來源：
內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生噪聲的因素很多，只有了解了產(chǎn)生噪聲的振動(dòng)源及其噪聲產(chǎn)生的機(jī)理對癥下藥，特別是其傳播途徑的把握，才能有效控制車內(nèi)噪聲水平。
車輛在兩段特定的轉(zhuǎn)速范圍產(chǎn)生了類似的轟鳴噪聲現(xiàn)象，利用LMS數(shù)據(jù)采集與分析軟件的應(yīng)用，通過試驗(yàn)以及譜分析和相干分析方法成功識別了兩段轟鳴噪聲的產(chǎn)生機(jī)理。
2 發(fā)動(dòng)機(jī)聲振特性測試與分析
2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備
鑒于試驗(yàn)主要分析對象為兩段特定轉(zhuǎn)速范圍的振動(dòng)與噪聲，需要進(jìn)行整車的聲振特性測試，試驗(yàn)地點(diǎn)為裝載有底盤測功機(jī)的車用半消聲室；試驗(yàn)工況為加減速工況；所測加速度信號包括發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)以及各車身結(jié)構(gòu)板件的振動(dòng)；所測聲壓信號為駕駛員右耳位置噪聲以及后排乘員右耳位置；同時(shí)記錄發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號。
試驗(yàn)采集振動(dòng)信號所用的加速度傳感器為美國PCB 公司生產(chǎn)的ICP 壓電式加速度傳感器，采集噪聲信號所用的麥克風(fēng)為德國GRAS 公司生產(chǎn)的ICP 壓電式麥克風(fēng)。試驗(yàn)所用數(shù)采設(shè)備為LMS 公司的SCADASⅢ SC316W 信號放大和智能采集系統(tǒng)，測試采用LMS 旋轉(zhuǎn)機(jī)械模塊測試，具有實(shí)時(shí)性好、測試分析方便等優(yōu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)處理分析主要采用以及CADA-X軟件。
2.2 車內(nèi)噪聲特性初步分析
由于試驗(yàn)場所為消聲室的轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺架上，所模擬的為路面狀況良好的瀝青路面，所以在車輛急加減速工況下的車內(nèi)噪聲三維譜陣圖中，與路面不平度相關(guān)的縱向能量分布不明顯，從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)與路面兩個(gè)噪聲振源的分離，明確發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)為主要噪聲源。
利用的三維譜陣分析（Waterfall）出圖功能，如圖1所示，可以看出車內(nèi)噪聲能量主要分布在發(fā)動(dòng)機(jī)二階振動(dòng)和部分高階振動(dòng)相應(yīng)的頻段和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，特別是在1000~1500rpm以及3900~4100rpm轉(zhuǎn)速范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)二階振動(dòng)位置處能量分布最大，這與試駕時(shí)聽到的共鳴聲位置一致，并且前后排位置都有類似能量分布關(guān)系。
圖1 車內(nèi)噪聲云圖
為進(jìn)一步明確加減速工況下車內(nèi)噪聲能量的階次分布，利用CADA-X的階次分析功能，得出車內(nèi)噪聲能量階次分布圖，從圖2上可看出（綠色為前排位置，黃色為后排位置），車內(nèi)噪聲能量以二階成分為主。
圖2 車內(nèi)噪聲能量階次分布圖
2.3 實(shí)車板件振動(dòng)特性分析
鑒于固體傳播方式的噪聲，最終都將通過車身板件產(chǎn)生振動(dòng)輻射噪聲，研究表明，固體振動(dòng)產(chǎn)生聲壓的大小與固體振動(dòng)的速度成正比，如下式：
p1/p2=v1/v2
式中：p——聲壓；v——振動(dòng)速度。
所以進(jìn)一步分析各車身板件振動(dòng)，包括防火墻振動(dòng)、車身底板振動(dòng)、儀表盤振動(dòng)、頂棚等板件振動(dòng)與車內(nèi)噪聲的相干情況。分析結(jié)果表明，車內(nèi)噪聲與頂棚振動(dòng)加速度的二階相干值在0.8以上，即頂棚在轉(zhuǎn)速范圍為3900~4100rpm噪聲的貢獻(xiàn)程度較高。
圖3為頂棚部分位置振動(dòng)能量階次分布圖，從中可看出，各階次中二階所占能量最大，說明頂棚以發(fā)動(dòng)機(jī)二階振動(dòng)為主。并從頂棚振動(dòng)自功率譜圖中可以發(fā)現(xiàn)在3900~4100rpm處的二階振動(dòng)即頻率130~140Hz處有明顯共振峰值。
圖3 2檔加速工況各階振動(dòng)能量分布圖
由此得出結(jié)論，發(fā)動(dòng)機(jī)的二階振動(dòng)所引起車身頂棚的振動(dòng)對3900~4100rpm轉(zhuǎn)速范圍的較明顯的噪聲水平貢獻(xiàn)較大；但對于1000~1500rpm轉(zhuǎn)速范圍的顯著噪聲水平，其能量也以二階為主，但板件輻射噪聲的貢獻(xiàn)不是很明顯。
2.4 排氣噪聲分析
如圖4所示為各工況下排氣近場噪聲水平圖，排氣噪聲在1250~2000rpm轉(zhuǎn)速范圍有較突出的噪聲水平，這點(diǎn)與車內(nèi)1000~1500rpm轉(zhuǎn)速范圍出現(xiàn)的顯著噪聲相對應(yīng)，因此推斷排氣對該轉(zhuǎn)速范圍噪聲貢獻(xiàn)較大。
圖4 排氣近場噪聲總水平圖
3 試驗(yàn)驗(yàn)證
3.1 頂棚振動(dòng)影響的試驗(yàn)驗(yàn)證
鑒于頂棚振動(dòng)較大，所以對頂棚進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，達(dá)到抑制其振動(dòng)的目的。 通過對加減速工況分析，頂棚減振效果非常明顯，如圖5所示為頂棚部分位置振動(dòng)抑制效果（藍(lán)色為原信號，紅線為改進(jìn)后信號），從圖中可看出，特別是在3900~4100rpm轉(zhuǎn)速范圍的二階振動(dòng)幅值抑制最為明顯，振動(dòng)將近減少了一倍?？傊?，通過對頂棚結(jié)構(gòu)的改善，有效地降低了頂棚的振動(dòng)輻射，尤其是二階振動(dòng)輻射。
圖5 頂棚振動(dòng)抑制效果圖
再通過頂棚結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后的噪聲變化分析，在加減速工況3900~4100rpm轉(zhuǎn)速范圍取得了良好的降噪效果，其中駕駛員右耳位置在2檔加速工況下降噪約為4dB，2檔減速工況下降噪聲約達(dá)7dB, 后排乘客右耳位置在2檔加速工況下降噪不明顯，但2檔減速工況下降噪也有3dB。同時(shí)3檔下的測試分析結(jié)果也有較類似的結(jié)論。
因此在抑制了頂棚振動(dòng)之后，對于3900~4100rpm轉(zhuǎn)速范圍的顯著噪聲，在整體上取得了良好的降噪的效果。由此證明了前述分析判斷的正確性，即對于3900~4100rpm轉(zhuǎn)速范圍的顯著噪聲，車身頂棚的振動(dòng)輻射貢獻(xiàn)較大。
3.2 排氣噪聲影響的試驗(yàn)驗(yàn)證
為了驗(yàn)證排氣對車內(nèi)噪聲的影響，使用一較大的輔助消聲器將排氣進(jìn)行消聲處理，消弱其在1250~2000rpm轉(zhuǎn)速范圍的突出的噪聲水平，同時(shí)測量車內(nèi)噪聲特性的變化情況。測試結(jié)果表明，在經(jīng)上述處理后，車內(nèi)1000~1500rpm轉(zhuǎn)速范圍的噪聲水平明顯改善，圖6 為部分工況的車內(nèi)噪聲的改進(jìn)效果，在1000~1500rpm轉(zhuǎn)速范圍達(dá)到了4dB以上的降噪量，即證明了排氣噪聲對與車內(nèi)在1000~1500rpm轉(zhuǎn)速范圍的噪聲的貢獻(xiàn)較大。
圖6 排氣處理效果圖
4 結(jié)論
對于屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械信號范疇的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)噪聲，通過信號的三維譜陣分析能較清晰地辨識出信號的能量階次分布，本文所研究車輛的車內(nèi)噪聲能量以發(fā)動(dòng)機(jī)二階為主要成份。
轎車頂棚作為車身組成中較大面積的板件容易對車內(nèi)產(chǎn)生較大的噪聲貢獻(xiàn)，在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要重點(diǎn)考慮抑制其振動(dòng)輻射。
雖然在兩段轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，車內(nèi)噪聲水平有類似的表象，即噪聲水平都較高，主觀上也產(chǎn)生相同的轟鳴的感覺，但產(chǎn)生的機(jī)理有所不同。對于1000~1500rpm轉(zhuǎn)速范圍的顯著噪聲排氣系統(tǒng)的貢獻(xiàn)較大，而對于3900~4100rpm轉(zhuǎn)速范圍的顯著噪聲車頂棚的振動(dòng)輻射貢獻(xiàn)較大，由此也決定了必須要采取不同的改進(jìn)措施，才能有效改善車內(nèi)噪聲狀況。
（轉(zhuǎn)載）
