汽车车内行驶噪声测试的阶次跟踪法
第２４卷第２期
Ｖ０１．２４Ｎｏ．２
湖
北工业大
学学报
２００９年０４月
Ａｐｒ．２００９
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
［文章编号］１００３－－４６８４（２００９）０２—０００４—０３
汽车车内行驶噪声测试的阶次跟踪法
胡
溧，丁卫东，郭健忠
（武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北武汉４３００８１）
［摘要］应用ＰＵＩ，ＳＥ测试分析系统中阶次跟踪法。测试分析某型乘用车车内四个位置的噪声水平随发动机转速变化的关系．揭示了该型汽车在测试工况下，不同的转速对车内噪声的贡献规律．为降低车内行驶噪声和
振动响应提供ｒ重要的分析依据和参考．
［关键词］阶次跟踪；行驶噪声；汽车［中图分类号］ＴＫ４１７
／
［文献标识码］：Ａ
随着汽车保有量的迅速增加和人们环保意识的不断提高，车辆噪声问题已引起全社会的高度重视．
在此背景下，车辆的ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ／Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ／
励的频率是基频的整数倍，那么它会做出相同的响应．这种特性也适用于其它有限转动的非线性系统响应．当周期性载荷改变它们的转动速度时，响应的频率也将随着改变．既然在正常情况下机械系统的传递特性取决于它的频率。那么这些正弦波的振幅和相位也将随着周期性激励的改变而相应地改变它们的速度．这些具有周期性激励常数倍基频的正弦波也常常称为该激励的谐波或阶次函数．阶次同旋转机械的转速、频率的关系
埘＝６０ｆ．
（１）
Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）性能正逐渐演变为重要的设计指标［１’２］．车内噪声指的是行驶的汽车乘坐室或驾驶室内存在的噪声，车内噪声极易使乘车人员感到疲劳，对汽车的舒适性有重要影响．汽车噪声控制水平，尤其是车内噪声控制水平已经成为决定车型开发成功与否不可或缺的重要影响因素之一Ｌｓ３．
发动机噪声是汽车噪声的主要来源之一．汽车行驶时发动机转动对车内噪声的影响并不是一个稳定不变的恒定状态，而是一个非线性的不稳定状态，所以测壁起来比较困难．现在常用的几种方法都是模拟近似计算，相当于间接计算，最后的结果变化很大，其准确性就是一个值得考虑的问题Ｌ４，５］．笔者采用阶次跟踪方法对轿车车内行驶噪声进行测试，并且分析了发动机转速对车内不同座位噪声水平的影响，为下一步降噪提供了重要依据．１
１．１
式中：咒代表所研究的阶次；Ｃ为转速，ｒ／ｒａｉｎ；ｆ为频
率，Ｈｚ．
本次试验正是要通过阶次分析，找出汽车加速过程中的噪声在发动机的哪些转速下尤为显著，以及汽车的总体噪声与发动机转速的阶次关系．１．２试验用仪器设备
试验对象为某国产品牌轿车．试验采用的仪器是丹麦Ｂ＆Ｋ公司生产的ＰＵＬＳＥ３５６０多分析系统，配有ＦＦＴ＆ＣＰＢ分析软件Ｔｙｐｅ７７００．ＦＦＴ分析
阶次跟踪法测量车内噪声
阶次跟踪的基本原理
软件Ｔｙｐｅ７７７０、阶次分析Ｔｙｐｅ７７０２、Ｖｏｉｄ—Ｋａｌｍａｎ滤波阶次跟踪软件Ｔｙｐｅ７７０３、及两个４１８８传声器，一个ＰＣＢ公司生产３５６０Ｃ耐高温振动传感器和７个ＰＣＢ公司生产的振动传感器．
１．３试验方法和过程
阶次跟踪是从周期载荷作用（特别是旋转机械）的测试系统中分离正弦成分的一种信号处理方法，被广泛用于系统的故障诊断、设计和综合分析．在测试周期载倚作用下的机械系统的过程中，如一个或者多个轴旋转的系统激励为叠加的正弦波，而且激
［收稿日期］２００９一０３—２０
传感器３５６０Ｃ安装在发动机空气滤清器靠近带轮一侧，Ｔｙｐｅ７７０２中的Ａｕｔｏ—ｔｒａｃｋｅｒ专门用来分析这个振动信号，通过分析得到发动机转速信号．试
［作者简介］胡溧（１９７７－－），男，湖北武汉人，武汉科技大学讲师，工学博士，研究方向：噪声与振动控制，汽车ＮＶＨ．
万方数据
第２４卷第２期
胡溧等汽车车内行驶噪声测试的阶次跟踪法５
验时车内传声器的布置符合ＧＢ／Ｔ１８６９７—２００２规范．７个普通振动传感器的位置分布如下：２个位于车顶棚，５个位于车底盘（在底板主驾驶、副驾驶、后排两个座位位置以及行李箱中间位置各布置一个传感器，共计５个）．试验道路要求路面无水，水平风力小于３级，试验时天气晴朗．试验时，等发动机转速稳定到９００ｒ／ｍｉｎ后，变速器挂三档，并将油门一脚踩到底，使汽车均匀加速至发动机转速达到６０００
ｒ／ｒａｉｎ，测量全过程车内驾驶座位、副驾驶座位、左后
以及右后四个不同座位的耳旁噪声．
２测试结果及其分析
首先通过阶次跟踪测试仪器测得的转速信号来判断发动机工作状况．由试验所得发动机转速随时间变化曲线如图１所示．
，
．曼ｇ
二
考
＼
瑙辩
Ｏ
图１加速过程发动机转速随时间变化曲线
图１中横坐标为加速时间，纵坐标为测得的发动机转速．从图中可以看出，汽车在加速过程中，发动机的转速近似随着时间成正比增大，说明此过程发动机的运行平稳．
其次，进行主驾驶位置加速全过程阶次分析．图２给出了主驾驶位置加速全过程阶次分析瀑布图．图中横坐标为阶次，纵坐标为发动机的转速。颜色不同表示噪声水平的不同．从图中可以看出，在发动机的正确性，即在发动机主轴每一旋转周，活塞往复一次，施加给气缸２次冲击载荷．而在其他不同的阶出某一特定转速进行阶次分析，就能很方便地跟踪到该转速下影响噪声水平的主要阶次，从而为后面的降噪提供依据．
图３给出了当发动机２
２５０ｒ／ｒａｉｎ时主驾驶位
置阶次分析曲线图．从图中可以看出，此转速下的２
阶、４阶、６阶、７阶转速对主驾驶位置的噪声水平贡
献较大．产生原因很多，初步判断可能是因发动机减
万
方数据的，因此，在振动噪声控制过程中，应首先找出其原
因并加以分析进行解决．
图２主驾驶位置加速全过程阶次分析瀑布图
８５８０
７５
７０∞６５勺６０
ｂｂ
５０４５０
ｌ
２
３
４
５６７８９１０
转速／（ｋｒ・ｒａｉｎ。）
图３发动机２２５０ｒ／ｍｉｎ时主驾驶位置阶次
分析曲线图
最后进行阶次的能量分析．图４给出了发动机在不同转速时主驾驶位置的各阶次能量曲线图。图中上方的曲线为主驾驶位置总的声能量，下方的曲线为２阶转速时主驾驶位置的声能量．可见２阶转速的声能量是总声能鼍的主要组成部分．
由于篇幅限制，省略了其他３个位置的阶次分析图，只在下文给出结论．
∞
ｑ
转速／（ｋｒ・ｒａｉｎ‘１）
图４
主驾驶位置的阶次能量图
３
结论
针对在加速过程中车内４个不同座位的噪声阶
次分析，可以得出以下结论：
１）整个加速过程中主要的噪声来源为发动机转
速的二次谐波，也称为二阶激励。且后排受二阶激励的影响比前排要大；除二阶外，四阶激励对整车的噪声也有一定的影响，但是没有二阶的影响大．
２）在低转速下，噪声几乎全部是来源于发动机的二阶激励。随着转速的增加，噪声频谱中的高阶谐
波逐渐增加，高阶激励对整车的噪声也产生了一定
从低到高整个转速范围内的２阶转速上，车内主驾驶位置的耳旁噪声水平都比较高．这个正好反映了４冲程发动机工作的特性，也同时验证了阶次分析次，只存在于某一个或某几个转速范围内．因此，选振块对这一转速下的减振和降噪效果不理想造成
６
湖北
工
业大学学报
２００９年第２期
的影响，但总体上二阶占主体．
３）主驾驶位置的峰值噪声主要集中在２
ｍｉｎ、２６００ｒ／ｍｉｎ、３３００ｒ／ｍｉｎ以及３７００
４００ｒ／
［参考文献］
ｒ／ｍｉｎ转
［１］靳晓雄，张立军．汽车噪声的预测与控制ＥＭ３．上海：同
６００
速下．
４）后排位置的峰值噪声主要集中在２
ｍｉｎ、２９００ｒ／ｍｉｎ以及４４００
ｒ／
［２］
济大学出版社，２００３：１—２２９．
ｒ／ｍｉｎ，较前排而言，后
靳晓雄，张立军．汽车振动分析［Ｍ］．上海：同济大学出
版社，２００２：１—２８１．
排噪声的峰值突出而且单一．
虽然在任意转速下整车的噪声主要来源于发动机的二阶噪声，但是在不同的转速下噪声有很大的差异．因此，有必要在后续的降噪过程中选择有代表性的转速，对发动机进行频谱分析与相干分析，明确在不同转速下，发动机的气动噪声与振动激励对整车噪声影响的程度．
［３］庞剑，谌刚，何华．汽车噪声与振动：理论与应用
ＥＭ］．北京：北京理工大学出版社，２００６．
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障诊断ＥＪ］．湖北工业大学学报，２００５，２０（３）：１２６—
１２８．
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＯｒｄｅｒＴｒａｃｋｉｎｇｉｎＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅ
ＲｕｎｎｉｎｇＮｏｉｓｅ
ＨＵＬｉ。ＤＩＮＧ
Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
ｉａｎ—ｚｈｏｎｇ
Ｗｅｉ—ｄｏｎｇ，ＧＵＯＪ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎ．，
ＷｕｈａｎＵｎｉｖ．ｏｆＳｃｉ．ａｎｄＴｅｃｈ．，Ｗｕｈａｎ４３００８１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈｅｏｒｄｅｒｔｒａｃｋｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＰＵＬＳＥＭｕｌｔｉ—ａｎａｌｙｓｉｓｓｙｓｔｅｍｉｓｕｓｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｎｏｉｓｅａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｖａｒｙｉｎｇｗｉｔｈｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄｔｈａｔｂｏｔｈｎｏｉｓｅａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ
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ｕｎｄｅｒｔｅｓｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｉｓａｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇ
ｃａｒ
ｎｏｉｓｅａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｄｅｒｔｒａｃｋｉｎｇ；ｒｕｎｎｉｎｇｎｏｉｓｅ；ｃａｒ
［责任编校：张岩芳］
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