汽车行驶中异响产生机理与预防措施研究

摘要：汽车行驶中的异响不仅影响驾驶品质和整车口碑，还可能预示着潜在的安全隐患。本文通过对汽车行驶中异响的产生机理进行深入研究，分析了发动机、传动系统、悬架系统、制动系统和电气系统等关键部件的异响产生原因，针对部分异响问题提出了相应的预防措施及处理方法。希望本研究对汽车行业及相关领域具有一定的参考价值。

关键词：汽车行驶；异响；产生机理；预防措施；处理方法

中图分类号： U472.4 文献标识码：A

0 引言

在汽车行业， 异响是3 个英文单词（Buzz、Squeak 和Rattle）翻译而来。按中文的意思理解，在很多时候误导了普通人，甚至包括汽车工程师，因为人们觉得汽车上只要是异常的声音就是异响。异响是指在受到来自路面、动力总成以及环境的激励，单个零件共振以及两个零件摩擦或撞击产生异常的声音（图1）。整车异响主要分为以下3 类。

（1）颤振声（Buzz）。单个零件在外部激励作用下，共振和空气产生声音即为Buzz 声，形象描述为昆虫拍打翅膀的声音，如嗡嗡声。Buzz 声产生的机理如图1a 所示。

（2）摩擦声（Squeak）。在外部的激励下，两个接触的零件/物体產生切向相对运动而产生的声音即为Squeak 声，形象描述为橡胶鞋底和光滑地板摩擦的声音，如吱吱声。Squeak 声产生的机理如图1b 所示。

（3）撞击声（Rattle）。在外部的激励下，两个相邻的零件/物体产生法向相对运动，撞击而产生的声音即为Rattle 声，形象描述为手指敲击桌面的声音，如“哒哒”声。Rattle 声产生的机理如图1c 所示。

实际生活中，汽车Buzz 声比较罕见，日常遇到的异响通常为Squeak 声和Rattle 声，即摩擦异响及撞击异响比较常见。汽车在行驶过程中产生的异响问题不仅影响驾驶体验，还可能预示着潜在的安全隐患。因此，研究汽车行驶中异响的产生机理，并提出有效的预防措施，对于保障汽车的安全运行具有重要意义。

1 常见汽车异响类型

汽车行驶异响是指在汽车行驶过程中出现的异响，主要的激励为路面激励、车速或方向变化时执行机构运行产生的激励。这些异响可能是由于汽车内部的某个部件损坏、磨损、松动或其他故障状态引起的。

异响的类型和声音特征可以作为诊断汽车问题的线索，因为不同的部件损坏或故障会产生不同的声音[1]。汽车行驶异响可能是间歇性的，也可能是持续性的，它们可能随着车速、发动机转速或行驶条件的改变而变化。例如，传动系统的异响可能在换挡时更为明显，而悬架系统的异响可能在经过不平路面时更为突出。汽车行驶过程中产生的异响主要包括以下几种类型。

1.1 传动系统异响

传动系统中齿轮箱、传动轴和驱动轴处易产生异响。齿轮箱中，当齿轮啮合不良或齿轮磨损严重时，可能会产生金属摩擦声。如果传动轴轴承磨损或松动，会导致传动轴发出颤动声或敲击声。驱动轴的橡胶衬套老化或损坏，可能会引起振动和异响。

1.2 悬架系统异响

悬架系统中，减振器损坏或磨损会导致行驶过程中出现敲击声或振动。悬架臂的橡胶衬套老化或损坏，会引起悬架系统的异响。控制臂的连接螺栓松动或损坏，可能导致异响。

1.3 轮胎和制动系统异响

轮胎磨损不均匀或轮胎平衡不良，会引起行驶中的嗡嗡声或敲击声。制动盘磨损或有裂纹，可能会在制动时产生响声。制动片磨损过薄或损坏，会在制动时产生刺耳的摩擦声。

1.4 发动机和冷却系统异响

发动机内部零件磨损，如活塞环、气门和轴承等，可能导致异响。水泵轴承磨损或风扇叶片损坏，会引起冷却系统的异响。

1.5 排气系统异响

排气管的焊接点松动或排气管磨损，可能会导致排气系统的异响。排气尾管的隔热层损坏，会使排气时产生较大的噪声。

1.6 内饰和车身异响

内外饰件松动或损坏，如门板、顶棚等，会引起内饰异响。车身部件的连接螺栓松动，如翼子板、发动机舱盖等，可能导致异响。

1.7 车内异响

低速颠簸路段时的异响：可能来自车内储物格物品、手套箱内物品或后加装电子设备的电线敲打的声音。

2 汽车行驶中异响产生的原因机理

2.1 发动机异响

发动机是汽车的核心部件，其正常运行对于整车的性能至关重要[2]。发动机异响的产生主要源于零部件的磨损、装配不当以及气门噪声等。例如，曲轴轴承、连杆轴承等关键部件的磨损会导致发动机产生异响；气门间隙过大或过小、气门弹簧折断等也会导致发动机出现敲击声。

2.2 底盘与悬架系统异响

底盘与悬架系统异响主要源于轴承、悬架部件的磨损以及轮胎与轮毂的问题。例如，减振器损坏、悬架系统螺丝松动等都可能导致底盘异响；轮胎磨损不均匀、轮毂变形等也可能引发异响。

2.3 制动系统异响

主要源于制动片与制动盘的磨损、制动液缺乏以及制动分泵异常等。当制动片磨损到一定程度时，其与制动盘的摩擦会产生刺耳的异响。制动液不足或制动分泵异常也可能导致制动系统产生异响。

2.4 排气系统异响

混合气浓度过高、消声器和排气管损坏、三元催化堵塞、部分排气门烧蚀或密封不良等，是导致排气系统异响的主要原因。

2.5 车身系统异响

车身结构的多个部位，包括金属部件、橡胶件和塑料件等，它们在车辆运动过程中可能因为振动、磨损或松动而产生响声。

2.6 其他异响

除了上述部位外，车身结构松动、电气系统干扰等也可能导致汽车行驶中产生异响。例如，车身结构件的松动会在行驶过程中产生共振，从而引发异响。

3 汽车行驶中异响诊断与识别方法

异响的诊断与识别是预防汽车行驶中异响的关键环节。有些行驶过程中的异响就算是汽车工程师也不能利用传统的“望、闻、问、切”方法解决[3]。市场上4S 店对此类异响问题的解决套路有更换零件、涂油脂、重新拆装零件，这些措施有时候能幸运地解决问题，有时候折腾了很久也没解决。随着现代检测与故障诊断技术的广泛应用，很多之前用于NVH 开发的测试设备现在也用于异响问题的解决。

3.1 利用NVH 测试设备解决异响问题

利用振动加速度传感器和麦克风可采集汽车异响的振动及声音数据，通过对测试数据的频域信号和时域信号进行分析，识别出异响产生的部位和原因。以西门子Test.lab 解决某车型钣金异响为例，问题解决的步骤如下。

（1）了解异响问题发生时的车辆的情况，包括车辆行驶里程、车速、路况和车辆载荷等，通过收集这些信息，以便在解决问题时复现异响，复现问题时问题反馈人在场更佳。例如某客户抱怨他购买的车辆在经过破损或裂缝等颠簸路时，车辆左前方异响，在车速20 km/h 时异响最明显，乘坐1 ～ 5 人时异响均能复现。

（2）根据异响发生时的工况，结合专业知识，初步判断异响可能的产生位置（图2）。

（3）数据测试：在初步判断的位置布置加速度传感器，必要时可在车内或近场布置麦克风。按收集到的异响产生时的工况驾驶车辆，确保在测试过程中该异响问题发生。如一次测试不能包含所有怀疑的位置，可进行多次测试。

（4）数据分析：首先，利用Test.lab 的音频回放功能，结合Colormap 图，判断异响发生的时间及频率段（图3）；再利用滤波器对测试数据的时域进行滤波，滤波后观察异响产生时各测点的振动加速度时域数据；最后通过对比振幅及相位，判断异响发生的位置（图4）。

（5）通过测试确认异响发生的位置后，再结合专业知识制定验证方案。

3.2 利用测试台架解决异响问题

随着台架技术的发展，台架不仅可以用于汽车前期的NVH开发，也可以用于后期问题的解决（图5）。台架可以通过路谱模拟整车实际行驶时受到的路面激励，这时候汽车工程师也可以近距离使用传统的“望闻听切”方法，也可以在台架上使用声学诊断设备进行测试，调查异响的原因[4]。

声学诊断技术和台架技术都可以让行驶中的异响问题得到更快速准确的解决。当然也需要更多的成本，对技术人员的要求也更高。随着现代高精尖技术的发展，未来测得异响检测设备可能会更加丰富，诊断起来将会更将方便直接，成本可能也会更低[5]。

4 汽车行驶中异响预防措施

汽车行驶中出现异响可能是多种原因造成的，针对常见的异响问题，本研究提出以下一些预防措施仅供参考。

（1）零部件选择与质量控制：选择质量可靠的零部件是预防汽车异响的基础。汽车制造商和维修人员在选购零部件时，应注重产品的品牌、質量认证以及用户评价等信息，确保所选零部件符合汽车的设计要求和性能标准。

（2）定期维护与保养：定期对汽车进行维护和保养是预防异响的有效手段。这包括更换磨损严重的零部件、调整气门间隙、检查底盘与悬架系统的紧固情况等。此外，定期更换机油、清洗积炭等也有助于减少发动机异响的产生。

（3）驾驶习惯与操作规范：良好的驾驶习惯和操作规范对于预防汽车异响同样重要。驾驶员应尽量避免急加速、紧急制动等激烈操作，以减少对汽车零部件的冲击和磨损。同时，合理使用空调、暖风等系统，避免长时间高负荷运行。

（3）异响预警与早期干预：开发和应用异响预警系统是实现早期干预的关键。通过实时监测汽车的振动、噪声等信号，预警系统能够及时发现潜在的异响问题，以便及时处理。

5 结束语

本文通过对汽车行驶中异响产生原因的分析，提出了相应的预防处理措施。这些措施旨在从源头上减少异响的产生，提高汽车的安全性和驾驶舒适度。然而，随着汽车技术的不断发展和新材料的广泛应用，异响问题也可能出现新的变化和挑战。因此，未来我们需要继续关注汽车异响问题的最新动态，不断完善和优化预防处理措施，为汽车行业的可持续发展做出贡献。

【参考文献】

[1] 刘东升， 吕广宁， 张宝. 汽车行驶中异响产生机理与预防措施研究[J].汽车工程，2011，29（07）： 68-70.

[2] 孙崇丽， 张勇， 董浩. 基于支持向量机的汽车异响诊断方法研究[J]. 机械设计与制造，2014（05）：57-59.

[3] 陈彬， 魏东明， 袁建平. 汽车行驶中异响的诊断与维修[J]. 汽车维修与保养，2013（08）：40-42.

[4] 王翀， 郭宇， 张明. 基于振动信号处理的汽车异响诊断方法研究[J]. 机械设计与制造，2016（10）：83-85.

[5] 张华， 刘淼， 李浩. 基于声学诊断的汽车异响分析方法研究[J]. 噪声与振动控制，2017，36（01）：24-27.

作者简介：

袁万柱，本科，工程师，研究方向为整车异响。