CN108791136A - 降低车内怠速噪声的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低车内怠速噪声的方法，所述方法包括如下步骤：获取汽车内各检测位点处的噪声信号，根据所述噪声信号分析得到对应的噪声频谱图，所述检测位点至少包括排气总成处对应的检测位点；当判断到所述噪声频谱图中对应的第一总声压大于预设总声压时，则在所述排气总成处于屏蔽状态下，获取所述汽车内的第二总声压；当判断到所述第一总声压与所述第二总声压之间的声压差值大于预设声压差值时，则对所述排气总成进行结构优化，以降低汽车内的怠速噪声。本发明可有效降低车辆在怠速状态下的噪声，提升车辆的整体性能，从而提高了乘客的乘坐体验。

Description

降低车内怠速噪声的方法

技术领域

本发明涉及汽车制作工艺技术领域，特别涉及一种降低车内怠速噪声的方法。

背景技术

随着经济的发展与技术的进步，城市居民汽车保有量在迅猛增长。人们对乘坐汽车时的舒适性也提出了更高的要求，因此如何提高汽车的整体安全性能以及舒适度，已经成为了汽车工程师最重要的一个研究方向。

对汽车而言，车内怠速噪声是影响汽车质量的一个重要因素，如何有效地降低车内怠速噪声将有效地提升汽车的整体舒适度。众所周知的，发动机排气系统是汽车的重要组成部分之一，而其最主要的危害为汽车尾气排放以及排气噪声辐射。其中，排气辐射噪声对车辆的NVH性能影响甚大，近年来研究者正致力于通过改进汽车排气系统来提升整车的NVH性能。

然而，在实际应用中，在汽车怠速的情况下，车内的噪音源有很多，如何有效地确定噪音的产生来源，并对应对噪音源进行优化以尽可能地消除噪音便成为了一项重要的研究课题。

发明内容

基于此，本发明的目的是为了解决现有的汽车在怠速情况下，由于车内的噪音源有很多，无法有效地确定噪音的产生来源并对应对噪音源进行消除噪音。

本发明提出一种降低车内怠速噪声的方法，其中，所述方法包括如下步骤：

获取汽车内各检测位点处的噪声信号，根据所述噪声信号分析得到对应的噪声频谱图，所述检测位点至少包括排气总成处对应的检测位点；

当判断到所述噪声频谱图中对应的第一总声压大于预设总声压时，则在所述排气总成处于屏蔽状态下，获取所述汽车内的第二总声压；

当判断到所述第一总声压与所述第二总声压之间的声压差值大于预设声压差值时，则对所述排气总成进行结构优化，以降低汽车内的怠速噪声。

本发明提出的降低车内怠速噪声的方法，首先检测车内各检测位点处的噪声信号，分析得到噪声频谱图后，根据得到的噪声频谱图判断此时汽车内的噪声声压是否大于预设总声压，若是，说明此时车内的噪音超出了标准范围，此时需要对汽车进行降噪优化处理；为了确认是否是由于排气总成引起的噪音，因此控制排气总成在屏蔽状态下，比较在屏蔽前后，汽车内的总声压的变化，可以理解的，若声压差值大于预设声压差值，则可以判定汽车内的噪音主要是由排气总成引起的，此时需要对该排气总成进行结构优化，以最大程度上降低汽车内的怠速噪声。本发明可有效降低车辆在怠速状态下的噪声，提升车辆的整体性能，从而提高了乘客的乘坐体验。

所述降低车内怠速噪声的方法，其中，所述检测位点还包括第一检测位点以及第二检测位点，所述第一检测位点位于汽车前排主驾驶位，所述第二检测位点位于汽车后排中部座位处。

所述降低车内怠速噪声的方法，其中，所述排气总成包括依次连接的前部催化器、波纹管、后部催化器、前消声器、排气主管、后消声器以及排气尾管。

所述降低车内怠速噪声的方法，其中，所述检测位点至少包括所述排气尾管处对应的检测位点，所述排气尾管处对应的检测位点距离排气尾管口的距离为500mm，且位于所述排气尾管口的斜角45°方向上。

所述降低车内怠速噪声的方法，其中，所述对所述排气总成进行结构优化的方法包括如下步骤：

对所述排气总成中的所述前消声器、所述排气主管、所述后消声器或所述排气尾管中的至少一种进行优化。

所述降低车内怠速噪声的方法，其中，所述对所述排气总成中的所述前消声器、所述排气主管、所述后消声器或所述排气尾管中的至少一种进行优化的方法包括如下步骤：

将所述前消声器的壁厚及内部穿孔管结构不变，将所述前消声器的外径尺寸增大至129mm。

所述降低车内怠速噪声的方法，其中，所述方法还包括：

将所述排气主管的管径缩小至50mm，将所述排气尾管的管径缩小至45mm。

所述降低车内怠速噪声的方法，其中，所述声压差值的计算方法包括如下步骤：

获取各阶次的声压变化值，根据各阶次的所述声压变化值进行均方根运算以得到所述声压差值，其中各阶次的所述声压变化值包括二阶声压变化值、四阶声压变化值、六阶声压变化值以及八阶声压变化值。

所述降低车内怠速噪声的方法，其中，所述声压差值的范围为2.5dB～2.7dB，各阶次的所述声压变化值的范围为1dB～10dB。

所述降低车内怠速噪声的方法，其中，采用GT-Power软件对所述排气总成进行结构优化。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例提出的降低车内怠速噪声的方法的流程图；

图2为本发明第二实施例提出的降低车内怠速噪声的方法的流程图；

图3为本发明第二实施例中排气总成的结构示意图；

图4为本发明第二实施例中前排主驾驶位及排气尾管处的噪声频谱图；

图5为本发明第二实施例中后排中部座位及排气尾管处的噪声频谱图；

图6为本发明第二实施例中排气尾管屏蔽前后，前排主驾驶位的噪声频谱对比图；

图7为本发明第二实施例中排气尾管屏蔽前后，后排中部座位的噪声频谱对比图；

图8为本发明第二实施例中前消声器优化前的结构示意图；

图9为本发明第二实施例中前消声器优化后的结构示意图；

图10为本发明第二实施例中排气主管优化前的结构示意图；

图11为本发明第二实施例中排气主管优化后的结构示意图；

图12为本发明第二实施例中后消声器优化前的结构示意图；

图13为本发明第二实施例中后消声器优化后的结构示意图；

图14为本发明第二实施例中排气尾管优化前的结构示意图；

图15为本发明第二实施例中排气尾管优化后的结构示意图；

图16为本发明第二实施例中在测试验证过程中，前排主驾驶位及排气尾管处的噪声频谱图；

图17为本发明第二实施例中在测试验证过程中，后排中部座位及排气尾管处的噪声频谱图；

图18为本发明第二实施例中在排气总成优化前后，前排主驾驶位的噪声频谱图；

图19为本发明第二实施例中在排气总成优化前后，后排中部座位的噪声频谱图；

图20为本发明第二实施例中在排气总成优化前后，排气尾管处的噪声频谱图；

图21为本发明第二实施例中在排气总成优化后，排气尾管处于屏蔽状态下，前排主驾驶位的噪声频谱图；

图22为本发明第二实施例中在排气总成优化后，排气尾管处于屏蔽状态下，后排中部座位的噪声频谱图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在实际应用中，在汽车怠速的情况下，车内的噪音源有很多，如何有效地确定噪音的产生来源，并对应对噪音源进行优化以尽可能地消除噪音便成为了一项重要的研究课题。

为了解决这一技术问题，本发明提出一种降低车内怠速噪声的方法，请参阅图1，对于本发明第一实施例提出的降低车内怠速噪声的方法，其包括如下步骤：

S101，获取汽车内各检测位点处的噪声信号，根据所述噪声信号分析得到对应的噪声频谱图，所述检测位点至少包括排气总成处对应的检测位点。

对汽车而言，对车内的嗡鸣声进行分析时，首先要采集该汽车内各处的噪声信号。在本实施例中，检测位点包括第一检测位点、第二检测位点以及排气总成处对应的检测位点。其中，第一检测位点位于汽车前排主驾驶位，第二检测位点位于汽车后排中部座位处，通过在各检测位点处设置麦克风传感器来采集噪声信号。

其中，对排气总成而言，该排气总成包括依次连接的前部催化器、波纹管、后部催化器、前消声器、排气主管、后消声器以及排气尾管。在采集排气总成处的噪音信号时，将麦克风传感器设置在距离排气尾管500mm的位置处，且该麦克风传感器位于排气尾管口的斜角45°方向上。

S102，当判断到所述噪声频谱图中对应的第一总声压大于预设总声压时，则在所述排气总成处于屏蔽状态下，获取所述汽车内的第二总声压。

在获取了各检测位点处的噪音信号之后，对采集到的数据进行分析处理，可分别得到前排主驾驶位频谱图、后排中部座位处频谱图以及排气总成频谱图。根据上述的三个频谱图可以得到汽车内的总声压，在此称为第一总声压。在本实施例中，该第一总声压的声压范围为45dB～46dB。若该第一总声压大于预设总声压，则说明此时汽车内的噪音水平已超出了标准的噪音阈值，也即超出了乘客所能容忍的范围，因此需要对该汽车进行噪音消除处理。

可以理解的，引起汽车内噪音的因素有很多，可能由汽车内的多个部件引发。其中，汽车内的排气总成是一个常见的噪音源，为了排除排气总成的影响，对排气总成进行了屏蔽处理，其中有两种屏蔽方式：(1)通过软、硬管等工装将排气尾管口引走，远离汽车；(2)将尾管连接一个容积较大的扩张消声器，消除尾管噪声。两种试验方法的目的都是屏蔽尾管噪声，将尾管噪声尽可能小的传递到车内，由此来判断尾管噪声总声压及各频率声压对车内噪声的贡献量，同时，也为后续的排气尾管噪声优化确定频率区间。需要指出的是，在此本实施例采用的为第一种试验方法对排气总成进行屏蔽。

在排气总成处于屏蔽状态下，同样采用上述的噪音信号的采集方法，获取汽车内的总声压，在此将此处获取的总声压称为第二总声压。

S103，当判断到所述第一总声压与所述第二总声压之间的声压差值大于预设声压差值时，则对所述排气总成进行结构优化，以降低汽车内的怠速噪声。

可以理解的，在排气总成屏蔽前后，汽车内的总声压可能发生一定的改变。也即比较上述的第一总声压与第二总声压之间的声压差值。若该声压差值大于预设声压差值，说明排气总成对整个汽车的噪音贡献较大，因此有必要对排气总成进行结构优化，以尽可能消除汽车内的怠速噪声。

在此需要指出的是，对上述的声压差值而言，由于对噪音的贡献是由各个阶次的声压组成的，因此需要首先获取各阶次的声压变化值，然后根据各阶次的声压变化值进行均方根运算以得到声压差值。其中，各阶次的声压变化值包括二阶声压变化值、四阶声压变化值、六阶声压变化值以及八阶声压变化值。

在对排气总成进行结构优化时，考虑到排气总成整体结构的因素，在本实施例中主要从排气总成中的前消声器、排气主管、后消声器或排气尾管进行优化。，最终达到减小汽车内怠速噪声的目的。

本发明提出的降低车内怠速噪声的方法，首先检测车内各检测位点处的噪声信号，分析得到噪声频谱图后，根据得到的噪声频谱图判断此时汽车内的噪声声压是否大于预设总声压，若是，说明此时车内的噪音超出了标准范围，此时需要对汽车进行降噪优化处理；为了确认是否是由于排气总成引起的噪音，因此控制排气总成在屏蔽状态下，比较在屏蔽前后，汽车内的总声压的变化，可以理解的，若声压差值大于预设声压差值，则可以判定汽车内的噪音主要是由排气总成引起的，此时需要对该排气总成进行结构优化，以最大程度上降低汽车内的怠速噪声。本发明可有效降低车辆在怠速状态下的噪声，提升车辆的整体性能，从而提高了乘客的乘坐体验。

下面以一个具体的实例对本发明的技术方案进行更加详细地说明。请参阅图2，本实施例提出的降低车内怠速噪声的方法包括如下步骤：

S201，获取汽车内各检测位点处的噪声信号。

在本实施例中，检测位点包括第一检测位点、第二检测位点以及排气总成处对应的检测位点。其中，第一检测位点位于汽车前排主驾驶位，第二检测位点位于汽车后排中部座位处，通过在各检测位点处设置麦克风传感器来采集噪声信号。

对排气总成而言(请参阅图3)，该排气总成包括依次连接的前部催化器、波纹管、后部催化器、前消声器、排气主管、后消声器以及排气尾管。在采集排气总成处的噪音信号时，将麦克风传感器设置在距离排气尾管500mm的位置处，且该麦克风传感器位于排气尾管口的斜角45°方向上。

S202，根据噪声信号分析得到噪声频谱图。

在获取了各检测位点处的噪音信号之后，对采集到的数据进行分析处理，可分别得到前排主驾驶位频谱图、后排中部座位处频谱图以及排气总成频谱图，得到的频谱图如图4与图5所示。

S203，判断第一总声压是否大于预设总声压。

请参阅图4与图5，从图中可以看出，汽车内的怠速总声压(也即为第一总声压)的范围为45dB～46dB。该怠速总声压超出了预设总声压，因此噪音超出了标准，该汽车没有达到设计要求。此外，从图4与图5中还可以得知：发动机的2、4、6、8阶等几个主阶次对汽车内的怠速噪音都有不同程度的贡献，其中以发动机的2阶以及4阶为贡献最大。

由上所述可以得知，此时汽车内的噪音超出了出厂标准，不符合出厂规定，因此需要对汽车进行噪音优化，即对产生噪音的噪音源进行结构优化，以最大程度降低车内噪音。

S204，控制排气总成处于屏蔽状态。

引起汽车内噪音的因素有很多，可能由汽车内的多个部件引发。其中，汽车内的排气总成是一个常见的噪音源，为了排除排气总成的影响，对排气总成进行了屏蔽处理。即通过软、硬管等工装将排气尾管口引走，远离汽车，以实现屏蔽效果。

S205，判断第一总声压与第二总声压之间的声压差值是否大于预设声压差值。

在排气总成屏蔽前后，汽车内的总声压可能发生一定的改变。也即比较上述的第一总声压与第二总声压之间的声压差值。若该声压差值大于预设声压差值，说明排气总成对整个汽车的噪音贡献较大，因此有必要对排气总成进行结构优化，以尽可能消除汽车内的怠速噪声。

从图6与图7中可以看出，排气尾管在屏蔽后，车内前排主驾驶位、后排中部座位处的总体声压值及2、4、6、8阶频率声压值都有不同程度的下降。具体下降量如表1所示：

表1：排气尾管在屏蔽后车内噪声下降量统计表

由表1可以看出：排气总成屏蔽后，该汽车的车内前排主驾驶位RMS噪声值下降2.7dB，其中2、4、6、8阶分别下降为：8，8，7以及6dB；排气屏蔽后该车的后排中部座位RMS噪声值下降2.5dB，其中2、4、6以及8阶分别下降为：5，6，7，1dB。从以上试验结果可以得出排气总成的噪声对车内的噪声存在较大的贡献量，因此排气总成存在较大的优化空间。

S206，对排气总成进行结构优化。

从以上排气总成的怠速噪声贡献量测试结果可以看出，此排气总成的噪声贡献主要为发动机的2、4、6、8阶主阶次，为低频噪声问题，结合排气总成的布置结构，优化方向需从前消声器、主管、后消声器和尾管这几个部位入手。在此需要指出的是，采用GT-Power软件对排气总成进行结构优化。

优化方案具体描述如下：

(1)前消声器：将前消声器的外径尺寸由原始状态的更改为壁厚及内部穿孔管结构保持不变，具体见图8及图9。

(2)排气主管：将消声器至后消声器之前的排气主管的管径由原始状态的更改为管路走向由原始状态的较大折弯形状更改为较直走向，具体见图10及图11。

(3)后消声器：由于受到总体布置的局限要求，后消声器主要调整内部结构，以增加扩张比为优化方向，从腔体内部的隔板、管路的布置、等方面进行一定程度的结构优化。具体如图12及图13所示。

(4)排气尾管：以增加扩张比为优化方向，从后消声器两边延伸出来的两根排气尾管管外径由原始状态的更改为其壁厚依然保持不变，其结果具体如图14及图15所示。

在采用上述的优化方案对排气总成进行优化后，需要对汽车怠速状态下，车内前排主驾驶位、后排中部座位及排气尾管处的噪声进行测试验证。本次试验的测试方法及传感器的布置位置与上述相同，测试后分析结果分别如图16及图17所示。

此外，分别将优化前后的车内前排主驾驶位噪声、后排中部座位噪声及排气尾管噪声的测试结果进行对比，其结果分别如图18、图19及图20所示。以上测试数据及对比结果显示：排气系总成优化后，排气尾管口处的总体声压下降5dB左右，车内前排主驾驶位、后排中部座位处的声压下降都在2dB左右，贡献量主要体现在2、4、6、8阶，具体下降量见表2。

表2：排气总成优化后各位置处声压下降量统计表

结合以上客观测试结果可以看出：在排气总成优化后，车内噪声下降达到了明显的效果。为了进一步验证优化后的排气总成是否达到优化目标，对优化后的排气总成再进行了一次屏蔽试验，此次采用的试验方法与上述的屏蔽方法相同，测试后分析结果如图21及图22所示。

以上测试数据及对比结果显示，排气系统屏蔽后车内前排主驾驶位噪声总声压下降0.8dB左右，主阶次2、4、6、8阶下降2～3dB；后排中部座位总体声压下降0.6dB左右，主阶次2、4、6、8阶下降1-2dB，具体详见表3。

表3：排气系统优化后屏蔽车内声压下降量统计表

以上测试数据显示，对优化后的排气尾管进行屏蔽试验后，车内前排主驾驶位、后排中部座位处的总体声压及2、4、6、8阶声压下降量都已经非常小，因此已实现了较大幅度降低车内噪音的效果。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取汽车内各检测位点处的噪声信号，根据所述噪声信号分析得到对应的噪声频谱图，所述检测位点至少包括排气总成处对应的检测位点；

当判断到所述噪声频谱图中对应的第一总声压大于预设总声压时，则在所述排气总成处于屏蔽状态下，获取所述汽车内的第二总声压；

当判断到所述第一总声压与所述第二总声压之间的声压差值大于预设声压差值时，则对所述排气总成进行结构优化，以降低汽车内的怠速噪声。

2.根据权利要求1所述的降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，所述检测位点还包括第一检测位点以及第二检测位点，所述第一检测位点位于汽车前排主驾驶位，所述第二检测位点位于汽车后排中部座位处。

3.根据权利要求2所述的降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，所述排气总成包括依次连接的前部催化器、波纹管、后部催化器、前消声器、排气主管、后消声器以及排气尾管。

4.根据权利要求3所述的降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，所述检测位点至少包括所述排气尾管处对应的检测位点，所述排气尾管处对应的检测位点距离排气尾管口的距离为500mm，且位于所述排气尾管口的斜角45°方向上。

5.根据权利要求3所述的降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，所述对所述排气总成进行结构优化的方法包括如下步骤：

对所述排气总成中的所述前消声器、所述排气主管、所述后消声器或所述排气尾管中的至少一种进行优化。

6.根据权利要求5所述的降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，所述对所述排气总成中的所述前消声器、所述排气主管、所述后消声器或所述排气尾管中的至少一种进行优化的方法包括如下步骤：

将所述前消声器的壁厚及内部穿孔管结构不变，将所述前消声器的外径尺寸增大至129mm。

7.根据权利要求6所述的降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述排气主管的管径缩小至50mm，将所述排气尾管的管径缩小至45mm。

8.根据权利要求1所述的降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，所述声压差值的计算方法包括如下步骤：

获取各阶次的声压变化值，根据各阶次的所述声压变化值进行均方根运算以得到所述声压差值，其中各阶次的所述声压变化值包括二阶声压变化值、四阶声压变化值、六阶声压变化值以及八阶声压变化值。

9.根据权利要求8所述的降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，所述声压差值的范围为2.5dB～2.7dB，各阶次的所述声压变化值的范围为1dB～10dB。

10.根据权利要求1所述的降低车内怠速噪声的方法，其特征在于，采用GT-Power软件对所述排气总成进行结构优化。