乘用车进气系统噪声测试与分析

王天成

摘 要：本研究通过半消声实验室与户外平直路面上车辆乘车进气系统的噪声情况进行测试，掌握噪声的变化情况，同时提出噪声消除法来实现对主要频率的识别，从而提出噪声解决措施。

关键词：乘车进气系统；噪声测试；分析

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

1 乘车进气系统噪声测试环境及设备

乘车进气系统噪声测试中，其在不同的环境下，所测定的结果会存在较差的差异，根据《汽车加速行程车外噪声限值及测量方法》（GB1495-2002）国家标准中所拟定的规定来看，其所测定的A声级即可作为噪声判断的依据[1]。而在实际测试过程中，其所测得的A声级所反映的所测得的声源在其特定的环境下，会对测定造成较大的影响，而不仅仅是声源自身的能量大小。为了能够更加准确地掌握声源自身的特性及噪声级别，就必须对测试的环境做出严格的要求。

在实际噪声测试的过程中，选取半消声实验室或者空旷安静的户外场地，这些测试环境均能够基本上满足实验半自由声场的相关要求。半消声室主要是指对半自由声场进行人工模拟的声学实验室，将被测试声源放置在强反射的地面上，其声波以半球面的方式来实现向外辐射，其透射的面积通常为，则能够获得相应的测试声源的声功率级别：

（1）

上述公司中，主要是指将r作为半径的半球面上所测得的平均声压级。

此外，在国家标准中就测试环境的本底噪声也有做出了明确规定。这里所指的本底噪声主要是指在无噪声测试的情况下，周围环境的噪声，当然还包括在场所中存在的风噪声。对本底噪声最低的标准是，相较于测试车辆噪声，应当低于10dB以上，同时还不会受到其他偶然出现声源的影响。在半消声实验室中，背景噪声应当低于18dB，所测试的噪声均应当超过30dB，从而使其能够与测试要求相符合[2]。

在测试过程中，主要通过数据采集系统来实现，对车辆加速期间所产生的发动机转速信号与噪声时域信号，并且经过采集系统的分析处理之后，即可得出总声压级和阶次噪声。该数据采集系统可实现与软件的对接，从能够更加快速地实现对所有装置的测试，从而更好的保证测试数据的精确度和质量[3]。针对加速噪声处理，常规情况下是通过阶次分析原理来完成噪声的采样分析。再经由软件来完成噪声信号的处理，并能够给出噪声的声级阶次的曲线。

本研究最主要的目的是为了对发动机进气噪声进行车内噪声的影响，为此，在车内分别设置了两个及以上的传声器测试点，并在其车外进气口位置设置了一个对照测试点。其中车内测点主要设置在后排中间与驾驶员内耳（右耳）之间这个部位，还可在前后两排座位之间设置一个测试点。具体安装位置见图1。进气管口测试部位通常是与进气口中心线距离100mm的位置，传声器方向则与进气口中心线相垂直。为了避免风噪声对测试结果造成影响，采用防风罩罩在测试传声器上。

2 半消声室转鼓上的进气噪声测试及结果分析

将整个停放在半消声室中，保证实验室始终处于安静状态下，保证能够获得更加稳定可靠的测试数据。在测试中，为了保证数据的真实，主要对车辆道路上的行驶状态进行模仿，选取平滑沥青路面作为实验室中转鼓鼓面，车辆能够以车带动鼓面的方式来进行鼓面的行驶。

根据国家标准中对档位提出的要求，当档位选定达到额定转速的情况下，车速应当尽量保持在130km/h左右，但不得超过该速度。对车辆全油门加速期间的相关数据进行测试记录。测试的范围应当从发动机最低可能的转速逐渐转化为最大可用转速，在本次测试中，具体情况为：3档全油门加速，对发动机从1000rpm到5000rpm转速期间时域信号数据。在进行测试期间，需将车内空调系统和窗户均完全关闭。

根据图2曲线图来看，这里我们仅从2阶、4阶、6阶最主要的影响过来进行分析。图2中曲线主要用于对噪声总声压级曲线进行表示，其中4.0与6.0分别用于对噪声4阶、6阶次声压级曲线的表示。

根据图2来看，在进气管口位点，其噪声声压级测定结果显示，当转速达到了4520rpm时，其噪声位点也达到了最高，但对其阶次曲线及对应的阶次峰值进行分析，发现其存在于4300rpm周围。结合压力脉动噪声频率公式，即可对中周期性脉冲噪声频率进行计算，重点了解在发动机4300rpm转速时，4阶、6阶所对应的频率分别为：

在试验中主要为了屏蔽进气噪声均安装了“绝对消声器”，这里所指的“绝对消声器”主要是指其容积应当比进气系统高出10倍左右，其对于进气系统而言，属于一个无限大容积的消声器，通常在消声器中会设置相应的吸声材料。在对消声器进行安装时，将其设置在原有进气系统的进气脏管段，也能够将进气系统空气滤清器卸除之后，将与进气净管段进行有效连接，本研究主要采用了后一种安装方案，这主要是由于前一种方案仅是将进气管口噪声进行了平壁，但却无法实现对空滤器壳体辐射噪声的屏蔽。在对消声器进行安装之后，再次对噪声进行测试，结果出现了明显的变化，见图3与图4。

根据图3显示结果来看，在完成消声器的安装之后，进气系统在3档全油门加速的状态下，其右耳噪声总声压级发生了改变，从4300rpm周围改变到了3700rpm到4500rpm范围内，同时可观察到4阶曲线能够达到4300rpm位置，其峰值在“消声”之后出现了明显的下降，其他阶次各个峰值均无显著改变。由此可知，在4300rpm的位置可将其视为进气系统噪声的贡献量，其所对应的频率为，当达到这个峰值时，就非常可能是因进气系统而产生的，从而经由波长管或者谐振腔等消声元件来实现有效控制。

3 在平直路面上进气噪声测试及结果分析

经过实验室的测试，可得出初步的结论，实验车辆的进气系统消声不足的频率位置。但为了进一步了解车辆在实际路面行驶过程中，其测试结果是否与实验室测试结果一致，同时对实验车辆道路行驶过程中，车内加速噪声水平进行初步的评估，故选取空旷的场所对实验车辆的噪声水平再次进行测试[4]。首先在车辆加速行驶过程中原始的车内噪声和进气管口的噪声情况进行测试，再进行消声器后噪声情况进行测试。

仍然以上述三点作为噪声测试点，且同样在3档全油门下加速行驶，对转速从1000rpm上升到5000rpm这个范围内的噪声数据进行测试和收集，并且测试期间需将空调系统和车窗完全关闭。测试结果见图5。

根据图5来看，在室外测试中，车外所设置的测试点受到了较大的干扰，但从测试结果来看，当总声压级达到4300rpm时，仍然达到了峰值，经由进气管口噪声对进气管口噪声的主要成分无法做出有效的判定，为此，将车内测试结果作为主要考察指标。

在道路上行驶实验中，“绝对消声器”的安装受到了较大的干扰，首先，必须在车身上将消声器进行有效固定，并确保其不会致使车辆行驶受到影响，同时还不会因振动等出现异常声响。为此，我们选取车前保险杠作为消声器固定点，同时在车身与消声器之间填塞了大量防震材料。

在完成消声器的装置折后，再次对平直道路上进气系统噪声情况进行测试，测试结果见图6。根据图6来看，驾驶员右耳所测定的阶次曲线发生了仍然控制在4300rpm这个部位，并且其峰值处于最低值，这就表明平直路面测试结果与半消声室内测得结果基本一致。为此，我们就4300rpm位置的峰值做出进一步的分析，并对其对应频率进行计算，结果显示，。

4 结论

综上所述，本实验通过在户外平直路面与半消声实验室，对车辆3档加速过程中进气系统噪声进行了测定，并且分别从车内测点和进口气点两个位点进行对比分析，再以“分别运转消去法”来实现噪声主要频率位置的识别。结果显示，在4阶4300rpm其所对应的频率达到了287Hz，该位置存在进气噪声成分，通过对该噪声进行有效屏蔽，驾驶员右耳的噪声即可得到了显著改善。

参考文献：

[1]张洪武.某乘用车进气系统对车内NVH性能贡献研究及改进[D].吉林大学，2011.

[2]张志华，王桂林，刘迟.乘用车进气系统NVH&CFD开发案例[J].内燃机与配件，2010（Z1）：4-13.

[3]姜大军.乘用车进气系统核心试验方法解读[J].上海汽车，2013（12）：45-48.

[4]陈跃伟，龚利全，魏燚，王强，刘健.乘用车进气系统的研究[A].四川省汽车工程学会、成都市汽车工程学会.四川省第十一届汽车学术年会论文集[C].四川省汽车工程学会、成都市汽车工程学会，2013（07）.