汽車(chē)噪聲控制技術(shù)研究

武守輝 潘玉龍 馬東旺

摘 要：近年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，汽車(chē)逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠帧Ｆ?chē)的普及率越來(lái)越高，汽車(chē)噪聲的危害也愈加彰顯，不但影響人們乘坐、駕駛的舒適度以及駛乘人員的健康，而且?guī)?lái)了嚴(yán)重的噪聲污染。所以，對(duì)汽車(chē)噪聲的控制技術(shù)的研究逐漸成為汽車(chē)企業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員的研究重點(diǎn)之一。本文主要介紹汽車(chē)噪聲的危害、汽車(chē)噪聲標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)以及現(xiàn)有的汽車(chē)噪聲控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)噪聲;噪聲危害;聲源控制;傳播途徑控制;主動(dòng)降噪

中圖分類(lèi)號(hào)：U464.134.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）25-0107-03

Abstract： In recent years， with the continuous efforts to improve the living standards of people in society， cars have gradually become an indispensable part of people's daily lives. The popularity of cars is getting higher and higher， and the harm of car noise is becoming more and more obvious. It not only affects people's riding， driving comfort and the health of drivers and passengers， but also brings serious noise pollution. Therefore， the research on the control technology of automobile noise has gradually become one of the research points of automobile enterprises and related professionals. This paper mainly introduced the harm of automobile noise， automobile noise standards and regulations， as well as the existing automobile noise control technology.

Keywords： automobile noise;noise hazard;sound source control;transmission path control;active noise reduction

汽車(chē)噪聲是指汽車(chē)行駛在運(yùn)行過(guò)程中各零部件和總成發(fā)出大量的人類(lèi)不喜歡的聲音，包括發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、風(fēng)扇噪聲、排氣噪聲、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)噪聲和輪胎噪聲等。本文主要探討汽車(chē)噪聲控制技術(shù)。

1 汽車(chē)噪聲的危害

汽車(chē)噪聲普遍存在于城市交通系統(tǒng)中，對(duì)人們的生產(chǎn)、生活會(huì)產(chǎn)生很大的影響;同時(shí)，汽車(chē)噪聲在車(chē)輛行駛過(guò)程中還會(huì)對(duì)駕駛?cè)藛T產(chǎn)生極大的影響。具體來(lái)說(shuō)，汽車(chē)噪聲的危害主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 汽車(chē)噪聲形成城市噪聲污染

汽車(chē)噪聲是城市交通環(huán)境中的主要污染，其對(duì)人們的正常生產(chǎn)生活、學(xué)習(xí)工作、社交出行等都會(huì)產(chǎn)生極大的影響。汽車(chē)噪聲污染主要表現(xiàn)為在學(xué)習(xí)工作過(guò)程中分散注意力，導(dǎo)致誤差或失誤的產(chǎn)生;在生活中，長(zhǎng)期的汽車(chē)噪聲污染會(huì)使人們情緒焦慮，產(chǎn)生失眠;在出行過(guò)程中，汽車(chē)噪聲會(huì)導(dǎo)致社交障礙的產(chǎn)生，妨礙正常溝通[1-3]。

1.2 汽車(chē)噪聲導(dǎo)致聽(tīng)力損傷

對(duì)于駕駛者來(lái)說(shuō)，其長(zhǎng)期處于較小的封閉空間內(nèi)。在該密閉空間中，汽車(chē)噪聲會(huì)引使人們的聽(tīng)力系統(tǒng)造成損傷，主要是內(nèi)耳的接收器官受到損害。

2 汽車(chē)噪聲標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)

20世紀(jì)60年代末，各個(gè)國(guó)家為了應(yīng)對(duì)汽車(chē)噪聲所帶來(lái)的影響，制定了嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的法律法規(guī)，為控制汽車(chē)噪聲污染提供了有效依據(jù)[4]。

不同的國(guó)家和地區(qū)對(duì)汽車(chē)噪聲污染情況制定了不同的標(biāo)準(zhǔn)。在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，每5年更新一次汽車(chē)噪聲污染的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)或相應(yīng)法規(guī)，大幅度降低了汽車(chē)噪聲所帶來(lái)的影響。表1為國(guó)外汽車(chē)輸出國(guó)針對(duì)汽車(chē)噪聲的限制值，通過(guò)對(duì)汽車(chē)噪聲標(biāo)準(zhǔn)限值的控制，改變?cè)肼晿?biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的情況，為開(kāi)展創(chuàng)新型汽車(chē)噪聲控制技術(shù)提供了必要條件。

與國(guó)外制定的汽車(chē)噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)相比，我國(guó)在汽車(chē)噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)制定及企業(yè)行規(guī)等方面起步較晚，中國(guó)的《機(jī)動(dòng)車(chē)輛允許噪聲》（GB 1495—1979）[5]和相應(yīng)的《機(jī)動(dòng)車(chē)輛噪聲測(cè)量方法》（GB 1496—1979）[6]頒布后，對(duì)汽車(chē)噪聲控制的研究工作才進(jìn)入初級(jí)階段。為適應(yīng)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)于2002年10月頒布了《汽車(chē)加速行駛車(chē)外噪聲限值及測(cè)量方法》（GB 1492—2002）[7]，為我國(guó)汽車(chē)行業(yè)在應(yīng)對(duì)汽車(chē)噪聲控制方面提供了有效標(biāo)準(zhǔn)，大大降低了汽車(chē)噪聲的影響。

3 汽車(chē)噪聲控制技術(shù)

3.1 汽車(chē)噪聲聲源控制

汽車(chē)噪聲聲源控制技術(shù)是傳統(tǒng)的噪聲控制技術(shù)，依據(jù)聲學(xué)原理對(duì)噪聲聲源采取控制措施。常用的噪聲聲源控制技術(shù)有吸聲噪聲控制技術(shù)、隔聲噪聲控制技術(shù)、隔震噪聲控制技術(shù)。

3.1.1 吸聲噪聲控制技術(shù)。吸聲是利用吸聲材料（或吸聲結(jié)構(gòu)）飾于車(chē)內(nèi)四周，或做成一定形狀的吸聲體，懸掛車(chē)內(nèi)以吸收室內(nèi)的反射聲（或稱(chēng)混響聲），采用這種降噪的方法稱(chēng)之吸聲減噪[8]。

3.1.2 隔聲噪聲控制技術(shù)。隔聲噪聲控制技術(shù)是采用某種裝置或材料將高噪聲源與周?chē)h(huán)境相互隔離，使噪聲源輻射的噪聲不能進(jìn)入周?chē)鷧^(qū)域，進(jìn)而達(dá)到降低噪聲的目的。隔聲噪聲控制技術(shù)的實(shí)質(zhì)是隔離從聲源輻射出來(lái)的空氣聲。常用的隔離聲音的工具有隔聲罩、隔聲室和隔聲屏等[9]。

對(duì)于隔聲噪聲控制技術(shù)的評(píng)價(jià)，主要對(duì)其隔聲材料及隔聲性能進(jìn)行分析，通常采用透射系數(shù)、隔聲量、插入損失的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量隔聲噪聲控制技術(shù)的有效性。

而在現(xiàn)實(shí)工程中，一般采用隔聲量來(lái)衡量隔聲噪聲控制技術(shù)，其表達(dá)式為：

3.1.3 隔振噪聲控制技術(shù)。汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中由于整車(chē)材料的原因，會(huì)不斷產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)以彈性波形傳播于整車(chē)車(chē)身，同時(shí)振動(dòng)會(huì)激發(fā)相鄰結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，形成振動(dòng)噪聲，并在薄弱處向空氣中輻射出較大的噪聲。隔振噪聲控制技術(shù)可分為積極隔振和被動(dòng)隔振，前者為對(duì)振動(dòng)源設(shè)備采取隔振措施，防止振動(dòng)傳到其他場(chǎng)合。后者是對(duì)怕受振動(dòng)干擾的設(shè)備、儀器或人采取隔振措施，防止外來(lái)振動(dòng)的影響[10]。

3.2 汽車(chē)噪聲傳播途徑控制

對(duì)汽車(chē)噪聲的傳播途徑的控制，是降低汽車(chē)噪聲的有效手段。傳播途徑分為結(jié)構(gòu)傳播和空氣傳播。具體來(lái)說(shuō)，要對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和噪聲傳遞特性進(jìn)行分析并改進(jìn)，使之對(duì)振動(dòng)和噪聲具有明顯的衰減作用而不是放大。例如，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)計(jì)，降低發(fā)動(dòng)機(jī)向車(chē)身傳遞的振動(dòng);改進(jìn)懸架系統(tǒng)，阻斷振動(dòng)的傳遞;采用適合于平面振動(dòng)的阻尼材料、適合于旋轉(zhuǎn)軸類(lèi)的扭振減振器及針對(duì)其他線振動(dòng)的質(zhì)量減振器。

3.3 主動(dòng)降噪

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，主動(dòng)降噪得到廣泛應(yīng)用。主動(dòng)降噪的原理是根據(jù)指定的噪聲，發(fā)出完全相反的聲波，讓兩種聲波在相遇時(shí)互相抵消，從而把該噪聲隔除[11]。隨著主動(dòng)控制降噪技術(shù)的不斷完善，其得到廣泛應(yīng)用，形成了一種全新的汽車(chē)噪聲控制技術(shù)。主動(dòng)降噪采用COMSOL Multiphysics仿真軟件，對(duì)各種不同環(huán)境下或各種不同車(chē)型進(jìn)行三維建模，通過(guò)確定噪聲聲源特征頻率建立汽車(chē)噪聲聲源的模擬場(chǎng)，分別對(duì)噪聲聲源頻率分布、動(dòng)態(tài)噪聲聲源進(jìn)行模擬分析。與傳統(tǒng)的被動(dòng)汽車(chē)噪聲控制手段相比，其突出優(yōu)勢(shì)在于低頻噪聲控制效果精確、數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確等。

4 結(jié)論

本文對(duì)汽車(chē)噪聲的危害、汽車(chē)噪聲標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)等進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)現(xiàn)有的汽車(chē)噪聲識(shí)別技術(shù)及汽車(chē)噪聲控制技術(shù)進(jìn)行探討，希望同行專(zhuān)家學(xué)者共同努力、群策群力，為汽車(chē)噪聲控制技術(shù)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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