CN112461357B - 一种发动机半阶音的评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机半阶音的评价方法，该方法包括以下步骤：1)对发动机的辐射噪声进行测试，同时同步采集转速信号；2)根据发动机的进气侧、排气侧、前端和顶面四个测点的辐射噪声求得四点平均声压的时域数据；3)根据四点平均声压的时域数据及转速信号，计算每个转速的四点平均声压级；4)根据该四点平均声压的时域数据及转速信号，计算每个转速下的辐射噪声20阶以下的半阶音成分的声压级；5)分析辐射噪声20阶以下的半阶音成分，将其噪声能量进行叠加，获得半阶音总能量的声压级；6)计算四点平均声压的半阶音能量占比；7)根据半阶音能量占比大小，对发动机的声品质进行评价。本发明能定量评价发动机的半阶音声品质。

Description

一种发动机半阶音的评价方法
技术领域
本发明涉及发动机技术，尤其涉及一种发动机半阶音的评价方法。
背景技术
半阶音是发动机缸与缸之间燃烧波动所特有的阶次噪声，其半阶音的好坏直接影响到发动机的声品质。之前对发动机半阶音的评价常用半阶音低于某个值(a*N+b，其中a、b为主机厂的经验常数，N为发动机转速)，但此方法非行业通行评价目标，同一台发动机不同侧面其经验常数也不相同。现有技术很难对半阶音进行一个综合的客观评价，只能依靠经验判断其影响，主观因素较多。为此，需要建立一种对发动机半阶音噪声进行客观有效的评价方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种发动机半阶音的评价方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种发动机半阶音的评价方法，包括以下步骤：
1)对发动机的辐射噪声进行测试，同时同步采集转速信号；
2)根据发动机的进气侧、排气侧、前端和顶面四个测点的辐射噪声得到发动机前端、进气侧、排气侧和顶面四个测点的噪声声压时域数据，进行能量平均，计算求得四点平均声压的时域数据；
3)根据四点平均声压的时域数据及转速信号，计算每个转速的四点平均声压级；
4)根据该四点平均声压的时域数据及转速信号，进行阶次分析，计算每个转速下的辐射噪声20阶以下的半阶音成分的声压级；
5)分析辐射噪声20阶以下的半阶音成分，将其噪声能量进行叠加，获得半阶音总能量的声压级L半阶音；
其中，
Figure BDA0002789044120000021
其中，Li为各转速下第i阶半阶音A计权声压级，i＝0.5、1.5、2.5、……、19.5；
6)根据四点平均声压的总能量的声压级L总及其20阶以下的半阶音总能量声压级L半阶音，计算四点平均声压的半阶音能量占比；
7)根据不同发动机的半阶音能量占比大小，对发动机的声品质进行评价。
按上述方案，所述步骤6)中计算四点平均声压的半阶音能量占比采用以下公式：
Figure BDA0002789044120000022
按上述方案，所述步骤5)中噪声能量进行叠加的数据处理时阶次频带宽度0.2阶。
按上述方案，所述步骤1)中对发动机的辐射噪声进行测试按照《GB/T1859-2000往复式内燃机-辐射的空气噪声测量工程法及简易法》标准。
本发明产生的有益效果是：
本发明运用能量叠加法来综合考虑半阶音成分，分析半阶音总能量对总辐射噪声的贡献，能定量评价发动机的半阶音声品质。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例的发动机的阶次频谱图；
图3是本发明实施例的发动机进气侧半阶音成分能量叠加结果示意图；
图4是本发明实施例的四款发动机进气侧辐射噪声主要半阶音能量总值示意图；
图5是本发明实施例的两款发动机进气侧辐射噪声半阶、奇数阶和偶数阶对比示意图；
图6是本发明实施例的四款发动机进气侧辐射噪声半阶音能量占其总能量的百分比示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种发动机半阶音的评价方法，包括以下步骤：
1)数据采集：采用噪声振动测试设备，按照《GB/T 1859-2000往复式内燃机-辐射的空气噪声测量工程法及简易法》标准,对发动机的辐射噪声进行测试，同时同步采集转速信号；
2)四点平均：选取按照《GB/T 1859-2000往复式内燃机-辐射的空气噪声测量工程法及简易法》标准测试数据中发动机前端、进气侧、排气侧和顶面四个测点的噪声声压时域数据，进行能量平均，计算求得四点平均声压的时域数据；
根据测试结果对发动机四个主要测点的半阶音进行分析，如果是全消声室，还需考虑底面的测点(后期可以考虑将四个侧面的结果综合来进行整理评价)；
3)总能量分析：根据该四点平均声压的时域数据及转速信号，计算每个转速的四点平均声压级；
4)半阶提取：根据该四点平均声压的时域数据及转速信号，进行阶次分析，计算每个转速下的辐射噪声20阶以下的半阶音成分(基本包含了发动机辐射噪声的主要半阶次成分)的声压级。
由于每个测点位置噪声值中半阶音成分很多，为了综合评价，分析辐射噪声20阶以下的半阶音成分(基本包含了发动机辐射噪声的主要半阶次成分)，将其噪声能量进行叠加。其公式为：
Figure BDA0002789044120000051
其中，Li为各转速下第i阶半阶音A计权声压级，i＝0.5、1.5、2.5、……、19.5。数据处理时阶次频带宽度0.2阶(分析阶次±0.1阶)，即4.5阶数据处理频带宽度为4.4-4.6(4.5±0.1)阶。
图3为某发动机进气侧半阶音成分能量叠加结果，图2为该发动机的阶次频谱图，图2中半阶音成分从0.5阶到19.5阶，各半阶能量大小不一，无法进行客观的评价。图3为按照公式(1)将该噪声中的半阶音能量叠加后的结果，可进行客观的评价，也方便与其他发动机进行对比分析。
图4为运用能量叠加法对四款发动机的主要半阶音能量总值进行了计算的示意图，由图4可以看出，在整个1000-5500r/min大部分转速范围，1#发动机进气侧辐射噪声的半阶音成分总能量值较高，其它三款发动机的半阶音成总能量基本相当，但是主观评价时，后三款发动机的声品质有较大差异，说明了本方法的客观性。
5)能量叠加：将四点平均声压20阶以下的半阶音成分(基本包含了发动机辐射噪声的主要半阶次成分)，将其噪声能量进行叠加，计算出半阶音总能量的声压级；
6)能量占比：根据四点平均声压的总能量的声压级及其20阶一下的半阶音总能量声压级，计算四点平均声压的半阶音能量占比；
由于声音的掩蔽效应，对辐射噪声半阶音进行评价需要考虑半阶音能量大小上对总辐射噪声的贡献。发动机辐射噪声中除了半阶音成分，还有奇数阶、偶数阶等其它噪声成分，分析半阶音总能量对总辐射噪声的贡献除了考虑半阶音总能量本身的大小，还需考虑总辐射噪声中其它噪声成分能量的大小。图5为图4中的2#和4#发动机的半阶、奇数阶和偶数阶成分的对比，虽然两款发动机的主要半阶音成总能量基本相当，但是从图5可以看出，4#发动机的半阶音成分更突出。
只有半阶音成分整个噪声中比较突出时，人们对其的感受才会更明显。因此通过计算求得半阶次噪声总能量占辐射噪声总噪声能量的比例来进行评价半阶音，其公式为：
Figure BDA0002789044120000071
7)对比评价：根据不同发动机的半阶音能量占比大小，对发动机的声品质进行评价。
图6为四款发动机进气侧辐射噪声20阶以下的半阶音成分能量占其总能量的比重，其结果与声品质评价结果相对应，可见，该方法可以对发动机半阶音进行一个合理的综合评价。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种发动机半阶音的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对发动机的辐射噪声进行测试，同时同步采集转速信号；
2)根据发动机的进气侧、排气侧、前端和顶面四个测点的辐射噪声得到发动机进气侧、排气侧、 前端、和顶面四个测点的噪声声压时域数据，进行能量平均，计算求得四点平均声压的时域数据；
3)根据四点平均声压的时域数据及转速信号，计算每个转速的四点平均声压级；
4)根据该四点平均声压的时域数据及转速信号，进行阶次分析，计算每个转速下的辐射噪声20阶以下的半阶音成分的声压级；
5)分析辐射噪声20阶以下的半阶音成分，将其噪声能量进行叠加，获得半阶音总能量的声压级L半阶音；
其中，
Figure FDA0003354939940000011
其中，Li为各转速下第i阶半阶音A计权声压级，i＝0.5、1.5、2.5、……、19.5；
6)根据四点平均声压的总能量的声压级L总及其20阶以下的半阶音总能量声压级L半阶音，计算四点平均声压的半阶音能量占比；
7)根据不同发动机的半阶音能量占比大小，对发动机的声品质进行评价。
2.根据权利要求1所述的发动机半阶音的评价方法，其特征在于，所述步骤6)中计算四点平均声压的半阶音能量占比采用以下公式：
Figure FDA0003354939940000021
3.根据权利要求1所述的发动机半阶音的评价方法，其特征在于，所述步骤5)中噪声能量进行叠加的数据处理时阶次频带宽度0.2阶。
4.根据权利要求1所述的发动机半阶音的评价方法，其特征在于，所述步骤1)中对发动机的辐射噪声进行测试按照《GB/T 1859-2000往复式内燃机-辐射的空气噪声测量工程法及简易法》标准。
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