达到了设计要求。
关键词：LIN总线技术,单片机,车内硬件设备
参考文献
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[2]高强车载触控控制的人机交互系统:[仪表技术与传感器]2012 NO.2
车内噪声控制 篇7
随着经济的飞速发展和人们生活水平的显著提高,社会上汽车保有量正日益扩大,消费者对于汽车性能的要求也越来越高。基于用户需求和市场竞争的大背景,汽车的噪声、振动以及舒适感已成为衡量其制造质量的一个重要综合性能技术指标。世界各大汽车公司都相继针对车内声学环境制定了相应标准,车内噪声控制已经被视为一个重要研究内容[1]。20世界60年代后期[2],计算机产业逐步应用于汽车领域,国外工程人员开始运用CAE技术,该技术将有限元、边界元等数值分析方法与计算机技术相互结合。但我国的CAE技术起步较晚,水平较低,尽管国内汽车行业的CAE技术从无到有,正在逐渐发展,但是相比发达国家还是存在很大的差距。
本文利用CAE联合仿真技术,预测某车型在我国B级路面不平度激励下的车内噪声水平及其分布情况,通过研究分析提出车内声学环境的优化改进方法,改善该车型的乘坐舒适性,提高NVH特性。
1 汽车车身结构与车内声腔模态分析
1.1 汽车车身结构模型的建立及模态分析
1.1.1 整车车身有限元模型的建立
本文在Hypermesh软件中对该型SUV整车车身结构的有限元模型进行建立,如图1所示。有限元网格划分时,在确保该型SUV整车车身结构有限元模型正确性的前提下对其进行了适当地简化,主要考虑了门柱、窗柱、纵梁等梁结构和前后车门、前后围板、顶板、底板、车窗玻璃等板结构[3]。该有限元模型采用三维弹性梁单元(BEAM4)划分乘坐室的梁和柱结构,采用壳单元(SHELL63)划分车身板件和车窗玻璃。该型SUV整车车身有限元模型,节点总数为217229个,单元总数为209063个。
1.1.2 整车车身结构模态计算与分析
由于整车车身结构模态是固有属性,与车身承受的外载无关,且车身属于阻尼较小结构[4],因此本文在ANSYS软件中对整车车身结构有限元模型进行模态仿真计算时不考虑阻尼和外载,即采用自由自由边界条件。本文研究的是路面不平度激励下的100Hz以内的车内低频结构噪声,故提取模态频率在100Hz内的前30阶模态参数,其中模态振型比较大的板件结构集中位于前车门、车顶、底板等。第2阶整车车身结构模态频率为33.471Hz,模态振型较大的位置集中在左前车门处。第15阶整车车身模态频率为72.559Hz,模态振型较大的位置集中在车顶板后部。第24阶整车车身模态频率为93.648Hz,模态振型较大的位置集中在底板中部的两侧及后部位置处。在路面随机激励下,这些模态振型较大的车身板件或区域很容易产生剧烈的振动,进而成为车内主要的辐射噪声源,不利于车内声学环境。
1.2 汽车声腔有限元模型的建立及模态分析
1.2.1汽车声腔有限元模型的建立
基于整车车身结构模型,填补孔洞及其他缝隙,形成完全封闭的车内声腔。建模时忽略对整车结构特性影响较小的冲压筋孔、凸台和翻边等[5],以及面与面之间较小的倒圆、倒角。为了保证声学网格中的最大单元尺寸要小于计算频率最短波长的1/6,估算出声学有限元模型中的网格单元尺寸不应超过567mm。本文选取单元长度为60mm~120mm。在LMS Virtual.Lab软件中建立汽车声腔有限元模型,该模型采用四面体单元,其中单元有26192个,节点有117892个,声学有限元模型如图2所示。
1.2.2 汽车声腔模态计算与分析
将汽车声腔有限元模型导入到LMS Virtual.Lab软件Acoustics声学模块中,进行声学模态计算与分析。将声腔有限元模型材料设置为空气,其密度ρ==11.2.22255kkgg/m/m3,3空气中声速sonc=344m/s,分析计算得到声腔的声学模态。由于本文研究的频率段为0~100Hz,因此有效模态计算结果如表1所示,其模态振型如图6所示。
2 汽车多体系统建模及动力学分析
2.1 整车多体动力学模型的装配
在建立整车多体动力学模型时进行了适当的简化,忽略了传动系统、动力系统等。在ADAMS/Car中,对前后悬架、转向系统、轮胎、车身刚性质心球以及ADAMS/Car自带的四轮台柱试验台进行装配,通过查看通讯器连接无误,完成整车的装配。装配完成的SUV整车多体动力学模型如图3所示。
2.2 整车多体动力学分析
整车多体动力学仿真分析时,在ADAMS/Car中设置分析条件为匀速直线行驶工况,仿真分析时间为10s,计算频率为100Hz,车速为60km/h,路面情况为B级路面模型。本文仅提取车身与悬架12个连接点垂直方向的激振力时域曲线,其中包括前、后悬架弹簧、减振器组成的滑柱上支点与车身的连接点4个,前悬架副车架衬套与车身连接点4个,后悬架副车架衬套与车身连接点4个,并对各时域曲线进行傅立叶变换,得到相应的频谱数据。
从图4~图7中可以看出,在路面激励下,悬架与车身连接点处垂直方向上的激振力主要分布在0~20Hz的低频范围内。
3 车内耦合声场预测及结构板件贡献量分析
3.1 汽车声-固耦合模型的建立
为了能够更加准确的反映出车内耦合系统的动力学特性,利用LMS Virtual.Lab软件建立声-固耦合模型,导入车身结构和车内声腔的有限元模型,其中车身结构模型和车内声腔模型的耦合面为声腔的包络面,汽车声-固耦合有限元模型如图8所示。
3.2 车内耦合声场预测分析
模态阻尼是对车身结构和材料阻尼的模拟,本文对结构模态添加1%的模态阻尼,并将模态结果分配到相应的网格上。在耦合模型中的车身结构网格上添加悬架与车身连接点处的垂向激振力[6],考虑到本文主要研究车内低频结构噪声,再结合计算的结构模态频率范围(100Hz以内),为保证车内耦合声场有限元分析计算结果的精度,设置计算频率为0~100Hz,计算步长为1Hz,得到车内声场的声压分布情况。
从图中可以看出,57Hz时乘坐室的后部位置声压最大,声压节线位于前排座椅及前围处,对后排人员不利;68Hz时乘坐室前部和后部声压都较大,声压节线位于乘坐室中部,对车内所有人员都不利;73Hz时的车内耦合声场声压分布情况与68Hz时相似,同样对车内前排及后排的人员都不利。
3.3 车内场点频率响应分析
车内噪声分析的最终目的主要是改进车内司乘人员位置处的声压分布,因此,本章在人耳周围设置场点,该场点相当于声级计。本章在车内前排司乘人员头部位置处设置场点进行场点声压频响计算,然后将场点上位于驾驶员右耳位置附近处的节点设置为输出点,计算得到声压频率响应曲线。
3.4 车身结构板件对耦合声场的贡献量分析
利用LMS Virtual.Lab软件声学模块计算车内声腔有限元模型的声学传递向量,将不平路面激励下的车身板件强迫振动速度映射转移到声学网格上,作为车身板件声学贡献量分析的边界条件,以驾驶员右耳处场点为参考,对板块声学贡献量进行计算,声压级峰值对应频率57Hz、68Hz及73Hz下的板块贡献量计算结果如图11所示。
从图11中可以看出,57Hz时车前门板和顶板的贡献量较大;68Hz时后底板的贡献量最大;73Hz时顶板的贡献最为突出,并且以上提及的板件对参考场点的声压贡献均为正,说明抑制其振动将有效降低车内噪声。因此,在对车身结构进行降噪优化改进设计时,将主要考虑对驾驶员右耳位置声学贡献量较大的车前门、后底板和顶板这些车门结构板件,其他板件的贡献影响则较小,暂不考虑。
4 车内噪声优化控制
4.1 车身板件结构优化
本文主要结合车内场点频率响应的分析结果,在强迫振动速度响应大的车身位置采用设置加强板筋或加强板条等方法进行减振降噪。因为振动波总是朝着刚性最差的方向前进,设置加强板筋或加强板条能切断路径,抑制振动。该方法不仅易于整体安装,同时也保证轻量化的要求。
4.1.1 车前门结构改进方法
由车身板件声学贡献量直方图分析结果可知,57Hz时车前门板件的振动对车内驾驶员右耳处场点的声压正贡献量最大,因此需要重点抑制车前门的振动。57Hz时车前门振动较大区域为车前门中间位置,因此在该位置焊接加强筋,具体位置如图12所示,加强筋厚1.2mm。
4.1.2 后底板结构改进方法
由车身板件声学贡献量直方图分析结果可知,68Hz时车身后底板位置处的振动对车内驾驶员右耳处场点的声压正贡献量最大,因此需要重点抑制后底板的振动。通过车身强迫振动仿真分析结果可知,68Hz时后底板振动较大区域位于汽车备胎放置位置,因此在后底板焊接加强板条以抑制该区域的结构振动,具体位置如图13所示,加强板条厚1.2mm。
4.1.3 顶板结构改进方法
由车身板件声学贡献量直方图分析结果可知,73Hz时车顶板的振动对车内驾驶员右耳处场点的声压正贡献量最大,因为车顶板是由薄钢板经冲压而成的,其损耗因素较小,所以容易在强迫振动时产生共振,并向车内辐射噪声[7],因此需要重点抑制车顶板的振动。通过车身强迫振动仿真分析结果可知,73Hz时车顶板振动较大区域为其靠后位置,故在该区域添加加强板条,具体位置如图14所示,加强板条厚1.0mm。
4.2 车内低频降噪效果的验证
在车身板件优化后,重新以声固耦合方法计算车内耦合声场的声压分布和场点频率响应曲线,计算结果如图15所示。比较优化前后车内耦合声场的声压分布图可知,优化后的车内声场得到了明显的改善。57Hz时,乘坐室内声压较大的区域仍然位于乘坐室的后部,但声压峰值有了小幅度的减小;68Hz时,乘坐室内声压较大的区域由乘坐室前后部变为乘坐室前围位置,并且声压值有了明显降低;73Hz时,乘坐室内声压较大的位置仍然是前后部,但声压值和区域范围有明显降低。再比较优化前后驾驶员右耳位置处场点的频率响应曲线可知,不仅声压峰值有了明显的下降,整体声压级也较优化前有了降低。
5 结论
1)分别对汽车车身结构和车内声腔进行了模态分析,得到车身结构的动力学特性及车内声腔的声学特性,为车身结构-车内空腔耦合系统下的车内声场预测提供必要条件。
2)提取整车多体动力学模型悬架与车身连接点处的垂向激振力,经过傅里叶变换得到激振力频谱,分析表明,该车在路面上行驶时激振力主要分布在0~20Hz的低频范围内。
3)对车身结构-车内声腔耦合系统进行车内耦合声场仿真预测分析,可得到驾驶员右耳位置处的声压级频率响应情况,以右耳位置为参考进行声学贡献量分析,找出对车内噪声峰值影响较大的车身板件:车前门、车顶板及后底板,可以通过采取相应措施降低上述板件的振动速度,达到降噪效果。
4)结合车身强迫振动分析结果,分别对声学贡献量较大的板块进行优化,提高局部刚度,减弱其振动速度,优化后的车内低频噪声得到了明显降低。
摘要：建立汽车车身结构及车内声腔的有限元模型,并分别对其进行模态分析,获取该车车身结构和车内声腔的模态特性;建立整车多体动力学模型,进行动力学仿真分析,获取路面激励下悬架与车身连接点处的激振力,作为车内耦合声场分析的振源。对车身结构-车内声腔的耦合系统进行车内声场分析,预测低频范围内的车内耦合声场分布和车内场点频率响应曲线。根据分析结果,分别对车内场点声压贡献较大的车身板件提出结构改进方案,从而实现了车内降噪,并提高乘坐舒适感。
关键词：车内噪声,声-固耦合,路面激励,板件贡献量分析
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车内噪声控制 篇8
随着社会的发展和人们生活水平的日益提高, 汽车已经成为人们日常生活中不可缺少的重要交通工具。据工信部数据表明, 2011年, 我国汽车市场实现平稳增长, 汽车产销量双超1840万辆, 汽车保有量已突破1亿辆。汽车给人们生活带来方便的同时, 车内空气污染也会危害驾驶员与乘客的身体健康。我国已经出现多起消费者由于汽车内部有毒有害气体严重超标、损害消费者身体健康而投诉汽车生产厂家的案例。不断提升的生活质量要求和日益增强的健康关注度使得人们对汽车车内空气质量与舒适性的要求越来越高, 汽车车内空气环境质量成为人们日益关注的热点问题。
影响车内空气质量的指标有易挥发性有机物、气味及雾化性, 车内空气污染问题主要由车内易挥发性有机物 (Volatile Organic Compounds, VOCs) 造成的, 已引起政府有关部门的高度重视, 并制定了车内空气质量标准, 以加强对车内空气质量的管理。本文通过分析国内外车内VOC相关法规现状及其差异、控制消减措施, 以期为汽车企业的设计生产、销售及检测机构提供技术参考, 为汽车消费者提供信息指导。
2 车内VOC定义
造成车内空气污染的物质主要是易挥发性有机物, 很多国家的研究者用VOC含量的高低来表示污染程度。易挥发性有机物是指在常温状态下容易挥发的有机化合物, 目前, 尚未有被国际上一致认可的定义, 现在最常用的有世界卫生组织、美国联邦环保署及国际标准组织等组织制定的定义[1]。世界卫生组织 (WHO) 对挥发性有机物的定义为:熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称 (表1) 。美国联邦环保署 (EPA) 的定义:除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外, 任何参加大气光化学反应的碳化合物。国际标准ISO 4618-1-1998对VOC的定义是:原则上, 在常温常压下, 任何能自发挥发的有机液体和/或固体。德国DIN 55649-2000标准规定在通常压力条件下, 沸点或初馏点低于或等于250℃的任何有机化合物。
上述VOC的定义分为两类, 一类是普通意义上的VOC定义, 只说明什么是挥发性有机物, 或者是在什么条件下是挥发性有机物;另一类是环保意义上的定义, 即会产生危害的那一类挥发性有机物。从环保意义上说, 挥发和参加大气光化学反应的化合物具有危害性, 不挥发或不参加大气光化学反应的化合物不构成危害。
3 车内VOC的来源及危害
3.1 车内VOC的来源
车内VOC的来源有很多, 主要有以下3个方面[2]。
3.1.1 内饰件/内饰材料
车内空气质量状况与车辆制造工艺和零部件种类有直接关系, 车内VOC的主要来源是汽车内饰件/内饰材料, 主要有:新车内饰, 如车内地板、门内护板、车顶棚衬里等;新车的车内各配件, 如座椅、座垫和座椅套等;生产中所使用材料, 如油漆、稀释剂和黏合剂等。
3.1.2 汽车自身排放
汽车自身排放的污染物, 主要有CH、CO、NOx、苯烯烃、芳香烃、微生物等, 能够通过排气管、曲轴箱、燃油蒸发等途径进入车内, 造成车内污染。
3.1.3 外部污染物
如果车辆密封不严, 外界环境的污染物将进入车内环境, 造成车内空气污染, 这种车内污染在交通堵塞的情况下尤为明显。车外空气中污染物主要来自于燃料燃烧、交通运输等产生的VOCs。
3.2 车内VOC的危害
VOC中危害最大的两种化学成分是苯和甲醛。
苯是具有特殊气味的一种有机化合物, 胶水、油漆、涂料、溶剂等含有大量的苯、甲苯和二甲苯等。慢性苯中毒主要使骨髓造血功能发生障碍。人在散发着苯气味的密闭房间里, 会出现头晕、胸闷、恶心、呕吐等中毒症状。
甲醛是无色、具强烈刺激性气味的气体, 水溶液通称福尔马林。装饰用品、车内饰品及许多使用有机涂料和高分子材料的生活用品等均会散发甲醛。甲醛对粘膜有强烈的刺激作用, 特别对眼、鼻和呼吸道的刺激作用最强, 是一种致癌物质, 能引起皮肤过敏, 还影响中枢神经系统, 长时间吸入可引起胃癌。
4 国内外相关标准法规分析
截至目前, 日本、韩国、俄罗斯、中国等国家均颁布了针对汽车车内空气质量的国家规范, 美国、澳大利亚等国家对新车内部VOC含量的规定参照室内VOC含量标准, 还有部分国家没有制定相关标准, 但其国内企业具有内部标准, 如德国, 大众、宝马等企业有自己的内部标准。本文主要讨论各国家标准之间的异同。
4.1 我国室内和车内空气质量标准的差异
为了预防和控制室内空气污染, 保护人体健康, 国家质检总局联合卫生部、环保部颁布了《室内空气质量标准》 (GB/T 18883-2002) 。该标准引入室内空气质量概念, 明确提出“室内空气应无毒、无害、无异常嗅味”的要求。其中规定的控制项目包括化学性、物理性、生物性和放射性污染。规定控制的化学性污染物不仅包括人们熟悉的甲醛、苯、氨、氧等污染物质, 还有可吸入颗粒物、二氧化碳、二氧化硫等13项化学性污染物质。《室内空气质量标准》与国家标准委以前发布的《民用建筑室内环境污染控制规范》、10种《室内装饰装修材料有害物质限量》共同构成了我国较完整的室内环境污染控制和评价体系。
《长途客车内空气质量要求》 (GB/T 17729-2009) 规定了长途客车车厢内空气主要成分 (氧气、二氧化碳和一氧化碳) 的含量要求, 但没有涉及易挥发性有机物。
我国自2012年3月1日起执行《乘用车内空气质量评价指南》 (GB/T 27630-2011) , 以下简称《指南》, 限制车内空气中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的最高浓度 (表2) , 该标准是我国第一次就乘用车内空气质量发布的相关标准, 它的实施填补了车内空气质量问题的法律空白。
按照《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》 (HJ/T400-2007) , 在车辆中共定性检测到200多种有机物, 其中苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙苯、甲醛、乙醛和丙烯醛在车内的检出率高达98%。因此限制上述8种易挥发性有机物是很有必要的。表2显示我国对车内空气质量的要求远低于室内空气质量, 其中差别较大的是甲苯、乙苯和二甲苯, 可能是由于汽车内空间狭小、密闭, 车内VOC浓度远高于室内空气的原因。
《指南》对于认定车内空气质量, 促进绿色环保的技术、配件、原料的有效推广, 保障消费者的合法权益, 具有重要意义。实施后, 一方面它将敦促汽车生产厂商重视汽车内饰的用料和生产工艺过程, 以提高车内空气质量;另一方面它也会成为消费者维护自身权益的依据。
虽然我国发布了《指南》, 但是也必须看到《指南》并非强制标准。也就是说, 即使消费者发现自己的爱车车内空气污染程度“超标”, 也无法根据《指南》进行维权。在这种现实情况下, 企业自律显得尤为重要。在国外, 各国虽然也没有成熟的车内空气污染强制标准, 但是诸如奔驰、大众、宝马等知名企业早就采用了先进的第三方监测系统对其产品进行相关检测, 以保障消费者利益。
4.2 国内外车内空气质量标准的差异
美国和澳大利亚没有专门针对新车内部VOC含量的限制, 均参照室内VOC含量标准。美国绿色建筑委员会规定:室内TVOC含量不超过0.5 mg/m3。1992年澳大利亚国家健康与医学研究理事会 (NHMRC) 建议:TVOC每小时平均含量不要超过0.5 mg/m3;任何VOC每小时平均含量不要超过0.25 mg/m3。
2004年俄罗斯颁布《汽车交通工具乘客厢和驾驶室空气中污染物含量实验标准和方法》 (P51206-2004) , 确定了汽车发动机燃料燃烧、燃料气化和涂料在乘客厢和驾驶室内产生污染物质的含量要求, 主要检测在行驶过程中的车内污染物, 规定的排放因子有CO、NO2、NO、CH4、甲醛等。
日本汽车工业协会 (JAMA) 将汽车内空间视为居住空间的一部分, 集合行业整体的力量开展研究, 并注重汽车不同于住宅的特点及环保, 制定了《汽车内VOC检测方法》和《降低汽车内VOC的自主举措》。自主举措要求:乘用车从2007年度发售的新车型、货车和客车等商用车从2008年度发售的新车型开始, 需达到厚生劳动省规定的室内13种物质的浓度指导值。而且, 此后各公司也要继续努力降低汽车内浓度。
2007年6月, 韩国建设部颁布《新规制作汽车的室内空气质量管理标准》, 该管理标准规定新生产汽车的挥发性污染物排放检测方法和标准 (表3) 。
通过比较, 可以看出:
(1) 日本限制的车内VOC种类相对多一些, 共限制14种有害物质, 而俄罗斯只限制了甲醛的最高浓度。甲醛是各国都限制的有害气体。
(2) 同种类VOC不同国家的限值大多不同, 有的相差几倍, 如我国对车内甲苯含量的限值是日本的4倍。同时, 各国均没有限制总挥发性有机化合物 (TVOC) 的数量, 对车内空气质量的要求低于室内空气质量。
5 控制车内VOC的措施
车内空气污染物的控制和净化主要通过源头控制和末端治理两种途径来进行[3,4]。
5.1 源头控制
汽车内饰件/内饰材料受热释放出的VOC是污染车内空气的主要原因, 对汽车内饰件及所用材料提出严格的VOC限值要求, 从原材料和工艺入手, 通过严格控制有害物质发挥, 来提高车内空气质量, 将从根源上解决车内空气污染问题。关键控制技术体现在3个方面。
5.1.1 合理的控制策略
汽车主机厂根据实际情况实行“由整体到局部”的控制策略, 即把整车控制目标分解到各个零部件/材料中去, 制定各零部件/材料的VOC释放限值企业标准。建立合理的管理体系, 严格监控供应商所提供产品的质量, 以实现整车控制的目标。
5.1.2 选材控制
通过掌握不同内饰材料、涂料、胶粘剂等材料对车内VOC影响的信息, 采用环保材料, 从而从源头消减VOC释放量。
5.1.3 加工过程控制
汽车制造厂商都应当尽快提高生产标准、改良生产工艺、使用绿色环保的材料, 确保产品环保、安全, 共同推进车内空气质量的不断提高。
5.2 末端治理
末端治理汽车车内空气污染物的方法有多种, 如通风换气法、喷洒清新剂法、活性炭吸附法、臭氧杀菌消毒法、负离子法、光触媒法及生物净化等[5]。
6 结语
车内空气污染正逐渐凸现, 越来越受到人们的重视, 尽管各国在治理车内空气污染方面已积累不少经验, 但要从根本上解决此问题, 还有许多工作要做。
随着国家提出振兴汽车产业, 我国的汽车行业更加蓬勃发展, 在不久的将来中国的汽车保有量将超过美国, 真正成为世界第一汽车大国, 而对于VOC的关注度还没有达到发达国家的关注水平。因此, 有必要加强对汽车企业和广大老百姓的宣传, 提倡汽车企业在汽车内饰的研发和生产上采用环保材料, 这样不仅有利于使用者的健康, 也是对环保汽车产品的宣传推广。
参考文献
[1]马辉, 陈文波.车内有害气体 (VOC) 现状研究[J].汽车工艺与材料, 2006 (8) :13～14.
[2]陈炳基.浅谈汽车内空气污染来源及影响因素[J].环境科学与管理, 2008, 33 (8) :142～145.
[3]杨红刚, 李刚, 解科峰, 等.汽车车内空气污染与对策[J].环境与健康杂志, 2007, 24 (10) :822～823.
[4]李俊贤, 李莉, 金建伟, 等.轿车车内空气质量控制方略[C]//中国机械学会.第十五届全国机械设计年会论文集.北京:中国机械学会, 2010:234～235.
炎夏车内别囤水 篇9
炎热的夏季，许多有车一族都喜欢在后备箱内放整箱整件的瓶装矿泉水、饮料，以备不时之需。像萌萌这样开瓶后喝几口便随手扔在座位上，有时一瓶水喝几天者不在少数。不过，对萌萌老公的建议，可不要当耳旁风哪！
一瓶水打开后喝不完，继续放置在车内，很容易滋生细菌；已经滋生细菌的瓶装水被人饮用后，也会影响健康。
后备箱囤水也不可取。一般来说，瓶装水和饮料的储存环境要求阴凉、通风，而后备箱多处于密闭状态，不通风，且夏季温度很高，车辆停放一段时间后车厢内温度很高，尤其是在烈日曝晒的情况下，车内温度可高达60℃。如果在车内久存瓶装水，高温会使瓶装水的聚酯瓶老化，析出较多的有害物质，经常饮用有可能导致人体慢性中毒。在这些有害物质中，对人体健康危害较大的是双酚A，也称BPA。最新研究显示，双酚A能导致内分泌失调，尤其威胁胎儿和儿童的健康，还可能引发癌症和新陈代谢紊乱所导致的肥胖。欧盟已禁止生产含双酚A的婴儿奶瓶。
此外，瓶装水长期存放会引起细菌滋生，不利于健康。即使不是炎热的夏天，车内温度不是很高，也应改掉在车内久存塑料瓶装水的坏习惯。
温馨提醒
夏季高温潮湿，各种食品容易变质。如果将食物放在炎热、潮湿、空间狭小的车内，非常适宜细菌的生长。若是在车内用餐，不但会使车内残留气味，而且掉落的食物残渣还会为霉菌的繁殖提供良好的条件。因此，夏天最好也不要在车内久存零食或就餐。
车内噪声控制 篇10
关键词：车内噪声,声压级,发动机“哒哒哒”,噪声
引言
近年来用户对汽车的品质要求的越来越高, 而NVH (振动、噪声、粗糙度) 是体现舒适度和汽车品质的一个重要方面。某柴油车在开发过程中, 怠速时, 在车内感受到明显扰人的发动机“哒哒哒”的噪声, 严重影响客户舒适度。
本文拟采用分析实车试验数据的方法, 对该车内扰人的发动机“哒哒哒”噪声问题进行了分析, 并做出了方案解决了该问题, 达到了提升客户满意度的目的。
1、问题试验分析
该问题车所配发动机为高压共轨发动机。首先进行问题复现, 在整车上进行了怠速噪声测试分析, 试验在整车消声室内进行, 在整车上发动机前方、上方及车内驾驶员位置三个位置分别测量发动机噪声, 进行对应的频谱分析[1], 测试结果如图1所示。
通过测试发现, “哒哒哒”声的频率主要在2000Hz~7000Hz的一个宽频范围, 发动机前方和上方测点噪声数据中几个能量大的尖峰位置和车内噪声有良好的对应关系, 该噪声属于高频的范畴。
通过进一步的声源定位以及发动机结构研究发现, 该噪声主要来源于喷油器自身的针阀敲击噪声及喷油器敲击振动激励油轨产生的辐射噪声。
噪声优化的途径通常有两条[2]:
1) 主动降噪:减小或者消除噪声源;
2) 被动降噪:合理进行噪声传递路径匹配, 减小噪声在对响应端传递过程中的大小, 以达到使响应减小的目的。
针对本文噪声源即喷油器本身, 主动降噪的方法需对喷油器进行优化, 通常的方法有:
1) 优化喷油器针阀结构;
2) 通过发动机标定控制减小喷油压力, 从而减小喷油器本身的机械振动, 来达到消除噪声源的目的。
这两种方法开发周期长, 以及带来排放和可靠性一系列需要长期分析的工程开发内容。所以作为主机厂家发动机及配套附件一旦选定, 很难对其做出优化, 本文为了解决喷油器噪声问题, 决定从噪声传递路径入手, 采用上文提到的被动降噪的方法, 用一定的声学材料对噪声进行吸收和隔离。
2、发动机装饰罩声学方案设计
现代汽车的发动机装饰罩不仅具有美观装饰作用, 主要作用还有以下两点:
1) 防止引擎盖油漆加速老化, 起到隔热作用;
2) 减少发动机的声音传递到机舱外, 起到隔音作用;
因此, 发动机装饰罩的设计过程中还要考虑其NVH特性。在设计过程中对其进行声学设计是提升车辆品质的重要环节。
本文问题车原始发动机装饰罩采用塑料材料。采用的材料为PA6, 无任何的附加吸隔音材料, 对发动机及附件噪声基本无吸收和隔离, 只起到美化作用。为了解决传递至车内的喷油器及油轨辐射噪声, 需对发动机装饰罩盖进行声学材料进行吸隔声性能设计。吸隔声性能很大程度是由所采用的材料和材料的厚度密度等决定的, 经过对测试喷油器噪声能量的分析, 对比了多种材料组合后, 制定了下表1的方案。最终形成的实物样件图见下图3。
3、发动机装饰盖整车效果试验验证
为了评价方案应用到整车上是否有效果, 需要保证采用同样的问题工况, 在相同的条件下进行试验验证。
经过试验数据处理, 图4为车内噪声三维声学图[1]的对比, 左边为原始状态, 右边为发动机罩盖声学方案后状态。
可以看到在2000Hz~7000Hz的问题频率区间, 亮度明显变弱, 声音能量变小, 起到了很好的效果。同时对问题频率范围进行单独分析, 图5为车内噪声对问题频率段切片 (即只包含问题频率段) 整体声压级对比[1]。
由图5可以看出, 在问题频率区间车内噪声降低了大约3d B (A) , 车内主观基本感觉不到明显的“哒哒哒”噪声, 极大的提高了人的主观舒适程度, 达到了降低噪声和提高车辆品质的目的。
4、结语
本文利用试验分析的技术, 对发动机装饰罩进行了声学方案设计来解决怠速时车内扰人的发动机喷油器及油轨辐射噪声, 并对整车效果进行了验证, 取得了较好的效果, 对降低车内噪声提高汽车品质和舒适性具有一定的参考意义。
参考文献
[1]国家质量监督检验检疫总局, 声学计量名次术语及定义, 2005.
【车内噪声控制】推荐阅读：
车内空气质量标准06-01
车内空气污染及其防治09-14
车内空气质量试验报告09-14
噪声及其控制05-17
噪声控制工程07-20
辅助噪声控制06-27
噪声控制策略08-01
主动噪声控制08-18
振动与噪声控制06-06
主动噪声控制技术07-02