某轿车基于OPAX方法在解决加速行驶车外噪声中的应用

某轿车基于OPAX方法在解决加速行驶车外噪声中的应用

宋文凤

安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心230601

摘要：利用OPAX的方法对公司某款轿车在半消声室内的静音转毂上进行加速行驶车外噪声（B方法）分析，测试分析出进气系统、排气系统、发动机、轮胎等各子系统等效声源对加速行驶车外噪声（B方法）的贡献量，并对进气系统、排气系统、轮胎等进行分析优化，降低加速行驶车外噪声（B方法），达成指标要求。

关键词：OPAX等效声源贡献量

1引言

目前国内泛亚不但研究加速行驶车外噪声（B方法）在道路上的测试，还正在推动在半消声室内的转毂上进行加速行驶车外噪声（B方法）测试成为国标的研究。为了应对这一新法规的实施，故开展加速行驶车外噪声（B方法）贡献量分解技术研究项目。

2加速行驶车外噪声问题分析

对某轿车进行加速行驶车外噪声（B方法）测试时，与竞品车对比，有1.8dB(A)的差距。需要对某车加速行驶车外噪声（B方法）进行优化。

3OPAX加速行驶车外噪声原理分析

3.1OPAX建模分析流程

传递路径分析模型的结构振动或声学载荷由主动端通过悬置或空气路径传递至被动端，再经过被动端系统传递至目标点。对于加速行驶车外噪声来说，只有声学载荷通过空气路径传递至目标点，这里的声载荷就是产生加速行驶车外噪声的轮胎、动力总成等辐射的噪声，目标点就是这些源辐射的噪声形成的加速行驶车外噪声结果.

3.1.1测试流程

OPAX方法的建模分析流程如图1所示

3.2OPAX加速行驶车外噪声试验分析

3.2.1OPAX加速行驶车外噪声试验分析思路

采取在整车半消声室内对加速行驶车外噪声进行OPAX试验分析。为了保证室内外加速行驶车外噪声的一致性，需要先进行室内外加速行驶车外噪声等效试验,在室内的加速行驶车外噪声能够模拟室外的加速行驶车外噪声的基础上，在室内进行加速行驶车外噪声的OPAX试验分析。

3.2.2室内的加速行驶车外噪声模拟室外的加速行驶车外噪声

3.2.2.1试验原理

参照试验标准[1]，在室内模拟通过噪声测量系统中，麦克风阵列测得的数据与汽车在移动过程中经过不同位置时测得的数据保持一致。

根据测量数据合成相应的时间信号并用它代替移动源，从而产生与室外测量中汽车通过测量点时同样的效果。

路面结构对轮胎噪声有影响，使室内外测量结果不同。将加速行驶车外噪声（B方法）分为两部分：动力总成传动系噪声和轮胎/路面噪声。将室内测得的动力总成传动系噪声和室外测量计算的轮胎/路面噪声总和作为室内加速行驶车外噪声（B方法）。

3.2.2.2试验设计

⑴.测点布置

(2)测试流程

1.动力传动系噪声

试验时，用固定系统将汽车固定在室内半消声室的转毂试验台上。根据选择的档位进行加速行驶车外噪声（B方法）的动力传动系噪声测量。

L左手边麦克风阵列L0麦克风阵列中心点R右手边麦克风阵列R0麦克风阵列中心点

1吸声材料2虚拟线BB’3虚拟线PP’4虚拟线AA’

5后通风口6前通风口7转毂8消声室中心点9驱动方向

10虚拟中心线CC’

a)消声室及麦克风布置

AA’线加速始端线BB’线加速终端线CC’线行驶中心线

b)试验场及麦克风布置

图3测点布置示意图

a)加速噪声测量

利用CAN装置监控室内外噪声的发动机的扭矩和转速控制在10%的范围以内，保证室内外的动力传动系噪声一致。

b)匀速噪声测量（PMR＜25的汽车，无需进行匀速噪声测量）

采用加速噪声测量时相同的档位，并稳定住加速踏板，以50±1km/h的速度匀速行使。

c)轮胎噪声测量（加速行驶车外噪声减去此轮胎噪声，得到动力传动系噪声）

测量方法类似于轮胎/路面噪声测量。

2.轮胎/路面噪声

这个模型将轮胎路面噪声分为两个主要部分：自由滚动噪声和转矩的影响。

a)自由滚动噪声计算

目标车速（到达PP’线的速度）分别定为40、50、60、70、80、90km/h。以略高于目标速度的某一速度驶入测试区域，在AA’线之前将发动机关闭或者使变速杆处于空挡（发动机怠速），但要确保减速度不大于0.3m/s2。

轮胎自由滚动噪声可以通过一个对数回归模型进行描述。

其中：

ɑ、β—自由滚动噪声系数，单位：dB(A)；

V—车辆速度，单位：km/h；

X—车辆的位置坐标。

a)转矩影响噪声计算

转矩对轮胎噪声的影响可以通过标准的计算函数得出。在这种情况下，有以下假设：标准函数在每个X方向都相同并且结果只是一个加速度函数。转矩影响计算函数如下：

其中：

ζ—标准转矩影响系数（ζ介于0.075（粗糙测试路面）和0.15（平整测试路面）之间）；

V—车辆速度，单位：km/h；

X—车辆的位置坐标。

a)轮胎/路面噪声的温度修正

为了适应从路面到室内的滚动噪声测试条件的变化，温度校正需要使用以下关系：

其中：

θ—测试路面表面温度；

对于乘用车轮胎（C1），系数C被定义为：

θ>20°CC=-0.03dB/°C

θ<20°CC=-0.06dB/°C

a)轮胎/路面噪声

3.室内加速行驶车外噪声计算

室内加速行驶车外噪声（B方法LTVN）是室内动力传动系噪声（LPTNi）和轮胎/路面噪声（LTRN）之和。

测试结果室内外加速行驶车外噪声控制在1.0dB(A)以内，如表3。

表3加速行驶车外噪声室内与室外道路上的差值

3.2.3.3模型搭建结果

采集加速行驶车外噪声各子系统等效噪声源的声学载荷，利用互易法测出表5所列的这些等效声源与参考点、目标点（加速行驶车外噪声测试点）各个路径的传递函数如图5。利用某车这些子系统等效噪声源与相应的传递路径，对加速行驶车外噪声目标点噪声贡献量的叠加拟合，最后完成加速行驶车外噪声OPAX的传递路径分析模型搭建。

3.2.4贡献量试验分析

通过OPAX模型拟合的加速行驶车外噪声和实测的结果声学特性基本吻合6，可以判断出路径的数据采集是完整的，其结果是可以信任。下一步利用拟合的加速行驶车外噪声能够用于问题排查。

利用模型搭建及软件分析识别出轮胎、进气、发动机、排气子系统噪声源的频谱特性和他们的噪声值大小7。下一步针对有问题的子系统噪声源进行整改验证，为找出可整改的方案做准备。

4优化验证分析

通过对轮胎花纹、进气谐振腔、发动机隔热罩、排气消声器增长出气管措施使加速行驶车外噪声优化后加速行驶车外噪声降低了1.9dB(A)，目前最终结果为68.4dB(A)，与竞品车水平相当（68.5dB(A)），符合目标要求。

结论

本文对某开发车型在室外道路上进行加速行驶车外噪声（B方法）测试不满足设计要求，首先利用半消声室内模拟室外道路上的加速行驶车外噪声（B方法）试验方法对某车型进行加速行驶车外噪声（B方法）测试，并控制在1.0dB(A)以内。再次在半消声室内利用OPAX的方法，进行OPAX模型的搭建，对引起加速行驶车外噪声（B方法）的子系统噪声源进行分析，最后对子系统噪声源如轮胎、发动机、进排气等进行优化，最终解决了加速行驶车外噪声（B方法）的问题。

参考文献

[1]《ISO362-3-2016MeasurementofNoiseEmittedbyAcceleratingRoadVehicle-EngineeringMethod-Part3:IndoorMandNCategory》

[2]《GB1945-20××汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》

[3]宋海生.基于扩展OPAX传递路径方法的轻型客车振动控制研究[D].长春：吉林大学，2012.

[4]杨明亮，丁渭平，王延克.基于LMSTest.Lab的车内声振传递路径分析[A].2009年LMS论文集[C]