專利名稱：：汽車加速行駛噪聲輻射模擬與噪聲源分解的方法
技術領域：
：本發明涉及一種汽車加速行駛噪聲輻射模擬與噪聲源分解的方法，屬于汽車產品開發、噪聲控制、聲學信號處理領域。
背景技術：
：加速行駛車外噪聲作為汽車認證的強制項目之，對于噪聲超標的產品是不允許生產、銷售與登記注冊。對于汽車產品開發，往往通過試制樣車的噪聲測試，才能確定噪聲是否達標，當噪聲超標時，再對產品進行降噪處理與設計改進，從而增加產品開發周期與成本。目前的加速行駛車外噪聲的控制是事后、被動式的控制。
發明內容本發明的目的在于提供一種汽車加速行駛噪聲輻射模擬與噪聲源分解的方法，是在汽車產品開發初期，實物樣機沒有試制之前，根據產品總布置結構與所匹配的各總成部件的噪聲屬性(臺架試驗)，動力系統匹配關系，對該產品進行加速行駛車外噪聲模擬與預測；或者根據產品噪聲的開發目標，確定所匹配的各總成部件臺架的噪聲限值；從而實現汽車產品的噪聲主動控制，可以縮短產品開發周期、降低開發成本。本發明的技術方案是這樣實現的一種汽車加速行駛噪聲輻射模擬與噪聲源分解的方法，其特征在于對車輛的結構與其發動機、發動機+變速箱、冷卻風扇、消聲器、排氣口、進氣口、輪胎、后橋進行臺架試驗測得個體噪聲特性，具體的步驟為(1)首先建立總成部件個體的聲學模型Lrj(χ,y,ζ),Pj(rpm,Load)]=f(rpm,Load,Mic1,Mic2,...MicN)其中Pj(rpm,Load)表示第j個部件在發動機轉速rpm和負載Load時的聲壓，rj(x,y，ζ)表示第j個部件在發動機轉速rpm和負載Load時的等效聲中心，Mici表示第j個部件臺架試驗中第i(i=Ρ··Ν)個麥克幾何位置及測得的聲壓級，(2)由加速行駛車外噪聲測量方法規定的車輛進線車速、出線車速及車長，建立加速行駛車外噪聲試驗中車輛的運動方程；確定每一時刻車輛的行駛車道上的運動關系X(t)，v(t)，a(t)；并由車速和發動機轉速關系ν=kTpm確定總成部件的瞬時工況；由車輛瞬時位置、總成部件結構參數構造噪聲源瞬時傳輸函數&(X，ω),Hj(x,ω)為車輛在位置χ處時，由第j個部件到測量麥克的傳輸函數；(3)當車輛在χ處時，用以下公式測量麥克處預測的聲壓<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>Pj(χ,ω)為第j個部件在χ處時等效聲源聲壓，Hj(χ,ω)為第j個部件在χ處時，由等效聲源指向測量麥克的傳輸函數H(χ,ω)=1/r1rj為χ處時第j個部件等效聲中心與測量麥克之間的距離Pt(Χ)=^Pr(χ,·Α{ω)ωSPL(x)=20logPt(x)/PretPref=20XICT6Pa(4)預測加速行駛車外最大噪聲聲壓級SPLpassby=max{SPL(χ)}最大SPLpssby處的χ即為測得的通過噪聲聲壓級位置。本發明的積極效果是對其加速行駛車外噪聲進行模擬預測，并與外場測量、消聲室通過噪聲模擬試驗比較，模擬計算與實測結果偏差2dB(A)以內，滿足工程要求。圖1為本發明裝置的結構示意2加速行駛汽車車外噪聲試驗動態描述示意圖；圖3為本發明的預測算法示意圖；圖4為本發明的仿真加速行駛車車外噪聲示意圖；圖5為本發明的各噪聲源的等效聲壓級及其貢獻具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的描述實施例1如圖1、2所示，是本發明的原理示意圖及其動態示意圖；1.1圖1為裝置示意圖，描述了本發明總的思想，其中源是指各噪聲源Pp圖1中所示意的噪聲源是指發動機和排氣口；路徑是指噪聲由各部件發出，并由接收器接收這一過程中的傳輸函數；貢獻是指接收器接收到的總聲壓級Pm是各總成部件在該接收器處總的貝獻。1.2加速行駛汽車車外噪聲試驗動態描述t時刻的信息X(t)t時刻的車輛的空間位置v(t)t時刻的車輛的速度rpm(t)t時刻的車輛的轉速load(t)t時刻的車輛的負載Xi(t)t時刻的各總成的位置Pi(t)t時刻的各總成的聲壓麥克位置及聲壓描述rJ(xJ,yJ,zJ)t時刻第j個麥克的位置Rijt時刻第i個聲源與第j個麥克之間的距離(全局坐標系)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>設車輛上在(xW，W)位置處有聲源Pi，在車輛狀態已知的情況下，該聲源在麥克j處產生的聲壓。麥克j上t時刻接收到的聲壓是t時刻之前某時刻t丨時聲源發出的勻速運動<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>勻加速運動<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>、<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>聲源聲壓到接收器的波形上有延遲、幅度上有衰減。實施例2如圖3所示，是本發明的預測算法示意圖；2.1加載數據2.1.1加載車輛結構數據，其中包括車身長度和各總成部件的幾何中心相對車頭的空間位置(見表2)；2.1.2加載部件臺架試驗數據，即各總成部件在不同轉速下的聲壓級(見表3-表10)，表3-表10中各部件的數據表示，發動機轉速間隔為:1000、1500、2000、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400r./min時，各部件在臺架試驗上測量麥克所測得的聲壓級。2.1.3加載車道數據，根據IS0362-《汽車加速行駛車外噪聲測量方法》所描述的試驗條件加載數據，其中包括進線車速、出線車速、跑道長度和傳聲器擺放空間位置。2.2建立模型2.2.1建立部件模型，利用2.1.2加載部件臺架試驗數據和(表1)中測量麥克的空間位置建立模型，此模型可以預測部件在任意轉速下的聲壓級，首先建立總成部件個體的聲學模型Lrj(χ,y,ζ),Pj(rpm,Load)]=f(rpm,Load,Mic1,Mic2,...MicN)其中Pj(rpm,Load)表示第j個部件在發動機轉速rpm和負載Load時的聲壓，rj(χ,y，ζ)表示第j個部件在發動機轉速rpm和負載Load時的等效聲中心，Mici表示第j個部件臺架試驗中第i(i=Ρ··Ν)個麥克幾何位置及測得的聲壓級；2.2.2建立車道模型，利用2.1.3加載車道數據建立加速行駛車外噪聲試驗中車輛的運動方程，確定每一時刻車輛的行駛車道上的運動關系X(t)，v(t)，a(t)；2.3預測加速行駛車外最大噪聲聲壓級利用2.1.1加載車輛結構數據、2.2.1建立部件模型、2.2.2建立車道模型，可計算出跑道左右兩側接收器的測量聲壓級，當車輛在X處時，用以下公式測量麥克處預測的聲壓<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>Pj(χ,ω)為第j個部件在χ處時等效聲源聲壓，Hj(χ,ω)為第j個部件在χ處時，由等效聲源指向測量麥克的傳輸函數<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>rj為χ處時第j個部件等效聲中心與測量麥克之間的距離<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>Pref=20XICT6Pa預測加速行駛車外最大噪聲聲壓級SPLpassby=max{SPL(χ)}最大SPLpassby處的χ即為測得的通過噪聲聲壓級位置。本發明的積極效果是對其加速行駛車外噪聲進行模擬預測，并與外場測量、消聲室通過噪聲模擬試驗比較，模擬計算與實測結果偏差2dB(A)以內，滿足工程要求。實施例3:如圖4、5所示，是本發明的運算結果圖；其中圖4表示仿真加速行駛車車外噪聲示意圖，圖5表示各噪聲源的等效聲壓級及其貢獻。將最終運算結果列入表11中；表1:臺架試驗<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>部件名部件幾何中心在汽車坐標系中的位置<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>發動機轉動力總成上動力總成左動力總成下動力總成前動力總成右速(001.35)(0-1.300)(00-1.35)(-1.5500)(01.300)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注表3中括號內表示各麥克相對部件幾何中心坐標位置，單位是米，以下同。表4發動機和變速箱<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表5風扇噪聲風扇左1米風扇左前1米風扇右前0.5米發動機轉速(0-10)(0.71-0.710)(0.350.350)r/mindB(A)dB(A)dB(A)100060.1662.6169.11150072.677481.11200080.6281.5188.92240085.5186.5393.73250086.587.5594.61260087.6488.595.7270089.0289.6196.83280090.290.6297.7729009191.4198.65300091.8692.2399.45310092.7793.05100.3320093.8594.13100.95330094.5594.86101.71340095.5195.62102.93表6消聲器噪聲發動機轉速r/min1500200024002500260027002800290030003100320033003400消聲器噪聲dB(A)85.888.790.791.691.192.293.293.893.896.196.296.793.3(000.21)表7進氣噪聲<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表8排氣噪聲<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>輪胎噪聲表9-1左前輪單轉輪胎噪聲單位dB(A)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表10后橋發動機轉速后橋后后橋左前后橋上(0.100)(-0.71-0710)(000.26)r/mindB(A)dB(A)dB(A)150082.881.279.9200088.385.584.5240093.588.987250091.788.285.6260091.588.486.4270094.689.789.3280091.889.787.6290094.589.487.9300095.590.288.6310095.690.888.7320093.591.489表11仿真預測結果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權利要求一種汽車加速行駛噪聲輻射模擬與噪聲源分解的方法，其特征在于對車輛的結構與其發動機、發動機+變速箱、冷卻風扇、消聲器、排氣口、進氣口、輪胎、后橋進行臺架試驗測得個體噪聲特性，具體的步驟為(1)首先建立總成部件個體的聲學模型，[rj(x，y，z)，Pj(rpm，Load)]＝f(rpm，Load，Mic1，Mic2，…MicN)其中Pj(rpm，Load)表示第j個部件在發動機轉速rpm和負載Load時的聲壓，rj(x，y，z)表示第j個部件在發動機轉速rpm和負載Load時的等效聲中心，Mici表示第j個部件臺架試驗中第i(i＝1…N)個麥克幾何位置及測得的聲壓級，(2)由加速行駛車外噪聲測量方法規定的車輛進線車速、出線車速及車長，建立加速行駛車外噪聲試驗中車輛的運動方程；確定每一時刻車輛的行駛車道上的運動關系X(t)，v(t)，a(t)；并由車速和發動機轉速關系v＝k·rpm確定總成部件的瞬時工況；由車輛瞬時位置、總成部件結構參數構造噪聲源瞬時傳輸函數Hj(x，ω)，Hj(x，ω)為車輛在位置x處時，由第j個部件到測量麥克的傳輸函數；(3)車輛在x處時，用以下公式測量麥克處預測的聲壓<mrow><msub><mi>P</mi><mi>T</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>N</mi></munderover><msub><mi>P</mi><mi>j</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><msub><mi>H</mi><mi>j</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo></mrow>Pj(x，ω)為第j個部件在x處時等效聲源聲壓，Hj(x，ω)為第j個部件在x處時，由等效聲源指向測量麥克的傳輸函數<mrow><msub><mi>H</mi><mi>j</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>r</mi><mi>j</mi></msub></mfrac></mrow>rj為x處時第j個部件等效聲中心與測量麥克之間的距離<mrow><msub><mi>P</mi><mi>T</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup><mo>∫</mo><mrow><mo>-</mo><mo>∞</mo></mrow><mo>∞</mo></msubsup><msub><mi>P</mi><mi>T</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mi>A</mi><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mi>dω</mi></mrow><mrow><mi>SPL</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>20</mn><mi>log</mi><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mi>T</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><msub><mi>P</mi><mi>ref</mi></msub></mfrac></mrow>Pref＝20×10-6Pa(4)預測加速行駛車外最大噪聲聲壓級SPLpassby＝max{SPL(x)}最大SPLpassby處的x即為測得的通過噪聲聲壓級位置。全文摘要本發明涉及一種汽車加速行駛噪聲輻射模擬與噪聲源分解的方法，其特征在于對車輛的結構與其發動機、發動機+變速箱、冷卻風扇、消聲器、排氣口、進氣口、輪胎、后橋進行臺架試驗測得個噪聲特性，具體的步驟為(1)首先建立總成部件個體的聲學模型，(2)由加速行駛車外噪聲測量方法規定的車輛進線車速、出線車速及車長，建立加速行駛車外噪聲試驗中車輛的運動方程；(3)車輛在x處時，用公式測量麥克處預測的聲壓(4)預測加速行駛車外最大噪聲聲壓級。對其加速行駛車外噪聲進行模擬預測，并與外場測量、消聲室通過噪聲模擬試驗比較，模擬計算與實測結果偏差2dB(A)以內，滿足工程要求。文檔編號G01M17/00GK101806660SQ20091006653公開日2010年8月18日申請日期2009年2月18日優先權日2009年2月18日發明者侯建,儲昭坦,劉文靜,盧炳武,呂偉國,姜文君,王剛,趙彤航申請人:中國第一汽車集團公司