汽车阶次噪声与气流噪声的实车验证

以上设计的消声器样件，是为了解决某款汽车排气尾管辐射噪声中四阶阶次噪声问题，为了验证这个问题是否能够得到有效解决，将加工的带阀消声器设计样件安装到实车上进行运动工况下的尾管辐射噪声测试。

测试试验在干净平整的噪声测试道路上进行，道路两侧20 m范围内没有大的障碍物，环境风速小于5 m/s，测试地点的背景噪声低于被测噪声10 dB（A）以上。被测车辆发动机的所有运行条件符合制造厂家的规定，并在测试前以中等速度行驶一定里程，保证消声器经过充分预热。试验人员由驾驶员和测量人员组成，车上无其他载荷。另外，在测试过程中，车上所有开口，如天窗、车窗、进风口及出风口都必须关闭，测试工况为二挡全加速踏板加速工况。

将传声器安装在车尾端的支架上，支架与车身焊接牢固。传声器与排气管出口的轴线在同一平面内，最低离地不小于0.2 m。传声器与尾管口轴线的夹角为45°，距离为0.5 m。传声器头部安装有风罩，以消除汽车运动时风的影响。测试装置如图4.31所示。图4.32为测试现场的实景。

图4.31　运动工况下尾管辐射噪声实车测试装置示意

注：L 为 0.5 m，θ为 45°±10°，l≥0.2。

图4.32　实车测试装置实物

实车测试装备主要包括测试车辆、计算机、数据采集设备、传声器、转速表以及相应的线束。试验对两支消声器进行了测试，两支消声器的外形完全相同，内部结构的差异是中间隔板，对比消声器的隔板为穿孔板，且没有阀体结构，如图4.33所示。

图4.33　带阀消声器与对比消声器结构实物图

测试结束以后，结合第 2章介绍的阶次分析方法，对阶次噪声成分进行提取。两支消声器的尾管辐射噪声中二阶声压级对比如图4.34所示。(www.xing528.com)

图4.34　二阶声压级对比曲线

从图4.34可以看出，在3 000～5 000 r/min的中高转速，带阀消声器的二阶声压级低于对比消声器，最大差值接近10 dB（C）。带阀消声器的二阶线在全转速范围内都低于控制线，满足厂家的噪声限值要求。

两支消声器的尾管辐射噪声中四阶声压级如图4.35所示，从图中可以看出，在 1 500～3 800 r/min的常用转速，相比于对比消声器，带阀消声器有效降低了四阶声压级，最大降低幅值在10 dB（C）左右。带阀消声器的四阶线基本都在控制线以内，也满足厂家的噪声限值要求。

图4.35　四阶声压级对比曲线

采用4.3.2小节中的双负载测量方法，对两支消声器进行传递损失测量。带阀消声器和对比消声器的传递损失如图4.36所示。

图4.36　带阀消声器与对比消声器传递损失对比

从图 4.36中看出，在阀门打开 70°时带阀消声器传递损失与对比消声器传递损失曲线的交点在 260 Hz左右。对于二阶排气噪声，在频率100～166 Hz时，带阀消声器的消声能力高于对比消声器的消声能力，故3 000～5 000 r/min带阀消声器的二阶声压级低于对比消声器。而对于四阶排气噪声，在100～254 Hz带阀消声器的消声能力高于对比消声器的消声能力，故在1 500～3 800 r/min带阀消声器的四阶声压级低于对比消声器。

以上分析说明了，随着发动机转速的提升，气流加大，带阀消声器的阀门开度逐渐增加，使得共振器的共振峰向高频移动，从而能在更大的发动机转速范围内消除低频阶次噪声。试验结果充分验证了带阀消声器对于低频阶次噪声具有优良的消声能力，而且根据4.2节提出的声学集总参数模型可以准确地设计带阀消声结构的参数，并使其达到较好的阶次消声效果。