預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法與流程
2023-10-20 19:23:32
本發明涉及一種汽車工程技術領域的檢測系統，尤其涉及一種預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法。
背景技術：
早期的汽車發動機功率很低，而且只是在城市道路上低速行駛，噪聲與振動的問題並不突出，而現在，由於高速公路普及、發動機功率的提高和車速的增加，噪聲、振動和聲振粗糙度(noise,vibrationandharshness,nvh)的問題日益凸顯。
因此，nvh的好壞也逐步成為人們購買汽車的一個重要因素。據有關統計，在所有顧客不滿意的問題中，約有1/3與nvh有關，約1/5的售後服務與nvh有關。其中加速工況車內噪音大(如共鳴音)是較為嚴重的一類nvh問題。輕微的共鳴音會使人感覺耳鳴、頭暈，嚴重時使駕乘者感到噁心、胸悶，極大影響了汽車的舒適性和行車的安全性。
加速噪音大的產生是由噪聲源大、傳遞路徑中的輻射噪聲傳遞函數或結構噪聲傳遞函數較差導致的。現有對加速工況車內噪音的整改主要依靠nvh工程師的經驗，對影響加速噪聲的主要零部件進行逐個的排除性試驗，例如通過排氣屏蔽和原狀態的車內噪聲對比測試，以分析排氣輻射噪聲源對加速車內噪聲的貢獻。
車內噪聲和振動現象往往是由多個激勵經由不同的傳遞路徑抵達目標位置後疊加而成的。為了避免在汽車開發完成後才發現振動、噪聲等問題並進行修補，通常在汽車開發的過程中，採用傳遞路徑分析方法對車內的噪聲進行分析。通過傳遞路徑分析方法，可以獲取每個傳遞路徑對整個車內噪聲的貢獻量。
然而，在使用現有的傳遞路徑分析方法時，用戶需要依次對每一條傳遞路徑進行分析，需要將每個路徑上的噪聲貢獻在各頻率下的幅值進行對比來識別其貢獻大小，這是一個非常繁瑣的過程，效率低下且容易出錯。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種通過修改噪聲模型中的激勵源或傳遞函數來預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法。
本發明提供了一種預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法，其中，包括如下步驟：
測量產生車內噪聲的振動源及其傳遞路徑從而得到噪聲擬合模型；
通過修改噪聲擬合模型中的激勵源或傳遞函數來預測相應的噪聲激勵源或傳遞函數對車內噪聲的貢獻量大小。
如上所述的預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法，其中，優選的是，測量產生車內噪聲的振動源及其傳遞路徑從而得到噪聲擬合模型進一步包括：
在問題工況下對關鍵傳遞路徑的激勵源及其傳遞函數進行測試；
對測試完成的主要激勵源及相應的噪聲傳遞函數進行擬合建模，得到各個激勵源的路徑傳遞函數。
如上所述的預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法，其中，優選的是，噪聲擬合模型為：
式中，p擬合車內響應表示計算機建模擬合而成的車內噪聲響應，p激勵源i表示第i個輻射路徑產生的輻射聲壓測試值，p單位體積聲源響應i表示輻射傳函測試時第i個路徑的體積聲源在車內產生的響應聲壓測試值，p單位體積聲源激勵i表示輻射傳函測試時第i個路徑的體積聲源發聲時的聲壓測試值，a激勵源i表示第i個結構路徑產生的結構振動加速度測試值，a結構隔振率被i表示結構隔振率測試時第i個路徑的被動端加速度測試值，a結構隔振率主i表示結構隔振率測試時第i個路徑的主動端加速度測試值，f結構阻抗單位激勵力i表示結構阻抗測試時第i個路徑的結構阻抗測試單位激勵力值，a結構阻抗被i表示結構阻抗測試時第i個路徑的結構阻抗測試時的響應加速度，p結構聲傳函單位力響應i表示結構聲傳函測試時第i個路徑的單位激勵力產生的車內響應聲壓測試值，f結構聲傳函單位激勵力i表示結構聲傳函測試時第i個路徑的單位激勵力值。
如上所述的預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法，其中，優選的是，問題工況通過如下過程來確定：
駕駛室內目標點處人員主觀評價出現車內加速噪音大於規定值的問題工況；
對問題工況下車內噪聲進行測試，確認問題工況下車內噪聲是否出現峰值或異常頻譜，若出現則說明測試數據與主觀評價結果吻合，主觀評價的問題工況正確。
如上所述的預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法，其中，優選的是，測量產生車內噪聲的振動源及其傳遞路徑從而得到噪聲擬合模型進一步包括：對噪聲擬合模型進行頻譜分析，根據與峰值所在的噪聲頻帶的相關程度來確定相關程度排在預定位次的激勵源以及路徑傳遞函數。
如上所述的預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法，其中，優選的是，通過修改噪聲擬合模型中的激勵源或傳遞函數來預測相應的噪聲激勵源或傳遞函數對車內噪聲的貢獻量大小進一步包括：通過修改噪聲擬合模型中相關程度排在預定位次的激勵源或傳遞函數來預測相應的噪聲激勵源或傳遞函數對車內噪聲的貢獻量大小。
如上所述的預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法，其中，優選的是，通過修改噪聲擬合模型中的激勵源或傳遞函數來預測相應的噪聲激勵源或傳遞函數對車內噪聲的貢獻量大小進一步包括：
步驟s21，在模型中改變與車內噪聲強相關的激勵源和/或路徑至對標車水平；
步驟s22，判斷車內噪聲峰值是否減小，如果有減小則進行到步驟s23，如果沒有減小則返回步驟s21；
步驟s23，預測分析出影響車內噪聲的主要激勵源和/或路徑傳遞函數的貢獻量大小。
本發明的預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法利用測量的加速激勵源及其的噪聲傳遞函數建立車內噪聲模型並對相關激勵源、路徑傳函及與噪聲頻帶進行相關性分析來確定與車內噪音的強相關振動源及其路徑傳函，從而進行排查，方法簡單快速，運算量顯著減少，提高了處理效率。
附圖說明
圖1是本發明一個實施例所述的預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法的流程圖；
圖2示出圖1中各個步驟的具體流程；
圖3是某車加速工況駕駛員位置噪聲響應的主要激勵源及傳遞函數示意圖；
圖4是本發明一個實施例所述的某車型車內駕駛員位置的車內噪聲擬合模型；
圖5示出圖4所示的噪聲擬合模型的聲壓級擬合結果與測試數據結果的對比；
圖6示出圖4所示的噪聲擬合模型的頻譜擬合結果與測試數據結果的對比；
圖7示出根據本發明一個實施例所述對需要關注的噪聲頻帶進行分析以確定影響該頻帶的主要傳遞路徑；
圖8示出本發明一個實施例，更改軸頭至車內的噪聲傳遞函數至對標車水平導致車內噪音全轉速段下降2-3db；
圖9示出更改懸置隔振率路徑對聲壓級影響較小，作為與圖8的例子的對比。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
如圖1和圖2所示，本發明一個實施例所述的預測加速工況車內噪音貢獻量大小的方法包括如下步驟：
步驟s1，測量產生車內噪聲的振動源及其傳遞路徑從而得到噪聲擬合模型。該步驟具體過程如下：
步驟s11，主觀判斷問題工況。首先，測試點處的人員主觀評價確認出現車內加速噪音大的問題工況，即發動機在多少轉速或檔位或者處於哪個轉速或檔位範圍出現大於規定值的噪音，
步驟s12，通過測試確認人為判斷的問題工況。對問題工況下車內噪聲進行測試，使用噪聲測試設備進行測試，用麥克風採集車內問題工況的測點的噪聲頻譜，確認問題工況下車內噪聲是否出現峰值或異常頻譜，若出現則說明測試數據與主觀評價結果吻合。
步驟s13，判斷測試數據是否與主觀評價結果吻合，如果吻合則流程進行到步驟s14，如果不吻合則返回步驟s11。
步驟s14，在確認的問題工況下對關鍵傳遞路徑的激勵源、噪聲傳遞函數及結構傳遞函數進行測試。對問題工況下的關鍵激勵源比如發動機、進排氣、左右軸頭、空調管路等以及相應的傳遞函數進行測試。
車內噪聲總體上包括空氣輻射聲和結構聲。圖3是某車加速工況駕駛員位置噪聲響應的主要激勵源及傳遞函數示意圖，在該圖所示的實施例中，主要激勵源包括：空氣聲源，如發動機輻射聲源激勵、進氣口輻射聲源激勵、排氣口輻射聲源激勵；結構聲源，如右軸頭結構聲源激勵、發動機本體結構、左軸頭結構聲源激勵。各個噪聲源傳遞到車內的噪聲傳遞函數為：空氣聲源傳遞函數如發動機輻射聲傳函、進氣口輻射聲傳函、排氣口聲傳遞函數，以及結構聲源傳遞函數如右軸頭結構聲傳函、發動機結構聲傳函、左軸頭結構聲傳函。在這個例子中，主要激勵源為空氣聲源3個並且結構聲源3個。
步驟s15，對測試完成的主要激勵源及相應的噪聲傳遞函數進行擬合建模，得到各個激勵源的路徑傳遞函數。該方法的擬合建模依據示例如下：
p擬合輻射聲響應＝p激勵源×atf聲傳函
p擬合結構聲響應＝a激勵源×mt隔振率×am阻抗×ntf結構傳函
其中：
由上式推導得出：
式中，p擬合車內響應表示計算機建模擬合而成的車內噪聲響應，p激勵源i表示第i個輻射路徑產生的輻射聲壓測試值，p單位體積聲源響應i表示輻射傳函測試時第i個路徑的體積聲源在車內產生的響應聲壓測試值，p單位體積聲源激勵i表示輻射傳函測試時第i個路徑的體積聲源發聲時的聲壓測試值，a激勵源i表示第i個結構路徑產生的結構振動加速度測試值，a結構隔振率被i表示結構隔振率測試時第i個路徑的被動端加速度測試值，a結構隔振率主i表示結構隔振率測試時第i個路徑的主動端加速度測試值，f結構阻抗單位激勵力i表示結構阻抗測試時第i個路徑的結構阻抗測試單位激勵力值，a結構阻抗被i表示結構阻抗測試時第i個路徑的結構阻抗測試時的響應加速度，p結構聲傳函單位力響應i表示結構聲傳函測試時第i個路徑的單位激勵力產生的車內響應聲壓測試值，f結構聲傳函單位激勵力i表示結構聲傳函測試時第i個路徑的單位激勵力值。
其中，上式的各個參數均可通過測試獲得，p激勵源i可用麥克風測試第i個輻射路徑近場測點產生的輻射聲壓，p單位體積聲源響應i可用麥克風測試第i個路徑的體積聲源在車內產生的響應聲壓，p單位體積聲源激勵i可用麥克風測試第i個路徑的體積聲源發聲時的聲壓，a激勵源i可用振動傳感器測試第i個結構路徑產生的結構振動加速度，a結構隔振率被i可用振動傳感器測試第i個路徑的被動端加速度，a結構隔振率主i可用振動傳感器測試第i個路徑的主動端加速度，f結構阻抗單位激勵力i可用力錘測試第i個路徑的單位激勵力，a結構阻抗被i可用振動傳感器測試第i個路徑的力激勵響應加速度，p結構聲傳函單位力響應i可用麥克風測試第i個路徑的單位激勵力產生的車內響應聲壓，
f結構聲傳函單位激勵力i可用力錘測試第i個路徑的單位激勵力。
步驟s16，判斷上面得到的擬合模型的計算結果是否與測試數據結果吻合，如果吻合則流程進行到步驟s17，如果不吻合則流程返回步驟s14。圖4示出一個依據該方法計算並建立的某車型車內駕駛員位置的車內噪聲模型的例子。該實施例將發動機前後、發動機上下、發動機左右、進氣、以及排氣的激勵源到車內的傳遞路徑函數疊加起來得到輻射聲擬合，將包括左懸置、右懸置、以及後懸置的本體結構噪聲的傳遞路徑函數和包括空調管、左車輪軸頭、右車輪軸頭的附加件結構噪聲的傳遞路徑函數疊加起來得到結構聲擬合，最後將輻射聲擬合與結構聲擬合相加得到車內總噪聲擬合，圖5和圖6示出擬合結果對比。
步驟s17，對噪聲擬合模型進行頻譜分析，根據與峰值所在的噪聲頻帶的相關程度來確定相關的激勵源以及路徑傳遞函數，優選地，確定相關程度排在預定位次的激勵源及其路徑傳遞函數，比如相關程度排在前三位的三個激勵源及其路徑傳遞函數，這樣就減少了後續估計與車內噪音相關的振動源及路徑傳遞函數的貢獻量大小的工作量，只需要估計強相關的三個振動源及路徑傳遞函數的貢獻量大小即可。如圖7所示，對車內擬合總噪聲頻譜圖上峰值所在的噪聲頻帶進行分析，與車內擬合空氣噪聲頻譜圖、車內擬合發動機結構噪聲頻譜圖、以及車內擬合附加件結構噪聲頻譜圖分別對照，可以識別影響該頻帶的主要傳遞路徑，可以確認212hz左右共振帶由附加件的結構噪聲路徑產生。
步驟s2，通過修改噪聲擬合模型中的激勵源或傳遞函數來預測相應的噪聲激勵源或傳遞函數對車內噪聲的貢獻量大小。該步驟具體過程如下：
步驟s21，在模型中改變與車內噪聲強相關的激勵源和/或路徑至對標車水平。
步驟s22，判斷車內噪聲峰值是否減小，如果有減小則流程進行到步驟s23，如果沒有減小則返回步驟s21。
步驟s23，預測分析出影響車內噪聲的主要激勵源和/或路徑傳遞函數的貢獻量大小。
對相關性較高的傳遞路徑，可分別進行激勵源及傳遞函數的虛擬修改及預測，如8圖所示更改從軸頭到車內的聲傳遞函數(atf)至對標車水平，預測車內噪音全轉速段下降2-3db，最大峰值下降5db，可確認該路徑的傳遞函數對車內噪聲的貢獻量大小為全轉速的2-3db。而圖9示出更改懸置隔振率路徑，則對聲壓級影響較小，貢獻量為零。
以上依據圖式所示的實施例詳細說明了本發明的構造、特徵及作用效果，以上所述僅為本發明的較佳實施例，但本發明不以圖面所示限定實施範圍，凡是依照本發明的構想所作的改變，或修改為等同變化的等效實施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護範圍內。