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汽车内饰材料吸音隔音性能的研究现状及发展趋势
发布时间:2012-12-7 阅读:5199次  

     随着人们生活水平的不断提高,对汽车的需求也从**初的代步工具逐渐上升为舒适的移动空间,所以汽车自身机械性能和舒适性能就成了衡量汽车品质的重要标准,其中汽车噪声就是一个重要标准。本文对汽车内饰材料吸音隔音性能研究的现状进行了分析,指出了汽车内饰材料吸音隔音性能研究的发展趋势。  

1    汽车内饰材料  

改革开放以来,我国的汽车产量平均每年以35%~50%的速度递增,近年出现了井喷式的良好发展势头。汽车工业的快速发展,极大地促进了汽车内饰材料生产技术水平的提高。汽车内饰材料主要包括衬垫材料、覆盖材料和过滤材料。对汽车内饰材料要求多为外观特性要求和功能特性要求。在外观特性方面的要求是可进行工程化设计以及设计的工艺性;在功能特性方面的要求是可裁剪性、可成型性、轻量化、补强性、隔振性、耐热性、隔音性、吸音性、隔热性、缓冲性、弹性回复性、柔软性、难燃性和可焊接性。 

汽车内饰材料可由传统纺织品、塑料和非织造布制成。由于非织造布的性价比高,功能性强,材质轻,有利于降低车辆的燃油量而越来越受到关注。1997年一辆轿车非织造布的用量仅为lm2,目前则发展到20 m2(折合质量为15—20 kg),且用量还在继续增加。  

2汽车噪声    

汽车噪声是一个包括各种性质噪声的综合噪声源,分为车外噪声和车内噪声。车外噪声是指汽车各部分噪声辐射到车外空间的那部分噪声,主要包括发动机噪声、排气噪声、轮胎噪声、制动噪声和传动系统噪声等。车内噪声是指车厢外的汽车各部分噪声通过各种途径传人车内的那部分噪声以及汽车各部分振动传递路径激发车身各部件的结构振动向车厢内辐射的噪声,这些噪声声波在车内空间声学特性的制约下,生成较为复杂的混响声场,从而形成车内噪声。 

汽车噪声的主要声源可分为:①发动机噪声:发动机高速运转,通过防火墙、底盘等处传人车内的噪声;②车身共振噪声:由于车身钣金单薄,汽车在颠簸路面或高速行驶时产生铁皮共振;③底盘噪声:悬挂系统在颠簸路面和高速行驶时产生的噪声,通过底盘传人车内;④轮胎噪声:在汽车高速行驶中,轮胎摩擦地面产生的噪声;⑤风噪:不同车型产生的风噪不同,不同行驶速度产生的风噪也不一样(轿车一般加速到100 km/h后风噪开始增大),由于设计原因,汽车风阻系数无法减小,风噪通过车门缝隙传人车内;⑥厢内共鸣噪声:由于车内空间狭窄,噪声不能有效地被吸收而互相碰撞产生共鸣。  

不同类型汽车噪声的特性及各噪声源所占整车噪声能量的比率差异很大。研究结果表明,发动机噪声所占的比重****,车辆高速行驶时轮胎噪声也是另一个主要噪声源。噪声会使人耳呜、多梦、心慌、烦躁,甚至听力下降、失聪,且由车辆噪声间接引发的交通事故也并不鲜见。为了达到人类与汽车共存,降低噪声污染和危害,合理实施降低噪声的应对措施显得尤为重要。汽车的噪声性能虽不是汽车的基本性能,但却是汽车的质量指标,随着人们对汽车的进一步认识,汽车噪声将成为非常重要的一项汽车质量指标,直接影响到汽车的销售状况和认可度。 

目前噪声控制的方法分为主动控制和被动控制两种。主动控制是指在噪声控制过程中有附加能源的参与,此类方法也被称为噪声的有源控制。如日产汽车公司采用的“反噪声”技术,在车厢座位下安设若干扬声器,用一个电子电路对其实施控制,使其能随发动机转速的改变而发出不同频率和振幅的反噪声声波,以消除车内噪声。但是,目前主动控制技术尚不成熟,且成本较高。被动控制降噪技术多从三方面着手:一是消除或减弱声源噪声;二是控制噪声传播途径,阻断固体传播;三是保护噪声接受者。汽车内饰材料的吸音隔音是属于被动控制噪声技术。     

3    汽车内饰材料吸音隔音的研究现状      

早期汽车噪声是在汽车生产线上进行控制解决,但效果不太理想。随着人们对汽车综合性能的需求逐渐提高,车辆制造成本及流水线工艺可达到的要求已越来越无法满足所有用户的需求,因此提高汽车内饰材料的吸音隔音功能成了近年来的新动向,相关领域人员也从多个角度对汽车内饰材料的吸音隔音进行深入研究。汽车噪声对环境的污染、对人体健康的影响也越来越引起关注。近年来人们已经投入了大量的人力、物力、财力进行研究,并获得了一定成果。主要表现在以下五个方面。    

3.1    噪声来源及减振降噪系统的研究    

主要从车内车外和汽车性能进行研究,分析了汽车行驶中各机械部分与外界环境的声音来源以及人工处理方法。例如,广西科学院对汽车制动噪声成因的和制动噪声的特在一辆汽直接通过地板影起到很大的吸音进行吸音。引擎盖内可以用波浪形吸音棉增强吸音隔热效果(考虑到特殊位置,需要用阻燃材料)。车门内饰板则可以根据其内面结构剪裁贴上一层绒质 

吸音毯。车内顶棚可以使用纤维毯或工业毛毡作为吸音材料。车身后的行李厢也可以铺设吸音毯进行吸音减噪。阿联酋大学的研究人员发现,用霍霍芭油代替燃油,会降低汽车发动机噪声,并且燃烧时释放的一氧化碳、二氧化碳量较之柴油和汽油燃烧时的释放量大大降低。江汉大学机电与工程学院****研究了汽车减振,对噪声的来源进行分析,从各个部位减少噪声,并建立智能系统进行噪声的主动控制,以达到保护车内环境的效果。 

3.2新型材料的开发研究  

目前众多学者和公司纷纷****于研制新型材料,各国家都对非织造布进行研究,以使其能够在汽车吸音降噪过程中发挥更大的作用。中高档车辆生产商更看重新型高效材料的使用。例如,美国通用公司在0.44~0.666 tex聚酯纤维网中加入低熔点聚酯纤维,经针刺加固而成的材料具有成本低、质量轻、可回收等特点。日本尼桑公司在原料纤维中混入线密度小于0.555  tex的异形截面纤维,经热黏合法制成非织造布,具有良好的吸音效果,可用于汽车内部衬垫材料。瑞士EMS—CHE.MIE公司采用70%专用聚酯短纤维与低收缩再生纤维混合成网,经针刺形成高蓬松材料,再经复合、模压成型的材料具有合适的硬挺度,适合用于汽车底部地毯。德国Wcrke公司采用亚麻纤维与聚丙烯纤维混合,经针刺固结后模压成型的材料具有优良的硬挺度、抗拉强度和吸音效果,而且****低廉,适用于车门板衬垫、坐垫、行李厢衬里。 

综述 

料科技公司研制出的新型隔音地板垫是聚氨酯材料。该地板垫允许改变传统地板层的厚度,改善驾驶室的舒适性,减少噪声和振动。陕西科技大学对胶原纤维进行了研究,证明其具有微孔和共振吸音的双重功效,建立了吸音减振数学模型,为该类材料的应用打下了基础。  

3.3汽车内饰材料加工工艺研究 

     吉林纺织技术开发中心研究的针刺起绒复合非织造材料是在传统的针刺方法基础上,用弹性聚酰胺毛刷替代托网板的设备制成 的,使针刺技术更加科学化,产品更加高档化,从而提高了产品的自身技术应用性能、科技含量和附加价值,扩大了产品的应用领域。德国捷高机械工程(香港)有限 公司研究的高端汽车用非织造布垂直成网技术,使 用热黏合方法将垂直排列的纤维黏合起来,形成高蓬松材料,广泛应用于汽车填充材料和吸音隔热材料。    

3.4汽车内饰材料隔音性能的测试研究 

     江苏大学能源与动力工程学院对不同规格的隔音毡进行阻气测试,发现隔音毡的两侧压差与流量间存在一定的关联,并可用幂函数方程式表示隔 音毡阻气率与两侧压差(或流量)之间的关系,为 相关的研究提供了理论参考。 

3.5汽车内部噪声的识别和声场模拟分析的研究 

    华南理工大学和广州本田汽车有限公司共同开展选择性声强技术分析车内噪声的研究。  
    京航空航天大学和清华大学共同研究声强模态分析,对正确处理车内声场建模精度与计算效率之间的关系、建立满足工程要求的经济型有限元声场模 型有一定指导意义。  
    吸音隔音材料研究的发展趋势  
    汽车用吸音隔音非织造布产品是汽车领域中应用量较大的新产品,我国每年大约需要各种规格的隔音材料1.8万t。汽车用吸音隔音材料研究发展趋势有以下几方面。  
   (1)在吸音降噪理论研究方面,虽然已经有一些学者研究了声音原理和吸音隔音机理,并形成了一定的理论体系,但还不够完善,尚有一定的发展空间。 
   (2)  在吸音纤维的开发方面,主要是采用在纤维形成前进行处理或者在纤维形成后的整理中增加吸音材料涂层的方法,加工成具有吸音功能的纤维,因此在汽车用内饰材料上可以根据汽车用纺织品的特点来开发具有吸音性能的纤维。 

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