浅谈车辆噪声与控制
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作者: 王敬月 马雪伟
随着汽车工业的迅速发展，人们对于汽车的舒适性和振动噪声控制的要求越来越严格。据国外有关资料表明，城市噪声的70%来源于交通噪声，而交通噪声主要是汽车噪声。它严重地污染着城市环境，影响着人们的生活、工作和健康。所以噪声的控制，不仅关系到乘坐舒适性，还关系到环境保护。
一、噪声的种类
产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。从结构上可分为发动机噪声、底盘噪声、电器设备噪声、车身噪声。其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上，包括进气噪声和本体噪声（如发动机振动、配气轴的转动、进、排气门开关等引起的噪声)。因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。
此外，汽车轮胎在高速行驶时也会引起较大的噪声。这是由于轮胎在地面流动时，位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声以及轮胎花纹与路面的撞击声。
二、噪声要求
欧洲的法规规定，从1996年10月起，客车的外部噪声必须从77dBA降到74dBA，减少了一半噪声能量，到本世纪末进一步降低到71dBA。日本的法规规定，小型汽车在今后十年内噪声标准控制在76dBA以下。国内的一些大城市也计划在2010年交通干线的噪声平均值控制在70dBA以内。而据国内目前有关资料表明，国内的大客车的噪声许可值则不得超过82dBA，轻型载货车为83.5dBA。由此可见，我国在车辆噪声控制方面还得狠下功夫。
三、噪声评价
噪声评价指标主要是指车内、外的噪声值和振动适应性。评价方法可分为主观评价和客观评价。影响汽车噪声主观评价的主要因素是舒适性、响度和确定性，可以利用语义微分法进行主观评价。在客观评价时，可以采用PCNM噪声测量装置测量试验进行分析；此外模拟技术中的有限元法(FEM)和边界元法(BEM)也被广泛应用。
四、噪声的控制
根据噪声产生和传播的机理，可以把噪声控制技术分为以下三类：一是对噪声源的控制，二是对噪声传播途径的控制，三是对噪声接受者的保护。其中对噪声源的控制是最根本、最直接的措施，包括降低噪声的激振力及降低发动机部位对激振力的响应等，即改造振源和声源。但是对噪声源难以进行控制时，就需要在噪声的传播途径中采取措施，例如吸声、隔声、消声、减振及隔振等措施。汽车的减振降噪水平与整车的动力性、经济性、可靠性及强度、刚度、质量、制造成本和使用密切相关。
1.发动机的振动与噪声。降低发动机噪声是汽车噪声控制的重点。发动机是产生振动和噪声的根源。发动机的噪声是由燃料燃烧，配气机构、正时齿轮及活塞的敲击噪声等合成的。（1）发动机本体噪声。降低发动机本体噪声就要改造振源和声源，包括：用有限元法等方法分析设计发动机，选用柔和的燃烧工作过程，提高机体的结构刚度，采用严密的配合间隙，降低汽缸盖噪声。目前，已有一些国家的专家设计了一种发动机主动隔振系统，用于减少发动机振动，以达到降低噪声的目的。（2）进气噪声。进气噪声是发动机的主要噪声源之一，系发动机的空气动力噪声，随发动机转速的提高而增强。增压式柴油机的进气噪声主要来自增压器的压气机。二冲程发动机的噪声源于罗茨泵。对此，最有效的方法是采用进气消声器，类型有阻性消声器、抗性消声器和复合型消声器。
2.底盘噪声。（1）排气系噪声是底盘的主要噪声源。优化设计性能良好的消声器，是降低汽车噪声的重要手段之一。优化设计的方法有声学有限元法和声学边界元法，但目前还处于起步阶段。其次，降低排气噪声与提高动力性是一对矛盾，对此，采用并联流路的双功能消声器，在减小背压和降低气流噪声方面颇为有效。另外，对于发动机排气歧管到消声器入口的一段管路，采用柔性管的减振、降噪效果明显，可降低7dBA左右。（2）传动系噪声来源于变速齿轮啮合引起的振动和传动轴旋转振动。一般采取的措施是：一是选用低噪变速器，二是发动机与变速箱及后桥主减速器等部件与底盘用橡胶垫进行柔性连接，从而达到隔振的目的；三是控制转动轴的平衡度，降低扭转振动。
3.电器设备噪声。（1）冷却风扇噪声，但其噪声的产生主要取决于底盘。（2）汽车发电机噪声取决于多种来源的效应，噪声级取决于发电机的磁力和通风系统的结构以及发电机的制造和装配精度。
4.车身噪声。随着车速的提高，车身的噪声也就越来越大，主要起因是空气动力噪声。因此，提出了如下方案来改善车身噪声：一是对车身进行流线型设计，实现光滑过渡；二是在车身与车架之间采用弹性元件连接；三是进行室内软化，使用吸声材料。另外，汽车在高速行驶时，轮胎也是产生噪声的一个来源。选用有合理花纹的钢丝帘布子午线轮胎是降低轮胎噪声的有效方法。
5.其他措施。除了在设计上使用优化方法和零件的优化选用以外，还可以对噪声进行主动控制，即以声消声技术。这种消声装置可用于降低车内噪声、发动机噪声，还可以用于主动发动机支撑系统，以抵消发动机振动噪声。
（作者单位：河南省中牟县第一职业高级中学）
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