遼寧曙光汽車集團有限公司黃海汽車研究院 彭大偉 劉斐

關(guān)于車內(nèi)噪聲測量、分析、控制的研究

遼寧曙光汽車集團有限公司黃海汽車研究院 彭大偉 劉斐

本文概括地介紹了車內(nèi)噪聲研究的發(fā)展和現(xiàn)狀，通過從結(jié)構(gòu)傳播噪聲和空氣傳播噪聲兩方面入手，測量、分析車內(nèi)噪聲的主要噪聲源。針對不同噪聲源采取了各項減振降噪措施，為車內(nèi)噪聲控制途徑指明了方向。

車內(nèi)噪聲 分析 降噪 發(fā)展與應用

一、研究背景與意義

隨著汽車市場競爭的日益激烈和市場對汽車產(chǎn)品要求的日趨多樣化，促使各整車和零部件企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)的周期越來越短。整車開發(fā)已不在是單純的結(jié)構(gòu)設計和機構(gòu)的實現(xiàn)，整合匹配出滿足法規(guī)和標準要求或最優(yōu)的整車系統(tǒng)性能，已成為整車開發(fā)的核心。影響汽車乘坐和使用環(huán)境重要因素的振動噪聲性能，作為重要的法規(guī)和競爭指標在當今產(chǎn)品競爭中體現(xiàn)的越來越舉足輕重。振動噪聲控制和研究更加受到重視，從方法上看，隨著整車開發(fā)職能的轉(zhuǎn)變使得整車開發(fā)對于整車振動噪聲性能的控制的重點從過去的控制零部件和總成入手轉(zhuǎn)變?yōu)槠赜趯偝芍g性能的總體匹配。

轎車行駛會發(fā)生噪聲，這些噪聲會隨著車速的增加而增大，針對噪聲的聲源而采取對應的防范措施，是轎車制造技術(shù)的內(nèi)容之一。

二、車內(nèi)噪聲研究的發(fā)展歷程

噪聲的危害是多方面的，而車內(nèi)噪聲對乘員在噪聲方面的影響也就是最大的，如何降低車內(nèi)噪聲，成為了汽車行業(yè)的一個新的課題。

早期的汽車發(fā)動機功率很低，而且只是在城市道路上低速行駛，噪聲與振動的問題并不突出。20世界50年代，一部中型轎車的發(fā)動機功率只有幾十馬力，后來達到100馬力。到了20世紀90年代，一部中型轎車的發(fā)動機功率可以達到200馬力，車速可以達到200km/h，振動與噪聲就開始成為汽車開發(fā)工程中最重要的問題之一。20世紀80年代后，轎車車內(nèi)噪聲越來越低，以達到顧客的滿意。

隨著汽車技術(shù)的不斷推陳出新，各級供應商和整車廠之間日益緊密的合作，不同品牌汽車的使用性能和安全性能之間的差別日趨縮小。相比之下，汽車的舒適性，如車內(nèi)噪聲就成為區(qū)分汽車品質(zhì)好壞的重要因數(shù)之一。因此，汽車廠商非常重視提高噪聲的性能，并希望用它來展現(xiàn)新車型的特點。

近20多年來，汽車上的吸聲和隔聲材料用的越來越多，阻尼材料也廣泛應用，吸聲和隔聲效果越來越好。為了抑制輻射噪聲，雙層板結(jié)構(gòu)已經(jīng)用在了一些部件上，如排氣多支管和消聲器外殼。

三、 國內(nèi)外對汽車噪聲的研究成果

車輛噪聲控制方面，國內(nèi)外的專家學者很早就開始了試驗、研究工作，里卡多試驗室通過在大型車輛上采用屏蔽和隔聲罩得到的某些結(jié)果證實，把附有吸聲材料的貼層緊貼在發(fā)動機表面上，可以有效地降低車輛噪聲4~5dB（A）。我國在降低噪聲方面也做了不少的試驗研究，如張沛商通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，對球磨機采取隔聲措施，能使其對外輻射噪聲降低30 dB（A）。

根據(jù)噪聲產(chǎn)生和傳播的機理，可以把噪聲控制技術(shù)分為以下三類：①噪聲源的控制 ；②噪聲傳播途徑的控制；③車內(nèi)噪聲的吸收

降低汽車上任何一個聲源的噪聲能量，對車內(nèi)噪聲控制都是有利的，尤其是降低發(fā)動機噪聲和傳動系統(tǒng)噪聲，對車內(nèi)噪聲的降低更有其重要意義。對車內(nèi)噪聲源的控制綜合起來大致可分為被動控制和主動控制。近年來，我國對不同車型的車內(nèi)噪聲被動控制技術(shù)也進行了大量的研究并取得了一定的成績。并且研制出各種先進的吸聲、隔音材料（泡沫鋁、不同壓縮模數(shù)的復合板、穿孔板）。所謂有源噪聲控制是在指定區(qū)域內(nèi)人為地、有目的地產(chǎn)生一個次級聲信號去控制初級聲信號，以達到降噪目的。該項技術(shù)早在30年代由德國物理學家Lueg提出并申請了專利。而封閉空間聲場的有源控制研究從20世紀80年代中期才開始進行的，英國ISVR的Nelson等人研究了有源消聲系統(tǒng)次級聲源陣列和監(jiān)測傳聲器的最有布防問題，并開始在轎車車內(nèi)進行自適應有源降噪研究。目前國內(nèi)尚沒有研究出適用的車內(nèi)有源降噪控制系統(tǒng)。有源振動控制，又叫主動振動控制。AVC系統(tǒng)是聲學、振動學、電子學、計算科學、數(shù)字信號處理技術(shù)等多學科的綜合運用，因而該研究包括控制理論、控制機理、傳感器、次級振動源的研究以及復雜系統(tǒng)的研究。目前美國和澳大利亞等在主動振動控制的方面處于領(lǐng)先地位，主要傾向于采用次級振源進行結(jié)構(gòu)聲的主動控制，并已經(jīng)在諧振機構(gòu)噪聲的主動控制中獲得初步驗證。

噪聲的傳播途徑有兩種，一種是結(jié)構(gòu)傳播，一種是空氣傳播。噪聲傳播途徑的控制，又稱為無源噪聲控制，它通過特殊的材料及其結(jié)構(gòu)設計使車體外部噪聲傳遞到車體內(nèi)部時被轉(zhuǎn)化成為：①一部分被反射；②一部分在經(jīng)過車體時被轉(zhuǎn)化成其他形式的能量或波形而被吸收；③剩下的一部分透過車體進入車輛內(nèi)部。為減小汽車行駛過程中傳入車內(nèi)的噪聲，可以利用具有彈性和阻尼的材料來阻斷結(jié)構(gòu)噪聲；也可以利用涂布、阻尼粘膠等材料來提高車身壁板的隔聲性能并減小車身壁板的空縫數(shù)目和尺寸，從而增強車身結(jié)構(gòu)的隔聲量，削弱或阻斷氣體傳聲。

四、車內(nèi)噪聲的未來發(fā)展方向

在汽車工業(yè)不斷發(fā)展的今天，隨著主要噪聲振動源的性能改善，諸多次要噪聲振動源突出出來。因此，降低系統(tǒng)和零部件的噪聲振動變得越來越重要。同時，為了節(jié)省燃油，汽車輕型化設計已經(jīng)成為一個趨勢，結(jié)構(gòu)輕量化使得噪聲與振動特征發(fā)生變化，隨之帶來新的挑戰(zhàn)。目前一些新的動力系統(tǒng)問世，比如混合動力、燃料電池、變氣缸發(fā)動機等。這些新型動力系統(tǒng)的噪聲振動特點與傳統(tǒng)發(fā)動機相差甚遠，于是新的課題擺在面前。并且，現(xiàn)在顧客還關(guān)心汽車使用若干年后的性能，這樣就帶來了汽車高里程時的噪聲與振動控制問題。系統(tǒng)穩(wěn)定性能成為汽車品牌的一個重要指標。面對新問題和新的挑戰(zhàn)，在汽車發(fā)展領(lǐng)域，降低噪聲與振動的努力還在繼續(xù)著。

[ 1 ] 徐永成，溫熙森，陳循，等.有源消聲技術(shù)與應用述評。國防科技大學學報，2001，23：119-124

[ 2 ] 劉鵬.汽車車內(nèi)噪聲的預測和控制. 石家莊鐵道學院，2006

[ 3 ] 常振臣，王登峰，周淑輝，等.車內(nèi)噪聲控制技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望.吉林大學學報 2002，32：86-90

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