淺談汽車噪聲的危害及來源

劉劭航　李帥

摘 要：當前，人們的生活水平越來越高，為了滿足各種各樣的生活需求，人們的活動也越來越頻繁，從而導致了各種噪聲的產生。尤其嚴重的是在人們生活的城市中，汽車保有量逐年增加，噪聲問題日趨惡化，它嚴重地影響了人們的正常生活及身心健康。本文從噪聲的危害及來源方面，深入地分析了汽車的噪聲問題及產生原因。

關鍵詞：汽車 噪聲問題 危害 標準 來源

1 噪聲的危害

1.1 噪聲對聽力的損傷

現如今，噪聲污染已經成為一個社會問題而被人們所熟知、所重視，因為它對人體有著多重的危害，最明顯的就是會對人的聽力造成損傷。如圖1所示為不同環境的分貝值，分貝值越大，對人聽力的傷害就越嚴重，如果長期處在高分貝的環境中很有可能會導致不可恢復的聽力損傷甚至失聰。人體所能承受的噪聲強度有一個極限，一旦超出這個極限就會對聽覺系統造成損傷，甚至于一旦暴露在遠遠超出極限值的噪聲環境中，會造成聽覺系統的嚴重損傷，即鼓膜破裂引起耳出血甚至于有可能導致雙耳失聰。

對于工作人員來說，如果長時間處在強噪聲的環境下工作就會出現心煩意亂、聽覺系統疲勞等癥狀，當離開這樣的工作環境時，聽力就會緩慢的恢復過來。但是，如果經常性的處在這種不良的循環過程中，就會對聽覺系統造成一些不可恢復的損傷。所以，為了保護我們的聽覺系統就要減少在噪聲環境中的工作時間以預防聽覺疲勞。在通常情況下，人體處在85dB以下的噪聲環境中時不會對聽力產生危害，而高于這一范圍時則會對聽力造成不必要的損傷。

1.2 噪聲可能誘發多種疾病

如果人體長期處在高強度的噪聲環境之中，不僅會影響聽覺系統而且還會對身體的其它器官造成損害。這是由于噪聲會通過聽覺系統作用于大腦的神經中樞進而導致人體的各種器官發生病變，給人體帶來嚴重的危害，具體表現為頭痛、耳鳴、身體疲憊不堪以及神經麻木等，所以要盡可能的遠離噪聲污染的環境。

大量研究顯示，長期處在高強度的噪聲環境下的工人和正常環境下的工人相比，更容易引發常見的心血管疾病，發病率比正常情況下高出2.5倍左右。嚴重的噪聲污染還會刺激消化功能，常常導致惡心、頭暈和消化不良等癥狀，引起功能障礙。另外，噪聲污染還會影響到其它身體器官的正常功能。

總的來說，噪聲會對人體造成多種不良的影響，長時間生活在噪聲污染的環境之中會導致身體素質下降，尤其是免疫功能的下降而引發各種疾病。

1.3 噪聲對生活工作的干擾

嚴重的噪聲污染會直接地干擾到人的睡眠質量，因為即便是在熟睡中噪聲也會通過聽覺系統來刺激人的大腦神經，使人體極易產生幻覺、多夢等癥狀，導致睡眠質量下降。如果突然間受到強烈的噪聲刺激導致人從熟睡中驚醒，就會對神經系統造成嚴重的干擾。調查研究顯示，當一個人突然受到噪聲刺激時，就會出現長達4s左右的思維渙散。由此可知，噪聲會使人精力不集中、神經麻木、反應遲緩，造成工作上的失誤甚至導致嚴重的生產事故。

在噪聲污染的環境中，人們必須提高說話聲音來保證有效的交流，這又會造成周圍環境的噪聲污染，形成惡性循環。而且噪聲還會干擾到各種有用信號的傳播，例如救護車的警示信號、車輛的轉彎信號等等，如果周圍的人聽不清楚這些信號就會造成嚴重的交通事故。

2 噪聲評價標準

為了更好的了解與應對噪聲，不同的人群形成了不同的評價標準。在噪聲的評價體系之中，一般認為存在著三種評價標準：第一種是為了保護人的聽覺系統而設置的評價標準;第二種是為了限定、測量周圍環境的污染程度而設定的標準;最后一種是為了從源頭上控制噪聲的排放而針對機動車輛設置的標準。

從噪聲污染的角度來看，各種機動車輛是噪聲的主要污染源，所以世界各國對機動車輛的噪聲污染特別重視，紛紛出臺了各種控制標準。我國也在1979年出臺了機動車輛的噪聲控制標準（GB1495-1979），內容見表1。

3 噪聲與振動的關系

從廣義上來說，噪聲也是一種聲音，不過它是由多種聲音混合在一起所組成的。通常情況下聲音的頻率比較單一，所以人聽起來會特別的舒服，但是噪聲是由多種頻率的聲音所組成的，這種雜亂的聲音讓人心煩意亂從而使人感到特別的不舒服。

噪聲是由各種各樣的聲波所組成的混合噪聲波，而聲波是由物體不間斷的振動而產生的，這種振動可以是固體發出的，也可以是液體或者是氣體。聲波從振動源產生后會通過媒介進行傳播，根據媒介的不同性質，可以把聲波分為空氣聲波、流體聲波和固體聲波。在聲波的傳播過程中，如果聲波的性質不是單一的，那么這種聲波的傳播實際上就是噪聲的傳播。

由此可知，物體的不規則振動就會產生噪聲，振動越大所產生的噪聲就會越大，所以振動物體所產生的噪聲和它的振動速度有直接的關系，可以通過控制物體的振動來減弱它所產生的噪聲。

4 噪聲的具體分析

汽車在運行過程中，由于振動而產生了嚴重的噪聲問題，它無時無刻不在危害著駕駛員的身心健康以及汽車的安全駕駛。而汽車的噪聲問題是由多個部分共同作用所引起的，在圖2中顯示出了汽車噪聲的主要來源，它主要包含了發動機噪聲、傳動系統噪聲、風扇噪聲以及排氣系統噪聲等。

4.1 發動機噪聲

眾所周知，發動機是機動車輛的動力來源，為機動車輛的正常運行提供了動力保障。但是，它同時也是造成車輛噪聲問題的罪魁禍首。汽車的發動機在啟動之后，燃油會在燃燒室燃燒從而產生瞬間的高壓以推動活塞在氣缸中做往復運動，與活塞相連的曲軸以及飛輪會同時運轉起來，從而把發動機的動力輸送到汽車的傳動系統之中。從發動機的工作過程中可以看出，發動機的主要的噪聲有兩種，即燃料的燃燒噪聲和機械噪聲，它們的噪聲會通過相應的途徑傳播到汽車機體的周圍。

（1）發動機的燃燒噪聲。燃燒噪聲就是燃料在燃燒時產生瞬間的高壓作用于發動機的活塞、曲軸和飛輪等使之振動而產生的噪聲。汽車發動機在工作的過程中，燃料進入燃燒室內劇烈的燃燒，使燃燒室的氣體壓力瞬間升高，這些高溫高壓的氣體在釋放能量的過程中引起活塞和曲軸的運動并且在運動過程中發散出大量的噪聲。由此可知，發動機的燃燒噪聲和氣缸內的壓力有著直接的關系，燃料的燃燒越劇烈，瞬間釋放的能量越多，所產生的氣缸壓力越大，發動機在工作過程中的燃燒噪聲就會越大。除此之外，燃燒噪聲還會受到發動機的材料特性以及周圍的防振和減噪措施的影響。

（2）發動機的機械噪聲。發動機是汽車的核心部分，它包含了曲柄連桿機構和配氣機構，還擁有燃油供給、點火、潤滑、冷卻和啟動等五大系統。它本身的結構非常的復雜，所以引起的振動類型也多種多樣，相應的噪聲也分為了很多種，比如啟動時的噪聲、活塞敲缸時的噪聲、配齊機構工作時的噪聲等等。

在發動機工作時，活塞做往復運動帶動曲軸和飛輪等主要工作部分運轉起來，由于這些工作結構單元的不平衡性導致了振動的產生，而且它們轉動的越快振動就會越劇烈，從而引起其他系統的振動和噪聲的產生。由于曲柄連桿機構是發動機的主要振源，它的振動大小直接影響了發動機其它機構和系統的振動大小以及所產生的噪聲的大小，所以要從改善曲柄連桿機構的平衡性入手，降低該機構的振動狀況以減小汽車發動機的噪聲的影響。

4.2 風扇噪聲

汽車在工作的過程中，需要對發動機進行冷卻處理以免溫度過高影響發動機的正常運轉，而冷卻方法除了水冷外還包括了風冷，即驅動風扇來進行冷卻工作。在風扇進行降溫工作的過程中，由于風扇的轉動從而產生了風扇噪聲，而且它的轉速越快時所產生的噪聲就會越大。風扇的噪聲主要是由風扇轉動時與空氣的相互作用而引起的，主要包括了空氣渦流所形成的噪聲和風扇的葉片轉動中形成的噪聲。

由葉片的轉動沖擊周圍空氣所產生的噪聲是風扇噪聲的主要來源，對四周空氣的沖擊擠壓形成了壓力的脈動，它是由唯一的穩態基頻與許多的簡諧波的分量所組成的，分量的公式如下所示：

在風扇工作的過程中，空氣渦流所形成的噪聲和風扇的轉動速度有直接的關系，而且周圍的空氣密度也會影響到噪聲的大小。所以，合理的調節風扇的工作負荷，提高風扇的工作效率，減少工作時間，能夠有效的降低風扇的噪聲。

4.3 傳動系統噪聲

在汽車的組成部分之中，傳動系統是傳遞和改變動力輸出方式的主要工作部件，是發動機的能量得到充分利用的重要保障。在傳動系統中，變速箱和傳動軸以及驅動橋是其主要的工作部件，在動力輸出的過程中，它們都會發生劇烈的振動并伴隨著噪聲的產生。

在汽車的傳動系統中，變速箱是其中最復雜的工作部件。在其內部存在著很多的大小齒輪，汽車換檔位時大小齒輪也會相應的變化相對位置，所以經常會出現打齒現象并產生大量的噪聲。然而，在傳動系統中存在著大量的齒輪機構和軸承的連接裝置，雖然不會像變速器那樣出現打齒現象，但是齒輪間的相互作用會不斷的加劇振動的發生從而導致噪聲的產生和傳播。在動力的傳遞過程中，傳動軸由于存在著軸向的不平衡性，所以當它高速旋轉時具有很大的振動強度并導致連接件之間的相互影響而產生了大量的噪聲。

傳動系統中雖然存在著很多的噪聲源，但是它的總的噪聲量對于汽車來說還是很小的一部分。因為汽車的主要的噪聲還是來源于發動機，只有降低了發動機的振動強度，才能有效的減小發動機的噪聲同時還能降低傳動系統的振動和噪聲，從而有效地提高汽車的操作性能。

4.4 排氣系統噪聲

汽車作為內燃機系統，在動力輸出的過程中會不斷的向外界排放燃料燃燒時所產生的廢氣，在排放的過程中產生了噪聲的污染。廢氣排放系統在排放廢氣時所產生的噪聲主要有機械振動所產生的噪聲和排氣筒周圍的空氣動力性噪聲。由于排氣筒周圍空間比較開闊便于噪聲的傳播，所以廢氣和周圍空氣相互作用所產生的空氣動力性噪聲影響相對較大，是最主要的污染源之一。

在廢氣排出的過程中需要打開進出氣體的閥門，所以燃燒室中存在的噪聲以及閥門開閉時的機械噪聲都會通過排氣的通道經排氣筒排放到大氣中，在這個過程中還造成了排氣筒的嚴重振動并輻射出噪聲。由于排氣系統的結構相對簡單，機械振動的相互作用較少，所以由機械振動所引起的噪聲的總量相對較少。

由此可知，汽車排氣系統的噪聲中機械噪聲相對較少，主要來自于廢氣排放中的動力性噪聲以及與周圍空氣相互作用形成的空氣渦流噪聲。所以，利用空氣流動性理論對汽車的排氣筒進行技術改造可以有效的降低排氣系統的噪聲。

5 結束語

噪聲的危害人人皆知，因為它存在于我們每一個人的生活當中。噪聲的強度不同所產生的影響也就不同，當噪聲較弱時，我們只會感覺到有點吵鬧，對正常的工作沒有多大影響;當噪聲增大到一定程度時，我們就會感到心煩意亂，嚴重影響了正常的工作生活;當噪聲再次增大時，已經到達了人所能承受的極限，聽覺系統就會感到疼痛難忍，如果長時間處在這種環境中就會造成永久的損傷。

從噪聲的根源上來看，通過對汽車上各個噪聲源的研究分析，了解其噪聲強度的變化情況隨發動機轉速的變化規律以及各個噪聲源之間的相互影響關系，從而針對特定的噪聲環境和不同的狀況進行減噪處理，改善汽車機體以及周圍環境的噪聲污染狀況，創造一個良好的工作、生活環境。