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汽车NVH综合技术:车外噪声及控制

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:另外,由于机械摩擦和撞击而产生的机械噪声也占有一定的贡献,对这些噪声也要加以控制。图5-1是国内几款中型乘用车怠速噪声的实测数据。怠速时的缸内燃烧,除了要考虑发动机性能、废气排放和燃油经济性以外,还要从噪声方面加以控制。图5-2 怠速时车外噪声测试图图5-3 怠速时车外噪声测试结果图5-3为试验结果。为了便于参考,下面列出了怠速时车外噪声的评价方法和目标值。

汽车NVH综合技术:车外噪声及控制

与搭载汽油机的乘用车相比,搭载柴油机的货车噪声对车外环境的影响要比对车内乘员的影响更为严重,特别是一些小型货车,作为物流和货物运输工具,在人群密集的住宅区内频繁出现,对周边住民的影响很大,社会上对这方面的投诉和要求整改的呼声很高。

发动机本体噪声包括燃烧噪声、燃料喷射时喷嘴噪声、活塞敲缸噪声和配气机构的撞击噪声等。从产生原理上来分,可以分为燃烧噪声、机械噪声和空气动力噪声。而所有这些噪声都是由气缸内的高温、高压的燃烧气体造成的。因此,降低发动机本体噪声,从根本上来说,就是要控制气缸内的燃烧过程,保证燃烧平稳,不产生过大的压力波动。发动机上的一些盖类、罩类零件,是发动机放射噪声的源头,对这些零件加以结构优化,改善其振动特性,能从根本上降低发动机本体的放射噪声。另外,由于机械摩擦和撞击而产生的机械噪声也占有一定的贡献,对这些噪声也要加以控制。

图5-1是国内几款中型乘用车怠速噪声的实测数据。

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图5-1 怠速噪声

另外,作为怠速时比较大的噪声源之一,变速器噪声也有着较大的贡献。发动机的激励作为振源,在变速器内部的驱动齿轮之间产生摩擦和撞击,通过主轴和壳体放射出噪声。

发动机及变速器本体的设计方法不是本书讨论的范围,以下只对涉及NVH的一些相关内容加以论述。

怠速时的缸内燃烧,除了要考虑发动机性能、废气排放和燃油经济性以外,还要从噪声方面加以控制。燃油的喷射时刻、燃油喷射量等因素对燃烧噪声有着非常大的影响,而这些参数是在发动机性能设计时需要考虑的内容。发动机本体结构设计对放射噪声的影响,多集中在一些壳体类、罩壳类零件上,如气门室罩壳、油底壳、正时链条罩等。对这些零件进行详细的优化设计,能在改善发动机放射噪声上带来明显的效果。

对怠速时车外噪声进行评价的第一步是测试噪声的幅值大小,当然还包括对音质的评价,有些噪声虽然幅值本身不高,但是其音质差,也同样使人感觉到不舒服。在此介绍一个对音质进行评价的方法。试验时,对噪声进行录音,并和预先录制的标准音通过音响回放设备进行对比试听,以判断哪一个音质更好一些。还可以调节标准音的幅值使其变化,当感觉到和所要评价的对象音幅值变化量一致时,即可制成主观评价图,如图5-2所示。

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图5-2 怠速时车外噪声测试图

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图5-3 怠速时车外噪声测试结果

图5-3为试验结果。此处对A音(改善后)、B音(原始音)、C音(参考车音)这三种音进行试听评价,共有21人参与了试验,试验结果图为主观评价的结果。所有的试验者都感觉到A音比B音安静,且二者的音级差在3dB左右。而对于C音,多数试验者认为其幅值比B音约低2dB,相对来说较为嘈杂。另外,A音和C音相互比较时,多数试验者认为二者几乎没有明显的差别,从平均值上来看,二者大约有0.9dB的幅值差,且A音相对来说较为安静。以上的试验结果中的主观评价结果虽然和实际测试结果大体上一致,但是,由于主观评价中含有较多的主观因素在内,因个人的喜好而产生的评价误差还是实际存在的。(www.xing528.com)

对试验过程中产生的误差再做进一步的分析,首先比较怠速时车外音的响度频谱图,如图5-4所示。误差值比较小的A音和B音,在几乎整个频率范围内A音比较小。误差值比较小的C音和A音比较,在频率范围内幅值也有差别。1kHz附近及5kHz以上的C音的幅值比较高,而低频范围内,A音比较高。也就是说,低频和高频二者哪一个更让人感觉到嘈杂,因个人差别而不同,因而造成了试验结果的差别。

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图5-4 噪声的频率分析

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图5-5 音质评价结果

为了明确频率成分和主观评价的关系,对测试结果进行1/3倍频程分析。其结果是,500~20kHz频率范围内的主观评价结果和测试结果有很高的相关性,因此可以判断在这个频率带的嘈杂程度是影响最大的。

图5-5是对11台乘用车的怠速车外噪声分析结果,包括总噪声(Over all)值和1/3倍频程值,从中抽出500~20k频段的1/3倍频程结果,并和主观评价结果进行对比。可以看到二者有很好的一致性。

为了便于参考,下面列出了怠速时车外噪声的评价方法和目标值。

测试条件:实车状态、以怠速运转

传声器位置:车侧面2m处

评价方法:记录噪声,并做1/3倍频程分析

目标值:①总噪声值:65dB(A)

②500~20kHz频域1/3倍频程:平均值为45~50dB(A)

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