进气系统设计要点——汽车急加速进气噪声的试验测试与分析

摘 要：现如今，在我国快速发展的过程中，我国的汽车产业发展十分迅速，汽车的进气噪声能够直接影响车内的噪声水平和声品质。在车内动力感声品质研究过程中，需要借助进气噪声能量增强车内噪声的动力感，在发动机半消声室单纯测试进气噪声的传统方法无法满足汽车声品质研究需要。

关键词：进气噪声;车内噪声;噪声分离;声品质

0 引言

车辆轰鸣声影响车内加速噪声的线性度和柔和度，严重的轰鸣声是一种物理性的噪声污染，使人产生烦躁厌恶感，其对乘员的影响取决于轰鸣的频率和连续性，同时还与听到声音时的心理敏感程度相关。汽车进气系统是车内轰鸣声的主要噪声源，相关文献对进气系统的研究也主要集中在谐振腔、1/4波长管和空滤模态等方面，而对空滤支架安装点动刚度和出气管隔振波纹的研究较少。

1 汽车进气系统

进气系统是汽车运行中必不可少的组成要素，而进气系统的组成元素并不单一，进气导流管、中冷管路、空气滤清器。汽车进气系统运行中能够及时向发动机传输干燥度、清洁度等较高的空气，有效防止进入到发动机燃烧室中的空气中有着大量杂质、大颗粒粉尘等，从根本上降低汽车发送机运行中异常磨损程度。

2 进气噪声试验测试

2.1 试验测试台架

本试验在襄樊国家汽车检测中心NVH整车半消声室内进行，配备有汽车NVH底盘测功机。整车NVH半消声室背景噪声为25.6dB。研究车型为一款配备有1.6T增压直列4缸汽油机的轿车，前轮驱动。汽车前轮布置在转鼓台架上，后轮固定。汽车排气管尾部连接一个直径比较大的排气消声管道，将排气噪声穿过地面直接引出半消声室。当需要屏蔽进气噪声时，将进气噪声通过进气消声管道引出半消声室。在进行基准方案测试时，汽车内部布置3个噪声测试点，传声器M1设置在发动机舱内，离进气系统进气口100mm;传声器M2处于发动机舱内，离节气门100mm;传声器M3布置在车内前排驾驶员位置处。传声器头部均安装风罩，以减小风噪的影响。进行进气管口噪声测试试验时。现场实际测试发现，发动机本体辐射噪声、排气噪声、轮胎噪声对进气噪声的测试结果影响比较大，因此，需要对这些噪声进行隔声处理。发动机本体辐射噪声采用铅板覆盖密封发动机舱的方式来实现;用大口径消声管道直接引出整车半消声室;轮胎噪声则需要设计专门的隔声罩来屏蔽。

2.2 汽车的进气系统降噪优化设计验证

降噪优化设计验证是保证汽车进气系统噪声控制在规定范围内以及各方面性能是否达标的关键点。在此过程中，加工快速成型件装车测试，以加速度为切入点，在验证噪声大小过程中明确汽车的进气系统结构性能，在试验验证中发现汽车加速度的时候，噪声声压级达到72.5dB，满足我国在汽车噪声控制方面提出的具体要求，即不超过74dB，表明在进气管延长、消声面积扩大等方法作用下汽车的进气系统得到明显改善。

2.3 传动系统的噪声原因与控制策略

传动系统作为汽车机械能的主要传递系统，决定了汽车的行驶性能，造成传动系统噪声的来源往往是传动轴、分动器驱动桥或变速器等，噪声具体表现为齿轮啮合噪声、传动轴振动噪声与壳体振动辐射噪声等。例如齿轮啮合噪声产生的原因较多，可能是参数的设置、齿轮的加工精度，可能是齿轮的装配特征，也可能是齿轮的使用环境等，这些因素都会影响到齿轮的噪声。传动轴与壳体振动噪声与齿轮类似，受材料性能与装配的影响。此类传动系统的振动噪声往往需要对系统的隔振性能进行优化设计，使隔振器连接到车身与轴承上，同时对空间和隔振位置进行具体分析。例如在齿轮噪声的控制上，首先应明确齿轮的参数，进行齿轮结构的选型，根据齿轮的具体分类确定噪声最小的齿轮结构与齿分布情况。其次对齿轮的加工工艺进行调整，提升齿轮精度，通过磨齿、热处理或研齿等手段可以提升齿轮的加工精度，降低齿轮配合造成的噪声，此外在装配环节可以对齿轮进行清理与参数的调节，增加齿轮的配合度。最后可以对轴承进行合理选型，选用刚度大、阻尼小的轴承，对轴承的间隙进行调节，设置弹性阻尼元件，降低齿轮啮合过程产生的噪声。

2.4 进气口噪声与车内声品质的关联性

在车内声品质评价研究中，常用声品质的客观心理声学参量建立评价模型，预测人们对声品质的主观偏好性，即通过客观参量来表示车内声品质的优劣。针对车内动力感声品质的客观参量目前还在研究中，本文中选定4个具有典型代表性的声品质客观参量，即声音粗糙度、尖锐度、响度、语音清晰度，探讨进气口噪声与车内前排声品质的关联性。试验方案P4获得相对纯净的进气口噪声，可认为是原车状态下的纯净的进气口噪声，方案P1获得原车状态下的车内前排声音，对两个声音样本的声品质客观参量进行关联性分析。

2.5 隔振波纹解耦

扭矩轴（TRA）是一根无约束的三维刚体旋转轴。根据欧拉定理，当自由刚体受到某一特定方向的转矩激励时，会绕着某一根轴转动，这个轴就是扭矩轴，或称为欧拉轴。在动力总成悬置系统中，当施加绕曲轴转动的扭矩时，系统不沿着任何一根主惯性轴转动，而是绕着扭矩轴转动。发动机布置形式不同，扭矩轴的位置也不同。扭矩轴在整车坐标系中的位置可以通过计算得到。

3 結语

（1）提出了一种在整车半消声室进气噪声测试方法，通过一些措施屏蔽排气噪声、发动机本体辐射噪声和轮胎噪声，获得了相对纯净的进气噪声，对试验数据的理论分析验证了试验测试方案的合理性。且该试验方法保证了发动机不同转速下的进气噪声与汽车变速度工况下车内噪声变化的一致性，可用于进气口噪声与车内声品质的关联性研究。（2）通过试验数据分析可知，进气噪声是车内动力感声品质的重要贡献量，其对所研究车型车内噪声的最大影响可以达到14.2dB，因此，不需要额外增加进气发声装置，只需要合理设计进气消声器，减小影响动力感声品质的相关阶次和频率上噪声的消声量，即可获得车内所需的动力感声品质。

参考文献：

[1]肖生浩，刘志恩，颜伏伍等.基于阶次设计的汽车排气噪声品质运动感调校[J].华中科技大学学报：自然科学版，2016，44（10）：53-58.

[2]贺岩松，涂梨娥，徐中明等.支持向量机在汽车加速车内声品质预测中的应用[J].汽车工程，2015，37（11）：1328-1333.

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