汽车防噪声技术的发展

    汽车噪声反映了汽车的质量。谁都希望买到一辆行驶宁静的车。上海通用别克君威君越的宣传要点之一,就是声称具有“领先业界的静音科技” 。

    汽车的噪声主要来自以下几个方面∶一是发动机;二是传动系和轮胎;三是车身板件结构。这三个方面,本栏目「噪声、振动与舒适性」一文已有所解释。本文在此文的基础上进一步阐述当前的汽车防噪声技术。

    以前,汽车噪声主要来自于发动机和轮胎,随着发动机和轮胎技术的迅速发展,它们的噪声已有较大幅度的降低。因此,在各种噪声发生源中,车身板件结构振动辐射噪声就显得日益突出。也就是说,在抑制汽车防噪声中,只有车身结构做好了,其它部件的防噪工作就容易解决,如果车身结构做不好,一上路就会发生板件振动的声音,那么发动机和轮胎再宁静也白搭。

    驾乘轿车的人常会感觉到有一阵阵连续的低沉的轰隆声,尤其在路面有一点不平整的情况下更加明显。这是一种由车身壁板结构振动所引起的噪声,在车厢空间建立声场并与车身结构振动相耦合,其噪声能量主要在低频区。这类低频噪声,特别是在200Hz以下的频段,给人的感受是一种所谓的“轰隆声”,造成乘员强烈的不舒适感。在如此低的频段内,常规的吸声降噪措施几乎无效。事实上,对低频噪声控制仍是当前汽车制造业的难题。

    “NVH”是一种近年出现的新事物。运用NVH解决方案,涉及发动机、悬置及车架等,从根本上减少噪声产生的来源。NVH问题实质是汽车设计中要解决的问题,车辆的NVH正逐渐演变为重要的设计指标,也就是说汽车噪声控制水平将成为决定车型开发成功与否的重要因素之一。

    汽车噪声是最直接和最真实的表现,任何人都会进行评价,而且汽车噪声只有在汽车行驶中才会完全暴露出来。但是,如果每一种防噪技术都要在实践中求证和取舍,其成本高、时间长是必然的。为了减少开发成本和时间,仿真分析是必不可少的技术工具。而进行仿真分析,就必须要有一定的基础数据条件。目前国外已有机构建立了车内噪声数据库系统,能够覆盖15种车型的典型行驶工况,有效地支持了仿真分析过程并有助于确保其真实性,使得NVH虚拟环境技术进一步走向工程应用。

    仿真分析向技术人员提供如身临其境般的听觉及视觉的立体感受,而不是仅仅局限于曲线和图表的平面形式。从而能够在车型开发的初期阶段,先于样车的出现而切身体会其NVH性能,并据此进行评价和改进方案。应用车辆NVH虚拟环境技术,可以在设计开发过程中逐步摆脱对物理样车的依赖,从而大大缩短设计开发周期并降低费用。

    用于车辆噪声控制的阻尼、吸声材料及结构在汽车噪声控制领域获得了广泛的应用,但传统的阻尼、吸声材料及结构普遍存在低频性能差、空间难以布局等缺点,限制了其在汽车上的有效使用。因此,目前迫切需要能够克服上述缺点的新型材料及结构。在这方面,一种称为非阻塞性粉体及颗粒阻尼结构(NOPD) 的新技术已经出现,其适用频带宽,可以不占用有效空间,成本低廉。还有一种主动控制技术,即采用压电材料技术制成激励器并用于汽车相关构造当中,以一种频率抵消另一种频率的技术手段来达到减噪的目的。现阶段,这种技术研究还处在试验的阶段。

    轿车的噪声高低与它的工艺和配置有直接关系。上海通用大别克是国内公认防噪技术搞得比较好的中高级轿车,为了隔断噪声对车厢内的影响途径,一共采用了1 5 0多种隔声材料在全车几百处进行了隔音处理,重点放在车门、发动机舱、后座隔板、底盘及骨架结构上。例如别克车门内板上附有许多减震垫、泡沫垫、消音块、一张防水膜覆盖其上。防水膜含有特殊的添加剂,使得膜层能够对噪声有良好的吸收作用。

车汇通
2007年9月6日

本文参考文献∶「汽车技术」杂志2007年第4期,“汽车噪声控制技术的最新进展与发展趋势”作者∶李洪亮等

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