车内显著噪声产生机理分析

摘要：本文研究了某配置为直列四缸发动机的轿车在行驶过程中的噪声特性，并在装载有底盘测功机的车用半消声室成功复现了该车所产生的噪声问题，通过对相关位置的振动与噪声数据的采集与分析，明确了在两段特定转速范围，车内产生异于其他转速范围的较显著噪声水平，并对比分析了该两段车内噪声信号的特性与产生机理，同时对于所得结论也进行了试验验证。

关键词：车内噪声，声振特性

1 前言

车用内燃机是车内噪声的主要来源之一，主要通过空气传播与固体传播两种途径传入轿车，并经车内空气载体传入人耳。内燃机工作时产生噪声的因素很多，只有了解了产生噪声的振动源及其噪声产生的机理对症下药，特别是其传播途径的把握，才能有效控制车内噪声水平[1]。

本文所研究车辆在两段特定的转速范围产生了类似的轰鸣噪声现象，利用 LMS 数据采集与分析软件的应用，通过试验以及谱分析和相干分析方法成功识别了两段轰鸣噪声的产生机理。

2 发动机声振特性测试与分析

2.1 试验准备

鉴于试验主要分析对象为两段特定转速范围的振动与噪声，需要进行整车的声振特性测试，试验地点为装载有底盘测功机的车用半消声室；试验工况为加减速工况；所测加速度信号包括发动机振动以及各车身结构板件的振动；所测声压信号为驾驶员右耳位置噪声以及后排乘员右耳位置；同时记录发动机转速信号。

试验采集振动信号所用的加速度传感器为美国 PCB 公司生产的ICP 压电式加速度传感器，采集噪声信号所用的麦克风为德国GRAS 公司生产的ICP 压电式麦克风。试验所用数采设备为LMS 公司的SCADASⅢ SC316W 信号放大和智能采集系统，测试采用LMS Test.lab 旋转机械模块测试，具有实时性好、测试分析方便等优点，数据处理分析主要采用Test.lab 以及CADA-X 软件。

2.2 车内噪声特性初步分析

由于试验场所为消声室的转鼓试验台架上，所模拟的为路面状况良好的沥青路面，所以在车辆急加减速工况下的车内噪声三维谱阵图中[2]，与路面不平度相关的纵向能量分布不明显，从而实现了发动机与路面两个噪声振源的分离，明确发动机振动为主要噪声源。

利用 Test.lab 的三维谱阵分析（Waterfall）出图功能，可以看出车内噪声能量主要分布在发动机二阶振动和部分高阶振动相应的频段和转速范围内，特别是在1000~1500rpm 以及3900~4100rpm 转速范围，发动机二阶振动位置处能量分布最大，这与试驾时听到的共鸣声位置一致，并且前后排位置都有类似能量分布关系。
3 结论

对于属于旋转机械信号范畴的发动机振动噪声，通过信号的三维谱阵分析能较清晰地辨识出信号的能量阶次分布，本文所研究车辆的车内噪声能量以发动机二阶为主要成份。

轿车顶棚作为车身组成中较大面积的板件容易对车内产生较大的噪声贡献，在其结构设计过程中，要重点考虑抑制其振动辐射。

虽然在两段转速范围内，车内噪声水平有类似的表象，即噪声水平都较高，主观上也产生相同的轰鸣的感觉，但产生的机理有所不同。对于1000~1500rpm 转速范围的显著噪声排气系统的贡献较大，而对于3900~4100rpm 转速范围的显著噪声车顶棚的振动辐射贡献较大，由此也决定了必须要采取不同的改进措施，才能有效改善车内噪声状况。

通讯员：羽轩转载