汽车噪声控制方法研究

２００６（６）总２０２轻型汽车技术
随着汽车工业的发展，汽车给世界带来了现代物质文明，但同时也带来了环境噪声污染等社会问题。

至此汽车噪声控制日益引起人们的关注，尤其近几年来，作为汽车乘坐舒适性的重要指标，汽车噪声也会在很大程度上反映出生产厂家的设计水平及工艺水平，噪声水平成为衡量汽车质量的重要标志之一，因此控制汽车噪声到最低水平也是追求的方向。

汽车噪声通过声辐射的方式传到车外、车内，为了达到国家规定的噪声标准，需要控制车辆外部噪声；随着现代汽车对乘坐的舒适性和行使安全性的要求越来越高，需要降低车辆内部的噪声。

车内噪声过大会影响汽车的舒适性、语言清晰度，甚至影响驾驶员和乘客的心理、生理健康，如果驾驶员长期处于噪声环境中容易引起疲劳造成交通事故和生命危险；车外噪声过大会影响路人的身心健康。

因此只有掌握车辆噪声产生机理采取对症下药就显得非常必要了。

１车辆噪声分类和产生机理
车辆噪声主要是发动机噪声，按其产生的机理可以分为结构振动噪声和空气动力噪声。

１．１空气动力噪声
凡是由于气体扰动以及气体和其他物体相互作用而产生的噪声称为空气动力噪声，它包括进气噪声、排气噪声、风扇噪声。

进气噪声的主要成分通常包括：周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的亥姆霍兹共振噪声和进气管的气柱共振噪声；排气噪声是汽车及其发动机中能量最大的最主要的噪声源，它的噪声往往比发动机整机噪声高１０￣１５ｄＢ（Ａ），因此降低排气噪声是主要的；风扇噪声在空气动力噪声中，一般小于进、排气噪声，特别是近几年来，一些车辆装设车内空调系统及排气净化装置等原因，使发动机罩内温度上升，风扇负荷加大，噪声变得更加严重。

１．２结构振动噪声
发动机的每一个零件在激振力的作用下发生振动而辐射的噪声，根据激振力的不同可以分为燃烧噪声、机械噪声、液体动力噪声三类。

燃烧噪声是指气缸燃烧压力通过活塞、连杆、曲轴、缸体等途径向外辐射产生的噪声；机械噪声是发动机的零部件作往复的运动和旋转运动产生的周期力、冲击力和撞击力对发动机结构激振产生的噪声；液体动力噪声是发动机中液体流动产生的力对发动机结构激振产生的噪声。

此外，由于机械撞击、摩擦和机械载荷的作用，车内装备的运动部件也会产生振动和车内噪声。

综上所述，噪声源是由多方面引起的，它与车身结构的固有频率、振型、阻尼等模态参数有着密切的关系。

２噪声控制
由车辆噪声产生的机理可知，几乎所有的噪声源都对车辆噪声有贡献，汽车本身也有可能放大和产生噪声，因此控制车辆噪声就成为亟待解决的工作。

汽车噪声控制方法研究
戴建营刘晓玲师春燕
（西华大学交通与汽车工程学院）
摘要
本文重点分析了汽车噪声产生机理，并提出相应的控制措施，对主动降噪方法和被动
降噪方法进行对比，论证了各自的优缺点。

关键词：汽车噪声与振动控制
技术纵横１７
轻型汽车技术２００６（６）总２０２
２．１从机械原理出发的噪声控制措施
改进机械设备结构、应用新材料来降噪。

随着材料科技的发展，各种新型材料应运而生，用一些内摩擦较大的合金、高强度塑料生产机器零件，对于风扇可以选择最佳叶片形状降低噪声；齿轮改用斜齿轮或螺旋齿轮，啮合系数大，可降低噪声３￣１６ｄＢ；改用皮带传动代替一般的齿轮传动，由于皮带能起到减震阻尼作用；选择合适的传动比也能降低噪声。

提高零部件加工精度和装配质量，使机件的摩擦尽量减小，从而将噪声降低。

减小偏心振动以及提高机壳的刚度减小噪声。

这项措施主要取决于汽车的研发和生产组装等环节，一般是在车辆出厂采取的降噪措施，后期的使用和维护过程中，避免机械设备和车辆的空载和超载，选用好的润滑油脂，都可以降低噪声。

２．２从声学原理出发的噪声控制措施
吸声：吸声是用特种被动式材料来改变声波的方向，在车室内合理的布置吸声材料能有效降低声能的反射量，达到降噪的目的。

目前在汽车上使用的吸声材料有：ａ）多孔性吸声材料，其原理是当声波进入材料表面空隙，引起空隙中的空气和材料微小纤维的振动来消耗声能达到吸声目的，一般有尼龙、人造丝、聚酯等多孔性材料；ｂ）穿孔板结构，在板与车身之间保留一定的空隙，形成亥姆霍兹共振腔耗散声能。

隔声：这种方法是用某种隔声材料将声源与周围环境隔离，使辐射的噪声不能直接传播到周围区域，从而达到降噪目的。

常用措施有隔声材料和隔声结构，选用隔声结构时应考虑所隔噪声的特点、隔声材料、结构性能、成本。

通常采用双层壁结构，在夹层中填充玻璃棉、聚酯泡沫、毛毡等吸声材料，进一步提高隔声效果。

减震：汽车的外壳都是由金属薄板制成，车身行使过程中，震源将振动传给车身，在车身中以弹性波形传播，这些薄板受到激振产生噪声，同时引起车体上其他部件的振动。

防止发动机、传动系、悬架及轮胎的振动传入车内；加强地板、顶棚等大面积的钣件的刚度，尽量少用大面积钣金件；覆盖件采用加强筋增大刚度，防止车身自身振动。

２．３主动控制
上面介绍的降噪措施属于被动控制，用被动方法降低噪声往往受到技术和经济的限制。

随着微电子学的发展，人们采用主动控制降噪ＡＮＣ（ＡｃｔｉｖｅＮｏｉｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）。

主动噪声控制是利用声波干涉原理，采用次级声源产生一个与原噪声源幅值相同、相位相反的声波，两列声波在空间叠加达到消声的目的，ＡＮＣ技术已经成功应用在管道系统、火车操纵室等领域［３］。

这种控制的实现主要靠自适应滤波器、自适应算法，自适应算法决定了降噪的效果；另外一种方法是将智能元件嵌入车身结构中，传感器感受车身振动，产生信号并反馈给电子控制单元（ＥＣＵ），经相应的控制算法处理后生产相应的控制信号经过功率放大后，驱动驱动器使车身结构产生应变改变结构的动态阻尼，实现对振动的主动控制。

主动降噪效果远比传统的方案好得多，而且整车质量减轻、性能更好。

３结论
车辆噪声的危害之大，故采取相应的控制措施就显得十分重要。

被动降噪方法采用阻尼比较大的吸声材料，利用隔声、隔振技术进行结构设计控制噪声，会导致汽车体积大而且降噪效果也不十分理想。

而主动控制的关键在于硬件基础、控制逻辑、微处理器等，保证传感器所测信号的准确性。

到目前为止，主动降噪的研究还处于发展阶段，距离技术成熟和普及仍有一定的差距，但也取得了一定的进展，例如在汽车悬架振动中实现了自适应控制，可以预见主动控制技术必将在未来的汽车工程中得到广泛应用。

参考文献
１周勇麟，李树岷．汽车噪声原理、监测与控制［Ｍ］．中国环境科学出版社，１９９２．
２钱人一．汽车发动机噪声控制［Ｍ］．同济大学出版社，１９９７．
３于华民等．管道噪声主动控制系统及其实现［Ｊ］．噪声与振动控制，２００３，２３（３）．
４林启荣等．噪声控制压电智能系统研究的现状和展望［Ｊ］。

力学季刊，２０００，２１（１）．
５李克强等．智能结构系统得噪声主动控制方法［Ｊ］．压电与声学，１９９７，１９（１）．
技术纵横１８。