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整車風噪性能相關性分析研究

2021-10-23 20:06:42·  來源：電動學堂  作者：姜豪等  
　
文章來源：1.汽車噪聲振動和安全技術國家重點實驗室2.長安汽車工程研究總院引言目前，汽車噪聲振動開發(fā)主要手段為源頭控制和路徑控制。其中，汽車噪聲源頭主要包
文章來源：1.汽車噪聲振動和安全技術國家重點實驗室2.長安汽車工程研究總院
 
引言
目前，汽車噪聲振動開發(fā)主要手段為源頭控制和路徑控制。其中，汽車噪聲源頭主要包括動力總成噪聲、路躁和風噪，針對這些源頭的噪聲控制方法已有大量研究。對于噪聲傳遞路徑，目前主要有整車氣密性、噪聲衰減量的控制。整車氣密性代表著車體孔洞、縫隙與密封系統(tǒng)的密封性能，外界噪聲可直接通過這些路徑進入車內，增大車內噪聲。噪聲衰減量反映了車外噪聲經過車體之后損失能量的大小，即車體對外界噪聲的隔絕程度，噪聲衰減量越大，則車體隔聲性能越好。
例如，針對動力總成噪聲、路噪，通過其發(fā)聲點到車內人耳的噪聲衰減量來進行路徑控制。例如輪胎噪聲衰減量則是通過在輪胎位置布置高頻體積聲源，車內布置麥克風而測試得到。風噪由于源頭遍布車身外表面，傳遞路徑較為復雜，目前行業(yè)內沒有獲得統(tǒng)一認可的隔聲衡量指標，這給汽車工程師帶來較多困擾。而且目前針對風噪的研究更多集中于對氣動噪聲源頭的試驗和仿真研究，針對風噪傳播路徑的隔聲研究較少。
因此，本文試圖基于風噪動態(tài)性能及現(xiàn)有路徑隔聲性能指標，通過統(tǒng)計分析找到它們之間的聯(lián)系，從而指導工程師進行風噪傳播路徑隔聲性能的控制和開發(fā)。本文首先對性能參數進行統(tǒng)計分析，然后研究了整車氣密性、路徑噪聲衰減量與整車噪聲衰減量對道路風噪性能的影響規(guī)律。
1測試數據分析
為了探究整車氣密性、路徑噪聲衰減量、整車噪聲衰減量對道路風噪性能參數的影響規(guī)律，對15輛車的整車氣密性、路徑噪聲衰減量、整車噪聲衰減量與道路風噪性能參數進行了測試和統(tǒng)計分析。
1.1整車氣密性
整車氣密性的測試結果如圖1所示，可以看出，各車型氣密性水平相差較大，轎車車型平均水平為34.7L/s，SUV車型平均水平為53.5L/s，轎車車型氣密性標準差為10.0L/s，SUV車型氣密性標準差為14.1L/s。SUV車型的平均密封水平相對轎車較差，且波動水平也較轎車大。
1.2噪聲衰減量
噪聲衰減量分為路徑噪聲衰減量與整車噪聲衰減量[9]，結果分別如如圖2、圖3所示。本文路徑噪聲衰減量選取輪胎路徑噪聲衰減量進行衡量?？梢钥闯觯鬈囆洼喬ヂ窂礁袈暸c整車隔聲差異較大，其中7臺轎車的平均輪胎噪聲衰減量為64.88dB，平均整車噪聲衰減量為29.9dB，8臺SUV的平均輪胎噪聲衰減量為64.0dB，平均整車噪聲衰減量為29.8dB。
1.3道路行駛風噪性能
圖4至圖6分別展示了各車型道路行駛工況下的聲壓級、語言清晰度及響度，表1表示各車型的風噪性能平均水平。
可以看出，各車型的風噪性能差異較大，其中，轎車車型的平均聲壓級為64.74dB(A)，SUV車型的平均聲壓級高于轎車，為66.45dB(A)，這是由于SUV車型迎風面積更大，因此整體氣動噪聲會更大。轎車車型的平均語言清晰度高于SUV車型，響度要低于SUV車型，整車車內聲品質較好。
 
 
2相關性分析
2.1靜態(tài)性能相關性分析
為研究整車氣密性對輪胎噪聲衰減量、整車噪聲衰減量的影響規(guī)律，對輪胎噪聲衰減量、整車噪聲衰減量與整車氣密性的相關關系進行了分析，如圖7、圖8所示?？煽闯?，不論是輪胎噪聲衰減量還是整車噪聲衰減量，其并不完全取決于整車氣密性，相關系數較小。但從變化趨勢可以看到，噪聲衰減量隨著氣密性增大而不斷減小，說明隔聲性能開發(fā)需要關注氣密性的影響。
 
2.2動靜態(tài)性能相關性分析
為研究輪胎噪聲衰減量、整車噪聲衰減量和整車氣密性等靜態(tài)性能指標對道路行駛風噪的聲壓級、語言清晰度和響度等動態(tài)性能指標的影響規(guī)律，下面進行了聲壓級、語言清晰度、響度與噪聲衰減量、氣密性的相關性分析，皮爾森相關系數r用于表示不同變量間的相關程度。
圖9至圖11展示了輪胎噪聲衰減量與聲壓級、語言清晰度、響度相關性分析結果，可以看出聲壓級、語言清晰度、響度等動態(tài)性能指標與輪胎噪聲衰減量相關性較大,相關系數分別為-0.63、0.64和-0.62。聲壓級與響度隨隔聲水平提升而不斷下降，語言清晰度隨隔聲水平提升而不斷增大，因此，風噪性能開發(fā)需要重點關注輪胎噪聲衰減量，輪胎噪聲衰減量越大，則整車道路行駛風噪表現(xiàn)越好。
 
 
圖12至圖14展示了整車噪聲衰減量與聲壓級、語言清晰度、響度相關性分析結果，可以看出聲壓級、語言清晰度、響度等動態(tài)性能指標與整車噪聲衰減量的相關系數較小，即相關性較小。
 
 
圖15至圖17展示了整車氣密性與聲壓級、語言清晰度、響度的相關性分析結果，可以看出聲壓級與氣密性的相關性程度最大，相關系數達到0.75，其次為響度與語言清晰度，相關系數分別為0.73與-0.61。因此，風噪性能開發(fā)過程中也需重點關注氣密性，氣密性水平越小，則整車道路行駛風噪表現(xiàn)越好。
 
通過以上分析可知，整車道路風噪的聲壓級、語言清晰度、響度等動態(tài)性能指標與輪胎噪聲衰減量和整車氣密性等靜態(tài)性能指標相關性較大，而與整車噪聲衰減量相關性不大。該結論可用于指導風噪性能開發(fā)，即整車風噪目標制定需要考慮路徑噪聲衰減量與整車氣密性，風噪性能要求越高，則輪胎路徑噪聲衰減量需要越大，整車氣密性需要越小。
2.3相關性分析模型建立
由以上分析可知，整車道路行駛風噪性能與整車氣密性及輪胎噪聲衰減量相關性較高，通過建立他們之間的相關性關系，可通過整車氣密性及輪胎噪聲衰減量等靜態(tài)性能去預測風噪動態(tài)性能的表現(xiàn)。
 
其中：SPL表示聲壓級，AI表示語言清晰度，Sone表示響度，Q表示整車氣密性，TPNR表示輪胎噪聲衰減量。
公式表明，整車氣密性增大，聲壓級、響度增加，而語言清晰度變小，性能變差；整車氣密性變小，聲壓級、響度減小，而語言清晰度增大，性能變好。輪胎噪聲衰減量減小，聲壓級、響度增加，而語言清晰度變小，性能變差；輪胎噪聲衰減量增大，聲壓級、響度減小，而語言清晰度增大，性能變好。
3結論
本文對多款車型靜態(tài)性能指標與動態(tài)性能指標進行了統(tǒng)計與相關性分析，結論如下：
（1）輪胎噪聲衰減量、整車噪聲衰減量與整車氣密性相關關系較小。
（2）道路風噪的聲壓級、語言清晰度、響度等動態(tài)性能指標與輪胎噪聲衰減量和整車氣密性等靜態(tài)性能指標相關性較大，而與整車噪聲衰減量相關性較小。其中，語言清晰度與輪胎噪聲衰減量相關系數達到0.64，聲壓級與整車氣密性相關系數達到0.75。
（3）通過建立聲壓級、語言清晰度和響度與整車氣密性、輪胎噪聲衰減量的定量公式，表明通過靜態(tài)性能可以預測風噪動態(tài)性能的表現(xiàn)。
（4）研究結論表明整車道路風噪開發(fā)需協(xié)同考慮輪胎路徑噪聲衰減量與整車氣密性，風噪性能要求越高，則輪胎路徑噪聲衰減量需要越大，整車氣密性需要越小。
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