基于近聲場識別法的某大型客車不同車速下噪聲測試與分析

羅青東，鄭鵬飛，余溆江

(義烏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，浙江 義烏 322000)

一方面，隨著社會發(fā)展和科技的進(jìn)步以及人們生活水平的提高，大眾對于旅行或出行的舒適性要求越來越高；另一方面，從中國綜合交通運輸網(wǎng)絡(luò)來說，高鐵建設(shè)的加快和民航的擴(kuò)容加劇，對公路運輸帶來了實質(zhì)性的沖擊。通過控制車內(nèi)噪聲，從而提高客車產(chǎn)品乘坐舒適性，提升產(chǎn)品檔次和形象，是增強(qiáng)公路客車在當(dāng)今復(fù)雜環(huán)境中的競爭力的一個行之有效的方法。

控制車內(nèi)噪聲，第一步應(yīng)識別噪聲主要噪聲源。對于客車而言，其噪聲源聲場是由多個不相干或部分相干的聲源共同作用產(chǎn)生的，其噪聲按位置區(qū)分主要集中在發(fā)動機(jī)艙區(qū)域(發(fā)動機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲、驅(qū)動橋噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲等)、前后橋區(qū)域(胎噪及驅(qū)動橋噪聲)、前風(fēng)擋區(qū)域(風(fēng)噪)、以及車內(nèi)行李艙、內(nèi)飾板等部件發(fā)生擠壓摩擦產(chǎn)生的內(nèi)部噪音等。

本文以某國產(chǎn)大型公路客車為研究對象，對上述主要噪聲來源區(qū)域進(jìn)行布點測試，測試各主要噪聲源近場位置在不同車速下的噪聲值，研究不同車速下各噪聲源近場位置的噪聲貢獻(xiàn)量，為同類客車分區(qū)域被動降噪工作提供理論依據(jù)，為整車針對性的聲學(xué)包優(yōu)化措施提供數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗方法及工況

為了便于數(shù)據(jù)的測量及分析，本次試驗車輛的運行條件依據(jù)GB/T 18697-2002中關(guān)于勻速行駛以及定置怠速工況的試驗條件進(jìn)行，近場噪聲值的測量依據(jù)GB 1495—2020中關(guān)于勻速噪聲值測量方法規(guī)定取四次測量值的平均勻速噪聲計算值Lcrs rep，試驗數(shù)據(jù)記錄表見表1。

表1 試驗數(shù)據(jù)記錄表

1.1 試驗設(shè)備

測量儀器符合GB/T 3785規(guī)定要求中 1型的要求，試驗用主要儀器設(shè)備見表2。

表2 試驗儀器設(shè)備

1.2 試驗傳感器布點及位置

根據(jù)客車主要噪聲來源位置，對左前輪胎上方、右前輪胎上方、左后輪胎上方、右后輪胎上方、發(fā)動機(jī)正上方、空調(diào)壓縮機(jī)、空濾進(jìn)氣口、風(fēng)扇進(jìn)氣口、排氣口、緩速器上方、后橋上方共11個測試點進(jìn)行傳感器布點。試驗傳感器布點示意見圖1。

圖1 試驗噪聲傳感器布點示意

傳感器的安裝位置以相應(yīng)測試點布點上方靠近車廂地板為主要安裝位置，部分測試點布點如空調(diào)壓縮機(jī)、排氣口的安裝位置則在發(fā)動機(jī)艙體的車身側(cè)圍上。傳感器安裝示意見圖2。

圖2 傳感器安裝示意

1.3 試驗工況

本文試驗客車的限速為100km/h，依據(jù)GB/T 18697-2002中關(guān)于勻速行駛車速范圍要求，取勻速40km/h、50km/h、60km/h、70km/h、80km/h一共5種等間隔的車速進(jìn)行A聲級噪聲值測量。在汽車排放能耗檢測工況中，我國車輛行駛中怠速比占整體工況的22%，遠(yuǎn)高于全球車輛行駛中怠速比占整體工況的13%，為了增加對比性，增加車輛定置下發(fā)動機(jī)怠速工況作為輔助性噪聲值對比。

2 試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

2.1 定置怠速工況試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

車輛定置、發(fā)動機(jī)怠速工況下，客車的噪聲主要來自發(fā)動機(jī)艙區(qū)域，11個測試點在此工況下相應(yīng)噪聲值見圖3。

圖3 定置怠速工況各測試點噪聲值

從圖中可以看出，11個測試點噪聲值最大的3個測試點位置分別是風(fēng)扇進(jìn)氣口、緩速器、排氣口位置，怠速工況下，發(fā)動機(jī)艙區(qū)域及緩速器上方地板過道區(qū)域的降噪措施需要重點關(guān)注。

2.2 車輛勻速工況試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

車輛勻速行駛工況下，客車的噪聲呈現(xiàn)出較為明顯的分布狀態(tài)，11個測試點在此工況下相應(yīng)噪聲值見圖4。

圖4 勻速工況各測試點噪聲值

圖4顯示，各測試點的噪聲分布呈現(xiàn)出以下趨勢：

(1)左后輪胎處、后橋、空濾進(jìn)氣口、緩速器位置在各車速下噪聲值均高于其他測點，應(yīng)重點關(guān)注。

傳統(tǒng)客車聲學(xué)包設(shè)計重點關(guān)注的是整車密封性能和發(fā)動機(jī)艙的吸聲和隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計，往往忽略了后橋區(qū)域的聲學(xué)包設(shè)計。以發(fā)動機(jī)、后橋兩個測點對比示意，后橋測點在各車速下的噪聲值遠(yuǎn)大于發(fā)動機(jī)測點值，對比圖見圖5。

圖5 后橋與發(fā)動機(jī)測點噪聲值對比

同樣，左后輪胎處、緩速器位置相應(yīng)噪聲值也高于發(fā)動機(jī)測點，由此可見，客車的隔音降噪不能只局限于發(fā)動機(jī)艙，從噪聲傳遞的整體性考慮，后橋區(qū)域包括后輪上方的地板區(qū)域、后橋上方的中間過道區(qū)域均應(yīng)增加隔音棉以提升該區(qū)域的隔音水平。

(2)從車速上看，40km/h—60km/h區(qū)間，隨著車速的增加，各測點的噪聲值上升較為平緩；而在60km/h—80km/h區(qū)間，隨著車速的增加，各測點的噪聲值大幅上升。因此，整車降噪還應(yīng)重點關(guān)注中高車速的噪聲的聲學(xué)包的優(yōu)化控制。以右前輪、緩速器、空濾進(jìn)氣口測點為例，分別增加相應(yīng)趨勢線的不同車速下的折線圖見圖6、圖7、圖8。

圖6 勻速工況右前輪測點噪聲值

圖7 勻速工況緩速器測點噪聲值

圖8 勻速工況空濾進(jìn)氣口測點噪聲值

3 結(jié)語

通過上述定置怠速工況試驗和勻速工況試驗及數(shù)據(jù)分析，可得如下結(jié)論：

(1)傳統(tǒng)客車聲學(xué)包設(shè)計重點關(guān)注的發(fā)動機(jī)艙的吸聲和隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇及排氣口位置噪聲較大，降噪時應(yīng)重點關(guān)注。

(2)除了傳統(tǒng)客車聲學(xué)包設(shè)計重點關(guān)注的是整車密封性能和發(fā)動機(jī)艙的吸聲和隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計，還應(yīng)重點加強(qiáng)后橋區(qū)域的聲學(xué)包設(shè)計。后橋區(qū)域包括左右后輪的后橋區(qū)域位置，都應(yīng)做好降噪設(shè)計。

(3)從勻速工況試驗反饋看，空濾進(jìn)氣口位置噪聲值在70km/h之后躍居噪聲最大，這是最容易忽略的一個噪聲點，應(yīng)單獨對進(jìn)氣膨脹箱進(jìn)行降噪設(shè)計，同時做好進(jìn)氣口位置與車內(nèi)的隔音措施。