引言

　　近年來，汽車工業(yè)迅速發(fā)展。汽車的使用給人們的生活帶來了極大的方便，卻也給我們的環(huán)境造成了大量的污染，其中之一就是噪聲污染。噪聲污染和大氣污染、水污染，并稱為當(dāng)今世界的三大污染，隨著城市中汽車保有量的增多，車輛噪聲對人們生活的影響越來越大。據(jù)有關(guān)資料表明，城市噪聲的75%來源于交通噪聲，而交通噪聲主要是汽車噪聲。它嚴(yán)重地污染著城市環(huán)境，影響著人們的生活、工作和健康。所以汽車噪聲的控制，是減少城市環(huán)境噪聲、改善生存環(huán)境的的主要途徑之一。

　　1 汽車噪聲的種類

　　汽車噪聲產(chǎn)生的主要因素是空氣動力、機械摩擦和電磁能量。從結(jié)構(gòu)上分，汽車噪聲分為發(fā)動機噪聲、底盤噪聲、車身噪聲，具體說來，汽車噪聲源主要有以下幾方面：

　　1.1 發(fā)動機噪聲

　　發(fā)動機噪聲可分為燃燒噪聲、機械噪聲和空氣動力噪聲，隨機型、轉(zhuǎn)速、負荷及運行情況等的不同而有差異。

　　燃燒噪聲：四沖程發(fā)動機工作循環(huán)由進氣、壓縮、做功和排氣四個行程構(gòu)成，從點火開始到燃燒結(jié)束期間是燃燒噪聲的主要產(chǎn)生期，快速燃燒沖擊和燃燒壓力振蕩構(gòu)成了氣缸內(nèi)壓力譜的中高頻分量。燃燒噪聲是具有一定帶寬的連續(xù)頻率成份，在總噪聲的中高頻段占有相當(dāng)比重。一般來說柴油機缸內(nèi)壓力較高，且壓力增長率值遠高于汽油機，所以柴油機的燃燒噪聲遠高于汽油機。

　　機械噪聲：發(fā)動機工作時，各零件相對運動引起的撞擊，以及機件內(nèi)部周期性變化的機械作用力在零部件上產(chǎn)生的彈性變形所導(dǎo)致的表面振動而引起的噪聲稱為機械噪聲。它與激發(fā)力的大小、運動件的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，主要包括活塞敲缸響、齒輪傳動響、配氣機構(gòu)撞擊響等類型。具體分類見下表1-1。

　　空氣動力噪聲：汽車行駛中，由于氣體擾動以及氣體和其他物體相互作用而產(chǎn)生的噪聲稱為空氣動力噪聲。在發(fā)動機中，它包括進氣噪聲、排氣噪聲和風(fēng)扇噪聲。其中，排氣噪聲是發(fā)動機中能量主要的噪聲源，它的噪聲往往比發(fā)動機整機噪聲高出10dB（A）~15dB（A）。進氣噪聲次之，發(fā)動機工作時，高速氣流經(jīng)空氣濾清器、進氣管、氣門進入氣缸，在氣流流動過程中會產(chǎn)生一種強烈的空氣動力噪聲，它有時比發(fā)動機整機噪聲高出5 dB（A）左右。風(fēng)扇噪聲是發(fā)動機中不可忽視的噪聲源，主要由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲是發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)時的噪聲，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越高，直徑越大，風(fēng)扇的扇風(fēng)量就越大，其噪聲也越高；渦流噪聲是由于風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時使周圍的空氣產(chǎn)生渦流，這些渦流又因粘滯力的作用分裂成一系列獨立的小渦流，這些渦流和渦流的分裂會使空氣發(fā)生擾動，形成壓力波動，從而激發(fā)出的噪聲，渦流噪聲一般是寬頻帶噪聲。

　　1.2 底盤噪聲

　　底盤噪聲主要包括排氣系統(tǒng)噪聲、傳動系統(tǒng)噪聲和制動系統(tǒng)噪聲。排氣系統(tǒng)噪聲是底盤的主要噪聲源，發(fā)動機燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓廢氣在排氣管中呈脈動形式急劇流動，就產(chǎn)生了強烈的排氣噪聲。主要由排氣壓力脈動聲、氣流流過氣門和氣門座等處產(chǎn)生的渦流聲、邊界氣流擾動產(chǎn)生的噪聲、排氣口噴流噪聲等組成。

　　傳動系噪聲主要來源于變速齒輪嚙合傳動的撞擊、振動和傳動軸的旋轉(zhuǎn)振動，均屬于機械噪聲。

　　制動系噪聲也是底盤噪聲中不可忽視的組成，其主要來源是輪胎噪聲。輪胎噪音是由輪胎與路面摩擦所引起的，通常由三部分組成：一是輪胎花紋間隙的空氣流動和輪胎四周空氣擾動構(gòu)成的空氣噪音；二是胎體和花紋部分震動引起的輪胎震動噪音；三是當(dāng)汽車通過凸凹不平的路面時，凹凸內(nèi)的空氣因受擠壓和排放，類似于泵的作用而形成的噪聲。另外，輪胎在前進和旋轉(zhuǎn)時攪動周圍空氣而產(chǎn)生空氣振動聲，這稱為風(fēng)噪聲；在車輛低速行駛時，輪胎的風(fēng)噪聲可以忽略。

　　1.3 車身噪聲及車內(nèi)附屬設(shè)備噪聲

　　這類噪聲主要包括車身的振動和空氣與車身的沖擊與摩擦而產(chǎn)生的噪聲，以及空調(diào)機或暖風(fēng)裝置工作而產(chǎn)生的噪聲。隨著車速的不斷提高，車身板件振動噪聲問題日益突出，這是一種由車身壁板結(jié)構(gòu)振動所引起的噪聲，在車廂空間建立聲場并與車身結(jié)構(gòu)振動相耦合，其噪聲能量主要在低頻區(qū)，給人的感受是一種類似于“轟隆聲”，造成車內(nèi)乘員強烈的不舒適感。

　　2 噪聲控制要求及評價指標(biāo)

　　2.1 噪聲控制要求

　　近些年來，世界各國普遍提高了對汽車噪聲的控制標(biāo)準(zhǔn)，尤其是發(fā)達國家對汽車噪聲非常重視。歐共體、日本、美國等從七十年代起，每六年左右就修訂相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，使汽車噪聲限值有了大幅度降低。雖然我國汽車噪聲控制工作從1979年就開始， 當(dāng)時發(fā)布了兩項國家標(biāo)準(zhǔn)，（GB1495—79機動車輛允許噪聲》和（GB1496—79機動車輛噪聲測量方法 ，但與發(fā)達國家相比還存在較大差距，直到2002年我國才又頒布了新的汽車及發(fā)動機噪聲法規(guī)《GB1495—2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》，并作為強制標(biāo)準(zhǔn)加以實施。

　　2.2 噪聲評價

　　噪聲評價指標(biāo)主要是指車內(nèi)、外的噪聲值和振動適應(yīng)性，評價方法可分為主觀評價和客觀評價。主觀評價是顧客對車內(nèi)外噪聲振動的直觀感覺，是聲品質(zhì)的真實反映，通常根據(jù)不同的條件，可采用簡單排序法、等級評分法、成對比較法和語義區(qū)分法進行主觀評價。客觀評價是使用通過分析和測量的方法得到噪聲和振動的參數(shù)來評價其大小和好壞。

　　我們可以采用PCNM 加速行駛車外噪聲測量裝置的測量試驗進行分析，而對于汽車的系統(tǒng)和部件，通常采用有限元法和邊界元法建立數(shù)學(xué)模型來進行分析計算，方法相對成熟。

　　3 汽車噪聲控制方法

　　研究汽車噪聲控帶方法是一個具有實際意義的問題。

　　國內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)或正在進行這方面的工作。到目前為止，有關(guān)車內(nèi)噪聲控制的研究，綜合起來可大致分為被動控制、主動控制和NVH性能試驗。

　　3.1 傳統(tǒng)的噪聲控制方法

　　早期的車內(nèi)噪聲控制途徑主要有減弱聲源強度、隔絕傳播途徑和吸聲處理三個方面。

　　3.1.1 聲源降噪

　　識別并降低聲源噪聲是噪聲控制中根本、有效、直接的途徑。降低汽車上任何聲源的噪聲能量都有利于控制車內(nèi)外噪聲，尤其是降低汽車發(fā)動機和傳動系等主要噪聲源的噪聲更具重要意義。為了降低聲源噪聲，首先必須識別出噪聲源，弄清聲源產(chǎn)生噪聲的機理和規(guī)律，然后改進設(shè)計，降低產(chǎn)生噪聲的激振力，降低發(fā)聲部件對激振力的響應(yīng)，從而達到根治噪聲的目的。

　　3.1.2 隔斷傳播途徑降噪

　　當(dāng)對噪聲源難以進行控制時，我們就需要在噪聲的傳播途徑中采取措施，例如吸聲、隔聲、消聲、減振及隔振等措施。又稱無源噪聲控制。

　　3.2 噪聲主動控制

　　噪聲主動控制是近20年來發(fā)展起來的一種全新的噪聲控制方法。與傳統(tǒng)降噪措施相比，其突出優(yōu)勢在于低頻噪聲控制效果好，此外，它還具有對原系統(tǒng)的附加質(zhì)量小和占用空間小等特點。

　　主動噪聲控制通常是利用聲波干涉的原理進行以聲消聲的控制。當(dāng)兩個聲波在疊加點處振動的方向一致、頻率相同及相位差恒定時，它們會發(fā)生干涉現(xiàn)象，引起聲波能量在空間的重新分配，此時利用人為的聲源（次級聲源），使其產(chǎn)生的聲場與原噪聲源（初級聲源）產(chǎn)生的聲場發(fā)生相干性疊加，產(chǎn)生“靜區(qū)”，從而達到降低噪聲的目的。還有一些學(xué)者嘗試采用主動減振來降低板件聲輻射達到消聲目的。曾經(jīng)有人提出采用激振器對發(fā)動機支承處振動進行主動控制來降低車內(nèi)噪聲，但這種方法需要消耗較多的能量，且作動器布置困難，因而沒有得到足夠的重視。

　　3.3 汽車NVH試驗技術(shù)

　　汽車NVH （Noise、Vibration、Harshness）指的是噪聲、振動與舒適性，其觀點是，汽車是一個由激勵源（發(fā)動機、變速器等）、振動傳遞器（由懸掛系統(tǒng)和邊接件組成）和噪聲發(fā)射器（車身）組成的系統(tǒng)。NVH 試驗技術(shù)是以整車作為研究對象，從噪聲、振動與舒適性的角度分析車內(nèi)外噪聲的產(chǎn)生機理，通過駕駛員或成員的感受來尋找噪聲振動的激勵源，再對激勵源產(chǎn)生噪聲及振動的機理和傳播途徑進行分析研究，找到降噪減振的方法，來達到降低車內(nèi)外噪聲、提高汽車乘坐舒適性的目的。

　　NVH 試驗技術(shù)對新車型的開發(fā)和現(xiàn)有車型的性能改善都起著重要的作用。其主要的研究方法是，根據(jù)設(shè)定的汽車NVH 目標(biāo)值，建立數(shù)學(xué)模型，進行整車仿真分析。但由于汽車系統(tǒng)極為復(fù)雜，因此我們常將整車分解成多個子系統(tǒng)進行研究，如底盤子系統(tǒng)、車身子系統(tǒng)等；也可以研究某個激勵源產(chǎn)生的或某種工況下的NVH特性。通過曲線、圖表的形式，或者借助于虛擬現(xiàn)實環(huán)境，我們可以向有關(guān)技術(shù)人員、及終用戶提供身臨其境般的聽覺、觸覺及視覺感受，來提供分析結(jié)果，從而針對某種車型進行主觀、客觀評價和改進設(shè)計方案。

　　4 結(jié)語

　　長期以來，發(fā)達國家一向重視車輛的噪聲控制，并針對這一技術(shù)進行了深入的研究和實踐，積累了大量的理論和實踐的成果與經(jīng)驗。而我國開展噪聲控制技術(shù)的研究相對較晚，國內(nèi)各類車型的噪聲控制還有較大發(fā)展空間，且大部分生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識到其重要性，正在對此積極開展研究。由于噪聲控制的復(fù)雜性，目前該領(lǐng)域內(nèi)存在著大量的技術(shù)和應(yīng)用空白，國內(nèi)汽車行業(yè)應(yīng)充分把握這一時機，在借鑒國外先進技術(shù)的同時，通過自主創(chuàng)新，力求在短期內(nèi)取得某些方面的技術(shù)突破，并加以實際應(yīng)用，從而帶動汽車噪聲控制技術(shù)的整體跨越式發(fā)展。