某輕型客車(chē)加速工況進(jìn)氣噪聲品質(zhì)優(yōu)化研究

【摘要】針對(duì)某輕型客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 000～3 000 r/min范圍內(nèi)加速過(guò)程中存在類似“咆哮”聲的異響問(wèn)題，首先，采用濾波和主觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法確認(rèn)異響的主要來(lái)源為發(fā)動(dòng)機(jī)7～21階次輻射噪聲；然后，基于“源-路徑-響應(yīng)”模型，在臺(tái)架上利用發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖方法分析可知，噪聲產(chǎn)生的主要原因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)氣缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)吸、排氣過(guò)程產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)，并采用聲源覆蓋法等方式識(shí)別出噪聲輻射來(lái)自中冷器出氣管。最后，通過(guò)優(yōu)化中冷器出氣管結(jié)構(gòu)提高管壁的隔聲能力，驗(yàn)證結(jié)果表明，問(wèn)題發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū)間加速過(guò)程車(chē)內(nèi)清晰度指數(shù)平均提高了5百分點(diǎn)，聲品質(zhì)得到明顯改善。

關(guān)鍵詞：聲品質(zhì) 清晰度指數(shù) 進(jìn)氣系統(tǒng) 中冷器出氣管 輻射噪聲

中圖分類號(hào)：TH534" "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" "DOI： 10.20104/j.cnki.1674-6546.20240333

Research on the Optimization of Intake Noise Quality of A Light Bus

in Acceleration

Luo Wen1，2， Zhong Chengping1，2， Chen Qingshuang1，2， Lin Shengzhen1，2， Chen Cilong1，2

（1. Jiangling Auto Co.， Ltd.， Nanchang 330001; 2. Jiangxi Vehicle Noise and Vibration Key Laboratory， Nanchang 330001）

【Abstract】In response to the problem of “roaring” abnormal noise in acceleration of a light bus from 2 000～3 000 r/min， a combination of filtering and subjective evaluation is used to confirm that the main source of the noise is the engine’s 7th to 21st order radiation noise at first. Then， based on the “source-path-response” model， the engine reverse towing method is used on the test bench to analyze that the noise is mainly generated by pressure pulsation of the engine cylinder piston in the reciprocating suction and exhaust phase， and technical means such as sound source coverage method are used to identify that the noise radiation emitting from the intercooler outlet pipe. Finally， by optimizing the intercooler outlet pipe’s structure， the pipe wall’s sound insulation is improved. The verification results show that the average articulation index in the problematic area of the vehicle is increased by 5 percentage points， and the sound quality is significantly improved.

Key words： Sound quality， Articulation index， Intake system， Intercooler outlet pipe， Radiation noise

【引用格式】 羅文， 鐘秤平， 陳清爽， 等. 某輕型客車(chē)加速工況進(jìn)氣噪聲品質(zhì)優(yōu)化研究[J]. 汽車(chē)工程師， 2025（1）： 20-25.

LUO W， ZHONG C P， CHEN Q S， et al. Research on the Optimization of Intake Noise Quality of A Light Bus in Acceleration[J]. Automotive Engineer， 2025（1）： 20-25.

1 前言

汽車(chē)聲品質(zhì)關(guān)注人對(duì)聲音特性的主觀感受，除聲音響度外，還包括聲音的質(zhì)感、舒適度等多個(gè)維度。

輕型客車(chē)的車(chē)內(nèi)噪聲以動(dòng)力系統(tǒng)噪聲為主，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)氣、排氣、傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲等，其中進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲對(duì)于整車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲的聲品質(zhì)優(yōu)化非常重要。Suzuki等[1]通過(guò)優(yōu)化進(jìn)氣管形狀，有效解決了因進(jìn)氣歧管駐波導(dǎo)致的車(chē)內(nèi)加速轟鳴聲問(wèn)題，顯著提升了整車(chē)車(chē)內(nèi)聲品質(zhì)。Matthew[2]開(kāi)發(fā)了一種根據(jù)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化的聲音增益MAP，并通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)氣發(fā)聲裝置，有效改善了車(chē)內(nèi)運(yùn)動(dòng)感噪聲，極大地提高了汽車(chē)的聲學(xué)品質(zhì)。羅軒[3]基于對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的NVH性能分析，解決了配氣機(jī)構(gòu)的異響問(wèn)題。李凱[4]結(jié)合仿真分析和試驗(yàn)，通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)優(yōu)化降低了進(jìn)氣管口噪聲，改善了整車(chē)車(chē)內(nèi)聲品質(zhì)。劉志恩等[5]通過(guò)優(yōu)化進(jìn)氣管口噪聲，獲得了車(chē)內(nèi)動(dòng)力感聲品質(zhì)。Wang等[6]利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了可以預(yù)測(cè)車(chē)內(nèi)穩(wěn)態(tài)噪聲和非穩(wěn)態(tài)噪聲聲品質(zhì)的主客觀關(guān)系模型。周全等[7]通過(guò)噪聲診斷確定了“咕嚕”聲異響來(lái)源于曲軸扭振，并通過(guò)增大扭轉(zhuǎn)動(dòng)力吸振器（Torsional Vibration Damper，TVD）慣量環(huán)的質(zhì)量消除了該異響，提升了汽車(chē)聲品質(zhì)。

本文主要針對(duì)某輕型客車(chē)加速過(guò)程中車(chē)內(nèi)“咆哮”異響的相關(guān)問(wèn)題，運(yùn)用“源-路徑-響應(yīng)”的分析方法，采用清晰度指數(shù)作為聲品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，以等級(jí)評(píng)分法作為聲品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)方法，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)和整車(chē)試驗(yàn)，以及同平臺(tái)的基礎(chǔ)車(chē)對(duì)比試驗(yàn)，識(shí)別“咆哮”異響的噪聲來(lái)源和輻射來(lái)源，并通過(guò)優(yōu)化輻射來(lái)源改善車(chē)內(nèi)清晰度指數(shù)。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲問(wèn)題識(shí)別

本文以某輕型客車(chē)為研究對(duì)象，其配備2.3 L渦輪增壓直列4缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力系統(tǒng)布置形式為發(fā)動(dòng)機(jī)縱置、后驅(qū)。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，該車(chē)型噪聲主觀評(píng)價(jià)結(jié)果表明，在2擋、3擋加速過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 000～3 000 r/min范圍內(nèi)時(shí)，存在類似“咆哮”的異響噪聲，車(chē)內(nèi)清晰度指數(shù)較差，且熱機(jī)條件下較冷機(jī)條件下明顯，小油門(mén)加速時(shí)較大油門(mén)加速時(shí)明顯，其他樣車(chē)存在不同程度的噪聲表現(xiàn)，為共性問(wèn)題。此外，主觀評(píng)價(jià)確認(rèn)“咆哮”聲產(chǎn)生時(shí)，車(chē)內(nèi)座椅、地板、頂棚等均無(wú)明顯的振動(dòng)，以輻射噪聲為主。采集車(chē)內(nèi)噪聲數(shù)據(jù)，車(chē)內(nèi)噪聲總聲壓級(jí)滿足整車(chē)開(kāi)發(fā)目標(biāo)要求，且達(dá)到競(jìng)品車(chē)水平。

清晰度指數(shù)（Articulation Index，AI）是心理聲學(xué)中的重要客觀指標(biāo)，已廣泛應(yīng)用于噪聲的聲品質(zhì)評(píng)價(jià)。本文主要利用清晰度指數(shù)分析車(chē)內(nèi)噪聲在人的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言頻率范圍（200～6 300 Hz）內(nèi)所占的比例，清晰度指數(shù)大時(shí)車(chē)內(nèi)噪聲非常“干凈”、舒適，反之會(huì)感覺(jué)車(chē)內(nèi)噪聲非常嘈雜、難受。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中曲軸的周期性旋轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)存在明顯的階次特征，且其激勵(lì)頻率以發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火階次為主。不同階次的激勵(lì)頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：

[f=N×i×n60×τ] （1）

式中：f為激勵(lì)頻率，N為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，n為對(duì)應(yīng)階次，τ為發(fā)動(dòng)機(jī)沖程數(shù)，i為發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)量。

圖1所示為小油門(mén)加速過(guò)程中駕駛員處的噪聲測(cè)試結(jié)果：從2 000 r/min開(kāi)始，發(fā)動(dòng)機(jī)第7～21階之間的奇數(shù)、偶數(shù)及半階次噪聲明顯增多。根據(jù)式（1），發(fā)動(dòng)機(jī)第7～21階對(duì)應(yīng)的基頻范圍大致為233～1 050 Hz，處于清晰度指數(shù)的評(píng)價(jià)范圍內(nèi)。

圖2所示為配置相同型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的同平臺(tái)輕型客車(chē)（基礎(chǔ)車(chē)）和故障車(chē)（本文研究對(duì)象）駕駛員處噪聲聲壓級(jí)測(cè)試結(jié)果。由圖2可知，兩款車(chē)型車(chē)內(nèi)總聲壓級(jí)基本相等，均滿足項(xiàng)目開(kāi)發(fā)目標(biāo)。截取問(wèn)題頻率233～1 050 Hz范圍內(nèi)兩款車(chē)型的噪聲聲壓級(jí)，故障車(chē)比基礎(chǔ)車(chē)大1 dB（A）左右。如圖3所示，對(duì)比兩款車(chē)型車(chē)內(nèi)清晰度指數(shù)可知，在問(wèn)題轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，故障車(chē)比基礎(chǔ)車(chē)低6百分點(diǎn)左右。

在聽(tīng)音室中對(duì)比回放基礎(chǔ)車(chē)和故障車(chē)的聲音數(shù)據(jù)，邀請(qǐng)主觀評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。該團(tuán)隊(duì)由10位具有豐富主觀評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的整車(chē)NVH性能工程師組成：其中男性6人、女性4人；年齡25～30歲3人、31～40歲5人、41～45歲2人，平均年齡32歲；高級(jí)工程師4人、中級(jí)工程師4人、初級(jí)工程師2人。兩個(gè)聲音均回放3次，采用等級(jí)評(píng)分法[8]對(duì)該“咆哮”聲異響進(jìn)行評(píng)價(jià)。“咆哮”聲等級(jí)評(píng)分表如表1所示，兩種車(chē)型的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示，故障車(chē)的主觀評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)較基礎(chǔ)車(chē)低2.9分，與客觀測(cè)試數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)“咆哮”聲分析

3.1 噪聲源激勵(lì)分析

通過(guò)以上分析，該“咆哮”聲主要為7～21階之間的發(fā)動(dòng)機(jī)奇數(shù)、偶數(shù)及半階次的輻射噪聲。根據(jù)“源-傳遞路徑-響應(yīng)”分析方法，源頭上發(fā)動(dòng)機(jī)在加速過(guò)程中發(fā)出的噪聲主要有燃燒噪聲、機(jī)械噪聲和空氣動(dòng)力噪聲。其中，燃燒噪聲和機(jī)械噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)上的零部件在激振力的作用下發(fā)生振動(dòng)，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)外表面向外輻射的噪聲，空氣動(dòng)力噪聲是通過(guò)進(jìn)、排氣系統(tǒng)向外輻射的噪聲[9]。傳遞路徑主要包括結(jié)構(gòu)傳遞路徑和空氣傳遞路徑：結(jié)構(gòu)傳遞路徑包括發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)吊耳，以及空調(diào)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等發(fā)動(dòng)機(jī)附件的管路等；空氣傳遞路徑主要指發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、進(jìn)氣和排氣管口噪聲通過(guò)空氣傳播最終進(jìn)入車(chē)內(nèi)。

3.1.1 噪聲源確認(rèn)

為了確認(rèn)噪聲源的種類，先進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)消聲室臺(tái)架試驗(yàn)，如圖4所示。在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上模擬小油門(mén)加速工況，主觀上可以識(shí)別到“咆哮”聲的特征。通過(guò)以下步驟確定“咆哮”聲的聲源類別：

a. 模擬整車(chē)小油門(mén)加速工況正常起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)采集到的聲音包括燃燒噪聲、機(jī)械噪聲和空氣動(dòng)力噪聲，結(jié)果如圖5a所示。

b. 利用測(cè)功機(jī)倒拖發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，模擬整車(chē)小油門(mén)加速工況，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不噴油，缸內(nèi)無(wú)燃燒，即無(wú)燃燒噪聲。主要噪聲類別有機(jī)械噪聲，以及由于活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)吸、排氣產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲，測(cè)試結(jié)果如圖5b所示。

c. 對(duì)進(jìn)、排氣管路全部進(jìn)行聲學(xué)包裹，然后進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖試驗(yàn)，此時(shí)僅有發(fā)動(dòng)機(jī)零部件運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，測(cè)試結(jié)果如圖5c所示。

對(duì)比圖5a和圖5b可知，發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖后“咆哮”聲特征依然存在，由此說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲非“咆哮”聲聲源類別。對(duì)比圖5b和圖5c可知，進(jìn)、排氣管路聲學(xué)包裹后，“咆哮”聲特征優(yōu)化明顯。因此可知，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械噪聲非“咆哮”聲的聲源類別，進(jìn)、排氣空氣動(dòng)力噪聲為“咆哮”聲聲源類別。

3.1.2 噪聲源理論分析

通過(guò)以上分析，可知咆哮聲的主要源頭為空氣動(dòng)力噪聲。空氣動(dòng)力噪聲是由于發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)吸、排氣而引起的氣體壓力波動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。進(jìn)、排氣系統(tǒng)管道內(nèi)傳播的噪聲波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于管路的直徑，因此可以認(rèn)為這些噪聲以平面波的形式在進(jìn)、排氣系統(tǒng)中傳播。根據(jù)管道聲學(xué)理論[10]，曲軸角度為θ時(shí)，進(jìn)氣總管或排氣總管處的聲壓P（θ）計(jì)算公式為：

[Pθ=（PAejm（θ-ωcl1）+PBejm（θ+ωcl1））e0+（PAejm（θ-ωcl3）+PBejm（θ+ωcl3））ejmπ+（PAejm（θ-ωcl4）+PBejm（θ+ωcl4））ejm2π+（PAejm（θ-ωcl2）+PBejm（θ+ωcl2））ejm3π] （2）

式中：PA、PB為各缸管口處入射波、反射波的聲壓幅值，m為點(diǎn)火階次，li為第[i]個(gè)進(jìn)氣歧管或排氣歧管的長(zhǎng)度，c為聲速，ω為曲軸旋轉(zhuǎn)角速度。

當(dāng)m為0.5階、1.5階、2.5階等半階次時(shí)，式（2）可寫(xiě)作：

[Pθ=（PAejm（θ-ωcl1）+PBejm（θ+ωcl1））+（PAejm（θ-ωcl4）+PBejm（θ+ωcl4））] （3）

當(dāng)m為1階、3階、5階等奇數(shù)階次時(shí)，式（2）可寫(xiě)作：

[Pθ=（PAejm（θ-ωcl1）+PBejm（θ+ωcl1））-（PAejm（θ-ωcl3）+PBejm（θ+ωcl3））+（PAejm（θ-ωcl4）+PBejm（θ+ωcl4））-（PAejm（θ-ωcl2）+PBejm（θ+ωcl2））] （4）

當(dāng)m為2階、4階、6階等偶數(shù)階次時(shí)，式（2）可寫(xiě)作：

[Pθ=（PAejm（θ-ωcl1）+PBejm（θ+ωcl1））+（PAejm（θ-ωcl3）+PBejm（θ+ωcl3））+（PAejm（θ-ωcl4）+PBejm（θ+ωcl4））+（PAejm（θ-ωcl2）+PBejm（θ+ωcl2））] （5）

本文研究的進(jìn)、排氣歧管均采用對(duì)稱等長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，即滿足l1=l4≠l2=l3。分別代入式（3）～式（5），可得式（3）等于0，式（4）、式（5）不為0，即進(jìn)、排氣總管處的空氣動(dòng)力噪聲均包含發(fā)動(dòng)機(jī)的奇數(shù)、偶數(shù)階次噪聲特征，但不包含半階次噪聲特征，而實(shí)際運(yùn)行中由于管路流噪等因素的影響，仍會(huì)存在發(fā)動(dòng)機(jī)半階次噪聲特征。因此圖1中除包含發(fā)動(dòng)機(jī)奇數(shù)、偶數(shù)階次噪聲外，還包括發(fā)動(dòng)機(jī)半階次噪聲。

3.2 傳遞路徑分析

通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)可以確認(rèn)，進(jìn)、排氣空氣動(dòng)力噪聲為該“咆哮”聲的噪聲源。根據(jù)理論分析可知，可通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣歧管的形式和長(zhǎng)度改變進(jìn)、排氣噪聲特性。根據(jù)源-路徑-響應(yīng)分析方法，本文將傳遞路徑分為兩級(jí)進(jìn)行分析：第一級(jí)為噪聲源輻射路徑，主要是指空氣動(dòng)力噪聲向外輻射的路徑；第二級(jí)為整車(chē)空氣傳遞路徑，主要指空氣動(dòng)力噪聲經(jīng)過(guò)第一級(jí)路徑后的輻射噪聲向車(chē)內(nèi)傳遞的路徑。

3.2.1 噪聲源輻射路徑

進(jìn)、排氣空氣動(dòng)力噪聲為輻射噪聲，包括進(jìn)氣系統(tǒng)輻射噪聲和排氣系統(tǒng)輻射噪聲。其中，進(jìn)氣系統(tǒng)輻射噪聲包括進(jìn)氣管口輻射噪聲和進(jìn)氣管路管壁輻射噪聲，進(jìn)氣系統(tǒng)管路以增壓器和中冷器為界，包括增壓器前管路（壓前管路）、增壓器和中冷器間的管路（中冷器進(jìn)氣管路）、中冷器和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管間的管路（中冷器出氣管路），進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲均可能通過(guò)這些管路向外輻射。排氣系統(tǒng)輻射噪聲主要包括排氣系統(tǒng)管口噪聲和排氣管路管壁輻射噪聲。

邀請(qǐng)主觀評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)采用等級(jí)評(píng)分法，利用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架進(jìn)行進(jìn)、排氣系統(tǒng)貢獻(xiàn)量分析。首先將進(jìn)氣管口和排氣管口延長(zhǎng)至試驗(yàn)房間以外，咆哮聲依然存在，因此可以排除進(jìn)、排氣管口輻射噪聲的影響。可以確認(rèn)該問(wèn)題主要由管壁輻射噪聲引起，需完成以下排查工作：

a. 去除排氣側(cè)聲學(xué)包裹；

b. 去除進(jìn)氣側(cè)增壓器前管路（壓前管路）聲學(xué)包裹；

c. 去除進(jìn)氣側(cè)中冷器和增壓器間的進(jìn)氣管路（中冷器進(jìn)氣管）聲學(xué)包裹；

d. 去除進(jìn)氣側(cè)中冷器和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口間的管路（中冷器出氣管）聲學(xué)包裹。

以上每一步完成后均恢復(fù)到初始狀態(tài)（進(jìn)、排氣管路全部進(jìn)行聲學(xué)包裹），方案和結(jié)果如表3所示。經(jīng)以上貢獻(xiàn)量分析，可以確認(rèn)“咆哮”聲主要經(jīng)由中冷器出氣管向外輻射。

3.2.2 整車(chē)空氣傳遞路徑分析

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)分析結(jié)果，以及實(shí)車(chē)駕駛評(píng)價(jià)確認(rèn)，該“咆哮”為輻射噪聲，主要路徑為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣噪聲通過(guò)中冷器出氣管向外輻射，然后經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)艙、車(chē)輛前圍進(jìn)入車(chē)內(nèi)。對(duì)于輻射噪聲，整車(chē)聲學(xué)包裹是主要解決措施。為排除整車(chē)聲學(xué)包裹的差異，依次對(duì)故障車(chē)和基礎(chǔ)車(chē)進(jìn)行整車(chē)氣密性試驗(yàn)和中冷器出氣管到整車(chē)車(chē)內(nèi)的聲衰減試驗(yàn)。其中，整車(chē)氣密性試驗(yàn)的主要目的是確定樣車(chē)無(wú)明顯異常的漏聲孔洞。試驗(yàn)結(jié)果表明，故障車(chē)氣密性與基礎(chǔ)車(chē)基本相當(dāng)，滿足設(shè)計(jì)要求的lt;120 L/s。

隨后進(jìn)行中冷器出氣管到整車(chē)車(chē)內(nèi)的聲衰減試驗(yàn)，主要評(píng)價(jià)整車(chē)聲學(xué)包裹性能差異，如圖6所示。具體方法如下：利用“聲源的互異性”，在車(chē)內(nèi)布置聲源，在中冷器出氣管附近布置傳感器采集近場(chǎng)噪聲，通過(guò)測(cè)試得到聲源處噪聲和近場(chǎng)噪聲，兩者的差值即為整車(chē)車(chē)內(nèi)聲衰減量，測(cè)試結(jié)果如圖7所示，故障車(chē)與基礎(chǔ)車(chē)的聲衰減量相當(dāng)。

4 優(yōu)化方案及驗(yàn)證

通過(guò)以上分析，整車(chē)聲學(xué)包裹對(duì)“咆哮”聲影響非常小，可以從噪聲源和輻射路徑兩個(gè)方面對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)2.1.2節(jié)噪聲源理論分析，可以通過(guò)優(yōu)化進(jìn)氣歧管改變咆哮聲的聲學(xué)特征，但該款發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)車(chē)型和故障車(chē)型通用，更改進(jìn)氣歧管成本較高、周期較長(zhǎng)。因此，綜合分析，減小中冷器出氣管的輻射噪聲為最優(yōu)方案。

本文研究的中冷器出氣管由3段組成，如圖8a所示，左、右兩端為橡膠管，左側(cè)連接中冷器，右側(cè)連接發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，中間為塑料管，內(nèi)部安裝進(jìn)氣流量計(jì)。根據(jù)相關(guān)研究[11]，同等條件下，塑料管隔聲效果優(yōu)于橡膠管。因此，本文通過(guò)加長(zhǎng)中間塑料管（相應(yīng)橡膠管縮短）提高中冷器出氣管的隔聲能力，從而達(dá)到減小中冷器出氣管輻射噪聲的目的。優(yōu)化后方案如圖8b所示，考慮空間布置及代價(jià)最小，左側(cè)橡膠管保持不變，中間塑料管加長(zhǎng)，右側(cè)橡膠管適應(yīng)性變更。采用該優(yōu)化方案后，車(chē)內(nèi)清晰度指數(shù)如圖9所示。最終狀態(tài)下車(chē)內(nèi)清晰度指數(shù)達(dá)到基礎(chǔ)車(chē)水平，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 000～3 000 r/min范圍內(nèi)車(chē)內(nèi)清晰度指數(shù)平均提高5百分點(diǎn)，主觀駕駛評(píng)價(jià)結(jié)果優(yōu)化明顯。增加3臺(tái)樣車(chē)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果均為優(yōu)化方案有效。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文利用“源-路徑-響應(yīng)”分析方法，采用發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖方法確定了咆哮聲的主要噪聲源為活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)吸、排氣產(chǎn)生的進(jìn)氣系統(tǒng)空氣動(dòng)力噪聲，排除了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲和機(jī)械噪聲的影響；其次，采用聲源覆蓋法確認(rèn)中冷器出氣管是“咆哮”異響的主要輻射源，排除了整車(chē)氣密性和聲學(xué)包裹路徑的影響。最后，通過(guò)提高中冷器出氣管隔聲能力，降低了“咆哮”異響的輻射聲源，使車(chē)內(nèi)清晰度指數(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 000～3 000 r/min范圍內(nèi)平均提高了5百分點(diǎn)。

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（責(zé)任編輯 斛 畔）

修改稿收到日期為2024年11月5日。

*基金項(xiàng)目：江西省南昌市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目（洪科字[2023]137號(hào)）。