CN108225547A - 汽车排气噪声测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆性能检测领域，尤其涉及一种车辆噪声测量方法。一种汽车排气噪声测量方法，包括以下步骤设定测量工况，布置至少三个测点；处接一个消声包在测量工况下测量各个测点，计算得到衰减系数；移开消声包，重新在测量工况检测得到各个测点结合衰减系数计算得到排气噪声；最后，取平均值得到最终的排气噪声声压级和背景噪声实际声压级。本发明将带消声包的噪声视为背景噪声，试验得到衰减系数后，不改变声源特性和声场特性的条件下，使用多个测量点将排气噪声从混合噪声中分离出来，计算得出现场条件下的排气噪声，不会受到消音包的干扰，提高了测量精度，使设计人员能够更加准确的定位出噪声源，以便于改进消音结构，提升车辆性能。

Description

汽车排气噪声测量方法
技术领域
本发明涉及车辆性能检测领域，尤其涉及一种车辆噪声测量方法。
背景技术
车辆行驶过程中的噪音为车辆驾驶性和环保性的重要指标，尤其在城市中行驶时，对车辆噪声会有较高的要求，因此现有技术中有一套噪声检测的标准要求；例如：GB/T14365-1993适用于道路上行驶的各类型的机动车辆在定置时噪声的测量，包括排气噪声和发动机噪声测量，其中规定了整车状态下的排气噪声测量方法，同时也规定了排气噪声测量时背景噪声需要满足的条件。
ISO 15619:2013规定了往复式内燃机配用排气***的测量方法和要求，包括实验室测量方法和现场测量方法，适用于配装ISO 3046-1适用范围的往复式内燃机的排气***。该国际标准中已将排气噪声测点布置与测量不确定度建立了定量的关系。该标准中的单表面多点测量方法(实验室测量方法)满足工程法的要求，可用于声功率级测量及产品开发、评价和验收实验。该标准中的单表面单点测量方法(现场测量方法)满足简易法的要求，可用于比较实验。该标准中同样对背景噪声提出了针对不同要求需要满足的条件。该标准是基于排气***台架安装状态下对排气噪声进行测量，对整车状态下的排气噪声测量具有一定的参考意义。
目前在整车企业中主流的整车状态下排气噪声测量方法，是将整车布置在整车转榖半消声室中，不屏蔽其他声源的条件下，在排气尾管管口中轴线上，远离车体一侧的45度方向上距离管口中心50cm处布置一个麦克风测点测量该点处的噪声声压级，测得的数值即代表该点处的排气噪声值，大部分整车厂也将该点测得的排气噪声声压级作为指标验收值。项目开发初期，会以该测点处随发动机转速变化的声压级曲线来设定排气噪声的目标值，后期实车出来后，在整车转榖上在特定的工况(例如3档全油门加速)下来验证排气***的内部消声结构设计是否使排气噪声达到该目标值。该测试方法的测试结果受试验车辆的状态影响非常大，特别是对整车开发过程中的车辆，即开发过程中的零部件状态不是整车设计的最终状态，而且各***零件开发状态也不一致，有些是手工改制件，有些是软模件等，试验车辆整体状态没有经过NVH调教，导致动力总成、底盘零部件的噪声性能很不稳定，一般噪声值都比较大，对排气噪声产生不可忽略的影响，使得测试结果不准确，难以判断排气噪声的调音方向，是NVH子***开发与供应商调音工作的技术难点。
由于在整车状态下，不对其他噪声源进行屏蔽，实际运行的常用工况(例如3档全油门加速)下进行测量时，传统测点处的排气噪声受到来自动力总成，底盘零部件，轮胎，地面反射等多个其他声源的影响，导致测量结果不准确，测得的声压级包含了背景噪声值，往往高于现场条件下排气噪声的实际值。关键影响因素是发动机不同转速时排气尾管处声场的传播特性也随之在发生变化，传统测试方法完全没有考虑以上影响因素；此外，传统测量背景噪声的方法是在排气尾管处接一个很大的消声包，将排气噪声引走，认为剩下的即是背景噪声，但此时测出的背景噪声与实际运行工况下(不接消声包)的背景噪声是有一定差异的，因为接消声大包时在一定程度上改变了动力总成的运行状态，也就是改变了整车的运行状态，接消声大包是无法代表整车真实运行工况的，所以没有实际操作的意义，只能指示性的表明背景噪声的大小。
目前也没有合适的方法在不影响排气噪声的同时去除诸多背景噪声的影响，给排气***降噪工作带来非常大的困难与影响，时常耗费大量的时间与精力，尝试了多个***内部结构调音方案，结果还是难以满足项目开发初期设定的目标值。因此，如何在实际测量过程中准确、便捷、快速地测量出排气噪声成为控制排气噪声的首要步骤与任务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车排气噪声测量方法，该测量方法将带消声包的噪声视为背景噪声，试验得到衰减系数后，不改变声源特性和声场特性的条件下，使用多个测量点将排气噪声从混合噪声中分离出来，计算得出现场条件下的排气噪声，不会受到消音包的干扰，提高了测量精度，使设计人员能够更加准确的定位出噪声源，以便于改进消音结构，提升车辆性能。
本发明是这样实现的：一种汽车排气噪声测量方法，包括以下步骤：
S1.设定测量工况，布置至少三个远离车体外侧的测点，所述测点在同一轴线上且指向排气尾管管口；
S2.在整车转榖半消声室中，排气尾管处接一个消声包，将排气噪声引走，在测量工况下测量各个测点处声压级作为背景噪声比照声压级；
S3.根据各个测点处声压级计算得到背景噪声的衰减系数；
S4.移开消声包，将排气***恢复到初始状态，重新在测量工况检测得到各个测点处声压级；
S5.以任意两个测点的衰减系数作为步骤S4中的衰减系数，分别计算得到排气噪声声压级和背景噪声实际声压级后，取平均值得到最终的排气噪声声压级和背景噪声实际声压级。
所述的测点位于排气尾管管口中轴线上远离车体的外侧45度方向上。
所述测点共设置三个，分别为第一测点、第二测点、第三测点
所述步骤S3中，所述衰减系数ζ由公式1计算得到；
式中，ζn-m为第n个测点到第m个测点的衰减系数；
为第m点的背景噪声比照声能量；
为第n点的背景噪声比照声能量；
P2＝100.1L，P为声能量，L为声压级。
所述步骤S5中，排气噪声声能量P由公式2计算得到，背景噪声实际声能量Pb由公式3计算得到；
式中，Pn为第n个测点的排气噪声声能量；
Pn'为第n个测点的实测声能量；
Pm'为第m个测点的实测声能量；
式中，Pbn为第n个测点的背景噪声声能量；
Pn'为第n个测点的实测声能量；
Pm'为第m个测点的实测声能量；
本发明汽车排气噪声测量方法将带消声包的噪声视为背景噪声，试验得到衰减系数后，不改变声源特性和声场特性的条件下，使用多个测量点将排气噪声从混合噪声中分离出来，计算得出现场条件下的排气噪声，同时计算排气噪声的不确定度并满足工程要求；实际测量结果为真实工况下的数据，不会受到消音包的干扰，提高了测量精度，使设计人员能够更加准确的定位出噪声源，以便于改进消音结构，提升车辆性能。
附图说明
图1为本发明汽车排气噪声测量方法中测点的布置位置示意图；
图中：1排气尾管、2消声包、3测点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种汽车排气噪声测量方法，包括以下步骤：
S1.设定测量工况，布置至少三个远离车体外侧的测点，三个所述测点在同一轴线上且指向排气尾管管口；
S2.在整车转榖半消声室中，排气尾管处接一个消声包，将排气噪声引走，在测量工况下测量各个测点处声压级作为背景噪声比照声压级；
S3.根据各个测点处声压级计算得到背景噪声的衰减系数；
所述衰减系数ζ由公式1计算得到；
式中，ζn-m为第n个测点到第m个测点的衰减系数；
为第m点的背景噪声比照声能量；
为第n点的背景噪声比照声能量；
P2＝100.1L，P为声能量，L为声压级。
S4.移开消声包，将排气***恢复到初始状态，重新在测量工况检测得到各个测点处声压级；
S5.以任意两个测点的衰减系数作为步骤S4中的衰减系数，分别计算得到排气噪声声压级和背景噪声实际声压级后，取平均值得到最终的排气噪声声压级和背景噪声实际声压级。
所述步骤S5中，排气噪声声能量P由公式2计算得到，背景噪声实际声能量Pb由公式3计算得到；
式中，Pn为第n个测点的排气噪声声能量；
Pn'为第n个测点的实测声能量；
Pm'为第m个测点的实测声能量；
rn-m为第n个测点到第m个测点的间距；
式中，Pbn为第n个测点的背景噪声声能量；
Pn'为第n个测点的实测声能量；
Pm'为第m个测点的实测声能量；
rn-m为第n个测点到第m个测点的间距。
在本实施例中，作为优选，所述测点共设置三个，分别为第一测点、第二测点、第三测点，三个所述的测点位于排气尾管管口中轴线上远离车体的外侧45度方向上，第一测点到排气尾管管口的距离为r1，第二测点到排气尾管管口的距离为r2，第三测点到排气尾管管口的距离为r3；
在设定的测量工况下带有消音包时，这三个测点处的声压级，分别为Lp′b1、L′pb2、L′pb3。利用这三个测点处声压级，计算得出排气尾管处的背景噪声声场特性，即背景噪声的衰减系数ζ，计算公式见(1-1)、(1-2)、(1-3)：
然后将消声大包移开，将排气***恢复到初始状态，重新在测量工况检测得到各个测点处声压级，在r1、r2、r3三个相同测点处，相同工况下再次测量得到混合噪声声压级Lp′1、Lp′2和Lp′3。
另三个测点r1、r2、r3处现场条件下的排气噪声声压级分别为Lp1、Lp2和Lp3，背景噪声声压级分别为Lpb1、Lpb2和Lpb3；根据P2＝100.1L，计算得到三个测点r1、r2、r3的混合噪声声能量P1′、P2′、P3′。
根据噪声能量叠加理论，在某点处的混合噪声能量等于背景噪声与现场条件下的排气噪声能量之和，见公式4-1、4-2、4-3：
再将排气尾管视为一个点声源，依据点声源辐射噪声理论，辐射能量与距离平方成反比，满足如下公式(5-1)：
在背景噪声声场特性中，无论排气尾管是否接消声大包将排气噪声引走，背景噪声的声场特性，即衰减系数ζ是不会改变的，因此对于第一测点而言；
Pb1 2＝ζ1-2Pb2 2 (6)
联合公式(4-1)、(4-2)、(5-1)、(6)，推导得出：
定义
将公式(9)代入公式(7)、(8)，即可简化为：
同理，可计算得到第二测点和第三测点的背景噪声声能量、排气噪声声能量，为了尽量减小测量误差，将三组背景噪声声能量、排气噪声声能量求平均值，最终得到排气噪声声压级平均值其对应的排气噪声声能量平均值为
其不确定度值则根据公式(12)来计算：公式12中u(L1)、u(L2)、u(L3)分别代表第一、第二、第三测点各自的不确定度，通过对同一测点进行多次复测获得；

Claims (5)

1.一种汽车排气噪声测量方法，其特征是，包括以下步骤：
S1.设定测量工况，布置至少三个远离车体外侧的测点，所述测点在同一轴线上且指向排气尾管管口；
S2. 在整车转榖半消声室中，排气尾管处接一个消声包，将排气噪声引走，在测量工况下测量各个测点处声压级作为背景噪声比照声压级；
S3.根据各个测点处声压级计算得到背景噪声的衰减系数；
S4.移开消声包，将排气***恢复到初始状态，重新在测量工况检测得到各个测点处声压级；
S5.以任意两个测点的衰减系数作为步骤S4中的衰减系数，分别计算得到排气噪声声压级和背景噪声实际声压级后，取平均值得到最终的排气噪声声压级和背景噪声实际声压级。
2.如权利要求1所述的汽车排气噪声测量方法，其特征是：所述的测点位于排气尾管管口中轴线上远离车体的外侧45度方向上。
3.如权利要求2所述的汽车排气噪声测量方法，其特征是：所述测点共设置三个，分别为第一测点、第二测点、第三测点。
4.如权利要求3所述的汽车排气噪声测量方法，其特征是：所述步骤S3中，所述衰减系数由公式1计算得到；
(1)
式中，为第n个测点到第m个测点的衰减系数；
为第m点的背景噪声比照声能量；
为第n点的背景噪声比照声能量；
，为声能量，为声压级。
5.如权利要求4所述的汽车排气噪声测量方法，其特征是：所述步骤S5中，排气噪声声能量由公式2计算得到，背景噪声实际声能量由公式3计算得到；
(2)
式中，为第n个测点的排气噪声声能量；
为第n个测点的实测声能量；
为第m个测点的实测声能量；
；
(3)
式中，为第n个测点的背景噪声声能量；
为第n个测点的实测声能量；
为第m个测点的实测声能量；
。
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