汽车噪声污染论文.docx

摘 要噪声是现代城市的主要污染之一，也是评价汽车环保性能的重要指标。至2011年2月底，我国机动车保有量达到2.11亿辆，去年全国新增机动车2048万辆、驾驶人1317万人，有20个城市的机动车保有量超过100万辆。，这些车辆主要集中在经济、文化较为发达，人口较为集中的城镇。据中国城市公共交通年鉴资料，我国城市数已达668个，今后10年，我国城市化进程将进一步加快，2005年城镇化水平将由2000年36%提高到38%，到2010年再提高到45%，我国城镇人口将由2000年4.4亿人增加到6.28亿人，10年内将有1.52亿农村人口转移到城市,新增城市人口40%。因此车辆噪声已对城市人民的身体健康和生活构成危害，控制车辆噪声水平是势在必行。所以随着汽车工业的迅速发展，汽车每年增长率越来越高，人们对于汽车的舒适性和振动噪声控制的要求也越来越关注。据有关资料表明，城市70的噪声来源于交通噪声，而交通噪声主要来源于汽车噪声。汽车噪声干扰人们的正常生活和休息，严重时甚至影响人们的身体健康。如引起心血管疾病、内分泌疾病等。汽车噪声可使学习工作效率降低、产品质量下降，在特定条件下甚至成为社会不稳定的因素之一。所以汽车噪声的控制，不仅关系到乘坐舒适性，而且还关系到环境保护。然而一切噪声又源于振动。振动能够引起某些部件的早期疲劳损坏，从而降低汽车的使用寿命；过高的噪声既能损害驾驶员的听力，还会使驾驶员迅速疲劳。从而对汽车行驶安全性构成了极大的威胁。所以汽车噪声的控制，也关系到汽车的耐久性和安全性。因此振动、噪声和舒适性这三者是密切相关的，既要减小振动，降低噪声，又要提高乘坐舒适性，保证产品的经济性，使汽车噪声控制在标准范围之内。关键词：噪声法规标准，噪声源，空气动力噪声，减噪方法，噪声源的识别1、引言：噪声在20世纪50年代已被国际上主要发达国家列为主要环境污染源之一，20世纪60年代，各汽车主要生产国相继制订汽车噪声法规和其测量方法。国外规定新车型如达不到本国规定的噪声指标就不许销售。在噪声法规的驱动下，各阶段汽车噪声控制技术也取得不断的进步。并且随着法规的日益严格，汽车降噪技术的研究更加广泛和深入。欧洲的法规规定，从1996年10月起，客车的外部噪声必须从77 dBA降到74 dBA，减少了一半噪声能量，到本世纪末进一步降低到71 dBA。日本的法规规定。小型汽车在今后十年内噪声标准控制在76 dBA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70 dBA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82 dBA，轻型载货车为835 dBA。由此可见，我国在车辆噪声控制方面还得狠下工夫。虽然相对于国外发达国家，我国的汽车噪声法规起步相对较晚，发展较缓慢。但是，随着近几年国内汽车工业的快速发展，相应的汽车噪声法规变化较快，在某些方面已接近国际水平。不过总体看来，无论是汽车汽车噪声法规和标准，还是噪声控制技术的研究都同国外有一定的差距。本文主要是分析了汽车运行时的噪声源以及其对应的减噪方法，期望有助于我国汽车降噪技术的发展。2 国外内噪声法规标准及研究现状2.1噪声的概念与识别2.1.1噪声的概念噪声的定义主要是从主观需要的角度认为一切不希望存在的声就是噪声。众所周知，噪声对人的心理和生理都有严重的危害，它和大气污染、水污染并称为现代社会的“三大公害”。各国都制定了噪声允许标准。对于噪声的评价量很多，这里主要介绍二种。1) 响度级、等响曲线和响度人耳能接收声波的频率大约在20Hz到20kHz，低于20Hz的声波称为次声波，高于20kHz的声波称为超声波。人们通常用“响”与“不响”来描述对声音的感受，这种感觉同声波的强度和频率密切相关也就是说相同声压级单频率不同的声波，人耳听起来会不一样。为了定量描述声音的这种特性，通常采用1000Hz纯音为标准，定义其声压为响度来确定。对各频率的声音作同样的试听比较得到同样响度级时频率与声压级的关系曲线，称为等响曲线。由于响度级仍然是一种对数表度单位，不能线性表述响度级与人的主观听觉的轻响程度，因此提出了一个“响度”参量来表述主观听觉与轻响程度的线性关系。2) 计权声级对声或噪声的客观度量通常采用声压级、声强级或声功率级。由于人的感觉受到频率的影响，为了使声音的量度和人的听觉一致，在测试过程中对信号进行了模拟人耳的滤波，该滤波称为计权，根据频响特性的不同，计权分为A、B、C和D计权等。其中A计权的频率响应与人耳对宽频带的声音灵敏相当，目前被广泛应用为评价参量。2.1.2 噪声源的识别根据噪声源发声机理通常将噪声分成三类：机械噪声、空气动力噪声和电磁噪声。机械噪声往往由于机械部件的振动、撞击、摩擦、不平衡等造成。空气动力噪声是由于气体流动中的相互作用或与固体间的作用而产生的。电磁噪声则是由于电磁场的交变造成机械部件或空间容积的振动而产生的。噪声源识别就是针对分析对象中存在的各种声源，采用各种方法了解其产生噪声的机理，为采取有效的降噪措施提供依据。声源识别的方法很多，实际应用时应根据条件合理采用一种适当的方法，或几种方法相互补充验证，以保证有效地识别声源。下面简要介绍几种常用的声源识别方法。1) 主观评价法对于结构简单的系统，或熟知的设备，直接利用人的听觉系统对噪声进行鉴别，以判断声源的位置和特性。这种方法简便易行，取决于人的实践经验，无法对噪声源作定量描述。2) 分别运行法对于复杂机器存在多个发声的组件或部件，若能依次脱开运行，在声学环境不变的条件下，首先测得整个机器运转时的噪声，然后脱开某个部件或组件，使之不产生噪声，再运转机器、测量噪声，识别出所脱开部件的噪声。从而达到识别声源的目的。实际上部件间的影响总是存在的，这就是影响该方法的识别精度。3) 覆盖法通常用铅板做成一个与机器各部分表面相接近的密封隔声罩，罩的内壁衬有吸声材料，以消除罩内的混响。罩表面设计出可打开的小窗口，则相应的机器表面暴露出来形成直接向罩外辐射噪声，这是可测得机器暴露部分表面辐射的声压级。依次移动窗口，则可确定机器噪声的主要辐射面和该面上的主要辐射区域，从而达到声源识别的目的。4) 表面振速测量法声的辐射和法向振动速度密切相关的。可以测得振动结构表面的速度从而得到表面辐射的分布情况，识别出声源。此方法一般适用在高频段，因为此时结构的声辐射效率约等于1。而在低频段小于1时使用时，有较大误差。5) 信号分析法根据测试的振动信号、噪声信号等采用频谱分析、倒频谱分析、相关分析和相干分析等技术来确定噪声信号的频率特性、各信号间的相互关系，从而达到识别声源的目的。6) 声强测量法声强测量法是目前噪声源识别中较为先进的技术，由于声强是矢量因此测试时不受声源类型和现场的限制。可以直接识别出声源。7) 声全息法声全息技术随着信号分析技术的发展，愈来愈得到发展和应用。它通过对声源在声场中一个面或一个包络面的声压或声强测量，利用声学理论逆向推导，识别出声源。2.2噪声的概念与识别2.2.1国外内汽车噪音法规标准欧盟最早颁布的汽车噪声法规是在70年代初，即70/157/EEC欧共体型式认证指令汽车噪声，各阶段的限值变化和实施日期基本同步于联合国欧洲经济委员会法规ECE Reg.No.51关于噪声方面汽车(至少有4个车轮)型式认证的统一规定。至今，该法规已修订3次,目前的修订版本号为92/97/EEC( 等效于ECE Reg.No.51/02) ,开始实施于1995-10-01。欧盟汽车噪声法规对新型车型式认证中所包含的车型有载客汽车和载货汽车两大类别。又按照汽车总质量和包括驾驶员座位的座位数，载客汽车细分为M1、M2和M3类； 载货汽车细分为N1、N2和N3类。在上述车型分类的基础上，根据发动机最大额定功率和发动机类型的不同，规定不同的噪声级水平。图2-1和图2-2分别表示了2种最感兴趣的车型(M1和N3类) 的噪声限值在过去30年中的变化情况。从图2-1中可以看出, 欧盟自1970年引入噪声法规以来, 轿车噪声限值已降低了8dB(A)，重型货车限值降低了11dB(A)。另外，由于1985年在噪声测量方法上进行了一些修改, 对于重型货车而言,实际限值要更严格24dB(A)；对于轿车, 实际限值要放宽大约2dBA。1996年, 欧盟又实施了生产一致性(COP) 条例, 虽然没有改变噪声限值，但是，事实上对汽车生产厂家来说, 却增加1dB(A)的限值压力。不过, 在1995 年以后的新型车型式认证测试中, 规定允许使用已磨损的轮胎，这会使得汽车噪声级降低12dB(A)。因此, 综合考虑欧盟汽车噪声法规, 在过去的30年中, 轿车的限值降低了7dB(A);重型货车降低了1316dB(A)。 图2-1 汽车加速行驶车外噪声限值变化(M1 类) 图2-2 汽车加速行驶车外噪声限值变化(N3 类) 日本自1952 年开始对汽车噪声进行控制，规定了车辆等速行驶噪声和排气噪声。不过，早期的日本汽车噪声法规并没有包含汽车加速行驶噪声，只是笼统地限制噪声级在85 dB(A)以下，直到1971年，日本才实施了等效于国际标准的现代汽车噪声法规体系。目前，日本正在实施的汽车噪声法规修订于1992年。由图2-1和图2-2可知，日本汽车加速噪声限值经历了4个阶段。轿车已由原来的84dB(A)降低了8dB(A)；同时重型货车降低了11dB(A)。对比各阶段日本和欧盟法规的噪声限值，欧盟法规看起来要比日本更加严格。但事实上，如果考虑各自法规所规定的稍许不同的测试条件和数据处理方式，二者几乎是一致的。例如，在重型货车的型式认证测试中，日本的重型货车是加满载的，而基于ISO 362噪声测量方法的欧盟测试条件却不加任何载荷。因此, 比较而言，日本的测试条件更加符合车辆实际行驶状况, 这也是日本法规在实际道路交通噪声控制中取得明显效果的原因之一。日本汽车噪声法规对车辆等速行驶噪声和定置噪声的控制有很长的历史。目前, 日本车辆等速行驶噪声限值依然维持在1952年的85dB(A)水平。而针对于在用车辆的定置噪声测量方法, 在19861989年被新的更加适合于路边检测的“近似定置噪声测量方法”所取代；同时, 定置噪声限值也有所变化,规定了摩托车为94dB(A)；轿车为96dB(A)；重型货车为99dB(A)。 美国1967年颁布了第1部汽车噪声法规SAE J986小客车和轻型载货车噪声级。随后, 1969年又批准了SAE J366重型载货车和客车的车外噪声级。早期的SAE标准中既包括了加速噪声测量方法和限值，但后来这些标准中取消了限值的规定, 而改在有关机动车辆的联邦法规(CFR)中规定。如图1-2和图1-3所示，美国的汽车噪声法规同欧盟和日本相比，有较大的差异。尤其是美国联邦法规只规定了中、重型载货车和大客车的噪声限值，而从未对轻型车的噪声进行限制。但是，一些州或市的地方性法规对此有规定，按照SAE J986 的测量方法，把轻型车的噪声级限制在80dB(A) 或84dB(A) 。另外，SAE J986 规定传声器的测量距离是15m，而北美以外的大多数标准要求是7.5m。因此，相应于ISO 362的测量方法, 美国轻型车的噪声限值应该为86dB(A) 和90dB(A)。不过，和ISO 362标准有所不同, SAE标准规定了轻型车噪声测量的档位为最低档。这将使SAE标准测量的汽车噪声级要增加6dB(A)。也就是说, 美国法规规定的限值80dB(A)大体上等同于其它基于ISO 362标准的法规所规定的80dB(A) 。 与国外相比，我国汽车噪声控制起步较晚。1979年我国首次颁布了2项国家标准GB 1495-79机动车辆允许噪声表2-1和GB1496-79机动车辆噪声测量方法，主要适用于新型车型式认证，规定了各类车辆加速行驶噪声的限值和测量方法。1996年，由于我国城市交通噪声污染日益严重，国家环境保护局和国家技术监督局联合发布了国标GB16170-1996汽车定置噪声限值，对在用车辆处于定置工况下的噪声辐射实行控制。该标准至今仍有效，对轿车和重型货车的定置噪声分别规定了85dB(A)和103dB(A)的限值。2002年, 为了适应现代车型的噪声测量以及与国际惯例保持一致, 国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局又联合发布了GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法。GB1495-2002主要参考了联合国欧洲经济委员会法规ECE Reg. No.51和ISO362噪声测量标准,取代了原有2项国标GB1495- 79和GB1496-79,自2002-10-01起分2个阶段实施。可以看出我国汽车噪声法规修订速度较慢，一段时间内没有跟上国际法规的变化，从而阻碍了我国汽车噪声控制技术和测量技术的发展。不过，近几年由于我国汽车工业的快速发展，汽车噪声问题逐渐引起了国家有关部门和汽车行业的再次重视，相应的噪声法规发展步伐变快。在新车型式认证中，轿车的限值已经和国际接轨，但是由于汽车降噪技术的落后，致使重型货车的限值相比较于国外发达国家还有一定的差距，需要进一步进行研究和投入。表2-1 GB 1495- 79机动车辆允许噪声车辆种类车外最大允许噪声级不大于1985年1月1日以前1985年1月1日后载重汽车8吨载重量<15吨92893.5吨载重量<8吨9086载重量<3.5吨8984轻型越野车8984公共汽车4吨<总重量<11吨8986总重量4吨8883轿车8482摩托车9084轮式拖拉机(60马力以下)91862.2.2 国外内汽车运行减噪方法研究现状过去30年来，国外和国内针对各自内部不同阶段的噪声法规限值，各汽车厂家采用了不同的汽车降噪技术，由上节可知国外汽车噪音标准,其要求要严于国内，可以看出国外在减噪方面的研究要优先与国内。总的来看，汽车噪声主要来自于两大噪声源：轮胎与路面噪声和动力单元噪声。轮胎与路面噪声是指，在轮胎与路面的接触过程中轮胎和路面之间形成的空气间隙不断被压缩，从而辐射出噪声；动力单元噪声则指由一系列与动力相关的汽车噪声源产生的噪声，包括发动机、进气系统、排气系统和传动系统( 变速箱等) 。为满足噪声法规的要求，汽车降噪技术一直以来主要围绕动力单元噪声。针对不同的汽车噪声限值，各个阶段采用了不同的降噪技术，由图1-4所示可知。自70年代至80年代初，重点改善排气系统的噪声。国内外在最近20年中，有相当多的努力也投入到了发动机低噪声结构的优化设计中，同时不断改进燃烧系统，以提高功率和燃油经济性，并满足日益严格的气体排放法规的要求。随着噪声法规的不断加强，在过去30年中，汽车噪声级有了大幅度的降低；同时也使得汽车噪声源的分布产生了根本性的改变。当轿车噪声限值为84 dB(A) 时, 几个主要的噪声源对整车噪声的贡献由高到低依次为：排气、进气、发动机及轮胎。但是，随着法规限值进一步降低到74dB(A)，主要噪声源的排列次序产生了变化，轮胎噪声逐渐凸现出来，成为最主要的噪声源，排气、进气及发动机的噪声已降低到同一水平, 但是对这些系统噪声源的控制则更加细化。并且，为了达到74dB(A)的限值要求必须考虑传动系统对噪声的贡献。现阶段国外对比国内减噪技术,先进技术体现在新的能源运用,主动多级消声器研究以及汽车新材料的运用等方面。3 汽车噪声源的分析汽车是一个具有不同性质噪声的综合噪声源。但其主要噪声源主要分成发动机及动力总成噪声、底盘系统噪声、车身及整车噪声。3.1 发动机及动力总成噪声3.1.1 发动机及动力总成噪声发动机及动力总成噪声是汽车的主要噪声源之一。尤其是在怠速、低速行驶和车辆启动加速过程中，发动机及动及总成噪声愈发明显。为了降低汽车噪声，首先应控制发动机及动力总成噪声。通常发动机及动力总成噪声可以分为两大类：空气动力噪声和表面振动结构噪声。图3-1 发动机噪音的产生空气动力噪声直接向空间辐射，引起空气动力噪声的噪声源主要有进、排气噪声和风扇噪声。图3-2 空气动力噪声发动机燃烧噪声和机械噪声指内部的燃烧过程和结构振动所产生的噪声，是通过发动机外表面以及与发动机外表面连接的零件的振动向外辐射的，因此将这两类称为发动机表面振动的结构噪声。燃烧噪声的发生机理相当复杂，主要是由于气缸内周期性变化的压力作用而产生的，与发动机的燃烧的方式和燃烧速度密切相关。降低燃烧噪声在汽车内燃机总噪声中占有很大比例。故研究如何降低其燃烧噪声具有特别重要的意义。目前所研究出的降噪措施主要有：1) 采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度，缩短滞燃期，降低空间雾化燃烧系统的直喷式柴油机的燃烧噪声。如尼莫尼克镍基合金是一种导热系数较低的材料，用它制成活塞可使顶部凹坑燃烧室温度升高。在1500rmin时温度可升高1002o0 ，噪声降低24dB。2) 排气再循环。即是将发动机排出的废气部分通过进气管送回气缸，其初衷是降低NOx排放，但客观上，这样做提高了进气温度和燃烧室壁温度，有降低噪声的作用。3) 采用双弹簧喷油阀实现预喷。即将原本打算一个循环一次喷完的燃油分两次喷。第一次先喷人其中的小部分，提前在主喷之前就开始进行点燃的预反应，如此可减少滞燃期内积聚的可点燃燃油量。这是降低直喷式柴油机燃烧噪声的最有效措施。4) 采用增压。柴油机增压后，进入气缸的空气充量密度、温度和压力增加，从而改善了混合气的着火条件，使着火延迟期缩短。试验结果表明在61 25Q型柴油机(n=2600rmin，全负荷)上进行增压的，增压后低频部分气缸压力虽然有所提高，但在中、高频部分气缸压力级明显降低，因此在0503kHz的重要声频范围内，增压可明显降低噪声。5) 共轨喷油系统是一种很有前途的直喷式轿车柴油机电子控制高压燃油喷射系统，它能减少滞燃期内喷入的燃油量，特别有利于降低燃烧噪声。6) 燃烧室的选择和设计。一般说，在其他条件相同的情况下，半开式的直喷式燃烧室，如球形燃烧室及斜置圆筒形燃烧室的燃烧噪声最低；分隔室式燃烧室，如涡流室及预燃室的燃烧噪声也较低，在高转速(3000rmin以上)甚至低于半分开的直喷式燃烧室；不分开的直喷式燃烧室，如浅盆形和形燃烧室的燃烧噪声最大。7) 减小供油提前角。供油提前角不同，导致在着火延迟期内喷人的燃料量不同，从而对燃烧过程产生影响，使发动机功率， 油耗和排放物，噪声发生变化。较为合理的供油提前角应通过样机试验和调整获得。机械噪声是发动机工作时各运动件之间及运动件之间作用的周期性变化莫测的力所引起的，它与激发力的大小和发动机结构动态特性等因素有关。燃烧噪声与机械噪声在实际上是难于严格区分的。机械噪声也是发动机气缸内燃料燃烧间接激发的噪声。为了研究方便，把气缸内燃烧所形成的压力振动并通过缸盖、活塞、连杆、曲轴到机体的途径向外辐射的噪声叫燃烧噪声；把活塞对缸套的敲击，齿轮、配气机构、喷油系统等运动件之间机械撞击所产生的振动激发的声辐射称为机械噪声。3.1.2 传动系噪声汽车传动系是发动机及其动力总成的一部分，其中的变速器、分动器、传动轴、差速器和轮边减速器等都产生噪声。这些分总成有大量的齿轮啮合、支承和传递轴和轴承以及箱体。传动系的主要噪声源是其内部齿轮和轴承，同时也有其他机构传递而来的固体声。降低正时齿轮噪声的措施有：1) 螺旋角。斜齿轮传动比较平稳，所以在相同的使用条件下其噪声比直齿约低1 0d B，随着螺旋角增大，噪声降低。但螺旋角超过4 0。，则噪声不再因螺旋角增大而降低。2) 啮合系数。 啮合系数在1119之间时，噪声差别不大。但当啮合系数达到2左右时，齿轮噪声可降低24dB，一般可选啮合系数约大于2。3) 齿侧间隙。齿侧间隙控制在02ram以下时，齿轮噪声变化不大，超过02mm时，噪声剧增。4) 齿轮直径。噪声随齿轮直径增大增大。故应尽可能降低齿轮直径。5) 轮体形状 以幅板形轮体与整体形轮体相比，整体形轮体刚性好，振动小，噪声也小。6) 齿轮材料和结构。若能提高齿轮材料内部的阻力，如采用尼龙、酚醛夹布层压塑料等材料制作正时齿轮，则其噪声比金属齿轮大为降低，但这主要用于对强度要求不高的汽油车上。国外有的小型车用内燃机上采用弹性隔振齿轮，这种齿轮分成轮体和齿圈两部分，中间采用橡胶隔振。尽管采取以上种种措施，但轿车发动机由于转速已高达7000rmin，所以正时齿轮噪声还是很高。3.1.3 发动机的空气动力噪声汽车发动机的空气动力噪声主要有进气噪声和排气噪声。进气噪声从成因来分析主要有两种：一个是管内的脉动噪声，另一种是涡流噪声。排气噪声的产生原因和进气噪声类似，其中也可分为两类：一是管内的具有基频的脉动噪声，另一种是涡流噪声。图3-3 排气系统噪音的产生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。非增压式发动机的进气噪声主要成分包括周期性压力脉动噪声、涡流噪声、汽缸的亥姆霍兹共振噪声等。增压式柴油机的进气噪声主要来自增压器的压气机。对此。最有效的方法是采用进气消声器。类型有阻性消声器(吸声型)、抗性消声器(膨胀型、共振型、干涉型和多孔分散型)和复合型消声器。将其与空气滤清器结合起来(即在空滤器上增设共振腔和吸声材料，例R3238型)就成为最有效的进气消声器，消声量可超过20 dBA。降低排气噪声是发动机空气动力噪声的主要部分，要优先给予降低。降低排气噪声主要是通过研制开发高效消声器来实现的。近年有报道说，英国采用杜邦公司的氯丁橡胶以及玻璃纤维、铝箔等材料制成的新型消声器材，与传统消声器相比，可使普通轿车的噪声声压级下降20 25。意大利佩鲁贾大学以“噪声抵消噪声” 的理论为依据，在消声器内装上4只喇叭，它们能发出一种和发动机噪声反向的声音，并可随着汽车行驶速度的变化，不断调整反向声响的强度，有效地抵消噪声，取得了很好的效果，甚至能将85dB降为70dB。此外，也有一些其他的空气动力噪声，如风扇噪声。风扇噪声主要由叶片的旋转噪声和涡流噪声组成。图3-4 风扇噪音的产生降低凤扇噪声的措施有：1) 适当控制风扇转速：风扇噪声随转速的增长率远比其他噪声大，可能在保证冷却风量和风压的前提下降低转速。2) 采用叶片不均匀分布的风扇：叶片均匀分布的风扇往往会产生一些声压级很高的有调节器成分。当叶片不均匀布置后，一般可降低风扇中那些突出的线状频谱成分，使噪声频谱较为平滑。3) 用塑料风扇代替钢板风扇：能达到降低噪声和减少风扇消耗功率的效果，但目前成本还稍高于钢板风扇。4) 在车用内燃机上采用风扇自动离合器：试验表明，在汽车行驶中，需要风扇工作的时间一般不到1 0 。因此，装用风扇离合器不仅可使内燃机经常处在适宜温度下工作和减少功率消耗，同时还能达到降噪的效果。5) 风扇和散热器系统的合理设计：诸如发动机和风扇的距离、风扇与散热器的距离、风扇和风扇护罩的位置及护罩的形状、空气通过散热器的阻力等都会对冷却风量的充分利用产生影响。合理布置和设计都有可能达到降低风扇转速的目的。3.2底盘系统噪声3.2.1轮胎噪声轮胎的噪声可以分为两种：一种是轮胎直接放射出来的噪声，称为直接噪声或车外噪声；另一种是轮胎直接或间接地成为激振源，振动通过悬架和车架传至车身，成为车厢内的噪声，称为间接噪声或车内噪声。对于大、中型载重车的轮胎，直接噪声占据汽车总体噪声的分量很大，因此成为噪声公害，故对轮胎噪声来说，一般指的就是直接噪声。间接噪声又可分为两类：一是以轮胎的均匀性不良为主要原因，使轮胎本身成为激振源，而发生的噪声；二是由于路面凹凸不平，使得路面激励成为主要原因，引起轮胎弹性振动，并以车身为媒介发生车内噪声。直接噪声可作如下分类：1）轮胎花纹噪声由于轮胎滚动，在接地时胎面花纹沟部的容积减小，沟内包含的空气被挤出；而当胎面离地时沟部的容积恢复，外部空气被吸入。这样空气流入、流出产生的噪声也叫排气噪声。另外，胎面花纹接地时还产生连续击打路面的噪声，这种噪声也属于轮胎花纹噪声。2）道路凹凸噪声轮胎在道路上滚动时，由于路面小的凹凸内空气被压缩，因而产生排气噪声。一般来说，沥青和水泥路面凹凸小，由此产生的噪声也小。3）轮胎弹性振动噪声由于路面的凹凸不平和轮胎的不均匀性，引起胎面和胎侧的弹性振动噪声。4）轮胎自激振动噪声当汽车急速起动和急制动、急转向时，轮胎胎面元素相对于道路表面发生的局部自激振动，由此产生刺耳的噪声，称为尖叫噪声。5）轮胎空气紊流噪声由于轮胎滚动，在轮胎周围产生空气的紊流诱发出的噪声。轮胎间接噪声主要有两类：1）以轮胎不均匀为主要原因，使得轮胎本身成为激振源，发生噪声；2）路面凹凸不平，引起轮胎弹性振动并以车身为媒介发生车内噪声。3.2.2制动噪声汽车制动而产生的噪声主要有制动器的鸣叫声、轮胎与地面的摩擦声及车身钣金件的颤振声，但制动噪声一般均指抽动器工作时产生的鸣叫声。一个设计合理、保养良好的制动器是没有噪声或噪声很小，但在某些条件下，制动器噪声可能相当严重。有些车型90%以上都存在制动噪声，城市客车30%以上存在制动噪声。因此，降低制动噪声是控制汽车噪声的一项重要内容。图3-5 制动噪音的产生制动噪声源于制动器的振动。对于盘式制动器，制动噪声主要是由于衬块的振动激励盘体作轴向振动而产生。在某些情况下，夹钳振动对制动噪声也有相当大的贡献。对于鼓式制动器，制动噪声主要是由于制动蹄片与制动鼓的接触恶化，其摩擦系数随滑动速度变化，从而激发出振动并辐射出噪声。同时，这种变化的摩擦力还有可能激发出制动器某些构件共振，产生较强烈的噪声。制动噪声及其频率特性与制动器的结构、制动压力、温度、制动初速度、减速度以及制动器使用状况等因素有关。3.3车身及整车噪声3.3.1车身结构噪声车身结构噪声主要来自两个方面：一是车身结构振动辐射的噪声；二是汽车运行中空气与车身之间的冲击和摩擦，即空气动力学噪声。前者受车身结构、发动机安装方式、各激励源特性等多种因素的影响；而后者只受车身外形结构和车速的影响。两种噪声对汽车车外噪声和车内噪声均有贡献，在一般情况下，车身结构振动噪声贡献较大。3.3.2车内噪声控制车内噪声一直是车辆设计、制造工程师的努力方向。汽车内部噪声不但增加驾乘人员的疲劳，而且影响车辆行驶安全。车内噪声水平的高低在很大程度上反映了车辆制造厂家的设计和工艺水平。近年来，车内噪声已成为确定车辆品质的重要因素，车内低噪声设计已成为产品开发中的重要任务之一。车内噪声级与乘坐室振动级一样，已成为判断汽车舒适性的主要指标。车内噪声主要取决于乘坐室的减振隔声性能。重量轻的承载式车身结构和类似的减轻车身重量的措施被认为可能增大车内噪声，尤其是低频噪声。实车测试标明，这种低频噪声主要集中在20200Hz。车身壁板的振动和噪声有紧密关系，且乘坐室空腔的共振会放大噪声。这个问题的解决方法是在车辆设计阶段，利用现代振动力学与声学分析方法，预测车内噪声特性，实现优化设计；并通过实车测试，改进设计及工艺，最后使得车内噪声特性，实现优化设计；并通过实车测试，改进设计及工艺，最后使得车内噪声处于最优水平，最大限度地改善车辆乘坐舒适性，减轻驾乘人员的疲劳。3.3.3车外噪声车外噪声包括受法规限制的车外行驶通过噪声及早晚间车辆的启动或怠速噪声。应控制的车外噪声有：发动机噪声、传动系噪声、排气噪声、轮胎噪声以及鸣笛噪声。3.4其它噪声3.4.1路面不平度激励引起的噪声路面激励通过悬架等引起车身振动造成车内低频噪声。3.4.2车轮噪声由于车轮不平衡引起的震动传至车身引起的振动，产生车内低频噪声；轮胎与地面的摩擦声（路噪）通过车底板传到车内。3.4.3空气扰动噪声高速行驶时，汽车冲破空气幕产生的碰撞及摩擦对车身的激励造成车身高频振动，在车内产生高频噪声。此外，还有驾驶舱内饰板等部件发生震动产生的内部噪声；空调系统产生的噪声；制动系统产生的高频噪声。4 汽车噪声的减噪方法4.1 汽车噪声的主动控制技术4.1.1 变速箱箱体的降噪技术 1) 提高刚度对变速箱的箱体进行加固，尤其是提高关键点处的刚度，降低变速箱箱体的辐射噪声是降低该变速箱箱体噪声的主要措施主要采用增加加强筋的方法，提高整体刚度，达到减振降噪的目的。2) 提高箱体内齿轮啮合质量齿轮啮合动态激励是汽车变速器产生振动的基本原因，提高箱体内常啮合齿轮的啮合质量，减小振动激励源，达到降低噪声的目的。4.1.2 噪声的有源控制原始声源产生噪声以后，置于声场中的多个传声器迅速检测到声源信号，并通过信号放大及相位调节送入相应的附加声源中，使该附加声源产生的声能量与原始声源产生的噪声相互抵消，从而达到噪声控制的目的。因此，有源消声适应的环境是以声场中的声能量减小为目的的场合，所需要的设备是多个传声器及具有运算、信号放大等功能的计算元件，此外还需要多个执行器件(如扬声器等)。4.1.3 智能结构系统的噪声主动控制实现智能结构的基本逻辑构思就是：将驱动元件和传感元件紧密结合在结构中，同时也将逻辑控制电路、信号处理器、功率放大器、信息处理和人工智能环节以及数据传输总线等集成在结构中，通过机械、热、电、磁等激励和控制，使智能结构不仅具有承受载荷的能力，还具有识别、分析、处理及控制等多种功能。1) 电磁流变减振器控制电磁流变减振器属于主动减振器，其阻尼力是通过孔道的节流阻力来实现的。不加电磁场时，减振器的阻尼力较小；在外加电磁场后，作为减振器工作液的电磁流变流体的粘性流动阻力增大，其孔道节流阻尼力也增大，减振器的性能随之改变。由于电磁流变流体的响应速度很快，故可根据汽车的行驶状态通过外加的电磁场控制减振器的性能参数，从而达到主动减振的目的。目前电子技术及集成电路技术的发展水平可以满足电磁流变减振器的响应能力的控制要求。汽车半主动悬架系统减振器的减振液常选用磁流变液体。目前，一些工业发达国家对磁流变技术进行了大量的研究工作，已有一些产品问世。如Lord公司开发的商业磁流变液MRx一126PD，采用单出杆活塞缸结构设计的磁流变减振器已用于大型载重汽车司机座椅半主动悬架减振系统。发动机电流变隔振悬置可有效地减小发动机产生的振动，起到隔振降噪的作用。2) 压电材料智能结构控制用压电智能材料制成的元件即压电元件。应用压电智能材料降低车内噪声，是通过对车身振动的主动控制来实现的。其基本原理是把分别作为传感器和驱动器的压电元件粘贴或嵌入车身结(如板、壳、梁)中，传感器感受到车身结构振动，车声相映的振动信号，并反馈到电子控制单元(ECU)，经相应的控制算法进行处理后，产生相应的控制信号，控制信号经功率放大后，驱动驱动器，使车身结构产生应变以改变结构的动态阻尼，来实现对车身的主动控制，从而抑制车内噪声。噪声主动控制技术的最突出优点有2个：一是主动性，可根据所控制噪声的特性，相应地设计和改变控制系统的各种特性，使控制具有针对性和目标性；二是低频噪声控制效果好，弥补了噪声被动控制技术的不足，此外，噪声主动控制系统体积小自质量轻，并且对汽车的结构及工作特性几乎没有影响噪声主动控制技术是一种能够有效地控制车内低频噪声的方法，已逐渐成为汽车车内噪声控制的发展趋势。4.2汽车噪声的被动控制技术被动控制降噪技术多从以下3方面着手：1) 消除或减弱声源噪声；2) 控制噪声传播途径，阻断固体传播；3) 保护噪声接受者4.2.1 消除、减弱噪声源首先，在开发过程中，必须对汽车进行减振降噪结构设计目前国外已有用于研究汽车噪声与振动的软件工具，帮助设计者识别、隔离和排除可能的噪声源，例如使用ANSYS有限元分析软件进行汽车的空腔声学模态分析，得到声学模态频率和振型，并结合声学实验分析和轿车顶棚、前挡风玻璃有限元模态分析，进行针对降低车内噪声结构的设计另外，零部件生产企业也会遇到振动、噪声问题，设计者考虑的问题也不是单纯零部件本身，而是零部件与零部件之间，零部件与整车之间的关系其次，在降噪处理时，减弱声源的途径主要有：对发声部件采用消声器，对振动部件采用减振器；采用或改进密封元件来消除泄漏气流的间隙，增加密封压力4.2.2 控制噪声传播途径通过阻尼隔振、隔声、吸声等措施处理来改善振源和车身的传递关系，从而达到降噪的目的。1)振动与噪声的阻尼控制有三种方式.一是通过表面阻尼处理来提高结构阻尼，抑制共振，改善结构抗振降噪性能目前在汽车上使用的阻尼材料有:沥青类阻尼材料；橡胶类阻尼材料(均已广泛用于汽车)；车用阻尼涂料，它是减少振幅、降低噪声和隔热吸音的功能性涂料，已在汽车上得到了广泛应用；采用新技术的宽温域阻尼材料，此材料在各种复杂的条件下都能起到减振、降噪、隔音、隔热的作用，目前已试用于国产客车上二是采用高阻材料制作汽车零部件，目前高阻尼m zn系合金已用于制作汽车发动机盖的材料三是通过阻尼隔振技术来防止振动传人车内。2)隔声车内隔声结构一般根据阻尼减振、隔声和吸声等多项要求，在不同部位适当组合吸声防振材料而构成应根据所隔噪声的特点、隔声材料、结构性能和成本来选择隔声结构。3)吸声在声空间的界面上附加吸声材料，从而空气波入射到这些界面时，声能量由吸声材料的内损耗而转变成为热能，避免反射而出现的混响作用，从而减小声空间的声压级，达到控制车内噪声的目的。车内顶棚、底板和侧壁内饰衬垫应尽量使用本身具有吸声性能的材料，同时隔声与吸声应综合考虑，以实现用最少的材料，用最简单的结构来控制车内噪声目前在汽车上使用的吸声材料主要有： 多孔性吸声材料，这类材料主要有玻璃棉、毛毡等； 开孔壁吸声材料，车身顶部内饰面即采用这种吸声材料。通常情况下，综合应用上述三种降噪方法来进行减振、隔振和吸声降噪。如： 地板采用地毯、麻毡、毛毡、钢板、内涂层； 顶盖采用钢板、再生棉毡、乙烯、人造革； 行李箱板采用纤维板、毛毡、钢板； 后轮罩采用乙烯、人造革、毛毡、钢板、内涂层； 座椅靠板采用麻毡、乙烯、钢板； 前位板采用聚乙烯、玻璃纤维、钢板； 驾驶员脚踏板采用钢板、麻毡、玻璃纤维等。4.2.3 保护噪声接受者这主要是对保护车内驾驶员和乘客而言，常用的方法有使用防声耳塞、耳罩和防声帽盔等。上述被动控制技术大多能对车内中、高频噪声进行有效控制，但对低频噪声控制效果基本上都不明显。5 结论本文首先对汽车噪声源进行了全面分析，引出了汽车减噪的重要性；接着在查阅相关文献的基础上，对各个噪声源进行了详细的具体的阐述；然后以噪声的消除方法为研究内容，对噪声的控制方法进行了分析；最后在现有研究基础上，通过从主动控制和被动控制技术二个方面来说明了汽车噪声控制的具体措施。通过本文研究，得出结论如下：（1）通过噪声的概念的理解，得出可以通过主观评价法、分别运行法、覆盖法、表面振速测量法、信号分析法、声强测量法、声全息法等方法来识别噪声的来源。（2）通过对汽车整体噪声的分析，得出汽车主要噪声源主要分成发动机及动力总成噪声、底盘系统噪声和车身及整车噪声以及其它外界条件所导致产生的噪声。（3）汽车噪声的主动控制技术主要包括变速箱箱体的降噪技术、噪声的有源控制以及智能