王天成

摘 要：本研究通過半消聲實(shí)驗(yàn)室與戶外平直路面上車輛乘車進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲情況進(jìn)行測試，掌握噪聲的變化情況，同時(shí)提出噪聲消除法來實(shí)現(xiàn)對主要頻率的識別，從而提出噪聲解決措施。

關(guān)鍵詞：乘車進(jìn)氣系統(tǒng)；噪聲測試；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.035

1 乘車進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲測試環(huán)境及設(shè)備

乘車進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲測試中，其在不同的環(huán)境下，所測定的結(jié)果會存在較差的差異，根據(jù)《汽車加速行程車外噪聲限值及測量方法》（GB1495-2002）國家標(biāo)準(zhǔn)中所擬定的規(guī)定來看，其所測定的A聲級即可作為噪聲判斷的依據(jù)[1]。而在實(shí)際測試過程中，其所測得的A聲級所反映的所測得的聲源在其特定的環(huán)境下，會對測定造成較大的影響，而不僅僅是聲源自身的能量大小。為了能夠更加準(zhǔn)確地掌握聲源自身的特性及噪聲級別，就必須對測試的環(huán)境做出嚴(yán)格的要求。

在實(shí)際噪聲測試的過程中，選取半消聲實(shí)驗(yàn)室或者空曠安靜的戶外場地，這些測試環(huán)境均能夠基本上滿足實(shí)驗(yàn)半自由聲場的相關(guān)要求。半消聲室主要是指對半自由聲場進(jìn)行人工模擬的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室，將被測試聲源放置在強(qiáng)反射的地面上，其聲波以半球面的方式來實(shí)現(xiàn)向外輻射，其透射的面積通常為，則能夠獲得相應(yīng)的測試聲源的聲功率級別：

（1）

上述公司中，主要是指將r作為半徑的半球面上所測得的平均聲壓級。

此外，在國家標(biāo)準(zhǔn)中就測試環(huán)境的本底噪聲也有做出了明確規(guī)定。這里所指的本底噪聲主要是指在無噪聲測試的情況下，周圍環(huán)境的噪聲，當(dāng)然還包括在場所中存在的風(fēng)噪聲。對本底噪聲最低的標(biāo)準(zhǔn)是，相較于測試車輛噪聲，應(yīng)當(dāng)?shù)陀?0dB以上，同時(shí)還不會受到其他偶然出現(xiàn)聲源的影響。在半消聲實(shí)驗(yàn)室中，背景噪聲應(yīng)當(dāng)?shù)陀?8dB，所測試的噪聲均應(yīng)當(dāng)超過30dB，從而使其能夠與測試要求相符合[2]。

在測試過程中，主要通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，對車輛加速期間所產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號與噪聲時(shí)域信號，并且經(jīng)過采集系統(tǒng)的分析處理之后，即可得出總聲壓級和階次噪聲。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)與軟件的對接，從能夠更加快速地實(shí)現(xiàn)對所有裝置的測試，從而更好的保證測試數(shù)據(jù)的精確度和質(zhì)量[3]。針對加速噪聲處理，常規(guī)情況下是通過階次分析原理來完成噪聲的采樣分析。再經(jīng)由軟件來完成噪聲信號的處理，并能夠給出噪聲的聲級階次的曲線。

本研究最主要的目的是為了對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣噪聲進(jìn)行車內(nèi)噪聲的影響，為此，在車內(nèi)分別設(shè)置了兩個(gè)及以上的傳聲器測試點(diǎn)，并在其車外進(jìn)氣口位置設(shè)置了一個(gè)對照測試點(diǎn)。其中車內(nèi)測點(diǎn)主要設(shè)置在后排中間與駕駛員內(nèi)耳（右耳）之間這個(gè)部位，還可在前后兩排座位之間設(shè)置一個(gè)測試點(diǎn)。具體安裝位置見圖1。進(jìn)氣管口測試部位通常是與進(jìn)氣口中心線距離100mm的位置，傳聲器方向則與進(jìn)氣口中心線相垂直。為了避免風(fēng)噪聲對測試結(jié)果造成影響，采用防風(fēng)罩罩在測試傳聲器上。

2 半消聲室轉(zhuǎn)鼓上的進(jìn)氣噪聲測試及結(jié)果分析

將整個(gè)停放在半消聲室中，保證實(shí)驗(yàn)室始終處于安靜狀態(tài)下，保證能夠獲得更加穩(wěn)定可靠的測試數(shù)據(jù)。在測試中，為了保證數(shù)據(jù)的真實(shí)，主要對車輛道路上的行駛狀態(tài)進(jìn)行模仿，選取平滑瀝青路面作為實(shí)驗(yàn)室中轉(zhuǎn)鼓鼓面，車輛能夠以車帶動(dòng)鼓面的方式來進(jìn)行鼓面的行駛。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中對檔位提出的要求，當(dāng)檔位選定達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的情況下，車速應(yīng)當(dāng)盡量保持在130km/h左右，但不得超過該速度。對車輛全油門加速期間的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測試記錄。測試的范圍應(yīng)當(dāng)從發(fā)動(dòng)機(jī)最低可能的轉(zhuǎn)速逐漸轉(zhuǎn)化為最大可用轉(zhuǎn)速，在本次測試中，具體情況為：3檔全油門加速，對發(fā)動(dòng)機(jī)從1000rpm到5000rpm轉(zhuǎn)速期間時(shí)域信號數(shù)據(jù)。在進(jìn)行測試期間，需將車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)和窗戶均完全關(guān)閉。

根據(jù)圖2曲線圖來看，這里我們僅從2階、4階、6階最主要的影響過來進(jìn)行分析。圖2中曲線主要用于對噪聲總聲壓級曲線進(jìn)行表示，其中4.0與6.0分別用于對噪聲4階、6階次聲壓級曲線的表示。

根據(jù)圖2來看，在進(jìn)氣管口位點(diǎn)，其噪聲聲壓級測定結(jié)果顯示，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到了4520rpm時(shí)，其噪聲位點(diǎn)也達(dá)到了最高，但對其階次曲線及對應(yīng)的階次峰值進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其存在于4300rpm周圍。結(jié)合壓力脈動(dòng)噪聲頻率公式，即可對中周期性脈沖噪聲頻率進(jìn)行計(jì)算，重點(diǎn)了解在發(fā)動(dòng)機(jī)4300rpm轉(zhuǎn)速時(shí)，4階、6階所對應(yīng)的頻率分別為：

在試驗(yàn)中主要為了屏蔽進(jìn)氣噪聲均安裝了“絕對消聲器”，這里所指的“絕對消聲器”主要是指其容積應(yīng)當(dāng)比進(jìn)氣系統(tǒng)高出10倍左右，其對于進(jìn)氣系統(tǒng)而言，屬于一個(gè)無限大容積的消聲器，通常在消聲器中會設(shè)置相應(yīng)的吸聲材料。在對消聲器進(jìn)行安裝時(shí)，將其設(shè)置在原有進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣臟管段，也能夠?qū)⑦M(jìn)氣系統(tǒng)空氣濾清器卸除之后，將與進(jìn)氣凈管段進(jìn)行有效連接，本研究主要采用了后一種安裝方案，這主要是由于前一種方案僅是將進(jìn)氣管口噪聲進(jìn)行了平壁，但卻無法實(shí)現(xiàn)對空濾器殼體輻射噪聲的屏蔽。在對消聲器進(jìn)行安裝之后，再次對噪聲進(jìn)行測試，結(jié)果出現(xiàn)了明顯的變化，見圖3與圖4。

根據(jù)圖3顯示結(jié)果來看，在完成消聲器的安裝之后，進(jìn)氣系統(tǒng)在3檔全油門加速的狀態(tài)下，其右耳噪聲總聲壓級發(fā)生了改變，從4300rpm周圍改變到了3700rpm到4500rpm范圍內(nèi)，同時(shí)可觀察到4階曲線能夠達(dá)到4300rpm位置，其峰值在“消聲”之后出現(xiàn)了明顯的下降，其他階次各個(gè)峰值均無顯著改變。由此可知，在4300rpm的位置可將其視為進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲的貢獻(xiàn)量，其所對應(yīng)的頻率為，當(dāng)達(dá)到這個(gè)峰值時(shí)，就非?？赡苁且蜻M(jìn)氣系統(tǒng)而產(chǎn)生的，從而經(jīng)由波長管或者諧振腔等消聲元件來實(shí)現(xiàn)有效控制。

3 在平直路面上進(jìn)氣噪聲測試及結(jié)果分析

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室的測試，可得出初步的結(jié)論，實(shí)驗(yàn)車輛的進(jìn)氣系統(tǒng)消聲不足的頻率位置。但為了進(jìn)一步了解車輛在實(shí)際路面行駛過程中，其測試結(jié)果是否與實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果一致，同時(shí)對實(shí)驗(yàn)車輛道路行駛過程中，車內(nèi)加速噪聲水平進(jìn)行初步的評估，故選取空曠的場所對實(shí)驗(yàn)車輛的噪聲水平再次進(jìn)行測試[4]。首先在車輛加速行駛過程中原始的車內(nèi)噪聲和進(jìn)氣管口的噪聲情況進(jìn)行測試，再進(jìn)行消聲器后噪聲情況進(jìn)行測試。

仍然以上述三點(diǎn)作為噪聲測試點(diǎn)，且同樣在3檔全油門下加速行駛，對轉(zhuǎn)速從1000rpm上升到5000rpm這個(gè)范圍內(nèi)的噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行測試和收集，并且測試期間需將空調(diào)系統(tǒng)和車窗完全關(guān)閉。測試結(jié)果見圖5。

根據(jù)圖5來看，在室外測試中，車外所設(shè)置的測試點(diǎn)受到了較大的干擾，但從測試結(jié)果來看，當(dāng)總聲壓級達(dá)到4300rpm時(shí)，仍然達(dá)到了峰值，經(jīng)由進(jìn)氣管口噪聲對進(jìn)氣管口噪聲的主要成分無法做出有效的判定，為此，將車內(nèi)測試結(jié)果作為主要考察指標(biāo)。

在道路上行駛實(shí)驗(yàn)中，“絕對消聲器”的安裝受到了較大的干擾，首先，必須在車身上將消聲器進(jìn)行有效固定，并確保其不會致使車輛行駛受到影響，同時(shí)還不會因振動(dòng)等出現(xiàn)異常聲響。為此，我們選取車前保險(xiǎn)杠作為消聲器固定點(diǎn)，同時(shí)在車身與消聲器之間填塞了大量防震材料。

在完成消聲器的裝置折后，再次對平直道路上進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲情況進(jìn)行測試，測試結(jié)果見圖6。根據(jù)圖6來看，駕駛員右耳所測定的階次曲線發(fā)生了仍然控制在4300rpm這個(gè)部位，并且其峰值處于最低值，這就表明平直路面測試結(jié)果與半消聲室內(nèi)測得結(jié)果基本一致。為此，我們就4300rpm位置的峰值做出進(jìn)一步的分析，并對其對應(yīng)頻率進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示，。

4 結(jié)論

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)通過在戶外平直路面與半消聲實(shí)驗(yàn)室，對車輛3檔加速過程中進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲進(jìn)行了測定，并且分別從車內(nèi)測點(diǎn)和進(jìn)口氣點(diǎn)兩個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行對比分析，再以“分別運(yùn)轉(zhuǎn)消去法”來實(shí)現(xiàn)噪聲主要頻率位置的識別。結(jié)果顯示，在4階4300rpm其所對應(yīng)的頻率達(dá)到了287Hz，該位置存在進(jìn)氣噪聲成分，通過對該噪聲進(jìn)行有效屏蔽，駕駛員右耳的噪聲即可得到了顯著改善。

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