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整車風(fēng)噪性能相關(guān)性分析研究
2021-10-23 20:06:42· 來源：電動(dòng)學(xué)堂 作者：姜豪等
文章來源：1.汽車噪聲振動(dòng)和安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.長(zhǎng)安汽車工程研究總院引言目前，汽車噪聲振動(dòng)開發(fā)主要手段為源頭控制和路徑控制。其中，汽車噪聲源頭主要包
文章來源：1.汽車噪聲振動(dòng)和安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.長(zhǎng)安汽車工程研究總院
引言
目前，汽車噪聲振動(dòng)開發(fā)主要手段為源頭控制和路徑控制。其中，汽車噪聲源頭主要包括動(dòng)力總成噪聲、路躁和風(fēng)噪，針對(duì)這些源頭的噪聲控制方法已有大量研究。對(duì)于噪聲傳遞路徑，目前主要有整車氣密性、噪聲衰減量的控制。整車氣密性代表著車體孔洞、縫隙與密封系統(tǒng)的密封性能，外界噪聲可直接通過這些路徑進(jìn)入車內(nèi)，增大車內(nèi)噪聲。噪聲衰減量反映了車外噪聲經(jīng)過車體之后損失能量的大小，即車體對(duì)外界噪聲的隔絕程度，噪聲衰減量越大，則車體隔聲性能越好。
例如，針對(duì)動(dòng)力總成噪聲、路噪，通過其發(fā)聲點(diǎn)到車內(nèi)人耳的噪聲衰減量來進(jìn)行路徑控制。例如輪胎噪聲衰減量則是通過在輪胎位置布置高頻體積聲源，車內(nèi)布置麥克風(fēng)而測(cè)試得到。風(fēng)噪由于源頭遍布車身外表面，傳遞路徑較為復(fù)雜，目前行業(yè)內(nèi)沒有獲得統(tǒng)一認(rèn)可的隔聲衡量指標(biāo)，這給汽車工程師帶來較多困擾。而且目前針對(duì)風(fēng)噪的研究更多集中于對(duì)氣動(dòng)噪聲源頭的試驗(yàn)和仿真研究，針對(duì)風(fēng)噪傳播路徑的隔聲研究較少。
因此，本文試圖基于風(fēng)噪動(dòng)態(tài)性能及現(xiàn)有路徑隔聲性能指標(biāo)，通過統(tǒng)計(jì)分析找到它們之間的聯(lián)系，從而指導(dǎo)工程師進(jìn)行風(fēng)噪傳播路徑隔聲性能的控制和開發(fā)。本文首先對(duì)性能參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，然后研究了整車氣密性、路徑噪聲衰減量與整車噪聲衰減量對(duì)道路風(fēng)噪性能的影響規(guī)律。
1測(cè)試數(shù)據(jù)分析
為了探究整車氣密性、路徑噪聲衰減量、整車噪聲衰減量對(duì)道路風(fēng)噪性能參數(shù)的影響規(guī)律，對(duì)15輛車的整車氣密性、路徑噪聲衰減量、整車噪聲衰減量與道路風(fēng)噪性能參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試和統(tǒng)計(jì)分析。
1.1整車氣密性
整車氣密性的測(cè)試結(jié)果如圖1所示，可以看出，各車型氣密性水平相差較大，轎車車型平均水平為34.7L/s，SUV車型平均水平為53.5L/s，轎車車型氣密性標(biāo)準(zhǔn)差為10.0L/s，SUV車型氣密性標(biāo)準(zhǔn)差為14.1L/s。SUV車型的平均密封水平相對(duì)轎車較差，且波動(dòng)水平也較轎車大。
1.2噪聲衰減量
噪聲衰減量分為路徑噪聲衰減量與整車噪聲衰減量[9]，結(jié)果分別如如圖2、圖3所示。本文路徑噪聲衰減量選取輪胎路徑噪聲衰減量進(jìn)行衡量?？梢钥闯?，各車型輪胎路徑隔聲與整車隔聲差異較大，其中7臺(tái)轎車的平均輪胎噪聲衰減量為64.88dB，平均整車噪聲衰減量為29.9dB，8臺(tái)SUV的平均輪胎噪聲衰減量為64.0dB，平均整車噪聲衰減量為29.8dB。
1.3道路行駛風(fēng)噪性能
圖4至圖6分別展示了各車型道路行駛工況下的聲壓級(jí)、語言清晰度及響度，表1表示各車型的風(fēng)噪性能平均水平。
可以看出，各車型的風(fēng)噪性能差異較大，其中，轎車車型的平均聲壓級(jí)為64.74dB(A)，SUV車型的平均聲壓級(jí)高于轎車，為66.45dB(A)，這是由于SUV車型迎風(fēng)面積更大，因此整體氣動(dòng)噪聲會(huì)更大。轎車車型的平均語言清晰度高于SUV車型，響度要低于SUV車型，整車車內(nèi)聲品質(zhì)較好。
2相關(guān)性分析
2.1靜態(tài)性能相關(guān)性分析
為研究整車氣密性對(duì)輪胎噪聲衰減量、整車噪聲衰減量的影響規(guī)律，對(duì)輪胎噪聲衰減量、整車噪聲衰減量與整車氣密性的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了分析，如圖7、圖8所示?？煽闯觯徽撌禽喬ピ肼曀p量還是整車噪聲衰減量，其并不完全取決于整車氣密性，相關(guān)系數(shù)較小。但從變化趨勢(shì)可以看到，噪聲衰減量隨著氣密性增大而不斷減小，說明隔聲性能開發(fā)需要關(guān)注氣密性的影響。
2.2動(dòng)靜態(tài)性能相關(guān)性分析
為研究輪胎噪聲衰減量、整車噪聲衰減量和整車氣密性等靜態(tài)性能指標(biāo)對(duì)道路行駛風(fēng)噪的聲壓級(jí)、語言清晰度和響度等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的影響規(guī)律，下面進(jìn)行了聲壓級(jí)、語言清晰度、響度與噪聲衰減量、氣密性的相關(guān)性分析，皮爾森相關(guān)系數(shù)r用于表示不同變量間的相關(guān)程度。
圖9至圖11展示了輪胎噪聲衰減量與聲壓級(jí)、語言清晰度、響度相關(guān)性分析結(jié)果，可以看出聲壓級(jí)、語言清晰度、響度等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)與輪胎噪聲衰減量相關(guān)性較大,相關(guān)系數(shù)分別為-0.63、0.64和-0.62。聲壓級(jí)與響度隨隔聲水平提升而不斷下降，語言清晰度隨隔聲水平提升而不斷增大，因此，風(fēng)噪性能開發(fā)需要重點(diǎn)關(guān)注輪胎噪聲衰減量，輪胎噪聲衰減量越大，則整車道路行駛風(fēng)噪表現(xiàn)越好。
圖12至圖14展示了整車噪聲衰減量與聲壓級(jí)、語言清晰度、響度相關(guān)性分析結(jié)果，可以看出聲壓級(jí)、語言清晰度、響度等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)與整車噪聲衰減量的相關(guān)系數(shù)較小，即相關(guān)性較小。
圖15至圖17展示了整車氣密性與聲壓級(jí)、語言清晰度、響度的相關(guān)性分析結(jié)果，可以看出聲壓級(jí)與氣密性的相關(guān)性程度最大，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.75，其次為響度與語言清晰度，相關(guān)系數(shù)分別為0.73與-0.61。因此，風(fēng)噪性能開發(fā)過程中也需重點(diǎn)關(guān)注氣密性，氣密性水平越小，則整車道路行駛風(fēng)噪表現(xiàn)越好。
通過以上分析可知，整車道路風(fēng)噪的聲壓級(jí)、語言清晰度、響度等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)與輪胎噪聲衰減量和整車氣密性等靜態(tài)性能指標(biāo)相關(guān)性較大，而與整車噪聲衰減量相關(guān)性不大。該結(jié)論可用于指導(dǎo)風(fēng)噪性能開發(fā)，即整車風(fēng)噪目標(biāo)制定需要考慮路徑噪聲衰減量與整車氣密性，風(fēng)噪性能要求越高，則輪胎路徑噪聲衰減量需要越大，整車氣密性需要越小。
2.3相關(guān)性分析模型建立
由以上分析可知，整車道路行駛風(fēng)噪性能與整車氣密性及輪胎噪聲衰減量相關(guān)性較高，通過建立他們之間的相關(guān)性關(guān)系，可通過整車氣密性及輪胎噪聲衰減量等靜態(tài)性能去預(yù)測(cè)風(fēng)噪動(dòng)態(tài)性能的表現(xiàn)。
其中：SPL表示聲壓級(jí)，AI表示語言清晰度，Sone表示響度，Q表示整車氣密性，TPNR表示輪胎噪聲衰減量。
公式表明，整車氣密性增大，聲壓級(jí)、響度增加，而語言清晰度變小，性能變差；整車氣密性變小，聲壓級(jí)、響度減小，而語言清晰度增大，性能變好。輪胎噪聲衰減量減小，聲壓級(jí)、響度增加，而語言清晰度變小，性能變差；輪胎噪聲衰減量增大，聲壓級(jí)、響度減小，而語言清晰度增大，性能變好。
3結(jié)論
本文對(duì)多款車型靜態(tài)性能指標(biāo)與動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與相關(guān)性分析，結(jié)論如下：
（1）輪胎噪聲衰減量、整車噪聲衰減量與整車氣密性相關(guān)關(guān)系較小。
（2）道路風(fēng)噪的聲壓級(jí)、語言清晰度、響度等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)與輪胎噪聲衰減量和整車氣密性等靜態(tài)性能指標(biāo)相關(guān)性較大，而與整車噪聲衰減量相關(guān)性較小。其中，語言清晰度與輪胎噪聲衰減量相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.64，聲壓級(jí)與整車氣密性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.75。
（3）通過建立聲壓級(jí)、語言清晰度和響度與整車氣密性、輪胎噪聲衰減量的定量公式，表明通過靜態(tài)性能可以預(yù)測(cè)風(fēng)噪動(dòng)態(tài)性能的表現(xiàn)。
（4）研究結(jié)論表明整車道路風(fēng)噪開發(fā)需協(xié)同考慮輪胎路徑噪聲衰減量與整車氣密性，風(fēng)噪性能要求越高，則輪胎路徑噪聲衰減量需要越大，整車氣密性需要越小。
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