某SUV高里程勻速車內噪聲變化特性分析

劉鴻偉　李洪亮，　蘇麗俐　劉海　陳玉明

（1.河北工業大學；2.中國汽車技術研究中心汽車工程研究院）

隨著汽車市場的競爭越來越激烈，作為影響汽車駕乘感受的噪聲、振動及聲振粗糙度（NVH）性能，越來越受到國內外汽車行業的重視。而且，顧客在購車時除了關注新車性能，對汽車使用若干年后的性能也越來越關注，一些制造廠商也已開始將汽車高里程NVH性能定為一項設計指標[1]。一般來說，汽車在0里程時設計成具有良好的NVH性能，但經過長時間行駛后，一些關鍵零部件（如懸架橡膠元件、發動機支承、輪胎）的性能出現不同程度的下降或變化，從而影響汽車的NVH性能[2]。因此，汽車高里程NVH性能就是汽車行駛到一定里程后的噪聲與振動性能。為了提升汽車高里程NVH性能以滿足顧客的需求，研究高里程NVH性能的變化特性尤為重要。文章以某自主品牌SUV為研究對象，重點關注車內勻速行駛時的噪聲這項指標，通過在公共道路上進行模擬用戶實際使用工況的適應性試驗進行里程積累，并根據中國普通用戶的實際使用習慣，按照其一年2萬km的里程積累進度[3]，同時參考國家質檢總局于2013年施行的《家用汽車產品修理、更換、退貨責任規定》中對“三包”責任的規定，將特性研究分為 0～3 000 km，3 000～20 000 km，20 000～40 000 km，40 000～50 000 km4個階段，每個階段均進行車內噪聲摸底測試，從而得到各個里程下的車內噪聲信號，利用HEAD軟件并結合頻譜分析法對車內聲壓級和語言清晰度隨里程增加的整體與局部變化特性進行分析。其中，整體變化特性側重變化過程，描述了汽車在0～50 000 km行駛過程中，車內噪聲在行駛至不同里程時的階段性變化情況。而局部變化特性側重變化結果，描述了汽車在完成50 000 km的里程累積后，車內噪聲的總變化以及在部分頻率和頻段內的幅值變化情況。

1　車內勻速噪聲測試

車內噪聲的測試包括聲壓級的大小和聲品質。文章重點關注語言清晰度這一聲品質評價指標，通過車內噪聲測試，獲得車內聲壓級和語言清晰度數據。

試驗選擇在我國某汽車試驗場進行，工況為勻速工況（40，60，80，100，120 km/h）；測試儀器主要包括HEAD Record軟件和HEAD ArtemiS軟件，分別用于聲音信號的采集與處理。為了進行車內不同位置的噪聲分析，試驗人員分別在前排左側人員右耳（FRLE_in）和后排右側人員右耳（RERI_out）布置傳聲器進行聲學數據采集，測點布置位置，如圖1所示。

圖1　某SUV車內噪聲測點布置示意圖

2　車內勻速噪聲整體變化特性

2.1　車內聲壓級變化特性

通過車內勻速噪聲測試得到不同車速下各個里程的FRLE_in和RERI_out位置聲壓級數據以及其隨里程增加的變化特性，如圖2所示。

圖2　某SUV車內乘員聲壓級變化特性

從圖2可以看出，汽車在0～50 000 km行駛過程中，車內聲壓級整體呈上升趨勢。其中在行駛至3000km時，車內聲壓級總體略有降低，且FRLE_in較RERI_out降幅明顯，但在80 km/h時約有0.4 dB（A）的增幅。在行駛至20 000 km后，車內聲壓級較3 000 km時有所增加，增幅約0.5 dB（A），總體仍略低于0 km水平，但在80 km/h時卻高出0 km水平約1.2 dB（A）。在行駛至40 000 km時，車內聲壓級較20 000 km在40，60 km/h下有明顯增加，且高于0 km水平，在80 km/h時略有下降，在100，120 km/h下變化不大。當汽車行駛至50 000 km后，車內聲壓級在各車速下較40 000 km均有所增加，且整體高于0 km水平。

綜上分析，隨著行駛里程的增加，車內聲壓級在不同車速下均有不同程度的上升，并且當車速≥100 km/h時，上升趨勢越不明顯，車內聲壓級總變化值越小。

2.2　車內語言清晰度變化特性

通過車內勻速噪聲測試得到不同車速下各個里程的FRLE_in和RERI_out位置的語言清晰度數據及其隨里程增加的變化特性，如圖3所示。

圖3　某SUV車內乘員語言清晰度變化特性

從圖3可以看出，汽車在0～50 000 km行駛過程中，車內語言清晰度整體呈下降趨勢。其中在行駛至3 000 km時，車內語言清晰度總體略有升高，但在80 km/h車速時約有4%的降幅。在行駛至20 000 km后，車內語言清晰度較3 000 km總體有所降低，較0 km在40，60 km/h 時無明顯差別，在 80，100，120 km/h 時總體降低，降幅約6%，但在80 km/h時卻有大約12%的降幅，降幅最大。在行駛至40 000 km時，車內語言清晰度總體較 20 000 km在 40，60 km/h下有所降低，在80，100，120 km/h時略有增加，但均低于0 km水平。當汽車行駛至50 000 km后，車內語言清晰度在各車速下較40 000 km均有所降低，且整體低于0 km水平。

綜上分析，隨著里程數的增加，汽車在不同車速下的車內語言清晰度均有不同程度的下降。其中，在中低速（40，60 km/h）狀態時，語言清晰度無明顯下降，而在高速（80，100 km/h）狀態時下降最為明顯。

3　車內勻速噪聲局部變化特性

利用HEAD ArtemiS將不同車速下的車內噪聲信號進行快速傅里葉變換（FFT）處理，實現噪聲信號從時域至頻域的轉換，得到不同車速下車內噪聲頻譜圖，如圖4～圖8所示。同時結合頻譜分析法從而獲得不同車速下車內聲壓級在某些頻率及頻帶上的局部變化特性。

圖4　某SUV勻速行駛車內噪聲頻譜比較（40 km/h）

圖5　某SUV勻速行駛車內噪聲頻譜比較（60 km/h）

圖6　某SUV勻速行駛車內噪聲頻譜比較（80 km/h）

圖8　某SUV勻速行駛車內噪聲頻譜比較（120 km/h）

從圖4可以看出，汽車以40 km/h的速度勻速行駛至50 000 km后，FRLE_in和RERI_out處聲壓級分別升高2.5 dB（A）和1.6 dB（A）。車內2個主要關注點在90，130 Hz處聲壓級均較低，在110，50～700 Hz處均較高，但在29 Hz處僅FRLE_in升高，RERI_out無明顯變化。

從圖5可以看出，汽車以60 km/h的速度勻速行駛至50 000 km后，FRLE_in和RERI_out處聲壓級分別升高3.5 dB（A）和2.1 dB（A）。車內2個主要關注點在110，164，300～750 Hz處均較高，在 130 Hz處均較低，但在54 Hz僅FRLE_in較低，RERI_out無變化，其他頻率變化不大。

從圖6可以看出，汽車以80 km/h的速度勻速行駛至50 000 km后，FRLE_in和RERI_out處聲壓級分別升高 3.5 dB（A） 和 1.9 dB（A）。其中 FRLE_in和RERI_out分別在 116，146，220 Hz 和 35，220 Hz 處較高，RERI_out在148 Hz處較低，其它頻率變化不大。

從圖7可以看出，汽車以100 km/h的速度勻速行駛至50 000 km后FRLE_in和RERI_out處聲壓級分別升高0.8 dB（A）和1.5 dB（A）。車內2個主要關注點在 30，180，270 Hz處均較高，在 800～1 000 Hz處均較低。

從圖8可以看出，汽車以120 km/h的速度勻速行駛至50000km后，FRLE_in和RERI_out處總聲壓級均無明顯變化。其中FRLE_in和RERI_out在52，220 Hz處均較高，但分別在 170，188，800～1 000 Hz 和94，800～1 000 Hz處較低，其它頻率變化不大。

4　結論

1）通過50 000 km耐久性試驗以及在不同里程時由車內噪聲測試所得的勻速車內聲壓級和語言清晰度數據，得到不同車速下車內聲壓級和語言清晰度隨里程增加的整體變化特性。結果表明，該車行駛50 000 km后的車內勻速噪聲性能總體有所變化，主要差別為：勻速40，60，80，100 km/h的車內噪聲50 000 km后均有所升高，其中FRLE_in和RERI_out分別在80，100 km/h有明顯升高，升幅達3.0 dB（A）以上；車內語言清晰度均有所下降。在120 km/h時，車內噪聲變化較小，其中FRLE_in 降低 0.36 dB（A），RERI_out升高 0.12 dB（A）。

2）利用頻譜分析法對路試前后車內噪聲進行分析，得到不同車速下車內聲壓級在部分頻率及頻段上的局部變化特性。結果表明，該車行駛50 000 km后車內聲壓級總體有所增加，從頻段來看主要發生在100～500 Hz，從車速來看主要在60，80 km/h時增幅較大，增幅約3dB（A），然而當車速達到100，120km/h時，車內聲壓級在100～500Hz雖有所增加，但是在800～1000Hz卻有所下降，甚至低于0 km水平。

3）通過該車的變化特性可以看出，40 000 km內車內噪聲性能下降較少，但行駛至50 000 km時性能下降明顯，說明該車在三包期間對車內噪聲性能有一定的保證。但為了提升顧客長期的滿意度，在研發過程中，尤其在三包期間，汽車的性能不可以有明顯的衰減。