进气噪声对动力总成噪声影响试验研究

３０
进气口引出前声压级
５０
进气口引出后声压级
４０
２０
３０
１０
２０
１０
０
０
０ ６０ ８０ １００ １２０ １４０
５０ ７０ ９０ １１０ １３０ １５０
车速 ／ｋｍ·ｈ－１
（ ｃ） 发动机舱右上方
— ４６ —
声压级 ／ｄＢ（ Ａ）
语音清晰度 ／％
进气口引出前语音清晰度
进气口引出后语音清晰度
１２０
进气口引出前声压级
Ｊｉｎ Ｘｉａｏｘｉｏｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｑｉａｎｇ，Ｈｏｕ Ｃｈｅｎｙｕａｎ，Ｗａｎｇ Ｗａｎｙｉｎｇ （ Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】Ｆｏｒ ａ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃａｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｎｏｉｓｅ ａｔ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ，ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｉｎｌｅｔ ｎｏｉｓｅ ｔｅｓｔ ｉｓ ｄｏｎｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｔａｒｙ ｄｒｕｍ ｉｎ ａｎｅｃｈｏｉｃ ｒｏｏｍ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｉｎｌｅｔ ｎｏｉｓｅ ｏｎ ｐｏｗｅｒｔｒａｉｎ ｎｏｉｓｅ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｏｕｔ ｂｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｎｌｅｔ ｎｏｉｓｅ ｔｅｓｔ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｗｉｔｈ ／ｗｉｔｈｏｕｔ ｌｅａｄｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ａｔ ｔｈｅ ｉｎｌｅｔ ｐｏｒｔ，３ ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ ｓｏｕｎｄ ｐｏｗｅｒ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ ｃａｂｉｎ ｉｎ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ５ ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ ｖｏｉｃｅ ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｔｅａｄｙ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｅｔｃ，ａｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｅｓｔ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｎｏｉｓｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｔ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ．
楚， ０ 表示说话完全听不清楚。语音清晰度 ＡＩ［５］定义
为：
ＡＩ＝∑Ｗ（ ｆ ） Ｄ（ ｆ ） ／３０
（ ３）
式中， Ｗ（ ｆ ） 为计权系数； Ｄ（ ｆ ） 为上限和下限噪声判
断量。
当噪声超过上限噪声时， Ｄ（ ｆ ） ＝０； 当噪声小于
下限噪声时， Ｄ（ ｆ ） ＝３０； 当噪声在上、下限噪声之间
— ４４ —
汽车技术
·试验·测试· 出前、后的测试结果来分析进气口噪声特点。
进气口引出前、后的测量方案如下： ａ． 在怠速工况下， 采集 已 布 置 的 ５ 个 传 声 器 的声压信号。 ｂ． 在 ２ 挡 、３ 挡 、ＷＯＴ（ Ｗｉｄｅ Ｏｐｅｎ Ｔｈｒｏｔｔｌｅ， 节 气 门 全 开 ） 工 况 、ＰＯＴ（ Ｐａｒｔｉａｌ Ｏｐｅｎ Ｔｈｒｏｔｔｌｅ， 节 气 门 半开） 工况、发动机转速为 １ ０００～６ ０００ ｒ ／ｍｉｎ 时， 采 集 ５ 个传声器的声压信号。 ｃ． 在 Ｄ 挡 、５０～１４０ ｋｍ ／ｈ （ １０ ｋｍ ／ｈ 为 一 个 间 隔） 工况下， 采集 ５ 个传声器的声压信号。
主题词： 进气噪声 动力总成噪声 试验 中图分类号： Ｕ４６７．１ 文献标识码： Ａ 文章编号： １０００－ ３７０３（ ２００８） １０－ ００４４－ ０３
Ｔｈｅ Ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｉｎｌｅｔ Ｎｏｉｓｅ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ ｔｒ ａｉｎ Ｎｏｉｓｅ
进气口引出装置
图 ２ 进气口引出装置示意
３ 试验结果及分析
该试验是在消声室内转鼓上进行的， 室内最低
背景噪声低于 ２５ ｄＢ（ Ａ） 。下面分别针对瞬态工况和
稳态工况下进气口引出前与引出后传声器总声功
率级、声压级、语音清晰度进行对比。
３．１ 瞬态工况进气口引出前、后发动机舱传声器总
声功率级对比
声功率级是描述一个给定声源发射的声功率
速 （ １００～１４０ ｋｍ ／ｈ） 时 声 功 率 级 变 化 量 达 到 ２～５ ｄＢ
（ Ａ） 。同时， 语音清晰度在高速时也有较大提高。这
说明进气噪声对高速时车内噪声影响较大， 同时对
瞬态工况低转速时车内噪声也有一定影响。这也表
明， 试验样车的进气系统（ 主要是进气消声元件） 需
要进行改进。
４ 结束语
对应于国际参考声功率 １０－１２ Ｗ 的关系， 用 Ｌｗ 表示， 计算公式为：
２
２
２
２
Ｌｗ ＝１０ｌｏｇ１０｛（ ０．９６３ ８ ／Ａ０Ｐ０ ） （ Ａ１Ｐ１ ＋Ａ２Ｐ２ ＋Ａ３Ｐ３ ） ｝＋Ｌｃ
（ １）
式中， Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 分别为 ３ 个传声器声压的均方根值； Ｐ０ 为参考声压； Ａ１、Ａ２、Ａ３ 为 ３ 个传声器相对于发动 机 舱 包 络 面 的 面 积 ； Ａ０ 为 参 考 面 积 ； Ｌｃ 为 屏 蔽 修 正 系数。
３０
进气口引出前声压级
５０
进气口引出后声压级
４０
２０
３０
１０
２０
１０
０
０
０ ６０ ８０ １００ １２０ １４０
５０ ７０ ９０ １１０ １３０ １５０
车速 ／ｋｍ·ｈ－１
（ ｂ） 发动机舱左上方
声压级 ／ｄＢ（ Ａ）
语音清晰度 ／％
６０
１００
９０
５０
８０
４０
进气口引出前语音清晰度 ７０ 进气口引出后语音清晰度 ６０
（ ｃ） ３ 挡 ＰＯＴ 工况
声功率级 ／ｄＢ（ Ａ）
１００
９５
９０
８５
８０
７５
进气口引出前
７０
进气口引出后
６５ １ ０００ ２ ０００ ３ ０００ ４ ０００ ５ ０００ ６ ０００
转速 ／ｒ·ｍｉｎ－１
（ ｄ） ３ 挡 ＷＯＴ 工况
图 ３ ３ 个传声器总声功率级对比
３．２ 稳态工况进气口引出前、后发动机舱传声器总
音清晰度曲线和声压级曲线可看出， 在瞬态工况
下 ， 低 转 速 （ １ ０００～３ ０００ ｒ ／ｍｉｎ） 时 声 功 率 级 减 少 量
为 ２～３ ｄＢ（ Ａ） ； 高转速（ ５ ０００～６ ０００ ｒ ／ｍｉｎ） 时声功率
声压级 ／ｄＢ（ Ａ）
语音清晰度 ／％
６０
１００
９０
５０
８０
４０
进气口引出前语音清晰度 ７０ 进气口引出后语音清晰度 ６０
·试验·测试·
进气噪声对动力总成噪声影响试验研究
靳晓雄 张 强 侯臣元 王万英
（ 同济大学）
【摘要】针对国产某轿车在高速行驶时车内噪声过大的问题， 在消声试验室转鼓上进行了发动机进气噪声测试 试验。通过对不同工况、进气口有无引出装置情况下的进气噪声测试， 以及对瞬态工况下发动机舱 ３ 个传声器声功 率级、稳态工况下 ５ 个传声器语音清晰度等评价指标的计算分析，找出了进气噪声对动力总成噪声的影响因素， 为改 善高速时车内噪声的声学特性提供了试验依据。
８０
１００
进气口引出后声压级
７０
６０
８０
５０
６０
４０
０ ６０ ８０ １００ １２０ １４０
５０ ７０ ９０ １１０ １３０ １５０ 车速 ／ｋｍ·ｈ－１
（ ｄ） 驾驶员右耳处
声压级 ／ｄＢ（ Ａ）
语音清晰度 ／％
进气口引出前语音清晰度
进气口引出后语音清晰度
１２０
进气口引出前声压级
８０
１００
进气口引出后声压级
３．３ 稳态工况进气口引出前、后声压级及语音清晰
度对比
声压级 ＳＰＬ［４］定义为将待测声压有效值 Ｐｅ 与参 考声压 Ｐｒｅｆ 的比值取常用对数， 再乘以 ２０， 即
— ４５ —
·试验·测试·
ＳＰＬ＝２０ｌｇ（
Ｐｅ Ｐｒｅｆ
）
（ ２）
语音清晰度描述了在噪声环境下说话的清晰
程度， 用百分数来表示， １００ ％表示说话完全听得清
３０
进气口引出前声压级
５０
进气口引出后声压级
４０
２０
３０
１０
２０ １０
０
０
０ ６０ ８０ １００ １２０ １４０
５０ ７０ ９０ １１０ １３０ １５０
车速 ／ｋｍ·ｈ－１
（ ａ） 发动机舱正前方
声压级 ／ｄＢ（ Ａ）
语音清晰度 ／％
６０
１００
９０
５０
８０
４０
进气口引出前语音清晰度 ７０
进气口引出后语音清晰度 ６０
７０
６０
８０
５０
６０
４０
０ ６０ ８０ １００ １２０ １４０
５０ ７０ ９０ １１０ １３０ １５０ 车速 ／ｋｍ·ｈ－１
（ ｅ） 后排右乘客座椅处
图 ５ 进气口引出前、后， 稳态工况下不同车速时的
传声器语音清晰度及声压级对比
级减少量为 １～２ ｄＢ（ Ａ） 。在稳态工况下， 低车速（ 低
于 ６０ ｋｍ ／ｈ） 时声功率级减少量为 １～２ ｄＢ（ Ａ） ； 高车
声功率级对比
对于稳态工况， 其声功率级的计算公式与瞬态
工况相同， 根据测得的声压计算出进气口引出前、
后 ３ 个传声器总声功率级如图 ４ 所示。
声功率级 ／ｄＢ（ Ａ）
９５
９０
进气口引出前
进气口引出后
８５
８０
７５
７０ ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００ １２０ １４０ 车速 ／ｋｍ·ｈ－１
图 ４ 进气口引出前、后总声功率级对比
本文以国产某轿车为研究对象， 用试验的方法 测量进气噪声对动力总成噪声的影响， 为改善高速 时车内噪声的声学特性提供依据。
２ 试验方案
该试验将车辆坐标系定义为： 汽车前进方向为 ｘ 轴正向， 水平垂直前进方向为 ｙ 轴正向， 垂直向上 为 ｚ 轴正向， ｘ、ｙ、ｚ 坐标符合右手定则。 ２．１ 试验测点布置
针对高速时车内噪声过大的问题进行了发动 机进气噪声试验研究和理论分析， 通过对瞬态工况 下发动机舱 ３ 个传声器声功率级、稳态工况下 ５ 个 传声器语音清晰度和声压级等评价指标的计算分 析， 找出了进气噪声对动力总成噪声的影响， 并提 出 了 改 进 措 施 ， 为 进 一 步 降 低 进 气 噪 声 、改 善 车 内 噪声声学特性提供了参考。
时， Ｄ（ ｆ ） ＝ＵＬ（ ｆ ） － Ｎ（ ｆ ） ， 其中 ＵＬ（ ｆ ） 为上限噪声，
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｎ（ ｆ ） 为实际噪声。将每个频段计算得到的语音清晰
度相加得到总的语音清晰度。图 ５ 为进气口引出
前 、后 ， 稳 态 工 况 不 同 车 速 下 的 语 音 清 晰 度 及 声 压
级曲线。
从 进 气 口 引 出 前 与 引 出 后 的 声 功 率 级 曲 线 、语
根据测得的声压即可得到 ３ 个传声器的总声
功率级［３］， 如图 ３ 所示。
声功率级 ／ｄＢ（ Ａ）
１００
９５
９０
８５
８０
７５
进气口引出前
进气口引出后
７０
６５ １ ０００ ２ ０００ ３ ０００ ４ ０００ ５ ０００ ６ ０００
转速 ／ｒ·ｍｉｎ－１
（ ａ） ２ 挡 ＰＯＴ 工况
２００８ 年 第 １０ 期
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｉｎｌｅｔ ｎｏｉｓｅ，Ｐｏｗｅｒ ｔｒ ａｉｎ ｎｏｉｓｅ，Ｔｅｓｔ
１ 前言
汽车进气噪声主要指进气口处的噪声， 该噪声 源离车厢的距离很近， 所以对车内噪声贡献非常 大。同时， 在汽车噪声中， 动力总成的噪声占主要成 分， 而进气噪声是动力总成主要的噪声源之一， 且 随 转 速 的 提 高 进 气 噪 声 也 会 迅 速 增 大 ［ １］ 。
发动机舱左前 侧传声器
发动机舱正前
２
方传声器
１
图 １ 发动机舱及车内传声器布置示意
２．２ 发动机进气噪声测量方案 该试验样车在高速时存在车内噪声过大的问
题， 经分析噪声源为进气系统噪声。进气系统噪声 不仅会传递到车厢内影响乘客， 而且还会辐射到环 境， 所以在设计进气系统时必须使噪声既满足乘客 的要求也要达到国家有关法规的规定。进气系统消 声元件包括扩张消声器和旁支消声器。旁支消声器 主要有赫姆霍兹消声器和 １ ／４ 波长管， 前者一般用 来消除低频噪声， 后者主要用来消除相对高频噪 声。为了在较宽的频带内分析进气噪声贡献， 在此 利用 １ ／４ 波长管的原理， 根据初步分析结果在进气 口处加一根引出管道（ 见图 ２） ， 根据对比进气口引
为了找出进气噪声对动力总成噪声的影响， 参 考 ＧＭＷ１４２３８ 标准［２］， 在试验样车发动机舱正前方 和上方 （ 左 上 方 、右 上 方 ） 共 布 置 ３ 个 传 声 器 ， 在 驾 驶员右耳处及后排右乘客座椅处各布置 １ 个传声
器， 如图 １ 所示。
驾驶员右耳处传声器
发动机舱右前侧传声器
后排右乘客座椅处传声器 ３
声功率级 ／ｄＢ（ Ａ）
１００
９５
９０
８５
８０
７５
进气口引出前
进气口引出后
７０
６５ １ ０００ ２ ０００ ３ ０００ ４ ０００ ５ ０００ ６ ０００
转速 ／ｒ·ｍｉｎ－１
（ ｂ） ２ 挡 ＷＯＴ 工况
声功率级 ／ｄＢ（ Ａ）
１００
９５
９０
８５
８０
７５
进气口引出前 进气口引出后
７０
６５
１ ０００ ２ ０００ ３ ０００ ４ ０００ ５ ０００ ６ ０００ 转速 ／ｒ·ｍｉｎ－１