張昆

中國汽車工程研究院股份有限公司 重慶市 401122

隨著生活水平的提高，車輛逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠?，在日常出行中占?jù)著重要的地位[1-5]。人們對(duì)車輛的要求不僅在其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等方面，對(duì)車輛的NVH 性能也越來越重視，消費(fèi)者對(duì)車輛的關(guān)注點(diǎn)不僅局限于其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，對(duì)汽車的NVH 性能，尤其是內(nèi)燃機(jī)噪聲也越來越重視。目前汽車主要依靠進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)進(jìn)行噪聲控制和聲品質(zhì)的調(diào)教。由于受機(jī)艙空間的限制，進(jìn)氣系統(tǒng)的布置空間非常狹小，而進(jìn)氣噪聲在整車噪聲中占據(jù)了較大的比例，因此進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。在NVH 性能中，噪聲受到人們的關(guān)注度最大，噪聲直接影響人們對(duì)一輛車品質(zhì)好壞的判斷。車輛噪聲主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲、路噪、胎噪、風(fēng)噪等噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲為車輛噪聲的最大來源，可分為燃燒噪聲、機(jī)械噪聲和空氣動(dòng)力噪聲，其中空氣動(dòng)力噪聲包括進(jìn)氣噪聲和排氣噪聲。進(jìn)氣噪聲是車輛噪聲的重要組成部分，控制與優(yōu)化車輛噪聲的一個(gè)重要途徑就是通過優(yōu)化進(jìn)氣系統(tǒng)的消聲元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來進(jìn)行進(jìn)氣噪聲及進(jìn)氣聲品質(zhì)的調(diào)教[6-10]。

進(jìn)氣系統(tǒng)距離發(fā)動(dòng)機(jī)和前輪輪胎很近，因此進(jìn)氣口噪聲測試結(jié)果受到發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、車輛輪胎噪聲等外界因素的影響，其測試方法對(duì)測試結(jié)果的影響較大，因此進(jìn)氣口噪聲的測試方法對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲控制研究至關(guān)重要[11-14]。本文基于某車輛在整車半消試驗(yàn)室中進(jìn)行進(jìn)氣口噪聲測試，麥克風(fēng)測點(diǎn)位于進(jìn)氣口處，通過GT-Power 軟件建立進(jìn)氣系統(tǒng)模型，并將進(jìn)氣系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合，通過比較進(jìn)氣口噪聲仿真值與試驗(yàn)測試值，得出該測試方法測得的進(jìn)氣口噪聲受到發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲干擾的結(jié)論；在節(jié)氣門處接一根1.1m 的白管，以此來將進(jìn)氣系統(tǒng)引出，達(dá)到排除發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的干擾的目的，并引走兩個(gè)前輪噪聲，用吸音棉蓋住發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙等方式進(jìn)一步屏蔽干擾，麥克風(fēng)測點(diǎn)布置在引出的進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣口處，通過GT-Power軟件進(jìn)行進(jìn)氣口噪聲聲學(xué)仿真，發(fā)現(xiàn)該測試方案進(jìn)氣口處噪聲仿真值與試驗(yàn)值誤差最大不超過4.7%，且趨勢基本一致。由此得出通過節(jié)氣門處接1.1m 的白管，引出進(jìn)氣系統(tǒng)的方式，進(jìn)氣口測得的噪聲更接近真實(shí)的進(jìn)氣噪聲的結(jié)論。

1 整車進(jìn)氣噪聲測試實(shí)驗(yàn)

就我整車進(jìn)氣噪聲測試實(shí)驗(yàn)在整車半消實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。測試設(shè)備采用LMS SCADAS Mobile 40 通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及麥克風(fēng)等。實(shí)驗(yàn)時(shí)兩個(gè)前輪用隔音箱隔離，以此排除兩前輪胎噪對(duì)進(jìn)氣口噪聲的干擾；現(xiàn)需要排除發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲對(duì)進(jìn)氣口噪聲的干擾，采用的方法是先在發(fā)動(dòng)機(jī)上端鋪一層吸音棉，再鋪一層鉛板，最后再鋪一層吸音棉，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙周圍使用鉛板隔圍，縫隙處用吸音棉填充。麥克風(fēng)測點(diǎn)位于離進(jìn)氣口1.4m 處。實(shí)驗(yàn)環(huán)境與麥克風(fēng)布置位置如圖1 所示，進(jìn)氣口噪聲測試A 計(jì)權(quán)結(jié)果如圖2所示，現(xiàn)需要驗(yàn)證此方法測得的進(jìn)氣口噪聲是否能準(zhǔn)確反應(yīng)該車輛真實(shí)的進(jìn)氣口噪聲。

圖1 試驗(yàn)環(huán)境與傳感器布置位置

圖2 進(jìn)氣口噪聲A 計(jì)權(quán)結(jié)果

2 進(jìn)氣系統(tǒng)仿真模型建立

原車的進(jìn)氣系統(tǒng)模該車輛進(jìn)氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3 所示，進(jìn)氣系統(tǒng)由進(jìn)氣口、1/4 波長管、諧振腔1、諧振腔2 及空濾器組成。現(xiàn)基于GT-Power 軟件進(jìn)行進(jìn)氣系統(tǒng)建模，并與已經(jīng)建立的發(fā)動(dòng)機(jī)模型耦合，建立聲學(xué)仿真模型，模型如圖4 所示。

圖3 進(jìn)氣系統(tǒng)數(shù)模

圖4 進(jìn)氣系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)聲學(xué)仿真模型圖

諧振將在GT-Power 軟件中建立的進(jìn)氣系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的聲學(xué)仿真模型進(jìn)行進(jìn)氣口噪聲聲學(xué)性能仿真，仿真結(jié)果如圖5 所示。由該圖可知，仿真值均低于試驗(yàn)值，但仿真值與試驗(yàn)值的趨勢基本一致，現(xiàn)懷疑是寬頻的發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲干擾了進(jìn)氣口噪聲的測量，即測量的進(jìn)氣口噪聲中包含了寬頻的發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲。

圖5 進(jìn)氣口噪聲仿真值與試驗(yàn)值對(duì)比

3 新測試方案設(shè)計(jì)與對(duì)比

為了排除發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲的干擾，在節(jié)氣門口接一段1.1m 的白管，白管的另一端接空氣濾芯出口的波紋管處，以此來將進(jìn)氣系統(tǒng)引出，進(jìn)氣系統(tǒng)用扎帶固定在固定架上，麥克風(fēng)測點(diǎn)位于距離進(jìn)氣口0.15m 處。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)兩個(gè)前輪用隔音箱隔離，在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙周圍使用鉛板隔圍，縫隙處用吸音棉填充，發(fā)動(dòng)機(jī)上端先鋪一層吸音棉，再鋪鉛板，最后鋪一層吸音棉，以此進(jìn)行隔音，如圖6 所示。測試工況為三檔全加速（3G_WOT），測試設(shè)備采用LMS SCADAS Mobile 40 通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。經(jīng)過測試，進(jìn)氣口噪聲測試A 計(jì)權(quán)結(jié)果如圖7 所示。

圖6 進(jìn)氣噪聲麥克風(fēng)測點(diǎn)位置

圖7 進(jìn)氣口噪聲測試A 計(jì)權(quán)結(jié)果

在GT-Powe 軟件中建立新的進(jìn)氣系統(tǒng)聲學(xué)仿真模型，如圖8 所示。經(jīng)過仿真計(jì)算，進(jìn)氣口噪聲仿真值與測試值的對(duì)比如圖9 所示。由圖9 可知，試驗(yàn)測試值與仿真值結(jié)果基本吻合，最大誤差為4.7%，且趨勢基本一致，所以該測試方法能較好地屏蔽發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、輪胎胎噪等干擾，可用于精度要求較高的進(jìn)氣口噪聲測試。

圖8 新進(jìn)氣系統(tǒng)仿真模型

圖9 進(jìn)氣口噪聲試驗(yàn)值與仿真值對(duì)比

4 結(jié)論

本文通過本文基于原車標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行進(jìn)氣口噪聲測試結(jié)果，通過GT-Power 軟件建立進(jìn)氣系統(tǒng)聲學(xué)仿真模型，通過對(duì)比其仿真值與試驗(yàn)測試值，發(fā)現(xiàn)其進(jìn)氣口噪聲測試結(jié)果包含發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲的結(jié)論，通過優(yōu)化測試方案，進(jìn)氣口噪聲測試值與模型仿真值結(jié)果基本一致，現(xiàn)得出以下結(jié)論

（1）在原車狀態(tài)下，測點(diǎn)布置在進(jìn)氣口處，測得的進(jìn)氣噪聲包含了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲等干擾；

（2）通過在節(jié)氣門處接一段白管，來將進(jìn)氣系統(tǒng)引出，并對(duì)車輛做隔音處理的進(jìn)氣口噪聲測試方法能更好地反應(yīng)真實(shí)的進(jìn)氣口噪聲。