商用車噪聲實驗與抑制分析

唐榮江，張成

（桂林電子科技大學機電工程學院，廣西桂林541004）

商用車噪聲實驗與抑制分析

唐榮江，張成

（桂林電子科技大學機電工程學院，廣西桂林541004）

目前國產(chǎn)商用車噪聲普遍高于國外商用車.根據(jù)汽車加速行駛車外噪聲、定置排氣噪聲和駕駛室內(nèi)噪聲的實驗方法，對國產(chǎn)某款商用車與國外同類型的標桿車進行測試對比，確定了國產(chǎn)商用車駕駛室隔聲量不足是加速通過車外噪聲過大的主要原因，并提出了采用吸聲材料對駕駛室進行降噪優(yōu)化.實驗結果表明：降噪優(yōu)化后國產(chǎn)商用車駕駛室的平均隔聲量有所提高，整車加速通過噪聲下降了1．3 dB（A）.

商用車噪聲；測試分析；優(yōu)化改進

0　引言

隨著商用車與物流行業(yè)的快速發(fā)展，商用車產(chǎn)量與日俱增的同時，也帶來了嚴重的噪聲問題.車輛噪聲作為判斷汽車性能的重要標準之一，正逐漸成為影響客戶購車的主要因素［1］；因此，改善車內(nèi)聲學已經(jīng)成為各商用車廠商提升產(chǎn)品競爭力的重要途徑.國內(nèi)商用車噪聲控制研究起步較晚，使用的降噪技術相對比較落后，商用車整體噪聲品質相較于歐美商用車有很大的不足［2］.

本文選取了國產(chǎn)N3型（最大設計總質量超過12 000 kg的載貨車輛）商用車A車與國外同款標桿車B車進行一系列的噪聲測試.通過分析兩車的噪聲數(shù)據(jù)，找出國產(chǎn)商用車在噪聲控制方面存在差距的原因，并對國產(chǎn)商用車進行降噪優(yōu)化［3］.

1　商用車加速車外噪聲實驗

1．1實驗對象

本文研究對象為國內(nèi)某款商用車A車和國外某款標桿商用車B車（簡稱標桿車），表1為兩款車型的相關參數(shù).

1．2實驗方法

根據(jù)國標GB1495—2002《汽車加速行駛車外加速噪聲限值及測量方法》，測試場地（如圖1所示），O是測試場地中心，測試行駛路段距離為2×10m，AA’線是提速起始線，BB’線是提速終點線，CC’是中心線［4］.聲級計應布置在道路中心點O的兩側，距離行駛中心線CC’7．5m，高出地面1．2m，其軸線垂直于測試場地中心線CC’［5］.

表1　兩款車的基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of two vehicles

圖1　測量場地和聲級計布置（m）Fig．1 Arrangement of test sites and microphones

試驗中，兩車根據(jù)國標按950 r／min轉速，35 km／h車速開始進入測試區(qū)域，測試檔位從4檔～8檔.當車輛進入AA’線開始加速直至車輛后部通過BB’，采集車輛兩側噪聲值各4次，每次測量的噪聲值相差不超過2 dB，否則重新測量.

1．3實例測試與結果分析

本文選取變速器掛7檔，入線車速為35 km／h的加速噪聲值數(shù)據(jù)進行對比.根據(jù)表2實驗結果表明：兩車加速行駛車外噪音都在現(xiàn)行國標要求84 dB（A）以內(nèi)，并且左側噪聲值都比右側大；國產(chǎn)A車的兩側平均聲壓級為82.9 dB（A），而國外標桿車B車的兩側平均聲壓級為78.8 dB（A），國產(chǎn)A車比國外標桿車B車加速行駛車外噪音高4.1 dB（A），顯然標桿車明顯優(yōu)于國產(chǎn)車.國外商用車在發(fā)動機和排氣管等核心零部件的降噪優(yōu)化方面相對國產(chǎn)商用車更加完善，因此，需要樣車A進行進一步分析，找出噪聲偏大的原因［6］.

表2　加速行駛車外噪聲測試結果Tab.2 Result of exterior vehicle acceleration noise

2　排氣口噪聲測試

兩車加速行駛車外噪音左側比右側大，而兩車的排氣口都設置在車輛的左邊，排氣噪聲對此可能有一定的貢獻.為研究商用車的主要噪聲源，特別對國產(chǎn)某款商用車和國外某款標桿商用車排氣口噪聲進行測試，聲級計布置如圖2.

圖2　聲級計布置示意圖Fig．2 Arrangement of test sites and microphones

圖3定置排氣噪聲測量結果Fig．3 Result of exhausting vehicles noise

圖3測試結果表明:在轉速600 r／min～1 200 r／min時，對標樣車B明顯略優(yōu)于國產(chǎn)樣車A.在轉速1 900 r／min～2 100 r／min時，國產(chǎn)車A優(yōu)于對標車B.由此可見，排氣口噪聲不是國產(chǎn)商用車噪聲過高的主要原因；因此，還需要對發(fā)動機噪聲進行測試.

3　定置噪聲測試

發(fā)動機噪聲對整車噪聲有非常大的貢獻值，而商用車駕駛室是防止發(fā)動機噪聲輻射的主要部件.為研究駕駛室對發(fā)動機噪聲的隔聲效果［7］，對發(fā)動機噪聲與駕駛室噪聲進行定置噪聲實驗，可以得出商用車駕駛艙隔聲量的相關數(shù)據(jù).

3．1駕駛室定置噪聲測試方法

實驗參照GB／T 14365-1993《聲學—機動車輛定置噪聲測量方法》進行，測試場地為一個開闊空曠的廣場中心，車輛周圍3m沒有大的障礙物.實驗時將門窗關閉，汽車掛空擋，發(fā)動機從怠速到最高轉速，每增加100 r／min的轉速作為一個工況，測試員用日本手持ONO聲級計測量駕駛員右耳旁噪聲數(shù)據(jù).聲級計的垂直坐標應在駕駛員座椅的表面與靠背表面的交線以上750mm處，水平橫坐標到座位中心距離為200mm（見圖4所示，A點）［8］.

圖4　聲級計相對座椅位置Fig．4 Arrangement of seat position and microphones

圖5　聲級計布置位置Fig．5 Arrangement of microphones

3．2發(fā)動機噪聲測試方法

聲級計安裝在距地面和車輛外輪廓0.5m的位置（如圖5），并且與地面平行，垂直平面位于發(fā)動機一側.發(fā)動機從怠速到最高轉速，每100 r／min的轉速作為一個工況測量一次，每組數(shù)據(jù)測量時間為10 s［9］.

3．3定置噪聲測量結果分析

圖6為兩車定置駕駛室噪聲對比.結果表明：整個轉速范圍內(nèi)兩車的噪聲值呈現(xiàn)均勻增長趨勢.在轉速1 900 r／min時，樣車A噪聲值為77.3 dB（A），樣車B噪聲值68.7 dB（A），樣車A噪聲值比樣車B高8.6 dB（A），兩車噪聲值差值達到最大.

兩車定置發(fā)動機噪聲對比如圖7所示，結果表明：在1 800 r／min～2 100 r／min轉速范圍內(nèi)，樣車A的噪聲值突然提高，從95.2 dB（A）升至102.6 dB（A）；在轉速1 900 r／min時，樣車A發(fā)動機噪聲平均值為102.6 dB（A），樣車B為92.5 dB（A），樣車A比樣車B高10.1 dB（A）.

將發(fā)動機噪聲值和駕駛室噪聲值相減可以計算出商用車隔聲量的工程近似值，圖8為兩款商用車駕駛室的隔聲性能對比［7］，結果顯示：樣車A的隔聲量在1 600 r／min～1 900 r／min與樣車B的差距較大；在轉速1 800 r／min時，樣車B的隔聲量為26.3 dB（A），樣車A隔聲量為21.8 dB（A），兩車隔聲量差值達到最高為4.6 dB（A）.

綜上所述，國產(chǎn)商用車駕駛室的隔聲量不足是整車噪聲過大的主要原因，所以，嘗試對駕駛室采取相應措施來降低整車的加速通過噪聲.

圖6　定置駕駛室噪聲對比Fig.6 Comparison of inside cab of stationary noise

圖8　駕駛室隔聲量對比Fig.8 Comparison of noise insulation of cab

圖7　定置發(fā)動機噪聲對比Fig.7 Comparison of engine noise

4　改進措施

圖9　駕駛室吸聲材料布置Fig.9 Arrangement of noise-absorbing material

圖10　樣車A改進前后隔聲量對比Fig.10 Comparison of noise insulation of A vehicle before and after optim ization

由于國內(nèi)商用車駕駛室的制造工藝和發(fā)動機參數(shù)已經(jīng)固定，若對外在結構進行改進，可能會引起其他安全性問題.為了提高駕駛室的隔聲性能，改善乘坐舒適性，本文采用吸聲棉對駕駛室進行降噪，盡可能多地阻止發(fā)動機噪聲對外輻射.所選取的吸聲棉主要成分是玻璃纖維，具有良好的隔聲和吸聲性，是汽車行業(yè)常用的降噪材料之一.吸聲棉厚度為15mm，總體覆蓋區(qū)域為7m2（如圖9所示），將吸聲材料安置于駕駛室的天窗、前后窗、頂棚、儀表盤和儲物柜處可達到最佳效果.

國產(chǎn)樣車A駕駛室進行優(yōu)化改進后，依據(jù)國標對其重新進行定置噪聲和勻速行駛噪聲測試.圖10為樣車A優(yōu)化前后的隔聲量對比圖，結果表明：在整個轉速范圍內(nèi)樣車A的隔聲量有明顯提升；在轉速1 700 r／min狀態(tài)下駕駛室隔聲量由改進前22．6 dB（A）提升至23．8 dB（A）；發(fā)動機轉速1 800 r／min時，駕駛室隔聲量由原來的21．8 dB（A）提升至23．2 dB（A）.如表3所示，7檔加速測試時，加速行駛車外噪聲值從82．9 dB（A）下降至81．6 dB（A），整車噪聲降低1．3 dB（A）.結果表明：國產(chǎn)商用車駕駛室的隔音措施，起到了明顯的降噪效果，但與國外標桿車仍存在一定差距，這與整車加工工藝和制造水平有關，若想進一步降低國產(chǎn)商用車噪聲，還需提升整體相關生產(chǎn)技術.

表3　樣車A改進前后勻速行駛噪聲對比Tab．3 Comparison of constant speed noise of A vehicle before and after optimization

5　結語

1）本文通過進行車外加速噪聲試驗、排氣噪聲實驗和車輛定置噪聲試驗，確定了國產(chǎn)商用車駕駛室隔聲量不足是加速通過噪聲過大的主要原因；

2）通過分析噪聲實驗數(shù)據(jù)，提出了采用吸聲材料對駕駛室進行降噪的措施.對國產(chǎn)商用車降噪優(yōu)化后，在定置噪聲測試中，發(fā)動機轉速1 800 r／min時，隔聲量由原來的21．8 dB（A）提升至23．2 dB（A）；在加速通過噪聲測試中，整車噪聲降低了1．3 dB（A）.文中所采用的降噪措施屬于被動降噪，該措施不涉及零件更改，且成本較低，操作簡單，為商用車噪聲控制提供一個參考.

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［4］陳旭，左言言．汽車起重機車外噪聲控制研究［J］．重慶交通大學學報（自然科學版），2013，32（6）：1270－1274．

［5］國家環(huán)境保護總局，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB1495－2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法［S］．北京：國家環(huán)境保護總局，2005．

［6］魯媛，繆勇．某微型客車通過噪聲超標問題的機理研究與控制［J］．汽車實用技術，2014（11）：56－66．

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［8］國家技術監(jiān)督局.GB／T 14365－1993聲學機動車輛定置噪聲測量方法［S］．北京：中國標準出版社，1994．

［9］高印寒，孫強，梁杰，等．加速行駛時車內(nèi)噪聲品質的評價方法及數(shù)學模型構建［J］．吉林大學學報（工學版），2010，40（6）：1502－1506．

（學科編輯：黎婭）

Noise test and optimization of a commercial vehicle

TANG Rong－jiang，Z HANG Cheng
（School of Mechanical ＆amp;Electrical Engineering,Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004,China）

At present the noise of domestic commercial vehicle is generally higher than that of the foreign commer-cial vehicle.Based on the tests of the noise emitted by accelerating vehicle,vehicle exhaust,and stationary road vehicle,the domestic commercial vehicle is compared with foreign vehicle of the same standard.It has been found that the higher noise emitted by accelerating domestic vehicle is caused by the insufficient insulation of the cab.And then,the noise reduction measures of adding noise-absorbing material are proposed to absorb the noise on the cab. The results show that the cab noise insulation is enhanced after optimization,and the noise emitted by accelerating vehicle is reduced by 1.3dB(A).

noise of commercial vehicle;test analysis;optimization and improvement

U469.11

A

2095-7335（2016）04-0068-06

10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2016.04.013

2016－05－23

廣西科技開發(fā)項目（桂科攻1598007－31）資助．

唐榮江，博士，副教授，碩士生導師，研究方向：車輛測試技術及車內(nèi)噪聲，E－mail：trj－1986＠163．com.