專利名稱：：汽車(chē)加速行駛噪聲輻射模擬與噪聲源分解的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種汽車(chē)加速行駛噪聲輻射模擬與噪聲源分解的方法，屬于汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、噪聲控制、聲學(xué)信號(hào)處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：加速行駛車(chē)外噪聲作為汽車(chē)認(rèn)證的強(qiáng)制項(xiàng)目之，對(duì)于噪聲超標(biāo)的產(chǎn)品是不允許生產(chǎn)、銷(xiāo)售與登記注冊(cè)。對(duì)于汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，往往通過(guò)試制樣車(chē)的噪聲測(cè)試，才能確定噪聲是否達(dá)標(biāo)，當(dāng)噪聲超標(biāo)時(shí)，再對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行降噪處理與設(shè)計(jì)改進(jìn)，從而增加產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期與成本。目前的加速行駛車(chē)外噪聲的控制是事后、被動(dòng)式的控制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種汽車(chē)加速行駛噪聲輻射模擬與噪聲源分解的方法，是在汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，實(shí)物樣機(jī)沒(méi)有試制之前，根據(jù)產(chǎn)品總布置結(jié)構(gòu)與所匹配的各總成部件的噪聲屬性(臺(tái)架試驗(yàn))，動(dòng)力系統(tǒng)匹配關(guān)系，對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行加速行駛車(chē)外噪聲模擬與預(yù)測(cè)；或者根據(jù)產(chǎn)品噪聲的開(kāi)發(fā)目標(biāo)，確定所匹配的各總成部件臺(tái)架的噪聲限值；從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)產(chǎn)品的噪聲主動(dòng)控制，可以縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低開(kāi)發(fā)成本。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種汽車(chē)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(duì)車(chē)輛的結(jié)構(gòu)與其發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)+變速箱、冷卻風(fēng)扇、消聲器、排氣口、進(jìn)氣口、輪胎、后橋進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)得個(gè)體噪聲特性，具體的步驟為(1)首先建立總成部件個(gè)體的聲學(xué)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(gè)部件在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rpm和負(fù)載Load時(shí)的聲壓，rj(x,y，ζ)表示第j個(gè)部件在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rpm和負(fù)載Load時(shí)的等效聲中心，Mici表示第j個(gè)部件臺(tái)架試驗(yàn)中第i(i=Ρ··Ν)個(gè)麥克幾何位置及測(cè)得的聲壓級(jí)，(2)由加速行駛車(chē)外噪聲測(cè)量方法規(guī)定的車(chē)輛進(jìn)線車(chē)速、出線車(chē)速及車(chē)長(zhǎng)，建立加速行駛車(chē)外噪聲試驗(yàn)中車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)方程；確定每一時(shí)刻車(chē)輛的行駛車(chē)道上的運(yùn)動(dòng)關(guān)系X(t)，v(t)，a(t)；并由車(chē)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系ν=kTpm確定總成部件的瞬時(shí)工況；由車(chē)輛瞬時(shí)位置、總成部件結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)造噪聲源瞬時(shí)傳輸函數(shù)&(X，ω),Hj(x,ω)為車(chē)輛在位置χ處時(shí)，由第j個(gè)部件到測(cè)量麥克的傳輸函數(shù)；(3)當(dāng)車(chē)輛在χ處時(shí)，用以下公式測(cè)量麥克處預(yù)測(cè)的聲壓<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>Pj(χ,ω)為第j個(gè)部件在χ處時(shí)等效聲源聲壓，Hj(χ,ω)為第j個(gè)部件在χ處時(shí)，由等效聲源指向測(cè)量麥克的傳輸函數(shù)H(χ,ω)=1/r1rj為χ處時(shí)第j個(gè)部件等效聲中心與測(cè)量麥克之間的距離Pt(Χ)=^Pr(χ,·Α{ω)ωSPL(x)=20logPt(x)/PretPref=20XICT6Pa(4)預(yù)測(cè)加速行駛車(chē)外最大噪聲聲壓級(jí)SPLpassby=max{SPL(χ)}最大SPLpssby處的χ即為測(cè)得的通過(guò)噪聲聲壓級(jí)位置。本發(fā)明的積極效果是對(duì)其加速行駛車(chē)外噪聲進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，并與外場(chǎng)測(cè)量、消聲室通過(guò)噪聲模擬試驗(yàn)比較，模擬計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果偏差2dB(A)以內(nèi)，滿足工程要求。圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意2加速行駛汽車(chē)車(chē)外噪聲試驗(yàn)動(dòng)態(tài)描述示意圖；圖3為本發(fā)明的預(yù)測(cè)算法示意圖；圖4為本發(fā)明的仿真加速行駛車(chē)車(chē)外噪聲示意圖；圖5為本發(fā)明的各噪聲源的等效聲壓級(jí)及其貢獻(xiàn)具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述實(shí)施例1如圖1、2所示，是本發(fā)明的原理示意圖及其動(dòng)態(tài)示意圖；1.1圖1為裝置示意圖，描述了本發(fā)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(fā)動(dòng)機(jī)和排氣口；路徑是指噪聲由各部件發(fā)出，并由接收器接收這一過(guò)程中的傳輸函數(shù)；貢獻(xiàn)是指接收器接收到的總聲壓級(jí)Pm是各總成部件在該接收器處總的貝獻(xiàn)。1.2加速行駛汽車(chē)車(chē)外噪聲試驗(yàn)動(dòng)態(tài)描述t時(shí)刻的信息X(t)t時(shí)刻的車(chē)輛的空間位置v(t)t時(shí)刻的車(chē)輛的速度rpm(t)t時(shí)刻的車(chē)輛的轉(zhuǎn)速load(t)t時(shí)刻的車(chē)輛的負(fù)載Xi(t)t時(shí)刻的各總成的位置Pi(t)t時(shí)刻的各總成的聲壓麥克位置及聲壓描述rJ(xJ,yJ,zJ)t時(shí)刻第j個(gè)麥克的位置Rijt時(shí)刻第i個(gè)聲源與第j個(gè)麥克之間的距離(全局坐標(biāo)系)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>設(shè)車(chē)輛上在(xW，W)位置處有聲源Pi，在車(chē)輛狀態(tài)已知的情況下，該聲源在麥克j處產(chǎn)生的聲壓。麥克j上t時(shí)刻接收到的聲壓是t時(shí)刻之前某時(shí)刻t丨時(shí)聲源發(fā)出的勻速運(yùn)動(dòng)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>勻加速運(yùn)動(dòng)<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(shí)施例2如圖3所示，是本發(fā)明的預(yù)測(cè)算法示意圖；2.1加載數(shù)據(jù)2.1.1加載車(chē)輛結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，其中包括車(chē)身長(zhǎng)度和各總成部件的幾何中心相對(duì)車(chē)頭的空間位置(見(jiàn)表2)；2.1.2加載部件臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)，即各總成部件在不同轉(zhuǎn)速下的聲壓級(jí)(見(jiàn)表3-表10)，表3-表10中各部件的數(shù)據(jù)表示，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速間隔為:1000、1500、2000、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400r./min時(shí)，各部件在臺(tái)架試驗(yàn)上測(cè)量麥克所測(cè)得的聲壓級(jí)。2.1.3加載車(chē)道數(shù)據(jù)，根據(jù)IS0362-《汽車(chē)加速行駛車(chē)外噪聲測(cè)量方法》所描述的試驗(yàn)條件加載數(shù)據(jù)，其中包括進(jìn)線車(chē)速、出線車(chē)速、跑道長(zhǎng)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(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)和(表1)中測(cè)量麥克的空間位置建立模型，此模型可以預(yù)測(cè)部件在任意轉(zhuǎn)速下的聲壓級(jí)，首先建立總成部件個(gè)體的聲學(xué)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(gè)部件在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rpm和負(fù)載Load時(shí)的聲壓，rj(χ,y，ζ)表示第j個(gè)部件在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rpm和負(fù)載Load時(shí)的等效聲中心，Mici表示第j個(gè)部件臺(tái)架試驗(yàn)中第i(i=Ρ··Ν)個(gè)麥克幾何位置及測(cè)得的聲壓級(jí)；2.2.2建立車(chē)道模型，利用2.1.3加載車(chē)道數(shù)據(jù)建立加速行駛車(chē)外噪聲試驗(yàn)中車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)方程，確定每一時(shí)刻車(chē)輛的行駛車(chē)道上的運(yùn)動(dòng)關(guān)系X(t)，v(t)，a(t)；2.3預(yù)測(cè)加速行駛車(chē)外最大噪聲聲壓級(jí)利用2.1.1加載車(chē)輛結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、2.2.1建立部件模型、2.2.2建立車(chē)道模型，可計(jì)算出跑道左右兩側(cè)接收器的測(cè)量聲壓級(jí)，當(dāng)車(chē)輛在X處時(shí)，用以下公式測(cè)量麥克處預(yù)測(cè)的聲壓<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>Pj(χ,ω)為第j個(gè)部件在χ處時(shí)等效聲源聲壓，Hj(χ,ω)為第j個(gè)部件在χ處時(shí)，由等效聲源指向測(cè)量麥克的傳輸函數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>rj為χ處時(shí)第j個(gè)部件等效聲中心與測(cè)量麥克之間的距離<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>Pref=20XICT6Pa預(yù)測(cè)加速行駛車(chē)外最大噪聲聲壓級(jí)SPLpassby=max{SPL(χ)}最大SPLpassby處的χ即為測(cè)得的通過(guò)噪聲聲壓級(jí)位置。本發(fā)明的積極效果是對(duì)其加速行駛車(chē)外噪聲進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，并與外場(chǎng)測(cè)量、消聲室通過(guò)噪聲模擬試驗(yàn)比較，模擬計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果偏差2dB(A)以內(nèi)，滿足工程要求。實(shí)施例3:如圖4、5所示，是本發(fā)明的運(yùn)算結(jié)果圖；其中圖4表示仿真加速行駛車(chē)車(chē)外噪聲示意圖，圖5表示各噪聲源的等效聲壓級(jí)及其貢獻(xiàn)。將最終運(yùn)算結(jié)果列入表11中；表1:臺(tái)架試驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>部件名部件幾何中心在汽車(chē)坐標(biāo)系中的位置<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力總成上動(dòng)力總成左動(dòng)力總成下動(dòng)力總成前動(dòng)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(hào)內(nèi)表示各麥克相對(duì)部件幾何中心坐標(biāo)位置，單位是米，以下同。表4發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表5風(fēng)扇噪聲風(fēng)扇左1米風(fēng)扇左前1米風(fēng)扇右前0.5米發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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(jìn)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(zhuǎn)輪胎噪聲單位dB(A)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表10后橋發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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(yù)測(cè)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求一種汽車(chē)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(duì)車(chē)輛的結(jié)構(gòu)與其發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)+變速箱、冷卻風(fēng)扇、消聲器、排氣口、進(jìn)氣口、輪胎、后橋進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)得個(gè)體噪聲特性，具體的步驟為(1)首先建立總成部件個(gè)體的聲學(xué)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(gè)部件在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rpm和負(fù)載Load時(shí)的聲壓，rj(x，y，z)表示第j個(gè)部件在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rpm和負(fù)載Load時(shí)的等效聲中心，Mici表示第j個(gè)部件臺(tái)架試驗(yàn)中第i(i＝1…N)個(gè)麥克幾何位置及測(cè)得的聲壓級(jí)，(2)由加速行駛車(chē)外噪聲測(cè)量方法規(guī)定的車(chē)輛進(jìn)線車(chē)速、出線車(chē)速及車(chē)長(zhǎng)，建立加速行駛車(chē)外噪聲試驗(yàn)中車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)方程；確定每一時(shí)刻車(chē)輛的行駛車(chē)道上的運(yùn)動(dòng)關(guān)系X(t)，v(t)，a(t)；并由車(chē)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系v＝k·rpm確定總成部件的瞬時(shí)工況；由車(chē)輛瞬時(shí)位置、總成部件結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)造噪聲源瞬時(shí)傳輸函數(shù)Hj(x，ω)，Hj(x，ω)為車(chē)輛在位置x處時(shí)，由第j個(gè)部件到測(cè)量麥克的傳輸函數(shù)；(3)車(chē)輛在x處時(shí)，用以下公式測(cè)量麥克處預(yù)測(cè)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(gè)部件在x處時(shí)等效聲源聲壓，Hj(x，ω)為第j個(gè)部件在x處時(shí)，由等效聲源指向測(cè)量麥克的傳輸函數(shù)<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(shí)第j個(gè)部件等效聲中心與測(cè)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(yù)測(cè)加速行駛車(chē)外最大噪聲聲壓級(jí)SPLpassby＝max{SPL(x)}最大SPLpassby處的x即為測(cè)得的通過(guò)噪聲聲壓級(jí)位置。全文摘要本發(fā)明涉及一種汽車(chē)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(duì)車(chē)輛的結(jié)構(gòu)與其發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)+變速箱、冷卻風(fēng)扇、消聲器、排氣口、進(jìn)氣口、輪胎、后橋進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)得個(gè)噪聲特性，具體的步驟為(1)首先建立總成部件個(gè)體的聲學(xué)模型，(2)由加速行駛車(chē)外噪聲測(cè)量方法規(guī)定的車(chē)輛進(jìn)線車(chē)速、出線車(chē)速及車(chē)長(zhǎng)，建立加速行駛車(chē)外噪聲試驗(yàn)中車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)方程；(3)車(chē)輛在x處時(shí)，用公式測(cè)量麥克處預(yù)測(cè)的聲壓(4)預(yù)測(cè)加速行駛車(chē)外最大噪聲聲壓級(jí)。對(duì)其加速行駛車(chē)外噪聲進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，并與外場(chǎng)測(cè)量、消聲室通過(guò)噪聲模擬試驗(yàn)比較，模擬計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果偏差2dB(A)以內(nèi)，滿足工程要求。文檔編號(hào)G01M17/00GK101806660SQ20091006653公開(kāi)日2010年8月18日申請(qǐng)日期2009年2月18日優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日發(fā)明者侯建,儲(chǔ)昭坦,劉文靜,盧炳武,呂偉國(guó),姜文君,王剛,趙彤航申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司