汽车车内噪声产生机理及控制技术
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２００８年１０月噪声与振动控制第５期
２．１．１０车身噪声的控制措施
①在设计车身时，尽量避免发动机、底盘的激励力频率与车身整体的固有频率一致，防止共振。②提高车身的表面粗糙度，采用流线形好的车身，减少车身凸出物的数量和凸出幅度，降低空气流动噪声。２．２控制噪声传播途径
２．２．１隔声
隔声就是采用屏障物将噪声源与周围环境隔绝开，或把需要安静的场所封闭在一个小的空间内。隔声结构分为单层壁和双层壁两种，单层壁的隔声量大致与材料的单位面积质量（面密度）成比例，单位质量越大，隔声量越大。
单层壁的隔声量可用下式计算
Ｒｏ＝２０１９（ｐｆ）一４７．５
其中Ｐ为单层壁的单位面积质量，／为声波频率，凰为单层壁的隔声量。由单层壁的隔声质量定律可见，单位面积重量增加一倍，隔声量仅增加６ｄＢ。但若采用双层壁，由于双层壁是在双列平行的单层壁之间保留一定尺寸的空气层，在噪声传播中具有缓冲减振作用而使隔声能力大幅度提高，故实际汽车多采用双层壁结构，并在两层壁之间填充纤维、毛毡、聚氨脂泡沫、玻璃棉等吸声材料，使隔声性能进一步提高。对于同一材料的双层板，两块板应采用不同的厚度，避免产生谐振而降低隔声性能。
车室隔声的重点一般是前壁或前围板。因为壁板的隔声性能受质量定律支配，所以隔声对高频噪声较为有效，对低频噪声效果较差，尤其是３０—５０Ｈｚ左右的低频噪声。设计车室隔声结构时，应重点研究发动机辐射噪声的频谱特性。一般情况下，对于汽油机，２００—４０００Ｈｚ频率范围是必须注意的隔声频域；而柴油机则以１０００—４０００Ｈｚ频率范围的隔声最为重要。
车身壁板上的缝隙与孔道，为噪声传人车室提供了直接的通道，这将使壁板的隔声能力大打折扣，因此必须提高车室密封性，把各种缝隙堵塞，并尽量减少孔道数目。试验表明对各操纵机构和仪表线路通过车身的孔、缝进行密封处理前、后的车内噪声相差值高达５—１０ｄＢ，所以必须充分注意缝隙透声问题。对于必须的孔道，可通过压力试验选择泄漏最小的孔道结构。对于无相对运动件的缝隙，可喷涂密封胶进行密封。
２．２．２隔振
隔振是在振源与受控对象之间串加一个子系统，即隔振器，用它来减小受控对象对振源激励的响应。在设计与选用隔振器时，要注意确定振动激励的性质、明确振动隔离的性能指标、选择合适振动控
制方法、分析计算振动隔离系统，并依据载荷性质，安装空间等选择合适的隔振器和安装方式。
汽车车身的隔振处理，主要是在车身与车架的安装支承点（对于非承载式车身）或车身与发动机、传动系各总成的连接处（对于承载式车身）加设橡胶垫或液压悬置机构等弹性阻尼环节，削弱各振源向车身的振动传递。
一般来说，合理选择和在适当位置布置隔振器来支承发动机，可使车内噪声降低３—８ｄＢ。此外，对变速器、传动轴等运动部件的支承，也要考虑引入弹性阻尼环节，避免引起汽车结构的强烈振动。２．３吸声处理
吸声处理也是降低噪声强度的常用方法。汽车吸声包括发动机室的吸声、行李仓的吸声以及车身乘员室的吸声。
吸声的原理是在噪声源周围布置一些吸收声能的多孔材料，如玻璃纤维、矿渣棉、石棉绒、海绵等，当声波进入材料孔隙时，引起孔隙中的空气和材料的细小纤维波动，由于摩擦和粘滞阻尼的作用，传播中的噪声声能将转变为热能，降低了声能的反射量，从而起到降噪的目的。
多孔吸声材料的吸声系数与入射声波的频率有密切关系。当声波处于低频时，吸声材料孔隙中的空气在单位时间内的振动次数比较少，对声波的衰减作用不大，吸声系数很低。随着声波频率的提高，吸声材料孔隙中的空气在单位时间内的振动次数逐渐增加，对声波的衰减作用也逐渐增加，吸声系数不断增大。增加吸声材料的厚度，可以提高低、中频的吸声效果，但厚度增加到一定程度，吸声系数增加就不明显了。
发动机室是汽车的主要噪声源之一，在发动机罩内侧加吸声层后（如图３所示）一般可降低车室噪声１—２ｄＢ；
图３发动机室吸声处理
行李仓容积较大，容易引发空腔共鸣，故也应对其进行吸声处理（如图４所示）。
车身乘员室的吸声中，车室顶棚应作为处理的
重点，因车顶棚距乘员头部很近，面积又大，所以顶
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图４行李厢吸声处理
棚有无经吸声处理差别是很大的，在乘员耳朵的位置处一般可产生２ｄＢ以上的噪声级差。
２．４噪声主动控制
上述吸声、隔声及隔振等均属噪声被动控制，在控制过程中除噪声源外没有其他外加能量输入。如果在噪声控制过程中，在噪声源以外，人为加入能量来控制噪声的方法称为噪声主动控制。
其原理是在指定区域内人为地、有目的地产生。一个次级信号去控制初级声信号，根据两列声波相消性干涉或抑制性的原理，通过次级声源产生与初级声源声波大小相等，相位相反的声波辐射，使二者相互抵消，从而达到降噪的目的。
图５单通道噪声主动控制系统示意图
图５是一个典型的单通道有源噪声控制系统。
图中有两个声压传感器，一个放在声场受控点处，称为误差传感器；另一个放在噪声源附近以提取噪声信号，该信号又称为参考信号。参考信号和误差传感器的输出信号都被送入控制器，其中误差传感器的输出信号用于实时调节控制器参数，参考信号则与控制器对数做卷积后输出到次级声源。次级声源产生次级声场，使得声场受控点处（误差传感器处）的声压得到抑制。
单通道系统仅包含一个次级源和一个误差传感器，而多通道系统则包含两个以上的次级源和误差传感器。增加通道数量可扩大消声空间，提高降噪量，但随着通道数的增多，控制器算法和控制系统的复杂程度也将大大增加。
Ｌｏｔｕｓ工程公司曾研制一双通道自适应噪声主动控制系统安装于ＣｉｔｒｏｅｎＡＸ轿车，该系统将２个扬声器作为次级声源分别安装在驾驶员侧的车门和乘客席的前部，将２个传感器作为误差传感器分别放置在驾驶员和乘客头靠位置。这样布置主要是为了抵消驾驶员和乘客头部位置的噪声。试验结果表明控制前后在驾驶员耳朵和乘客头靠位置处声压级平均下降了７ｄＢ。
虽然由于成本等原因，车内噪声主动控制技术还没有人们想象的那样随处可用。但是，随着控制理论的发展和技术的进步，车内噪声主动控制技术正逐步走向成熟，相信在不远的将来，该技术将在车内噪声的控制方面发挥巨大的作用。
３结语
（１）车内噪声控制是一项比较复杂的工作，分析车内噪声发生机理及传播途径是控制车内噪声的基础。
（２）减弱声源强度（特别是降低发动机噪声和底盘噪声）、控制噪声传播途径以及进行吸声处理均可降低车内噪声，实际使用中一般三种途径都同时采用。
（３）主动噪声控制是汽车车内噪声控制的一个发展方向，将为改善车辆内部声学环境，降低车内噪声水平作出重要贡献。
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