刘志恩;黄涛;邵炯炀;郑卿卿;杜松泽;李秋悦;屈少举;刘浩
【摘 要】汽车的进气噪声能够直接影响车内的噪声水平和声品质.在车内动力感声品质研究过程中,需要借助进气噪声能量增强车内噪声的动力感,在发动机半消声室单纯测试进气噪声的传统方法无法满足汽车声品质研究需要.因此,本文中提出了一种在整车半消声室NVH底盘测功机上同时获得进气噪声和车内噪声的方法,通过现场测试人员的主观感受和测试数据的分析,验证了该方法的有效性,能够获得相对纯净的进气噪声;并对研究车型急加速工况下的进气噪声和车内噪声品质的关联性进行了分析,通过对4个典型的声品质客观参量的对比分析发现进气噪声是车内动力感声品质实现中比较优秀的噪声源,其研究对汽车声品质设计具有重要意义.
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2019(041)005
【总页数】7页(P564-570)
【关键词】进气噪声;车内噪声;噪声分离;声品质
【作 者】刘志恩;黄涛;邵炯炀;郑卿卿;杜松泽;李秋悦;屈少举;刘浩汽车空滤
【作者单位】武汉理工大学,现代汽车零部件技术湖北省重点试验室,武汉430070;武汉理工大学,现代汽车零部件技术湖北省重点试验室,武汉430070;东风汽车公司技术中心,武汉430070;东风汽车公司技术中心,武汉430070;武汉理工大学,现代汽车零部件技术湖北省重点试验室,武汉430070;武汉理工大学,现代汽车零部件技术湖北省重点试验室,武汉430070;东风汽车公司技术中心,武汉430070;东风汽车公司技术中心,武汉430070
【正文语种】中 文
前言
为让乘客体验汽车加速过程中动力十足的感觉，车内噪声需要具有动力感声品质。进气噪声作为发动机噪声的主要来源之一，对汽车车内噪声水平和声品质有着重要的影响［1-3］，可以借助进气噪声能量增强车内噪声的动力感。因此，需要对进气噪声进行测试以评估所研究车型进气噪声水平，及其对车内噪声品质的关联性。
传统的进气噪声测试主要在发动机台架上进行，其测试方法一般有两种［4-5］：（1）通过
声学管道将进气噪声引入半消声室中进行测量［6］；（2）使用铅板将发动机整体包裹，隔绝发动机本体辐射噪声后在发动机半消声室直接进行测量［7］。这两种测量方法主要用于单纯的降低进气噪声声压级的研究中，通过测试发动机进气噪声大小以确定进气噪声降低方案，可满足传统的汽车NVH设计要求。但这种测试方法，在汽车车内声品质研究中，有明显不足，无法反映进气噪声对车内声品质的影响，尤其是对于急加速变工况下进气噪声与车内噪声的关联性问题。因此必须在整车半消声室NVH底盘测功机上进行。
在整车半消声室进行进气噪声测试，需要屏蔽的噪声源比较多，排气噪声、轮胎噪声、发动机本体辐射噪声等都需要进行隔离。如何有效隔离这些噪声源，使其对进气噪声的影响最小，直接影响测试结果的准确性。国内尚没有见到在整车底盘测功机上测试进气噪声的报道，国外汽车公司虽然有类似成功案例，但他们是通过对发动机进行铅板包裹后，再安装到汽车上［8］，对线束导致的缝隙处理十分繁琐，整个试验周期非常长，工作量大，且降低了发动机本体辐射噪声向车内的传递，影响了车内噪声水平，对分析进气噪声对车内噪声品质的关联性有一定影响。
为满足企业希望通过对进气噪声的控制实现车内具有动力感的声品质的要求，本文中提出了
一种在整车半消声室中进行汽车进气噪声的测试方法，通过一些措施屏蔽排气噪声、发动机本体辐射噪声和轮胎噪声，获得了相对纯净的进气噪声频谱和阶次分布，并确定了进气噪声与车内噪声时变非稳态噪声信号的关联性，其研究对汽车声品质设计具有重要意义。
1 进气噪声试验测试
1.1 试验测试台架
本试验在襄樊国家汽车检测中心NVH整车半消声室内进行，配备有汽车NVH底盘测功机。整车NVH半消声室背景噪声为25.6 dB，试验测试台架基本布置如图1所示。
研究车型为一款配备有1.6T增压直列4缸汽油机的轿车，前轮驱动。汽车前轮布置在转鼓台架上，后轮固定。汽车排气管尾部连接一个直径比较大的排气消声管道，将排气噪声穿过地面直接引出半消声室。当需要屏蔽进气噪声时，将进气噪声通过进气消声管道引出半消声室。
图1 基准方案噪声测试示意图
在进行基准方案测试时，汽车内部布置3个噪声测试点，传声器M1设置在发动机舱内，离进气系统进气口100 mm；传声器M2处于发动机舱内，离节气门100 mm；传声器M3布置在车内前排驾驶员位置处。传声器头部均安装风罩，以减小风噪的影响。具体布置位置见图2。
图2 基准方案噪声测试测点布置
发动机转速信号和传声测试数据通过数据线传输到LMS数采系统中，其主要测试设备见表1。
表1 进气噪声测试设备名称 型号 说明传声器 PCB：378B02 灵敏度50 mV／Pa，频率响应3.15 Hz-20 kHz数据采集系统 LMS_Scm05 采集响应信号测试软件 LMSTest.Lab12A 信号采集及处理
进行进气管口噪声测试试验时，采用如图3所示方案来测试进气噪声。现场实际测试发现，发动机本体辐射噪声、排气噪声、轮胎噪声对进气噪声的测试结果影响比较大，因此，需要对这些噪声进行隔声处理。发动机本体辐射噪声采用铅板覆盖密封发动机舱的方式来实现；排气噪声采用图1所示方案，用大口径消声管道直接引出整车半消声室；轮胎噪声则需要设计专门的隔声罩来屏蔽。
图3 纯进气管口噪声测试示意图
由于汽车发动机舱内空间有限、结构复杂、数据线缆多，采用铅板直接完全覆盖发动机比较困难，而且数据线缆处孔洞的密封处理也具有较大的工作量。本文中采用的方法是将进气口通过临近的汽车大灯位置引出车外后，再用铅板对汽车头部整个发动机舱进行整体覆盖和密封。这种处理方式工作量小、缝隙处理简单，半天可完成。为了增加隔声效果，采用两层薄铅板中间夹吸音棉方式进行覆盖，经测算，隔声量大于55 dB，隔声效果好。密封方式见图4。
轮胎噪声的隔声罩是一个两面开口的长方体箱体结构，其壁面由钢板、厚铅板和吸音棉构成。试验时，两个隔声罩紧贴车辆左右两边，将车轮和转鼓都密封起来，隔声效果非常好，隔声量大于60 dB。
将发动机舱覆盖铅板和轮胎噪声的隔声罩的连接缝隙密封后，整个汽车头部基本被完全包裹起来，使得发动机本体辐射噪声、轮胎噪声和其它的车辆底部传动系统噪声基本被隔离，现场测试时，测试人员的主观感受非常明显，汽车头部只听见进气口处噪声。同时，该隔离方案不影响发动机噪声向车内的传递，对车内噪声影响不大。
进气管口噪声测试试验时，布置3个测点，位置2和3与基准试验方案相同为M2和M3点处，位置4离引出的进气管口距离100 mm，其测试示意图如图3所示M4处。
1.2 试验工况及方案
图4 纯进气管口噪声测试
汽车急加速过程中，受发动机转速和负荷变化的影响，进气噪声是一个瞬时变化的动态噪声，相比于稳态工况下其噪声更能有效反映汽车实际行驶过程中的进气噪声品质。本试验主要测试3挡全油门急加速过程的进气噪声，发动机转速从1 000-5 500 r／min变化，加速时间约为 10 s，NVH底盘测功机的静音转鼓模拟沥青路面的路谱。
为研究进气噪声对车内噪声的影响，设置了4组试验方案，分别获得进气噪声、纯进气管口噪声、发动机本体辐射噪声；通过多个测试状态对比分析，可获得整个进气系统对进气噪声的影响，以及进气管口噪声与车内声品质的关联性。各试验方案的特点如表2所示。
试验方案P1是基准测试，基于原车状态进行发动机舱内的进气噪声和车内噪声测试。方案P2是在方案P1的基础上，取掉了节气门前的进气消声元件和空滤器，以研究无进气消声元
件情况下进气噪声对车内噪声的影响。P3在P2的基础上直接从节气门处连接进气消声引管，直接将进气噪声引出半消声室。
表2 进气噪声试验测试方案测试方案测试状态描述测试台架 测试数据测试内容 进气管道 空滤器 消声元件P1 原车状态Baseline √ √ √ 图1 获得发动机机舱内噪声和车内噪声P2 无进气系统 × × × 图1 获得发动机机舱内噪声和车内噪声P3 将进气噪声引出半消声室 × × × 图1＋进气消声引管 获得发动机本体辐射噪声对车内噪声影响P4 测试纯进气管口噪声 √ √ √ 图3 屏蔽其它噪声，获得纯进气管口噪声
P4则采用图4所示试验方法，在节气门处连接一小段PV管后在连接原进气消声系统和空滤器组件，使得进气口能够伸出车外一段距离，并将伸出车外的进气管与隔离发动机本体辐射噪声的铅板覆盖件之间的缝隙用吸音棉填实，以获得相对纯净的原车进气系统下的进气噪声。
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