第24卷第2期
V01.24No.2
湖
北工业大
学学报
2009年04月
Apr.2009
JournalofHubeiUniversityofTechnology
[文章编号]1003--4684(2009)02—0004—03
汽车车内行驶噪声测试的阶次跟踪法
胡
溧,丁卫东,郭健忠
(武汉科技大学汽车与交通工程学院,湖北武汉430081)
[摘要]应用PUI,SE测试分析系统中阶次跟踪法。测试分析某型乘用车车内四个位置的噪声水平随发动机转速变化的关系.揭示了该型汽车在测试工况下,不同的转速对车内噪声的贡献规律.为降低车内行驶噪声和
振动响应提供r重要的分析依据和参考.
[关键词]阶次跟踪;行驶噪声;汽车[中图分类号]TK417
/
[文献标识码]:A
随着汽车保有量的迅速增加和人们环保意识的不断提高,车辆噪声问题已引起全社会的高度重视.
在此背景下,车辆的NVH(Noise/Vibration/
励的频率是基频的整数倍,那么它会做出相同的响应.这种特性也适用于其它有限转动的非线性系统响应.当周期性载荷改变它们的转动速度时,响应的频率也将随着改变.既然在正常情况下机械系统的传递特性取决于它的频率。那么这些正弦波的振幅和相位也将随着周期性激励的改变而相应地改变它们的速度.这些具有周期性激励常数倍基频的正弦波也常常称为该激励的谐波或阶次函数.阶次同旋转机械的转速、频率的关系
埘=60f.
(1)
Harshness)性能正逐渐演变为重要的设计指标[1’2].车内噪声指的是行驶的汽车乘坐室或驾驶室内存在的噪声,车内噪声极易使乘车人员感到疲劳,对汽车的舒适性有重要影响.汽车噪声控制水平,尤其是车内噪声控制水平已经成为决定车型开发成功与否不可或缺的重要影响因素之一Ls3.
发动机噪声是汽车噪声的主要来源之一.汽车行驶时发动机转动对车内噪声的影响并不是一个稳定不变的恒定状态,而是一个非线性的不稳定状态,所以测壁起来比较困难.现在常用的几种方法都是模拟近似计算,相当于间接计算,最后的结果变化很大,其准确性就是一个值得考虑的问题L4,5].笔者采用阶次跟踪方法对轿车车内行驶噪声进行测试,并且分析了发动机转速对车内不同座位噪声水平的影响,为下一步降噪提供了重要依据.1
1.1
式中:咒代表所研究的阶次;C为转速,r/rain;f为频
率,Hz.
本次试验正是要通过阶次分析,找出汽车加速过程中的噪声在发动机的哪些转速下尤为显著,以及汽车的总体噪声与发动机转速的阶次关系.1.2试验用仪器设备
试验对象为某国产品牌轿车.试验采用的仪器是丹麦B&K公司生产的PULSE3560多分析系统,配有FFT&CPB分析软件Type7700.FFT分析
阶次跟踪法测量车内噪声
阶次跟踪的基本原理
软件Type7770、阶次分析Type7702、Void—Kalman滤波阶次跟踪软件Type7703、及两个4188传声器,一个PCB公司生产3560C耐高温振动传感器和7个PCB公司生产的振动传感器.
1.3试验方法和过程
阶次跟踪是从周期载荷作用(特别是旋转机械)的测试系统中分离正弦成分的一种信号处理方法,被广泛用于系统的故障诊断、设计和综合分析.在测试周期载倚作用下的机械系统的过程中,如一个或者多个轴旋转的系统激励为叠加的正弦波,而且激
[收稿日期]2009一03—20
传感器3560C安装在发动机空气滤清器靠近带轮一侧,Type7702中的Auto—tracker专门用来分析这个振动信号,通过分析得到发动机转速信号.试
[作者简介]胡溧(1977--),男,湖北武汉人,武汉科技大学讲师,工学博士,研究方向:噪声与振动控制,汽车NVH.
万方数据
第24卷第2期
胡溧等汽车车内行驶噪声测试的阶次跟踪法5
验时车内传声器的布置符合GB/T18697—2002规范.7个普通振动传感器的位置分布如下:2个位于车顶棚,5个位于车底盘(在底板主驾驶、副驾驶、后排两个座位位置以及行李箱中间位置各布置一个传感器,共计5个).试验道路要求路面无水,水平风力小于3级,试验时天气晴朗.试验时,等发动机转速稳定到900r/min后,变速器挂三档,并将油门一脚踩到底,使汽车均匀加速至发动机转速达到6000
r/rain,测量全过程车内驾驶座位、副驾驶座位、左后
以及右后四个不同座位的耳旁噪声.
2测试结果及其分析
首先通过阶次跟踪测试仪器测得的转速信号来判断发动机工作状况.由试验所得发动机转速随时间变化曲线如图1所示.
,
.曼g
二
考
\
瑙辩
O
图1加速过程发动机转速随时间变化曲线
图1中横坐标为加速时间,纵坐标为测得的发动机转速.从图中可以看出,汽车在加速过程中,发动机的转速近似随着时间成正比增大,说明此过程发动机的运行平稳.
其次,进行主驾驶位置加速全过程阶次分析.图2给出了主驾驶位置加速全过程阶次分析瀑布图.图中横坐标为阶次,纵坐标为发动机的转速。颜色不同表示噪声水平的不同.从图中可以看出,在发动机的正确性,即在发动机主轴每一旋转周,活塞往复一次,施加给气缸2次冲击载荷.而在其他不同的阶出某一特定转速进行阶次分析,就能很方便地跟踪到该转速下影响噪声水平的主要阶次,从而为后面的降噪提供依据.
图3给出了当发动机2
250r/rain时主驾驶位
置阶次分析曲线图.从图中可以看出,此转速下的2
阶、4阶、6阶、7阶转速对主驾驶位置的噪声水平贡
献较大.产生原因很多,初步判断可能是因发动机减
万
方数据的,因此,在振动噪声控制过程中,应首先找出其原
因并加以分析进行解决.
图2主驾驶位置加速全过程阶次分析瀑布图
8580
75
70∞65勺60
bb
50450
l
2
3
4
5678910
转速/(kr・rain。)
图3发动机2250r/min时主驾驶位置阶次
分析曲线图
最后进行阶次的能量分析.图4给出了发动机在不同转速时主驾驶位置的各阶次能量曲线图。图中上方的曲线为主驾驶位置总的声能量,下方的曲线为2阶转速时主驾驶位置的声能量.可见2阶转速的声能量是总声能鼍的主要组成部分.
由于篇幅限制,省略了其他3个位置的阶次分析图,只在下文给出结论.
∞
q
转速/(kr・rain‘1)
图4
主驾驶位置的阶次能量图
3
结论
针对在加速过程中车内4个不同座位的噪声阶
次分析,可以得出以下结论:
1)整个加速过程中主要的噪声来源为发动机转
速的二次谐波,也称为二阶激励。且后排受二阶激励的影响比前排要大;除二阶外,四阶激励对整车的噪声也有一定的影响,但是没有二阶的影响大.
2)在低转速下,噪声几乎全部是来源于发动机的二阶激励。随着转速的增加,噪声频谱中的高阶谐
波逐渐增加,高阶激励对整车的噪声也产生了一定
从低到高整个转速范围内的2阶转速上,车内主驾驶位置的耳旁噪声水平都比较高.这个正好反映了4冲程发动机工作的特性,也同时验证了阶次分析次,只存在于某一个或某几个转速范围内.因此,选振块对这一转速下的减振和降噪效果不理想造成
6
湖北
工
业大学学报
2009年第2期
的影响,但总体上二阶占主体.
3)主驾驶位置的峰值噪声主要集中在2
min、2600r/min、3300r/min以及3700
400r/
[参考文献]
r/min转
[1]靳晓雄,张立军.汽车噪声的预测与控制EM3.上海:同
600
速下.
4)后排位置的峰值噪声主要集中在2
min、2900r/min以及4400
r/
[2]
济大学出版社,2003:1—229.
r/min,较前排而言,后
靳晓雄,张立军.汽车振动分析[M].上海:同济大学出
版社,2002:1—281.
排噪声的峰值突出而且单一.
虽然在任意转速下整车的噪声主要来源于发动机的二阶噪声,但是在不同的转速下噪声有很大的差异.因此,有必要在后续的降噪过程中选择有代表性的转速,对发动机进行频谱分析与相干分析,明确在不同转速下,发动机的气动噪声与振动激励对整车噪声影响的程度.
[3]庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动:理论与应用
EM].北京:北京理工大学出版社,2006.
E4]俞明,柳文斌,吴庆宏.汽车振动噪声测试的阶次跟
踪方法I-J-I.机床与液压,2003(6):277—278.
[5-1魏春梅。王为。魏兵.重型立车振动噪声测试及故
障诊断EJ].湖北工业大学学报,2005,20(3):126—
128.
ApplicationofOrderTrackinginAutomobile
RunningNoise
HULi。DING
Measuring
ian—zhong
Wei—dong,GUOJ
(CollegeofAutomobileandTransportationEngin.,
WuhanUniv.ofSci.andTech.,Wuhan430081,China)
Abstract:InthispapertheordertrackingtechniqueinPULSEMulti—analysissystemisusedandanalyzethenoiseandvibrationvaryingwithenginespeedthatbothnoiseandvibration
gY
at
at
to
determine
fourdifferentseats.Test
tO
resultsshow
ener—
differentspeedsinthe
an
testcar
contributedifferently
thesumnoise
undertestingconditions.Itprovidesanalysisbasisandreferenceforreducing
car
noiseandvibration.
Keywords:ordertracking;runningnoise;car
[责任编校:张岩芳]
万方数据
第24卷第2期
V01.24No.2
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北工业大
学学报
2009年04月
Apr.2009
JournalofHubeiUniversityofTechnology
[文章编号]1003--4684(2009)02—0004—03
汽车车内行驶噪声测试的阶次跟踪法
胡
溧,丁卫东,郭健忠
(武汉科技大学汽车与交通工程学院,湖北武汉430081)
[摘要]应用PUI,SE测试分析系统中阶次跟踪法。测试分析某型乘用车车内四个位置的噪声水平随发动机转速变化的关系.揭示了该型汽车在测试工况下,不同的转速对车内噪声的贡献规律.为降低车内行驶噪声和
振动响应提供r重要的分析依据和参考.
[关键词]阶次跟踪;行驶噪声;汽车[中图分类号]TK417
/
[文献标识码]:A
随着汽车保有量的迅速增加和人们环保意识的不断提高,车辆噪声问题已引起全社会的高度重视.
在此背景下,车辆的NVH(Noise/Vibration/
励的频率是基频的整数倍,那么它会做出相同的响应.这种特性也适用于其它有限转动的非线性系统响应.当周期性载荷改变它们的转动速度时,响应的频率也将随着改变.既然在正常情况下机械系统的传递特性取决于它的频率。那么这些正弦波的振幅和相位也将随着周期性激励的改变而相应地改变它们的速度.这些具有周期性激励常数倍基频的正弦波也常常称为该激励的谐波或阶次函数.阶次同旋转机械的转速、频率的关系
埘=60f.
(1)
Harshness)性能正逐渐演变为重要的设计指标[1’2].车内噪声指的是行驶的汽车乘坐室或驾驶室内存在的噪声,车内噪声极易使乘车人员感到疲劳,对汽车的舒适性有重要影响.汽车噪声控制水平,尤其是车内噪声控制水平已经成为决定车型开发成功与否不可或缺的重要影响因素之一Ls3.
发动机噪声是汽车噪声的主要来源之一.汽车行驶时发动机转动对车内噪声的影响并不是一个稳定不变的恒定状态,而是一个非线性的不稳定状态,所以测壁起来比较困难.现在常用的几种方法都是模拟近似计算,相当于间接计算,最后的结果变化很大,其准确性就是一个值得考虑的问题L4,5].笔者采用阶次跟踪方法对轿车车内行驶噪声进行测试,并且分析了发动机转速对车内不同座位噪声水平的影响,为下一步降噪提供了重要依据.1
1.1
式中:咒代表所研究的阶次;C为转速,r/rain;f为频
率,Hz.
本次试验正是要通过阶次分析,找出汽车加速过程中的噪声在发动机的哪些转速下尤为显著,以及汽车的总体噪声与发动机转速的阶次关系.1.2试验用仪器设备
试验对象为某国产品牌轿车.试验采用的仪器是丹麦B&K公司生产的PULSE3560多分析系统,配有FFT&CPB分析软件Type7700.FFT分析
阶次跟踪法测量车内噪声
阶次跟踪的基本原理
软件Type7770、阶次分析Type7702、Void—Kalman滤波阶次跟踪软件Type7703、及两个4188传声器,一个PCB公司生产3560C耐高温振动传感器和7个PCB公司生产的振动传感器.
1.3试验方法和过程
阶次跟踪是从周期载荷作用(特别是旋转机械)的测试系统中分离正弦成分的一种信号处理方法,被广泛用于系统的故障诊断、设计和综合分析.在测试周期载倚作用下的机械系统的过程中,如一个或者多个轴旋转的系统激励为叠加的正弦波,而且激
[收稿日期]2009一03—20
传感器3560C安装在发动机空气滤清器靠近带轮一侧,Type7702中的Auto—tracker专门用来分析这个振动信号,通过分析得到发动机转速信号.试
[作者简介]胡溧(1977--),男,湖北武汉人,武汉科技大学讲师,工学博士,研究方向:噪声与振动控制,汽车NVH.
万方数据
第24卷第2期
胡溧等汽车车内行驶噪声测试的阶次跟踪法5
验时车内传声器的布置符合GB/T18697—2002规范.7个普通振动传感器的位置分布如下:2个位于车顶棚,5个位于车底盘(在底板主驾驶、副驾驶、后排两个座位位置以及行李箱中间位置各布置一个传感器,共计5个).试验道路要求路面无水,水平风力小于3级,试验时天气晴朗.试验时,等发动机转速稳定到900r/min后,变速器挂三档,并将油门一脚踩到底,使汽车均匀加速至发动机转速达到6000
r/rain,测量全过程车内驾驶座位、副驾驶座位、左后
以及右后四个不同座位的耳旁噪声.
2测试结果及其分析
首先通过阶次跟踪测试仪器测得的转速信号来判断发动机工作状况.由试验所得发动机转速随时间变化曲线如图1所示.
,
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二
考
\
瑙辩
O
图1加速过程发动机转速随时间变化曲线
图1中横坐标为加速时间,纵坐标为测得的发动机转速.从图中可以看出,汽车在加速过程中,发动机的转速近似随着时间成正比增大,说明此过程发动机的运行平稳.
其次,进行主驾驶位置加速全过程阶次分析.图2给出了主驾驶位置加速全过程阶次分析瀑布图.图中横坐标为阶次,纵坐标为发动机的转速。颜色不同表示噪声水平的不同.从图中可以看出,在发动机的正确性,即在发动机主轴每一旋转周,活塞往复一次,施加给气缸2次冲击载荷.而在其他不同的阶出某一特定转速进行阶次分析,就能很方便地跟踪到该转速下影响噪声水平的主要阶次,从而为后面的降噪提供依据.
图3给出了当发动机2
250r/rain时主驾驶位
置阶次分析曲线图.从图中可以看出,此转速下的2
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献较大.产生原因很多,初步判断可能是因发动机减
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方数据的,因此,在振动噪声控制过程中,应首先找出其原
因并加以分析进行解决.
图2主驾驶位置加速全过程阶次分析瀑布图
8580
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转速/(kr・rain。)
图3发动机2250r/min时主驾驶位置阶次
分析曲线图
最后进行阶次的能量分析.图4给出了发动机在不同转速时主驾驶位置的各阶次能量曲线图。图中上方的曲线为主驾驶位置总的声能量,下方的曲线为2阶转速时主驾驶位置的声能量.可见2阶转速的声能量是总声能鼍的主要组成部分.
由于篇幅限制,省略了其他3个位置的阶次分析图,只在下文给出结论.
∞
q
转速/(kr・rain‘1)
图4
主驾驶位置的阶次能量图
3
结论
针对在加速过程中车内4个不同座位的噪声阶
次分析,可以得出以下结论:
1)整个加速过程中主要的噪声来源为发动机转
速的二次谐波,也称为二阶激励。且后排受二阶激励的影响比前排要大;除二阶外,四阶激励对整车的噪声也有一定的影响,但是没有二阶的影响大.
2)在低转速下,噪声几乎全部是来源于发动机的二阶激励。随着转速的增加,噪声频谱中的高阶谐
波逐渐增加,高阶激励对整车的噪声也产生了一定
从低到高整个转速范围内的2阶转速上,车内主驾驶位置的耳旁噪声水平都比较高.这个正好反映了4冲程发动机工作的特性,也同时验证了阶次分析次,只存在于某一个或某几个转速范围内.因此,选振块对这一转速下的减振和降噪效果不理想造成
6
湖北
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业大学学报
2009年第2期
的影响,但总体上二阶占主体.
3)主驾驶位置的峰值噪声主要集中在2
min、2600r/min、3300r/min以及3700
400r/
[参考文献]
r/min转
[1]靳晓雄,张立军.汽车噪声的预测与控制EM3.上海:同
600
速下.
4)后排位置的峰值噪声主要集中在2
min、2900r/min以及4400
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[2]
济大学出版社,2003:1—229.
r/min,较前排而言,后
靳晓雄,张立军.汽车振动分析[M].上海:同济大学出
版社,2002:1—281.
排噪声的峰值突出而且单一.
虽然在任意转速下整车的噪声主要来源于发动机的二阶噪声,但是在不同的转速下噪声有很大的差异.因此,有必要在后续的降噪过程中选择有代表性的转速,对发动机进行频谱分析与相干分析,明确在不同转速下,发动机的气动噪声与振动激励对整车噪声影响的程度.
[3]庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动:理论与应用
EM].北京:北京理工大学出版社,2006.
E4]俞明,柳文斌,吴庆宏.汽车振动噪声测试的阶次跟
踪方法I-J-I.机床与液压,2003(6):277—278.
[5-1魏春梅。王为。魏兵.重型立车振动噪声测试及故
障诊断EJ].湖北工业大学学报,2005,20(3):126—
128.
ApplicationofOrderTrackinginAutomobile
RunningNoise
HULi。DING
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ian—zhong
Wei—dong,GUOJ
(CollegeofAutomobileandTransportationEngin.,
WuhanUniv.ofSci.andTech.,Wuhan430081,China)
Abstract:InthispapertheordertrackingtechniqueinPULSEMulti—analysissystemisusedandanalyzethenoiseandvibrationvaryingwithenginespeedthatbothnoiseandvibration
gY
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fourdifferentseats.Test
tO
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contributedifferently
thesumnoise
undertestingconditions.Itprovidesanalysisbasisandreferenceforreducing
car
noiseandvibration.
Keywords:ordertracking;runningnoise;car
[责任编校:张岩芳]
万方数据