CN115342902A - 一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，所述方法包括以下步骤：基于对待试验车辆的高频次使用场景，选择怠速工况和加速工况作为待试验车辆的测试工况；对待试验车辆车身侧吊挂和排气吊挂采用弹性连接方式进行连接后，开始对待试验车辆进行怠速工况测试和加速工况测试，获得主要阶次的噪声曲线峰值；对待试验车辆车身侧吊挂和排气吊挂采用刚性连接方式进行连接后，开始对待试验车辆进行怠速工况测试和加速工况测试，获得主要阶次的噪声曲线峰值；将上述怠速工况测试获得的主要阶次的噪声曲线峰值进行对比，将上述加速工况测试获得的主要阶次的噪声曲线峰值进行对比，并求出怠速工况测试和加速工况测试主要阶次噪声贡献比。
Description
技术领域
本发明涉及车内NVH技术领域，具体涉及一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法。
背景技术
随着汽车行业的发展，用户对汽车NVH性能的要求越来越高，据J.D.PQWER 统计用户对NVH的抱怨约占总抱怨的1/4左右，车内行驶噪声是直面用户的驾乘感知。为有效地提升车内安静度，NVH工程师对各种噪声源进行隔离验证，精确获取激励源和传递路径的贡献，针对贡献量大的影响因素制定有效的解决方案，提升车内客户听觉感知。
动力系统激励是汽车车内噪声中重要的组成部分，主要包括发动机本身激励、进气系统激励、排气系统激励等，以发动机主阶次和谐阶次为主，频率集中在500Hz以内，其中排气系统由于受发动机本身振动和排气气流激励的影响，排气管路振动非常明显，该激励通过排气吊挂隔振系统传递到车身地板，引起车身地板及其他车身钣金的振动会辐射噪声，引起车内客户听觉感知。车内噪声贡献量分析通常采用隔离法，即隔断或者去除该部分激励的传递来确认车内噪声的变化，隔离法可以评价整条传递路径对车内噪声的贡献，但该隔离法对于隔振系统的贡献无法单独隔离出来。
现有技术，专利文献CN103362598B公开了“一种加速车外噪声源分离方法”，对不同工况下的加速行驶车外噪声进行测量，得到第一至第五噪声声压级；其次计算出轮胎噪声声压级、动力总成机械噪声声压级、动力总成燃烧噪声声压级、排气消声器壳体噪声声压级和排气口噪声声压级；然后计算出轮胎噪声能量贡献比、动力总成机械噪声能量贡献比、动力总成燃烧噪声能量贡献比、排气消声器壳体噪声能量贡献比和排气口噪声能量贡献比，从而可以实现对汽车加速行驶车外的五种噪声源进行分离，精确分辨出噪声源的构成，以准确选择所采用的降噪手段，提高降噪效果。
综上，现有的隔离方法无法对隔振系统的贡献单独隔离出来。
发明内容
本发明解决了现有的隔离方法无法对隔振系统的贡献单独隔离出来的问题。
本发明所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，包括以下步骤：
步骤S1，基于对待试验车辆的高频次使用场景，选择怠速工况和加速工况作为待试验车辆的测试工况；
步骤S2，对待试验车辆车身侧吊挂和排气吊挂采用弹性连接方式进行连接后，开始对待试验车辆进行怠速工况测试和加速工况测试，获得主要阶次的噪声曲线峰值；
步骤S3，对待试验车辆车身侧吊挂和排气吊挂采用刚性连接方式进行连接后，开始对待试验车辆进行怠速工况测试和加速工况测试，获得主要阶次的噪声曲线峰值；
步骤S4，将步骤S2和步骤S3怠速工况测试获得的主要阶次的噪声曲线峰值进行对比，将步骤S2和步骤S3加速工况测试获得的主要阶次的噪声曲线峰值进行对比，并求出怠速工况测试和加速工况测试主要阶次噪声贡献比。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的主要阶次包括2阶、4阶、6 阶、8阶和10阶。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的开始对待试验车辆进行怠速工况测试，具体为：
待试验车辆置于消声室环境中，试验前待试验车辆充分预热，试验时确保冷却风扇和电负荷设备处于关闭状态，采集热机状态时待试验车辆的车内前后排噪声信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的开始对待试验车辆进行加速工况测试，具体为：
试验前待试验车辆充分预热，试验时以3档发动机最低稳定转速行驶，然后全油门急加速到额定转速时，采集待试验车辆的车内前后排噪声信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的试验前待试验车辆充分预热的方式为：
发动机冷却液温度达到85±5℃或者待试验车辆行驶15km以上。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的怠速工况测试和加速工况测试均至少重复3次测试。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的步骤S3中，所述的刚性连接方式为：
采用铁丝做成挂钩，且挂钩在Z方向连接尺寸与弹性连接方式相同。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的步骤S4中，所述的噪声贡献比是采用声能量进行计算。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的步骤S4中，所述的怠速工况测试主要阶次噪声贡献比的公式为：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的步骤S4中，所述的加速工况测试主要阶次噪声贡献比的公式为：
本发明解决了现有的隔离方法无法对隔振系统的贡献单独隔离出来的问题。具体有益效果包括：
本发明所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，根据用户高频次使用场景采用排气吊挂与车身地板刚性连接代替弹性连接的方式提供一种新型的隔振系统贡献量分析方法，选择怠速和加速作为排气吊挂隔振性能贡献量分析的验证工况，设计两种验证状态：①排气吊挂与车身地板采用弹性橡胶吊耳连接(量产状态)；②排气吊挂与车身地板采用刚性连接，通过对比两种状态下车内噪声的变化，利用声能量叠加原理可计算得到被排气隔振系统吸收掉的能量占比，即获得各工况下排气吊挂隔振系统的贡献。根据验证结果为排气橡胶吊耳结构和刚度优化提供依据，同时对排气吊挂隔振系统正向开发设计具有指导意义。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是具体实施方式所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法流程图。
图2是具体实施方式所述的排气橡胶吊耳结构图。
图3是具体实施方式所述的排气吊挂连接结构图。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明的多种实施方式进行清楚、完整地描述。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施方式所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，包括以下步骤：
步骤S1，基于对待试验车辆的高频次使用场景，选择怠速工况和加速工况作为待试验车辆的测试工况；
步骤S2，对待试验车辆车身侧吊挂和排气吊挂采用弹性连接方式进行连接后，开始对待试验车辆进行怠速工况测试和加速工况测试，获得主要阶次的噪声曲线峰值；
步骤S3，对待试验车辆车身侧吊挂和排气吊挂采用刚性连接方式进行连接后，开始对待试验车辆进行怠速工况测试和加速工况测试，获得主要阶次的噪声曲线峰值；
步骤S4，将步骤S2和步骤S3怠速工况测试获得的主要阶次的噪声曲线峰值进行对比，将步骤S2和步骤S3加速工况测试获得的主要阶次的噪声曲线峰值进行对比，并求出怠速工况测试和加速工况测试主要阶次噪声贡献比。
本实施方式中，所述的主要阶次包括2阶、4阶、6阶、8阶和10阶。
本实施方式中，所述的开始对待试验车辆进行怠速工况测试，具体为：
待试验车辆置于消声室环境中，试验前待试验车辆充分预热，试验时确保冷却风扇和电负荷设备处于关闭状态，采集热机状态时待试验车辆的车内前后排噪声信号。
本实施方式中，所述的开始对待试验车辆进行加速工况测试，具体为：
试验前待试验车辆充分预热，试验时以3档发动机最低稳定转速行驶，然后全油门急加速到额定转速时，采集待试验车辆的车内前后排噪声信号。
本实施方式中，所述的试验前待试验车辆充分预热的方式为：
发动机冷却液温度达到85±5℃或者待试验车辆行驶15km以上。
本实施方式中，所述的怠速工况测试和加速工况测试均至少重复3次测试。
本实施方式中，所述的步骤S3中，所述的刚性连接方式为：
采用铁丝做成挂钩，且挂钩在Z方向连接尺寸与弹性连接方式相同。
本实施方式中，所述的步骤S4中，所述的噪声贡献比是采用声能量进行计算。
本实施方式中，所述的步骤S4中，所述的怠速工况测试主要阶次噪声贡献比的公式为：
本实施方式中，所述的步骤S4中，所述的加速工况测试主要阶次噪声贡献比的公式为：
本实施方式基于本发明所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，结合图1可以更好地理解本实施方式，并结合具体对象提供一种实际的实施方式：
过设计排气系统与车身地板刚性连接方式与弹性连接方式(量产状态)对比验证车内噪声能量的变化，获取某个排气吊挂隔振系统结构传递噪声的贡献量，共包含四个步骤：
第一步：基于用户使用场景选择试验工况
基于用户高频次使用场景，选择定置和动态行驶场景作为验证工况。怠速工况由于背景噪声较小(无风噪和路噪激励)，车内主阶次低频噪声非常容易引起用户听觉感知，所以选择怠速P档作为定置典型场景；加速工况动力总成激励较大，3档全油门加速可以覆盖发动机全转速区间，所以选择3档全油门加速作为动态典型场景。
第二步：初始状态车内噪声测试分析
试验车辆排气吊挂按照设计状态(弹性隔振元件)安装匹配，测试选定试验工况下车内噪声信号，由于排气系统以发动机的2阶、4阶、6阶、8阶、10 阶激励为主，重点分析主要阶次的噪声贡献。
怠速P档测试分析：车辆置于消声室环境中，试验前车辆充分预热，使发动机冷却液温度达到车辆正常行驶时的温度(85±5)℃或者行驶15km以上；试验时确保冷却风扇、电负荷设备(近光灯、雾灯、后视镜加热等)处于关闭状态，采集热机状态车内前后排噪声信号。分析车内噪声信号频谱，获得发动机2阶、4阶、6阶、8阶、10阶噪声峰值A2、A4、A6、A8、A10。
加速工况测试分析：采用3档全油门加速进行道路试验，试验环境满足测试标准要求，试验前车辆必须进行预热，使发动机冷却液温度达到车辆正常行驶时的温度(85±5)℃或者行驶15km以上。试验时以3档发动机最低稳定转速行驶，然后全油门急加速到额定转速，采集这个过程中车内前后排噪声信号，同一工况至少重复测试3次。处理分析该工况下车内发动机2阶、4阶、6阶、 8阶、10阶噪声随发动机转速的变化曲线，加速工况主要分析某些转速区间由于共振引起的峰值，获得各阶次噪声曲线峰值B2、B4、B6、B8、B10。
第三步：排气吊挂刚性连接方案设计及测试分析
为减少排气管振动能量向车身地板的传递，通常排气侧吊挂与车身侧吊挂通过橡胶吊耳弹性连接，橡胶吊耳起到隔振作用。为获得排气结构传递路径的贡献量，通常采用结构路径隔断法，即拆除排气吊耳，断开排气系统与车身地板的连接，但是拆掉某个吊挂后其他吊挂的受力状态会发生变化，无法精确的获得某个吊挂隔振系统的贡献量。
如图2-3所示，为精确获得某个吊挂隔振系统的贡献量，采用铁丝做成的挂钩(也可以试制与橡胶吊耳尺寸相同的刚性结构)代替橡胶吊耳将车身侧吊挂A与排气吊挂B刚性连接，，且挂钩Z方向连接尺寸与橡胶吊耳相同，可以保证某个吊挂更换铁质挂钩后其他吊挂的受力状态不变，这样排气系统振动通过刚性连接结构传递给车身地板，未经过隔振系统的衰减。
针对排气吊挂刚性连接状态的试验车辆进行怠速P档和3档全油门加速试验，试验操作过程与第二步相同。测得怠速P档发动机的2阶、4阶、6阶、8阶、10阶车内噪声峰值X2、X4、X6、X8、X10和3档全油门加速工况下发动机的2阶、4阶、6 阶、8阶、10阶噪声曲线峰值Y2、Y4、Y6、Y8、Y10。
第四步：排气吊挂隔振元件贡献量分析及应用
对比排气吊挂初始状态(弹性连接)和排气吊挂刚性连接两种状态下车内噪声峰值的变化，噪声贡献量分析采用声能量进行计算，根据声能量叠加原理，两者声能量差值就是被隔振元件隔掉的噪声能量，即为隔振元件贡献量。
怠速工况贡献量分析：根据声压级与声能量的关系计算得到声能量
根据声能量叠加法可计算得到发动机2阶噪声贡献比
采用同样的方法计算得到4阶、6阶、8阶、 10阶噪声贡献比分别为
加速工况贡献量分析：根据3档全油门加速两种排气吊挂状态测得结果，主要分析曲线峰值的变化量，同样的计算方式得到加速工况排气吊挂隔振元件2 阶噪声贡献比、4阶噪声贡献比、6阶噪声贡献比、8阶噪声贡献比、10阶噪声贡献比分别为
对于噪声峰值有明显改善的转速区间，问题优化时需要考虑吊挂隔振优化这条路径，尤其是在排气吊挂弹性元件正向设计时要提升吊挂隔振率的要求，保证足够的隔振能力来衰减排气振动向车身地板的传递。
以上对本发明所提出的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，基于对待试验车辆的高频次使用场景，选择怠速工况和加速工况作为待试验车辆的测试工况；
步骤S2，对待试验车辆车身侧吊挂和排气吊挂采用弹性连接方式进行连接后，开始对待试验车辆进行怠速工况测试和加速工况测试，获得主要阶次的噪声曲线峰值；
步骤S3，对待试验车辆车身侧吊挂和排气吊挂采用刚性连接方式进行连接后，开始对待试验车辆进行怠速工况测试和加速工况测试，获得主要阶次的噪声曲线峰值；
步骤S4，将步骤S2和步骤S3怠速工况测试获得的主要阶次的噪声曲线峰值进行对比，将步骤S2和步骤S3加速工况测试获得的主要阶次的噪声曲线峰值进行对比，并求出怠速工况测试和加速工况测试主要阶次噪声贡献比。
2.根据权利要求1所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，所述的主要阶次包括2阶、4阶、6阶、8阶和10阶。
3.根据权利要求1所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，所述的开始对待试验车辆进行怠速工况测试，具体为：
待试验车辆置于消声室环境中，试验前待试验车辆充分预热，试验时确保冷却风扇和电负荷设备处于关闭状态，采集热机状态时待试验车辆的车内前后排噪声信号。
4.根据权利要求1所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，所述的开始对待试验车辆进行加速工况测试，具体为：
试验前待试验车辆充分预热，试验时以3档发动机最低稳定转速行驶，然后全油门急加速到额定转速时，采集待试验车辆的车内前后排噪声信号。
5.根据权利要求3或4所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，所述的试验前待试验车辆充分预热的方式为：
发动机冷却液温度达到85±5℃或者待试验车辆行驶15km以上。
6.根据权利要求1所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，所述的怠速工况测试和加速工况测试均至少重复3次测试。
7.根据权利要求1所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，所述的步骤S3中，所述的刚性连接方式为：
采用铁丝做成挂钩，且挂钩在Z方向连接尺寸与弹性连接方式相同。
8.根据权利要求1所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，所述的步骤S4中，所述的噪声贡献比是采用声能量进行计算。
9.根据权利要求1所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，所述的步骤S4中，所述的怠速工况测试主要阶次噪声贡献比的公式为：
10.根据权利要求1所述的一种排气吊挂隔振元件对车内噪声的贡献量分析方法，其特征在于，所述的步骤S4中，所述的加速工况测试主要阶次噪声贡献比的公式为：
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