进气口噪声的测试方法研究

张昆

中国汽车工程研究院股份有限公司 重庆市 401122

随着生活水平的提高，车辆逐渐成为人们日常生活中必不可少的一部分，在日常出行中占据着重要的地位[1-5]。人们对车辆的要求不仅在其动力性、经济性等方面，对车辆的NVH 性能也越来越重视，消费者对车辆的关注点不仅局限于其动力性、经济性，对汽车的NVH 性能，尤其是内燃机噪声也越来越重视。目前汽车主要依靠进气系统和排气系统进行噪声控制和声品质的调教。由于受机舱空间的限制，进气系统的布置空间非常狭小，而进气噪声在整车噪声中占据了较大的比例，因此进气系统的设计就显得尤为重要。在NVH 性能中，噪声受到人们的关注度最大，噪声直接影响人们对一辆车品质好坏的判断。车辆噪声主要包括发动机燃烧噪声、路噪、胎噪、风噪等噪声。发动机噪声为车辆噪声的最大来源，可分为燃烧噪声、机械噪声和空气动力噪声，其中空气动力噪声包括进气噪声和排气噪声。进气噪声是车辆噪声的重要组成部分，控制与优化车辆噪声的一个重要途径就是通过优化进气系统的消声元件结构设计来进行进气噪声及进气声品质的调教[6-10]。

进气系统距离发动机和前轮轮胎很近，因此进气口噪声测试结果受到发动机噪声、车辆轮胎噪声等外界因素的影响，其测试方法对测试结果的影响较大，因此进气口噪声的测试方法对进气系统的噪声控制研究至关重要[11-14]。本文基于某车辆在整车半消试验室中进行进气口噪声测试，麦克风测点位于进气口处，通过GT-Power 软件建立进气系统模型，并将进气系统与发动机耦合，通过比较进气口噪声仿真值与试验测试值，得出该测试方法测得的进气口噪声受到发动机背景噪声干扰的结论；在节气门处接一根1.1m 的白管，以此来将进气系统引出，达到排除发动机噪声的干扰的目的，并引走两个前轮噪声，用吸音棉盖住发动机机舱等方式进一步屏蔽干扰，麦克风测点布置在引出的进气系统的进气口处，通过GT-Power软件进行进气口噪声声学仿真，发现该测试方案进气口处噪声仿真值与试验值误差最大不超过4.7%，且趋势基本一致。由此得出通过节气门处接1.1m 的白管，引出进气系统的方式，进气口测得的噪声更接近真实的进气噪声的结论。

1 整车进气噪声测试实验

就我整车进气噪声测试实验在整车半消实验室中进行。测试设备采用LMS SCADAS Mobile 40 通道数据采集系统及麦克风等。实验时两个前轮用隔音箱隔离，以此排除两前轮胎噪对进气口噪声的干扰；现需要排除发动机噪声对进气口噪声的干扰，采用的方法是先在发动机上端铺一层吸音棉，再铺一层铅板，最后再铺一层吸音棉，同时发动机机舱周围使用铅板隔围，缝隙处用吸音棉填充。麦克风测点位于离进气口1.4m 处。实验环境与麦克风布置位置如图1 所示，进气口噪声测试A 计权结果如图2所示，现需要验证此方法测得的进气口噪声是否能准确反应该车辆真实的进气口噪声。

图1 试验环境与传感器布置位置

图2 进气口噪声A 计权结果

2 进气系统仿真模型建立

原车的进气系统模该车辆进气系统的结构如图3 所示，进气系统由进气口、1/4 波长管、谐振腔1、谐振腔2 及空滤器组成。现基于GT-Power 软件进行进气系统建模，并与已经建立的发动机模型耦合，建立声学仿真模型，模型如图4 所示。

图3 进气系统数模

图4 进气系统与发动机声学仿真模型图

谐振将在GT-Power 软件中建立的进气系统与发动机的声学仿真模型进行进气口噪声声学性能仿真，仿真结果如图5 所示。由该图可知，仿真值均低于试验值，但仿真值与试验值的趋势基本一致，现怀疑是宽频的发动机背景噪声干扰了进气口噪声的测量，即测量的进气口噪声中包含了宽频的发动机背景噪声。

图5 进气口噪声仿真值与试验值对比

3 新测试方案设计与对比

为了排除发动机背景噪声的干扰，在节气门口接一段1.1m 的白管，白管的另一端接空气滤芯出口的波纹管处，以此来将进气系统引出，进气系统用扎带固定在固定架上，麦克风测点位于距离进气口0.15m 处。进行试验时两个前轮用隔音箱隔离，在发动机机舱周围使用铅板隔围，缝隙处用吸音棉填充，发动机上端先铺一层吸音棉，再铺铅板，最后铺一层吸音棉，以此进行隔音，如图6 所示。测试工况为三档全加速（3G_WOT），测试设备采用LMS SCADAS Mobile 40 通道数据采集系统。经过测试，进气口噪声测试A 计权结果如图7 所示。

图6 进气噪声麦克风测点位置

图7 进气口噪声测试A 计权结果

在GT-Powe 软件中建立新的进气系统声学仿真模型，如图8 所示。经过仿真计算，进气口噪声仿真值与测试值的对比如图9 所示。由图9 可知，试验测试值与仿真值结果基本吻合，最大误差为4.7%，且趋势基本一致，所以该测试方法能较好地屏蔽发动机噪声、轮胎胎噪等干扰，可用于精度要求较高的进气口噪声测试。

图8 新进气系统仿真模型

图9 进气口噪声试验值与仿真值对比

4 结论

本文通过本文基于原车标准状态下进行进气口噪声测试结果，通过GT-Power 软件建立进气系统声学仿真模型，通过对比其仿真值与试验测试值，发现其进气口噪声测试结果包含发动机背景噪声的结论，通过优化测试方案，进气口噪声测试值与模型仿真值结果基本一致，现得出以下结论

（1）在原车状态下，测点布置在进气口处，测得的进气噪声包含了发动机噪声等干扰；

（2）通过在节气门处接一段白管，来将进气系统引出，并对车辆做隔音处理的进气口噪声测试方法能更好地反应真实的进气口噪声。