CN114925456A - 一种汽车怠速排气噪声优化方法、存储介质和电子设备 - Google Patents

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CN114925456A CN202210600697.0A CN202210600697A CN114925456A CN 114925456 A CN114925456 A CN 114925456A CN 202210600697 A CN202210600697 A CN 202210600697A CN 114925456 A CN114925456 A CN 114925456A
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殷双
杜世才
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Abstract

本发明涉及一种汽车怠速排气噪声优化方法、存储介质和电子设备，优化方法包括以下步骤：步骤1、整车怠速噪声测试；步骤2、进行整车怠速排气管入口流量及温度测试；步骤3、排气系统CFD分析及边界条件提取；步骤4、排气系统噪声传递损失分析及优化；步骤5、样件制作及实车测试验证。本发明考虑了排气系统温度和排气流速对排气系统声学特性的影响，能够进行精准的预测和优化，能够提高优化效率，能够增强优化效果，能够节约优化时间和成本。

Description

一种汽车怠速排气噪声优化方法、存储介质和电子设备
技术领域
本发明涉及汽车，具体涉及一种汽车怠速排气噪声优化方法、存储介质和电子设备。
背景技术
排气噪声的主要频率成分为发动机转频的谐次，因而在怠速下的排气噪声主要频率成分在200Hz以内。基于排气系统的结构及其消声特性，低频噪声成分通常是优化的难点。由于排气噪声是汽车怠速下车内噪声的主要声源之一，怠速排气噪声的控制与优化成为主机厂必然要解决的问题。
现有的怠速排气噪声优化方法主要通过如下方式进行：步骤1、整车怠速噪声测试，通过排气屏蔽识别出排气噪声对车内噪声的影响程度，进而通过频谱分析，识别出排气噪声对车内噪声的关键贡献频率；该频率即为需要优化的排气噪声频率；步骤2、进行排气系统噪声传递损失分析并优化，提高步骤1中关键贡献频率附近的噪声传递损失。步骤3、基于步骤2中的排气系统优化结果，制作排气系统样件并实车测试验证。
上述怠速排气噪声优化方法的至少具有以下缺陷：1、没有考虑温度对排气系统噪声传递损失的影响：充分热机后的排气系统从热端到冷端温度可相差几百摄氏度，排气系统中的空气密度和声速均发生很大变化，对噪声传递损失的影响不可忽略；2、没有考虑排气速度对排气系统噪声传递损失的影响：对于功率较大的压缩机或者排量较大的发动机，怠速时的排气量较大，因而排气流速较大，排气流速对噪声传递损失存在一定的影响，当排气流速较大时，该影响不可忽略。
发明内容
本发明的目的是提出一种汽车怠速排气噪声优化方法，以减轻或消除现有技术中的汽车怠速排气噪声优化方法未考虑排气系统温度和排气流速对排气系统声学特性的影响的问题。
本发明所述的一种汽车怠速排气噪声优化方法，包括以下步骤：
步骤1、整车怠速噪声测试：
进行整车怠速噪声测试，根据测试结果确定汽车怠速排气噪声的问题频率；
步骤2、进行整车怠速排气管入口流量及温度测试；
进行整车怠速排气管入口流量及温度测试，获得排气歧管出口处的排气流速和温度的测试结果；
步骤3、排气系统CFD分析及边界条件提取：
进行排气系统CFD建模，将步骤2中的测试结果作为边界条件进行排气系统CFD分析，提取排气系统CFD分析结果；
步骤4、排气系统噪声传递损失分析及优化：
建立排气系统声学有限元模型，以步骤3中的排气系统CFD分析结果作为边界条件，进行排气系统噪声传递损失分析及优化。
可选的，还包括：
步骤5、样件制作及实车测试验证：基于步骤4中优化后的排气系统制作样件并进行实车测试验证。
进一步，所述步骤5具体为：将步骤4中优化后的排气系统作为验证方案进行样件制作，并将样件搭载实车，进行整车怠速噪声测试并获得验证测试结果，若验证测试结果满足开发要求则完成汽车怠速排气噪声优化；否则返回步骤1，基于验证方案进行汽车怠速排气噪声优化，直到验证测试结果满足要求或取得收敛。
可选的，所述步骤1包括以下步骤：
步骤101、进行整车怠速噪声测试，获得第一车内噪声测试结果和排气噪声测试结果；
步骤102、屏蔽排气噪声，再次进行整车怠速噪声测试，获得第二车内噪声测试结果；
步骤103、对比第一车内噪声测试结果和第二车内噪声测试结果，判断排气噪声对车内噪声的影响程度是否大于预设值，若大于预设值则执行104，否则结束优化；
步骤104、对第一车内噪声测试结果和排气噪声测试结果进行频谱分析，判断排气噪声对车内噪声的关键贡献频率及贡献量，关键贡献频率即为问题频率，贡献量即为所需要降低的分贝值。
进一步，所述步骤2包括以下步骤：
步骤201、将车辆热机到与步骤1中整车怠速噪声测试时相当的车辆热机状态；
步骤202、通过温度传感器与流速传感器测试排气歧管出口处的排气流速和温度，获得排气流速测试结果和温度测试结果；
进一步，所述步骤2还包括以下步骤：步骤203、通过换算将排气流速测试结果中的排气流速转化为流量。
进一步，所述步骤3中，提取的排气系统CFD分析结果包括排气管壁面温度和排气管壁面速度矢量。
进一步，所述步骤4包括以下步骤：
步骤401、进行排气系统声学有限元建模，在排气系统声学有限元模型上赋予步骤3中提取的排气管壁面温度和排气管壁面速度矢量，进行排气系统噪声传递损失分析；
步骤402、基于排气系统噪声传递损失分析结果、步骤1中识别出的问题频率以及步骤1中问题频率的贡献程度，进行排气系统结构优化；
步骤403、基于步骤402中优化后的排气系统结构再次进行排气系统声学有限元建模和排气系统噪声传递损失分析，直到优化结果满足步骤1中确定的所需要降低的分贝值。
本发明还提出了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的汽车怠速排气噪声优化方法的至少一个步骤。
本发明还提出了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的汽车怠速排气噪声优化方法的至少一个步骤。
本发明基于整车怠速噪声测试结果进行频谱分析，确定问题频率；基于整车怠速排气管入口流量及温度测试结果，进行排气系统CFD分析，并提取分析结果（温度和流场分布）作为排气噪声传递损失分析的边界条件；基于CFD分析提取的边界条件，进行排气系统噪声传递损失分析及优化；基于优化结果制作排气系统样件并实车测试验证，若测试结果满足要求则优化结束，若测试结果不满足要求则基于验证方案继续进行该优化迭代，直到满足要求或取得收敛的结果。
本发明提出了一种汽车怠速排气噪声优化方法，基于实车怠速噪声测试结果，考虑了温度和速度对排气系统噪声传递损失的影响，能够进行精准模拟及针对性优化，达成怠速噪声优化效率高、效果好、周期短和成本低的目标。
本发明提出的一种汽车怠速排气噪声优化方法具有以下优点：该优化方法是一种系统设计方法，将虚拟仿真技术应用于怠速排气噪声的优化，可以建立一种怠速排气噪声的正向优化方法；该优化方法考虑了温度和速度对排气系统噪声传递损失的影响，能够进行精准的预测和优化，能够提高优化效率，能够增强优化效果，能够节约优化时间和成本；该优化方法通过实车怠速噪声测试进行方案验证，对不满足开发目标的情况，则基于验证方案继续进行该优化迭代，直到满足要求或取得收敛结果，实现排气系统噪声的最优化控制。
附图说明
图1为具体实施方式中所述的汽车怠速排气噪声优化方法的流程图；
图2为排气管壁面温度对噪声传递损失的影响的示意图；
图3为排气管壁面速度矢量对噪声传递损失的影响的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种汽车怠速排气噪声优化方法，包括以下步骤：
步骤1、整车怠速噪声测试。
步骤1包括以下步骤：
步骤101、在测试工况下进行整车怠速噪声测试，在车内和排气口处布置麦克风采集噪声信号，获得第一车内噪声测试结果和排气噪声测试结果，车内麦克风所采集的噪声信号为第一车内噪声测试结果，排气口处麦克风采集的噪声信号为排气噪声测试结果；
步骤102、屏蔽排气噪声，再次在测试工况下进行整车怠速噪声测试，利用车内的麦克风测采集噪声信号，获得第二车内噪声测试结果；
步骤103、对比第一车内噪声测试结果和第二车内噪声测试结果，判断排气噪声对车内噪声的影响程度是否大于预设值（开发要求），若大于预设值则执行104，否则结束优化；
步骤104、对第一车内噪声测试结果和排气噪声测试结果进行频谱分析，判断排气噪声对车内噪声的关键贡献频率以及关键贡献频率的贡献量（__dB@__Hz），关键贡献频率即为所需要优化的排气噪声频率，也就是问题频率，关键贡献频率的贡献量即为所需要降低的分贝值。
步骤2、进行整车怠速排气管入口流量及温度测试。
步骤2包括以下步骤：
步骤201、在测试工况下，将车辆热机到与步骤1中整车怠速噪声测试时相当（一致）的车辆热机状态；
步骤202、通过温度传感器与流速传感器测试排气歧管出口处的排气流速（m/s）和温度，获得排气流速测试结果和温度测试结果；
步骤203、为了便于在CFD仿真软件中输入边界条件，通过换算将排气流速测试结果中的排气流速转化（m/s）为流量（kg/h）。
步骤3、排气系统CFD分析及边界条件提取。
步骤3具体为：在CFD仿真分析软件进行排气系统CFD建模，将步骤2中的测试结果作为边界条件进行排气系统CFD分析，提取排气系统CFD分析结果；提取的排气系统CFD分析结果包括排气管壁面温度和排气管壁面速度矢量。具体的，CFD仿真分析软件可以选用但不限于STAR-CCM+软件。
步骤4、排气系统噪声传递损失分析及优化。
步骤4包括以下步骤：
步骤401、在有限元仿真分析软件中进行排气系统声学有限元建模，在排气系统声学有限元模型上赋予步骤3中提取的排气管壁面温度和排气管壁面速度矢量，进行排气系统噪声传递损失分析；在一个具体的实施例中，排气系统壁面温度对噪声传递损失的影响示例如图2所示，排气管壁面速度矢量对噪声传递损失的影响示例如图3所示；具体的，有限元仿真分析软件可以选用但不限于Hpermesh软件；
步骤402、基于排气系统噪声传递损失分析结果、步骤1中识别出的问题频率以及步骤1中问题频率的贡献程度，进行排气系统结构优化；作为一种优选方案，优化的方式是调整排气系统的消声器的几何参数，在其他实施例中，也可以调整排气系统的其他零部件的几何参数，也可以调整排气系统各零部件的材料参数；
步骤403、基于步骤402中优化后的排气系统结构再次进行排气系统声学有限元建模和排气系统噪声传递损失分析，直到优化结果满足步骤1中确定的所需要降低的分贝值。
步骤5、样件制作及实车测试验证：
步骤5具体为：将步骤4中优化后的排气系统作为验证方案进行样件制作，并将样件搭载实车，在测试工况下进行整车怠速噪声测试并获得验证测试结果，若验证测试结果满足开发要求则完成汽车怠速排气噪声优化；否则返回步骤1，基于验证方案进行汽车怠速排气噪声优化，直到验证测试结果满足要求或取得收敛。
本发明还提出了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的汽车怠速排气噪声优化方法的至少一个步骤。
本发明还提出了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的汽车怠速排气噪声优化方法的至少一个步骤。

Claims (10)

1.一种汽车怠速排气噪声优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、整车怠速噪声测试：
进行整车怠速噪声测试，根据测试结果确定汽车怠速排气噪声的问题频率；
步骤2、进行整车怠速排气管入口流量及温度测试；
进行整车怠速排气管入口流量及温度测试，获得排气歧管出口处的排气流速和温度的测试结果；
步骤3、排气系统CFD分析及边界条件提取：
进行排气系统CFD建模，将步骤2中的测试结果作为边界条件进行排气系统CFD分析，提取排气系统CFD分析结果；
步骤4、排气系统噪声传递损失分析及优化：
建立排气系统声学有限元模型，以步骤3中的排气系统CFD分析结果作为边界条件，进行排气系统噪声传递损失分析及优化。
2.根据权利要求1所述的汽车怠速排气噪声优化方法，其特征在于，还包括：
步骤5、样件制作及实车测试验证：基于步骤4中优化后的排气系统制作样件并进行实车测试验证。
3.根据权利要求1所述的汽车怠速排气噪声优化方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：将步骤4中优化后的排气系统作为验证方案进行样件制作，并将样件搭载实车，进行整车怠速噪声测试并获得验证测试结果，若验证测试结果满足开发要求则完成汽车怠速排气噪声优化；否则返回步骤1，基于验证方案进行汽车怠速排气噪声优化，直到验证测试结果满足要求或取得收敛。
4.根据权利要求1所述的汽车怠速排气噪声优化方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
步骤101、进行整车怠速噪声测试，获得第一车内噪声测试结果和排气噪声测试结果；
步骤102、屏蔽排气噪声，再次进行整车怠速噪声测试，获得第二车内噪声测试结果；
步骤103、对比第一车内噪声测试结果和第二车内噪声测试结果，判断排气噪声对车内噪声的影响程度是否大于预设值，若大于预设值则执行104，否则结束优化；
步骤104、对第一车内噪声测试结果和排气噪声测试结果进行频谱分析，判断排气噪声对车内噪声的关键贡献频率及贡献量，关键贡献频率即为问题频率，贡献量即为所需要降低的分贝值。
5.根据权利要求4所述的汽车怠速排气噪声优化方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：
步骤201、将车辆热机到与步骤1中整车怠速噪声测试时相当的车辆热机状态；
步骤202、通过温度传感器与流速传感器测试排气歧管出口处的排气流速和温度，获得排气流速测试结果和温度测试结果。
6.根据权利要求5所述的汽车怠速排气噪声优化方法，其特征在于，所述步骤2还包括以下步骤：步骤203、通过换算将排气流速测试结果中的排气流速转化为流量。
7.根据权利要求6所述的汽车怠速排气噪声优化方法，其特征在于，所述步骤3中，提取的排气系统CFD分析结果包括排气管壁面温度和排气管壁面速度矢量。
8.根据权利要求7所述的汽车怠速排气噪声优化方法，其特征在于，所述步骤4包括以下步骤：
步骤401、进行排气系统声学有限元建模，在排气系统声学有限元模型上赋予步骤3中提取的排气管壁面温度和排气管壁面速度矢量，进行排气系统噪声传递损失分析；
步骤402、基于排气系统噪声传递损失分析结果、步骤1中识别出的问题频率以及步骤1中问题频率的贡献程度，进行排气系统结构优化；
步骤403、基于步骤402中优化后的排气系统结构再次进行排气系统声学有限元建模和排气系统噪声传递损失分析，直到优化结果满足步骤1中确定的所需要降低的分贝值。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的汽车怠速排气噪声优化方法的至少一个步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任一项所述的汽车怠速排气噪声优化方法的至少一个步骤。
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