進氣口噪聲的測試方法研究

張昆

中國汽車工程研究院股份有限公司 重慶市 401122

隨著生活水平的提高，車輛逐漸成為人們日常生活中必不可少的一部分，在日常出行中占據著重要的地位[1-5]。人們對車輛的要求不僅在其動力性、經濟性等方面，對車輛的NVH 性能也越來越重視，消費者對車輛的關注點不僅局限于其動力性、經濟性，對汽車的NVH 性能，尤其是內燃機噪聲也越來越重視。目前汽車主要依靠進氣系統和排氣系統進行噪聲控制和聲品質的調教。由于受機艙空間的限制，進氣系統的布置空間非常狹小，而進氣噪聲在整車噪聲中占據了較大的比例，因此進氣系統的設計就顯得尤為重要。在NVH 性能中，噪聲受到人們的關注度最大，噪聲直接影響人們對一輛車品質好壞的判斷。車輛噪聲主要包括發動機燃燒噪聲、路噪、胎噪、風噪等噪聲。發動機噪聲為車輛噪聲的最大來源，可分為燃燒噪聲、機械噪聲和空氣動力噪聲，其中空氣動力噪聲包括進氣噪聲和排氣噪聲。進氣噪聲是車輛噪聲的重要組成部分，控制與優化車輛噪聲的一個重要途徑就是通過優化進氣系統的消聲元件結構設計來進行進氣噪聲及進氣聲品質的調教[6-10]。

進氣系統距離發動機和前輪輪胎很近，因此進氣口噪聲測試結果受到發動機噪聲、車輛輪胎噪聲等外界因素的影響，其測試方法對測試結果的影響較大，因此進氣口噪聲的測試方法對進氣系統的噪聲控制研究至關重要[11-14]。本文基于某車輛在整車半消試驗室中進行進氣口噪聲測試，麥克風測點位于進氣口處，通過GT-Power 軟件建立進氣系統模型，并將進氣系統與發動機耦合，通過比較進氣口噪聲仿真值與試驗測試值，得出該測試方法測得的進氣口噪聲受到發動機背景噪聲干擾的結論；在節氣門處接一根1.1m 的白管，以此來將進氣系統引出，達到排除發動機噪聲的干擾的目的，并引走兩個前輪噪聲，用吸音棉蓋住發動機機艙等方式進一步屏蔽干擾，麥克風測點布置在引出的進氣系統的進氣口處，通過GT-Power軟件進行進氣口噪聲聲學仿真，發現該測試方案進氣口處噪聲仿真值與試驗值誤差最大不超過4.7%，且趨勢基本一致。由此得出通過節氣門處接1.1m 的白管，引出進氣系統的方式，進氣口測得的噪聲更接近真實的進氣噪聲的結論。

1 整車進氣噪聲測試實驗

就我整車進氣噪聲測試實驗在整車半消實驗室中進行。測試設備采用LMS SCADAS Mobile 40 通道數據采集系統及麥克風等。實驗時兩個前輪用隔音箱隔離，以此排除兩前輪胎噪對進氣口噪聲的干擾；現需要排除發動機噪聲對進氣口噪聲的干擾，采用的方法是先在發動機上端鋪一層吸音棉，再鋪一層鉛板，最后再鋪一層吸音棉，同時發動機機艙周圍使用鉛板隔圍，縫隙處用吸音棉填充。麥克風測點位于離進氣口1.4m 處。實驗環境與麥克風布置位置如圖1 所示，進氣口噪聲測試A 計權結果如圖2所示，現需要驗證此方法測得的進氣口噪聲是否能準確反應該車輛真實的進氣口噪聲。

圖1 試驗環境與傳感器布置位置

圖2 進氣口噪聲A 計權結果

2 進氣系統仿真模型建立

原車的進氣系統模該車輛進氣系統的結構如圖3 所示，進氣系統由進氣口、1/4 波長管、諧振腔1、諧振腔2 及空濾器組成。現基于GT-Power 軟件進行進氣系統建模，并與已經建立的發動機模型耦合，建立聲學仿真模型，模型如圖4 所示。

圖3 進氣系統數模

圖4 進氣系統與發動機聲學仿真模型圖

諧振將在GT-Power 軟件中建立的進氣系統與發動機的聲學仿真模型進行進氣口噪聲聲學性能仿真，仿真結果如圖5 所示。由該圖可知，仿真值均低于試驗值，但仿真值與試驗值的趨勢基本一致，現懷疑是寬頻的發動機背景噪聲干擾了進氣口噪聲的測量，即測量的進氣口噪聲中包含了寬頻的發動機背景噪聲。

圖5 進氣口噪聲仿真值與試驗值對比

3 新測試方案設計與對比

為了排除發動機背景噪聲的干擾，在節氣門口接一段1.1m 的白管，白管的另一端接空氣濾芯出口的波紋管處，以此來將進氣系統引出，進氣系統用扎帶固定在固定架上，麥克風測點位于距離進氣口0.15m 處。進行試驗時兩個前輪用隔音箱隔離，在發動機機艙周圍使用鉛板隔圍，縫隙處用吸音棉填充，發動機上端先鋪一層吸音棉，再鋪鉛板，最后鋪一層吸音棉，以此進行隔音，如圖6 所示。測試工況為三檔全加速（3G_WOT），測試設備采用LMS SCADAS Mobile 40 通道數據采集系統。經過測試，進氣口噪聲測試A 計權結果如圖7 所示。

圖6 進氣噪聲麥克風測點位置

圖7 進氣口噪聲測試A 計權結果

在GT-Powe 軟件中建立新的進氣系統聲學仿真模型，如圖8 所示。經過仿真計算，進氣口噪聲仿真值與測試值的對比如圖9 所示。由圖9 可知，試驗測試值與仿真值結果基本吻合，最大誤差為4.7%，且趨勢基本一致，所以該測試方法能較好地屏蔽發動機噪聲、輪胎胎噪等干擾，可用于精度要求較高的進氣口噪聲測試。

圖8 新進氣系統仿真模型

圖9 進氣口噪聲試驗值與仿真值對比

4 結論

本文通過本文基于原車標準狀態下進行進氣口噪聲測試結果，通過GT-Power 軟件建立進氣系統聲學仿真模型，通過對比其仿真值與試驗測試值，發現其進氣口噪聲測試結果包含發動機背景噪聲的結論，通過優化測試方案，進氣口噪聲測試值與模型仿真值結果基本一致，現得出以下結論

（1）在原車狀態下，測點布置在進氣口處，測得的進氣噪聲包含了發動機噪聲等干擾；

（2）通過在節氣門處接一段白管，來將進氣系統引出，并對車輛做隔音處理的進氣口噪聲測試方法能更好地反應真實的進氣口噪聲。