降低車內(nèi)噪聲的新技術(shù)

降低車內(nèi)噪聲的新技術(shù)車內(nèi)噪聲水平是體現(xiàn)汽車乘坐舒適性的重要性能指標之一。為了滿意客戶的需求，提高汽車檔次，在市場競爭中占得先機，世界各大汽車廠商將車內(nèi)噪聲的掌握作為重要的討論方向。傳統(tǒng)的噪聲掌握技術(shù)，利用CAE工程分析和車輛試驗測試，確定各聲源對車內(nèi)噪聲的貢獻值，在主要噪聲傳播途徑上依據(jù)實際狀況分別配置具有吸聲、隔聲、阻尼特性的降噪材料的聲學包，結(jié)果往往增加了汽車的整備質(zhì)量，影響汽車的動力性、經(jīng)濟性等其他性能。新型降噪材料的消失以及主動掌握技術(shù)的進展，為車內(nèi)噪聲掌握技術(shù)供應了新方法。1車內(nèi)噪聲產(chǎn)生的機理和掌握車內(nèi)噪聲產(chǎn)生的主要振動源和聲源有：(1)發(fā)動機燃燒和慣性力引起的振動，通過發(fā)動機懸置和副車架傳到車身上，引起車身結(jié)構(gòu)的振動，并進一步向車內(nèi)輻射中頻噪聲，伴隨發(fā)動機運行產(chǎn)生的排氣、進氣、風扇、結(jié)構(gòu)噪聲等則由空氣通過車身的孔、洞、縫隙傳至車內(nèi)或通過車身板壁透聲至車內(nèi)。(2)傳動系由于質(zhì)量不平衡及齒輪嚙合產(chǎn)生的振動，傳到車身引起車身振動進而輻射中頻噪聲至車內(nèi)；運轉(zhuǎn)發(fā)出的噪聲則由空氣傳播至車內(nèi)。(3)汽車高速行駛時，空氣紊流造成車身高頻振動，并在車內(nèi)產(chǎn)生高頻噪聲；由后視鏡、雨刮、車頂行李架產(chǎn)生的高頻空氣噪聲則由空氣傳至車內(nèi)。(4)懸架系統(tǒng)由路面不平激起振動，這種振動通過懸架與車身的支點傳到車身引起車身振動，進一步造成車內(nèi)低頻噪聲；作為懸架系統(tǒng)組成部分的減振器、輪胎等在工作過程中產(chǎn)生的噪聲則通過車身的縫隙，由空氣傳至車內(nèi)。由此可見，固體傳播振動通過結(jié)構(gòu)件傳播到車身，引起車身振動再由車身板壁振動輻射噪聲至車內(nèi)，形成車內(nèi)噪聲；空氣傳播則將各種噪聲源所輻射的噪聲通過空氣，由車身的縫隙或孔洞傳播到車內(nèi)，形成車內(nèi)噪聲?？諝?、固體傳播噪聲能量的比例因車型結(jié)構(gòu)和噪聲頻率的變化有所差別。實踐證明，中低頻車內(nèi)噪聲(30～400Hz)主要由固體傳播途徑造成的，而高頻車內(nèi)噪聲則以空氣傳播為主。固體聲和空氣聲實際上是車內(nèi)噪聲的直達聲，車內(nèi)噪聲的另一部分為混響聲。所謂混響聲是指聲源發(fā)出的聲波經(jīng)過車內(nèi)壁面一次或多次反射后的噪聲。車內(nèi)噪聲實際上是直達聲與車內(nèi)混響聲疊加的結(jié)果。降低噪聲系統(tǒng)或特定環(huán)境中的噪聲強度稱為噪聲掌握。噪聲系統(tǒng)由噪聲源、傳遞途徑、接受者三個部分組成。噪聲源一般是振動體，它們在空氣中反復振動，擾動空氣輻射噪聲，在空氣中可聽的振動頻率范圍是20～20000Hz。噪聲傳遞途徑是某種介質(zhì)，聲能通過介質(zhì)從一點傳播到其他各點，介質(zhì)可以是空氣、固態(tài)、液體。噪聲接受者如司機、乘客。假如需要降低噪聲感知強度，必需至少對噪聲系統(tǒng)中的一個部分進行處理。通過降低噪聲源或者噪聲傳遞途徑上的噪聲強度，可以相應地削減相關(guān)接受點上的噪聲強度。2有源噪聲掌握技術(shù)在振動掌握中，降低低頻噪聲和低頻振動始終是一項困難的工程。一般吸聲材料的低頻吸聲系數(shù)很小，共振型低頻吸聲結(jié)構(gòu)要占很大的空間，并且吸聲頻帶特別窄，構(gòu)件的低頻吸聲量很小。有源噪聲掌握方法是近年來進展起來的一種全新的噪聲掌握方法。與傳統(tǒng)的降噪技術(shù)相比，優(yōu)勢在于對低頻噪聲掌握效果好以及對原系統(tǒng)的附加質(zhì)量小，因此近年來有源噪聲掌握在降低低頻噪聲中得到了廣泛的應用。有源噪聲掌握是在指定區(qū)域人為地、有目的地產(chǎn)生一個次級聲信號去掌握初級聲信號，以達到降噪目的的技術(shù)方法。依據(jù)兩列聲波相消性干涉或聲輻射抑制的原理，通過次級聲源產(chǎn)生與初級聲源的聲波大小相等、相位相反的聲波輻射，使二者相互抵消，從而達到降噪的目的。英國Lotus汽車公司與ISVR合作，將自適應有源降噪技術(shù)應用于噪聲掌握。掌握的核心是電腦模塊，采納發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號分頻方法，分別出多階正弦波參考信號。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3000～5000r/min范圍內(nèi)明顯降低了車內(nèi)低頻發(fā)動機噪聲，可降低車內(nèi)轟鳴聲(對應發(fā)動機點火頻率噪聲)10dB左右。由于采納了多個監(jiān)測傳聲器和次級聲源，降噪?yún)^(qū)域較大，能快速跟隨車內(nèi)低頻發(fā)動機噪聲的變化。3壓電智能材料的應用壓電材料具有質(zhì)量小、頻響寬，安裝與掌握便利，不必破壞原有結(jié)構(gòu)，既能用作傳感器，又能作為驅(qū)動器，越來越多地用于解決薄板結(jié)構(gòu)振動與噪聲的掌握問題。利用壓電智能材料降低車內(nèi)噪聲是通過對車身振動的主動掌握來實現(xiàn)的。其基本原理是把分別作為傳感器和驅(qū)動器的壓電元件粘貼或嵌入車身結(jié)構(gòu)(如板、殼、梁)中，傳感器感受車身結(jié)構(gòu)振動，產(chǎn)生相應的掌握算法進行處理后生成相應的掌握信號，掌握信號再經(jīng)功率放大后，經(jīng)驅(qū)動器使車身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應變以轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)的動態(tài)阻尼，實現(xiàn)對振動的主動掌握，從而抑制和衰減結(jié)構(gòu)對車內(nèi)輻射的噪聲。常用的壓電材料有石英體、壓電陶瓷、聚偏二氟乙烯(PVDF)和壓電復合材料。其中，壓電復合材料是20世紀80年月興起的一種新材料，它是將壓電陶瓷相和聚合物相根據(jù)肯定的連通方式、體積比例和空間幾何分布復合制成的。它可以成倍地提高材料的某些壓電性能，并具有常用壓電陶瓷所沒有的優(yōu)良性能。4外形記憶合金的應用外形記憶合金的外形記憶效應是指材料能夠記住它在高溫狀態(tài)下的外形，即處于低溫下的外形記憶合金在外力作用下產(chǎn)生變形后，假如將其加熱超過材料的相變點，會恢復到原來高溫狀態(tài)下的外形。此形狀狀記憶合金還具有超彈性性能，它的應力與應變之間呈現(xiàn)出遲滯循環(huán)效應，其彈性和超彈性變型量可分別達到2%和8%。常用的外形記憶金有鎳鈦合金。利用外形記憶合金的獨特性能，可以設計出外形記憶合金減振墊片，用在變速器齒輪等傳動系零部件中。當汽車運行時，傳動系零部件溫度漸漸上升，由于各零部件材料的膨脹系數(shù)不同，傳動系的工作狀況漸漸變差，導致振動和噪聲增大。外形記憶合金減振墊片的彈性恢復力隨著溫度上升而增大，能夠增加傳動系零部件熱膨脹后的結(jié)實力，從而達到穩(wěn)定工作狀態(tài)和減振目的。隨著物理學、電聲學、工程學、數(shù)字信號處理、自動掌握、人工智能、系統(tǒng)科學等技術(shù)的進展，車內(nèi)噪聲掌握技術(shù)將發(fā)生歷史性變革。有源