文档介绍：车内显著噪声产生机理分析
赵静周鋐同济大学
【摘要】本文研究了某配置为直列四缸发动机的轿车在行驶过程中的噪声特性,并在装载有底盘测功机的车用半消声室成
功复现了该车所产生的噪声问题,通过对相关位置的振动与噪声数据的采集与分析,明确了在两段特定转速范围,车内产生
异于其他转速范围的较显著噪声水平,并对比分析了该两段车内噪声信号的特性与产生机理,同时对于所得结论也进行了试
验验证。
【关键词】车内噪声,声振特性
1 前言
车用内燃机是车内噪声的主要来源之一,主要通过空气传播与固体传播两种途径传入轿车,并经车内
空气载体传入人耳。内燃机工作时产生噪声的因素很多,只有了解了产生噪声的振动源及其噪声产生的机
理对症下药,特别是其传播途径的把握,才能有效控制车内噪声水平[1]。
本文所研究车辆在两段特定的转速范围产生了类似的轰鸣噪声现象,利用 LMS 数据采集与分析软件
的应用,通过试验以及谱分析和相干分析方法成功识别了两段轰鸣噪声的产生机理。
2 发动机声振特性测试与分析
试验准备
鉴于试验主要分析对象为两段特定转速范围的振动与噪声,需要进行整车的声振特性测试,试验地点
为装载有底盘测功机的车用半消声室;试验工况为加减速工况;所测加速度信号包括发动机振动以及各车
身结构板件的振动;所测声压信号为驾驶员右耳位置噪声以及后排乘员右耳位置;同时记录发动机转速信
号。
试验采集振动信号所用的加速度传感器为美国 PCB 公司生产的 ICP 压电式加速度传感器,采集噪声
信号所用的麦克风为德国 GRAS 公司生产的 ICP 压电式麦克风。试验所用数采设备为 LMS 公司的
SCADASⅢ SC316W 信号放大和智能采集系统,测试采用 LMS 旋转机械模块测试,具有实时性
好、测试分析方便等优点,数据处理分析主要采用 以及 CADA-X 软件。
车内噪声特性初步分析
由于试验场所为消声室的转鼓试验台架上,所模拟的为路面状况良好的沥青路面,所以在车辆急加减
速工况下的车内噪声三维谱阵图中[2],与路面不平度相关的纵向能量分布不明显,从而实现了发动机与路
面两个噪声振源的分离,明确发动机振动为主要噪声源。
利用 的三维谱阵分析(Waterfall)出图功能,如图 1 所示,可以看出车内噪声能量主要分布在
发动机二阶振动和部分高阶振动相应的频段和转速范围内,特别是在 1000~1500rpm 以及 3900~4100rpm 转
速范围,发动机二阶振动位置处能量分布最大,这与试驾时听到的共鸣声位置一致,并且前后排位置都有
类似能量分布关系。
图 1 车内噪声云图
为了进一步明确加减速工况下车内噪声能量的阶次分布,利用 CADA-X 的阶次分析功能,得出车内噪
声能量阶次分布图,从图 2 上可看出(绿色为前排位置,黄色为后排位置),车内噪声能量以二阶成分为
主。
图 2 车内噪声能量阶次分布图
实车板件振动特性分析
鉴于固体传播方式的噪声,最终都将通过车身板件产生振动辐射噪声,研究表明,固体振动产生声压
的大小与固体振动的速度成正比,如式(1)
pv
1= 1 (1