4.4.3 汽车的噪声控制技市
1.汽车的噪声源
噪声产生自各种形式的振动，汽车上存在多处噪声源，这些噪声源的发声机理或同或异，例如，轮胎主要产生气动噪声，变速器、车桥主要产生机械噪声，发动机产生的噪声包含燃烧噪声、机械噪声和气动噪声，汽车主要的噪声源见图4-32。噪声源的识别是控制噪声的基础和降噪必不可少的第一步，已成为专门的研究领域。
汽车的噪声与发动机的工况和车速相关。在低速和加速时，发动机是主要的噪声源；以中速匀速行驶时，轮胎压缩和释放空气产生的气动噪声是主要的噪声源；匀高速行驶时，车体扰动的气流则成为了主要的噪声源。从汽车噪声的影响程度看，高速行驶时涌现的气动噪声能级最大，传播最远。
2.汽车噪声限值
噪声通过听觉器官的感知对人造成损害，用声压表征噪声的强弱。为了模拟人耳听觉对不同频率的敏感性，在测量噪声的声级计中设置了滤波器把客观信号修正为与听感近似的频响值的网络，这种滤波器就叫做“计权网络”。通过计权网络测得的声压级，称作“计权声级”，简称“声级”。计权声级被分为A、B、C、D级，A级模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性，更接近人耳对噪声的总体评价。汽车噪声均用A计权声级计量，用dB（A）表示（dB乃decibel的缩写）。
图4-32 汽车主要的噪声源
自从限制汽车噪声的ISO R362—1964公布以后，许多国家根据国情制定了汽车噪声控制标准，并且限值不断苛严。以欧盟（原欧共体）为例，自1970年2月23日公布70/157/EEC（1974年3月1日开始实行），至2007年6月15日公布2007/34/EC Amendment of Directive70/157/EEC（《修改70/157/EEC的指令》），一共发布了12个修改版，从70/157/EEC到1992年11月19日公布的92/97/EEC，22年间各类汽车的车外加速噪声限值平均下降了约9.4dB（A）（因适用车型的分类和测量方法各版本有异，不能精确计算），如果考虑汽车发动机功率提高的因素，实际的下降应大于该值。从92/97/EEC到2007/34/EC噪声限值没有变化，也就是说，欧盟的汽车噪声限值十几年没有发生量的变化，说明继续下降的难度已经增大。表4-22罗列了1984年9月6日公布的84/424/EEC到92/97/EEC噪声限值的对比，图4-33表示了EEC汽车噪声限值的四次变化。
表4-22 EEC汽车噪声限值 单位：dB（A）
（续表）(https://www.daowen.com)
图4-33 EEC历年噪声限值
注：①GVM＞12t，发动机功率≥147kW
92/97/EEC规定的噪声限值自1995年10月1日实施。实施之前，只有噪声限值达80dB（A）的重型货运车（保险杠上贴有绿底白字的“L”标识）才允许在22点以后通过一些指定的街道。欧洲这种实事求是、区别对待的噪声控制策略值得各国，尤其是发展中国家借鉴。在还不具备全面降低汽车噪声的能力的情况下，选择特别需要安静的时段和地段要求汽车采取特别的降噪措施，是降低社会的治理成本，将好事落实的策略。
1979年7月1日，标准总局批准第一项汽车噪声限值标准《机动车辆允许噪声》（GB 1495—79），于当年7月1日实施。2002年1月发布了《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》（GB 1495—2002），修严了汽车噪声限值。现行的汽车噪声限值见表4-10，对照表4-23可知，二阶段的限值介于84/424/EEC到92/97/EEC之间，但重型车实际并未严格执行。
3.汽车噪声控制技术和汽车声学
汽车噪声产生自复杂的振动，经复杂的声混合传至人耳，影响身心。汽车噪声控制涉及到复杂的振动学、流体力学、声学和生物学理论，是实践性很强的实务。20世纪60年代以前，汽车噪声的改进基本上是基于试验和简单的计算，如在排气系统中使用的赫姆霍兹（Hermann yon Helmholtz，1821—1894）消声器就根据简单计算来设计。60年代之后，计算机被用于汽车的结构分析，有限元被用于计算汽车部件的模态和响应。至80年代，用工作站已能进行整车的噪声计算。80年代末90年代初，统计能量法被用于分析汽车的高频噪声，在以后的10多年里，统计能量法的应用突飞猛进。90年代，人们综合运用各种方法使中频噪声计算达到了一定精度。随着计算流体力学（CFD）的发展，人们在80年代开发出CFD与声学综合的软件，用来计算气动噪声和管道噪声。90年代，一维和三维计算流体声场的软件逐步成熟。进入21世纪后，人们开始连通噪声分析软件与其他性能分析软件，试图打破计算与试验间的界限，建立“虚拟实验室”。同时，各种分析软件之间也在实现兼容[58]。
传统的降噪采用隔振、隔音、吸音、通过改变结构改变振动频率等被动措施，以“围堵”为主，而且这些措施主要是依据经验或简单的分析制定出来的，费时费力，效果往往事倍功半。现在，除了先进的分析技术被用于噪声模拟之外，主动控制技术也作为降噪措施用于汽车。主动消声控制的原理就是在噪声源（如排气管内）、传递通道或受体附近安装一个探测声信号的传感器，控制器根据声信号产生一个幅值相等相位相反的声信号来抑制噪声。这一设想自1933年被德国物理学家保罗·卢埃格（Paul Lueg，1898—1979）以有源噪声控制（ANC）之名提出，并获得了发明专利，但一直难以在实际中应用。在电子控制技术成熟的今天，这项技术才开始用于有特殊静音要求的汽车。为了调和消声和减少功率损失这对矛盾，出现了自我控制的双模态消声器，利用气流的能量实现两种消声模态的转换。双模态消声器在日本、欧洲的一些轿车上使用后，获得了较好的效果[59]。
21世纪的汽车噪声控制正面临着新的挑战，汽车噪声控制技术已经指向高速化带来的气动噪声等许多深层的噪声问题，混合动力汽车的辅助设备的噪声问题、燃料电池汽车声品质差的问题、灭缸振动、噪声控制功能的持久性、轻量化与控制噪声的矛盾等都是噪声控制的前沿课题。噪声控制指标正在成为整车开发的一个新的输入指标被分解给子系统，以通力确保。
近20多年来，人们在要求汽车安静的同时，也开始追求汽车的声品质，即关注汽车声音的频率组分，希望获得驾驶或乘坐乐趣。响度、音色、音调、锐度、纯音度、声音的调制等指标被用来评价汽车的声品质。声品质的评价涉及到个人的主观感受，甲认为可以接受的声音乙可能感到厌烦，但总可以找到某个消费人群的特征声品质，如喜欢张扬的年轻人希望驾驶一辆声音动感强烈、刺激炫酷的汽车上路，有人偏好低频声的汽车，有人喜欢声音柔和、滑顺的汽车，有人希冀静音的汽车。诉求虽多，但只有合法合规的声品质才是应满足的诉求。研究汽车的声品质需要融贯物理学、声学、心理学、乐理、行为科学的知识。从单纯降噪到追求汽车的声品质，人们控制汽车噪声的认识水平前进了一大步，会不会在研究汽车声品质的基础上发展成为声学的一个分支——以转换恼人的音频为悦耳的旋律为主旨的汽车声学或曰汽车声控学呢？我看潜在这种化烦恼为愉悦的可能，因为人们对驾驶乐趣的期望可能提出让汽车发动机的声音为驾驶助兴的需求，而主动控制的进一步发展就能满足这种需求。到那时，“疏导”也可能成为控制汽车噪声的策略，曾经的噪声真可能成为“一种悦耳的旋律”。