汽車車內(nèi)噪聲產(chǎn)生機(jī)理及控制技術(shù)

于金生

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，汽車作為代步工具，使用的頻率越來越高，人們對于車輛內(nèi)噪聲的關(guān)注度也在逐漸攀升，如何利用相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行汽車內(nèi)噪聲的控制，是需要相關(guān)研究人員在實(shí)踐中認(rèn)真思考的問題。文章針對汽車車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，并對相關(guān)控制措施進(jìn)行了闡釋。

關(guān)鍵詞：汽車；車內(nèi)噪聲；噪聲產(chǎn)生機(jī)理；噪聲控制技術(shù)；噪聲傳播路徑 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U467 文章編號：1009-2374（2016）20-0092-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.20.045

人們在使用汽車的過程中，不僅關(guān)注汽車整體的運(yùn)行舒適度，對于車內(nèi)產(chǎn)生的噪音要求也越來越高，只有提升相應(yīng)的車內(nèi)環(huán)境整改，才能實(shí)現(xiàn)車內(nèi)噪聲水平的合理化下降。車內(nèi)產(chǎn)生的噪音會影響駕駛員的整體駕駛感受，并且會對駕駛員接收外界信號的能力產(chǎn)生不良影響，相關(guān)的研究人員要以科學(xué)合理的方式對整體車內(nèi)噪音進(jìn)行集中化的處理和控制。

1 汽車車內(nèi)噪聲產(chǎn)生機(jī)理

汽車內(nèi)產(chǎn)生噪音主要是由于聲源和振動源的影響，導(dǎo)致車內(nèi)整體的架構(gòu)發(fā)生振動，使車內(nèi)發(fā)生混響，在人的耳朵聽來就形成了噪音。具體的產(chǎn)生機(jī)理如圖1所示：

對于圖1中出現(xiàn)的聲源，主要來源于汽車自身發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的噪音、車體底盤產(chǎn)生的噪音以及由于基礎(chǔ)氣體流動產(chǎn)生的噪音，這些基礎(chǔ)聲源匯聚在一起，在車體內(nèi)產(chǎn)生了不和諧的聲音結(jié)構(gòu)。通過車體內(nèi)部的壁板和縫隙傳播，在車內(nèi)形成內(nèi)部噪音。車外產(chǎn)生的噪音也會通過車身壁板的振動，傳入車內(nèi)形成噪音。對于圖中出現(xiàn)的振動源，主要來源于汽車自身的發(fā)動機(jī)和整體傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的基礎(chǔ)振動，由于汽車在實(shí)際運(yùn)行過程中，與地面會產(chǎn)生一定的摩擦和振動，這些振源結(jié)合在一起，就構(gòu)成了基本的車內(nèi)振動，再通過車體以及車的基本架構(gòu)，形成車內(nèi)噪音。兩種振動會進(jìn)行基礎(chǔ)效果疊加，雖然很難區(qū)分具體的噪音來源，但是由于基本的聲頻和路徑不同，在進(jìn)行必要的控制措施運(yùn)行時(shí)，還是要進(jìn)行針對的處理和管控。另外，汽車的基礎(chǔ)構(gòu)造決定了整體車架具有很好的聲反射效應(yīng)，在車體呈現(xiàn)密封的狀態(tài)下，聲音經(jīng)過多次的傳播和疊加就形成了車內(nèi)噪音。

2 汽車車內(nèi)噪聲傳播路徑

噪音在車內(nèi)傳播主要的路徑是固體和氣體，發(fā)動機(jī)表面產(chǎn)生的輻射性噪聲、基礎(chǔ)的氣體流動噪聲等都是通過基本空氣進(jìn)行傳播的，整體傳播路徑非常明顯。而汽車自身發(fā)動機(jī)以及輪胎，還有路面產(chǎn)生的振動等，這些元素產(chǎn)生的噪音是通過固體進(jìn)行反射疊加產(chǎn)生的。具體的傳播路徑如圖2所示：

整體噪聲的基本傳播途徑中，這兩者傳播噪音的比例，由于不同車型結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定的數(shù)值差異。當(dāng)整體聲音的頻率在450～500Hz之間主要的傳播路徑就是空氣，但是當(dāng)整體噪音的頻率在450Hz以下，整體噪聲的傳播路徑主要是固體。并且針對相應(yīng)的噪聲傳播路徑還有相應(yīng)的計(jì)算公式：

式中：IC表示車內(nèi)整體噪聲的總強(qiáng)度；IA表示從外部傳入車內(nèi)的聲音總強(qiáng)度；IT表示由于車外的基礎(chǔ)振動造成車身壁板振動而產(chǎn)生的車內(nèi)輻射聲強(qiáng)；ID表示有車外通過相應(yīng)的孔隙傳入車內(nèi)的噪聲強(qiáng)度；IS表示由于車輛自身發(fā)動機(jī)和底盤振動產(chǎn)生的噪聲強(qiáng)度；IR表示整體聲音在反射過程中進(jìn)行疊加后的混響聲強(qiáng)。

3 汽車車內(nèi)噪聲控制措施

3.1 有效控制噪聲傳播路徑

3.1.1 實(shí)現(xiàn)隔聲功能優(yōu)化。對于汽車內(nèi)部噪音的隔聲處理，主要依據(jù)的就是相應(yīng)屏障物，以滿足基礎(chǔ)噪聲和周圍環(huán)境的有效分離，形成安靜的空間。在基礎(chǔ)隔聲結(jié)構(gòu)中，主要分為單層壁和雙層壁。

單層壁隔聲量和基礎(chǔ)的面積質(zhì)量呈現(xiàn)的是正比關(guān)系，雙層壁則是利用基本的雙列平行單層壁處理基礎(chǔ)空氣層，在噪聲產(chǎn)生的過程中，進(jìn)行相應(yīng)的減振操作，以保證隔聲能力的有效升級。我國多數(shù)汽車都采用雙層壁系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)隔聲效果的最優(yōu)化。在雙層壁之間主要填充聚氨酯泡沫、纖維和玻璃棉，利用相應(yīng)材料的吸音效果集中提高隔聲。

3.1.2 實(shí)現(xiàn)隔振功能優(yōu)化。在汽車內(nèi)噪音控制過程中，主要運(yùn)用的隔振設(shè)備就是隔振器，利用其特性實(shí)現(xiàn)被控對象的基礎(chǔ)振源降低。相關(guān)設(shè)計(jì)人員在選擇適宜的隔振器過程中，要集中關(guān)注相應(yīng)的性能指標(biāo)和基礎(chǔ)性質(zhì)，利用基礎(chǔ)隔振系統(tǒng)，對整體載荷性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化分析，實(shí)現(xiàn)安裝空間和安裝方式的合理性。要保證整體車輛優(yōu)化隔振，就要針對車身和基礎(chǔ)車架進(jìn)行支撐點(diǎn)的有效安裝，促進(jìn)整體車身和發(fā)動機(jī)連接處實(shí)現(xiàn)彈性阻尼環(huán)節(jié)，減少振源間振動的傳遞，促進(jìn)整體隔振效果的優(yōu)化。另外，在實(shí)際的隔振操作中，要選取適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行隔振器安裝。

3.2 有效降低基礎(chǔ)噪聲強(qiáng)度

3.2.1 噪聲強(qiáng)度控制之車身噪聲。在基礎(chǔ)汽車設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要綜合考量相應(yīng)的噪聲控制，要對基礎(chǔ)發(fā)動機(jī)進(jìn)行優(yōu)化的關(guān)注，從技術(shù)層面規(guī)避汽車的自身發(fā)動機(jī)和汽車底盤的基礎(chǔ)頻率與車身整理的固定頻率一致，減少由于共振帶來的車身噪音。另外，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要集中力度強(qiáng)化對于基礎(chǔ)車身的設(shè)計(jì)，優(yōu)化調(diào)節(jié)車身的表面粗糙度，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際情況對車身進(jìn)行流線型設(shè)計(jì)，從根本上減少由于車身凹凸的數(shù)量和幅度，以減少由于空氣傳播產(chǎn)生的噪聲源。

3.2.2 噪聲強(qiáng)度控制之制動噪聲。相關(guān)設(shè)計(jì)人員要對汽車的基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的控制，在設(shè)計(jì)中不僅要有效提升整體汽車的制動鼓剛性，也要對基本的制動蹄剛性進(jìn)行縮減，以實(shí)現(xiàn)良好的噪聲控制。并且要對基本的制動鼓和制動蹄進(jìn)行集中的振動處理，減少兩者對于振動的衰減。要在實(shí)際運(yùn)作過程中合理地匹配相應(yīng)制動鼓和制動蹄的基礎(chǔ)剛性，發(fā)揮制動鼓和制動蹄的最佳效用。另外，相關(guān)設(shè)計(jì)人員也要對基本的摩擦襯片進(jìn)行特性的分析，并集中改善相應(yīng)參數(shù)，集中力度衰減振動能力。

3.2.3 噪聲強(qiáng)度控制之輪胎噪聲。相應(yīng)設(shè)計(jì)人員和汽車生產(chǎn)廠家要選用基礎(chǔ)的子午線輪胎，在對輪胎進(jìn)行挑選的過程中，要集中關(guān)注輪胎的基礎(chǔ)花紋，保證輪胎具備縱向花紋或者是接近于縱向花紋的輪胎，通過振動的控制，以實(shí)現(xiàn)有效的噪聲處理。也可以選用變節(jié)距花紋的輪胎，保證基本溝槽在輪胎的周向整體呈現(xiàn)不均勻的排列，從而大幅度降低輪胎花紋噪聲的突出峰值。再利用相應(yīng)的手段，改善基礎(chǔ)的橡膠材質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)輪胎對于振動的屏蔽或是部分屏蔽，真正實(shí)現(xiàn)有效的汽車內(nèi)部噪聲控制。

3.2.4 噪聲強(qiáng)度控制之燃燒噪聲。汽車的設(shè)計(jì)人員和生產(chǎn)廠家要針對相應(yīng)的問題進(jìn)行集中的優(yōu)化控制，對基礎(chǔ)燃燒噪音要給予必要的關(guān)注，集中力度改進(jìn)整體燃燒室的結(jié)構(gòu)形狀以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，對基礎(chǔ)燃燒情況產(chǎn)生的爆發(fā)沖擊進(jìn)行有效整合。另外，在實(shí)際運(yùn)行匯總中，也要集中提升改善相應(yīng)的燃油品質(zhì)，從根本上優(yōu)化基礎(chǔ)燃燒噪聲的優(yōu)化處理，并且要采取必要的措施進(jìn)行供油系的調(diào)節(jié)。

3.3 有效提升噪聲主動控制

在基礎(chǔ)噪聲源以外的人為力量進(jìn)行相關(guān)的噪聲控制，就成為主動控制?；驹砭驮谟谝欢ǚ秶鷥?nèi)主觀地運(yùn)用次級信號對初級信號進(jìn)行干擾，以實(shí)現(xiàn)聲波的干涉甚至是抑制，相關(guān)參數(shù)要進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)，不僅要滿足聲波的數(shù)值大小相同，也要實(shí)現(xiàn)聲波輻射的方向相反，真正實(shí)現(xiàn)降低噪音的目的。其中比較常見的噪聲控制系統(tǒng)就是單通道有源噪聲控制，能實(shí)現(xiàn)聲場內(nèi)聲控點(diǎn)的有效抑制。雖然理論建立的比較完整，但是實(shí)際運(yùn)用過程中，并不是十分常見，這就需要相關(guān)人員在技術(shù)進(jìn)步的助推下，進(jìn)一步完善整體主動控制去噪的項(xiàng)目

升級。

3.4 有效利用吸聲控制

在目前的聲音去噪過程中，比較常見的就是吸聲處理模式，其中包括對于基礎(chǔ)發(fā)動機(jī)的噪聲吸取，對基礎(chǔ)行李倉的噪聲吸取，另外，對于整體車身最關(guān)鍵的乘坐倉內(nèi)噪聲進(jìn)行吸取。要順利建立健全相應(yīng)的吸聲控制，就要保證三管齊下的處理結(jié)構(gòu)。對于吸聲控制來說，基本的工作原理就在于基礎(chǔ)材料的優(yōu)化應(yīng)用，要在噪聲源周圍進(jìn)行集中的材料布置，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的完整性以及有效性?；A(chǔ)的吸聲材料包括石棉絨、有機(jī)海綿、玻璃纖維等物質(zhì)，能在聲波通過的過程中進(jìn)行有效的吸收和處理，空氣和材料內(nèi)的相應(yīng)纖維會產(chǎn)生一定的振動，再利用基礎(chǔ)摩擦和黏滯阻尼效用，實(shí)現(xiàn)了聲能向熱能的有效轉(zhuǎn)化，不僅有效降低了聲能的基礎(chǔ)反射量，也從根本上實(shí)現(xiàn)了去噪的功效。

4 結(jié)語

總而言之，汽車車內(nèi)噪聲的控制是一項(xiàng)繁雜的項(xiàng)目，需要相關(guān)人員進(jìn)行集中的項(xiàng)目優(yōu)化，不僅要減弱相應(yīng)的聲源強(qiáng)度，也要運(yùn)行必要的處理方式進(jìn)行有效的實(shí)際操作。相關(guān)設(shè)計(jì)人員要利用相應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行有效措施的運(yùn)用，并結(jié)合整體聲學(xué)環(huán)境運(yùn)用去噪手段降低車內(nèi)噪聲。

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