第五节
路噪整体控制策略和本书结构

一、路噪整体控制策略

路噪涉及路面、轮胎、悬架、车身和控制系统。从汽车研发的角度来说，路面是无法控制的，因此，我们从轮胎、悬架、车身和主动控制来控制路噪。图1.12给出了空气声路噪和结构声路噪的源和传递路径，路噪控制策略也是按照这个逻辑进行。图1.45给出了路噪控制路线图。

车内路噪可以表达为

式中， Q 和 H ^AB 分别是空气声源和传递函数； F 和 H ^SB 分别是路面激励力和结构声传递函数。

路噪整体控制从空气声路噪和结构声路噪两个方面入手。在空气声路噪方面，胎面结构是影响近场噪声的主要原因。通过合理的胎面花纹沟和花纹块设计可以有效地控制近场路噪源 Q ，车身板、隔声结构和吸声结构决定了空气声传递路径 H ^AB 。在结构声路噪方面，路面激励力 F 是源头，轮胎被激励后，将振动传递到悬架，再传递到车身，特别是轮胎与悬架耦合和/或悬架与车身耦合时，振动被放大。被激励的车身板向车内辐射噪声，特别是车身模态与声腔模态耦合时，声音更大。因此，轮胎、悬架和车身共同决定了 H ^SB 。

图1.46将路噪频段分成了5个区域。20Hz以下次声波频段，虽然人耳听不到声音，但是人体器官特别是大脑能感受到声音带来的压抑感，这种次声波也属于结构声路噪，当然这种情况很少出现。结构声路噪的频率集中在20～300Hz；在300～500Hz之间，车内路噪包括空气声和结构声；空气声路噪频率集中在500～3000Hz，3000Hz以上的声音也是空气声路噪，但是能量低。

根据图1.46的频率划分，就可以制定路噪的整体控制策略。整体控制策略指的是从频段上确定空气声和结构声问题，从系统上确定主要贡献源，从技术、成本和时间上确定最优解决方案。对于空气声路噪，集中在轮胎胎面和车身隔、吸声控制。对于结构声路噪，控制的对象有轮胎、悬架和车身，因为这三个系统都影响到结构声，而且每个系统都很复杂，因此结构声路噪控制难度远大于空气声路噪的控制。

在工程上，一个结构声问题可以分别从轮胎、悬架和车身上解决，也可以同时从这三个系统上解决，这样，就存在一个最优控制的问题。在结构声路噪中，路面激励力是无法控制的，所以要控制的就是传递函数 H ^SB 。 H ^SB 可以分解如下

式中， 和 分别是轮胎、悬架和车身的结构声传递函数。

路噪控制是在成本、开发进度、布置空间和其他性能约束下，寻找车内声音的最优解，表达为

性能指标

约束条件

式中，budget、time、package和attributes分别表示成本、开发进度、布置空间和其他性能。

二、本书的结构

本章给出了关于路噪的几个定义：近场路噪、远场路噪、空气声路噪、结构声路噪和车内路噪，还给出了影响路噪的两条传递路径的定义：空气声路噪传递路径和结构声路噪传递路径。本书分为11章，围绕着以上的几个定义来阐述路噪的机理和控制方法。表1.8给出了本书的结构，路噪涉及道路、汽车和通用技术三大领域，包括路面、轮胎、悬架、车身、传递路径、主动控制和开发体系七大系统。道路只涉及第一章部分内容，主要描述路面结构以及对轮胎振动和噪声的影响，这部分不是本书的重点。轮胎系统包括第三、四和五章，它们分别讲述轮胎振动特征、近场噪声源和空腔噪声。悬架系统包括第六章和第七章，它们分别描述悬架结构振动传递及模态控制和隔振控制。车身系统涉及第八章和第九章，它们分别讲述车身结构振动传递与控制和车身隔声控制。通用技术包括传递路径分析、主动控制系统和开发体系，它们分别在第二章、第十章和第十一章讲述。因为传递路径识别涉及轮胎、悬架和车身，因此把它放在第二章讲述；第十章介绍自适应主动控制原理和路噪主动控制方法；第十一章介绍路噪开发体系，特别是目标体系，供工程师们参考，同时让在大学和研究机构做研究的学者了解企业的工作流程。

从表1.8中，读者还可以清晰地了解到（车内）路噪、空气声路噪、结构声路噪、近场路噪、空气声传递路径和结构声传递路径之间的关系。

下面简单介绍一下每章的内容。

第一章“路噪概述及相关系统”介绍了路噪的概念、路面和路谱特征以及轮胎结构。路噪由空气声路噪和结构声路噪组成。近场路噪经过车身的隔声与吸声后传递到车内形成了空气声路噪，而轮胎的振动传递到悬架，再到车身，被激励的车身板对车内辐射噪声就形成了结构声路噪。与路噪相关的系统有路面、轮胎、悬架和车身。

第二章“路噪传递与路径识别”介绍空气声路噪和结构声路噪对车内的传递路径识别及激励力的识别。本章描述传递路径的识别方法，如传统的传递路径识别方法、运行工况传递路径识别方法、多重相关函数识别方法、多参考传递路径识别。车内路噪是源和路径的共同贡献，而力源识别是行业难题，因此本章重点描述结构声传递过程力（如悬架力、激励车身的力）的识别。

第三章“轮胎结构振动”介绍轮胎的激励源及特征，描述轮胎的振动传递函数与传递率。本章讲述轮胎的有限元模型、解析模型和半经验模型，通过模型和试验给出静止自由状态、约束状态和旋转状态下的轮胎模态并比较它们的差异。最后讲述轮胎的振动特征及控制方法。

第四章“近场路噪与远场路噪”阐述近场路噪机理及远场噪声的辐射。本书将近场噪声分成空气运动产生的噪声和轮胎振动产生的噪声两大类，并分别讲述它们产生的机理和控制方法。本章还介绍了近场路噪的测试方法，以及远场路噪对环境的影响。

第五章“轮胎声腔模态与空腔噪声”讲述轮胎声腔模态的特征及空腔噪声的控制方法。轮胎声腔模态是轮胎空腔所特有的，模态频率可以通过理论分析、有限元计算和测试得到。本章比较了自由轮胎声腔模态和约束轮胎声腔模态的差异。轮胎的空腔噪声通过悬架结构传递到车内，是一个结构声，因此降低它对车内的传递的关键是使得声腔模态与悬架的结构模态解耦。

第六章“悬架系统振动模型与模态控制”介绍各种悬架结构、部件及功能，描述力在悬架中的传递过程以及从轮心力到车身力之间的传递函数。本章给出悬架整体模态和局部模态的特征，以及它们与轮胎模态和车身模态的解耦范围，给出通过调整悬架结构刚度、质量分布和增加阻尼器来控制模态，从而降低振动在悬架中传递的方法。

第七章“悬架系统隔振控制”介绍悬架中使用的衬套及其隔振功能、它的动刚度和隔振传递率；分析敏感衬套的特征以及用衬套来控制结构振动传递的方法。本章将双层隔振理论应用到副车架隔振分析中，阐述副车架柔性与刚性隔振问题。

第八章“结构声路噪的车身控制”阐述振动在车身内传递与板声辐射机理与控制方法。当悬架将振动传递到车身时，首先激励起连接点振动，然后在梁内传递，再传递到板。本章详细地介绍连接点、梁和板的振动激励以及通过刚度、质量和阻尼来抑制振动的方法。本章还讲述了声辐射机理、声腔与板结构的耦合问题、声辐射的控制方法。

第九章“空气声路噪的车身控制”介绍近场路噪和车内路噪的特征及对应的传递函数、隔声与吸声机理，以及用车身隔声与吸声来降低高频空气声路噪的方法。

第十章“路噪主动控制”介绍自适应控制原理和路噪主动控制系统，包括加速度传感器和传声器布置的原则、次级声道的识别、自适应滤波最小均方（Fx-LMS）控制方法和影响路噪主动控制的因素。

第十一章“路噪目标体系”介绍路噪的目标体系，包括整车级、系统级和部件级目标，描述路噪开发过程和路噪声品质评价方法。 q0qqfdMHx5FMpOZHMZFW4ulw7xeqS9OGzrzpOTYGZAacYQlkTsbyK1uRYZ0qdSaP