摘    要：介紹了一種在道路上而不是在風(fēng)洞中進(jìn)行的轎車(chē)風(fēng)噪聲測(cè)試技術(shù)，采用語(yǔ)音清晰度指數(shù)和三分之一倍頻程譜作為轎車(chē)風(fēng)噪聲的評(píng)價(jià)指標(biāo)和分析方法。利用該測(cè)試分析技術(shù)對(duì)上海大眾的兩款轎車(chē)進(jìn)行了風(fēng)噪聲分析和改進(jìn)，并取得了滿意的效果。

關(guān)鍵詞：道路風(fēng)噪聲、語(yǔ)音清晰度、三分之一倍頻程、NVH

1、引言

轎車(chē)的振動(dòng)、噪聲和舒適性(NVH)日益成為新車(chē)型研制開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，隨著汽車(chē)的高速化，風(fēng)噪聲已變成轎車(chē)NVH的一項(xiàng)重要指標(biāo)。車(chē)輛行駛速度越快，風(fēng)噪聲的影響就越大，當(dāng)車(chē)速達(dá)到100km/h以上時(shí)，風(fēng)噪聲的影響甚至超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和路面噪聲的影響。目前，國(guó)外汽車(chē)廠商進(jìn)行轎車(chē)風(fēng)噪聲研發(fā)時(shí)，通常在能夠控制風(fēng)速和風(fēng)量的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。然而風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室投資巨大、建設(shè)周期長(zhǎng)，轎車(chē)風(fēng)噪聲研發(fā)及改進(jìn)卻刻不容緩，因此，在沒(méi)有風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)條件下開(kāi)展轎車(chē)風(fēng)噪聲分析改進(jìn)具有極大的工程實(shí)用價(jià)值。

2、道路風(fēng)噪聲測(cè)試

目前，國(guó)外汽車(chē)廠商進(jìn)行轎車(chē)風(fēng)噪聲測(cè)試時(shí)，通常需要風(fēng)洞試驗(yàn)條件，因?yàn)樵陲L(fēng)洞試驗(yàn)室內(nèi)可以獲得單純的風(fēng)噪聲。而在實(shí)際道路上進(jìn)行風(fēng)噪聲測(cè)試時(shí)，為減少發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲對(duì)車(chē)內(nèi)風(fēng)噪聲評(píng)價(jià)和分析形成干擾，理論上可以在轎車(chē)高速行駛時(shí)突然關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，利用轎車(chē)慣性前行來(lái)評(píng)價(jià)和分析車(chē)內(nèi)風(fēng)噪聲，但這樣駕駛車(chē)輛進(jìn)行測(cè)試時(shí)非常危險(xiǎn)，不具實(shí)際操作性。

經(jīng)過(guò)試車(chē)我們發(fā)現(xiàn)，轎車(chē)高速空檔滑行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工作狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲基本不影響車(chē)內(nèi)風(fēng)噪聲評(píng)價(jià)和分析。由于轎車(chē)風(fēng)噪聲抱怨大多出現(xiàn)在高速情況下，因此我們采集轎車(chē)180km/h空檔減速滑行至20km/h時(shí)車(chē)內(nèi)四個(gè)座位人耳部的聲壓數(shù)據(jù)，測(cè)試在上海大眾高速環(huán)道路面上進(jìn)行。

測(cè)試時(shí)，使用GPS車(chē)速儀獲取車(chē)速，并將車(chē)速和四個(gè)座位人耳處聲壓引入Head公司的ArtimiS系統(tǒng)前端�？紤]到車(chē)內(nèi)風(fēng)噪聲受風(fēng)向影響，如順風(fēng)行駛時(shí)車(chē)內(nèi)風(fēng)噪聲相對(duì)逆風(fēng)行駛時(shí)小，測(cè)試時(shí)必須在環(huán)道的兩個(gè)方向上采集車(chē)內(nèi)風(fēng)噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理。

3、風(fēng)噪聲評(píng)價(jià)

客觀評(píng)價(jià)轎車(chē)風(fēng)噪聲時(shí)，采用語(yǔ)音清晰度指數(shù)AI（Articulation Index）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，即計(jì)算車(chē)內(nèi)四個(gè)座位人耳部隨車(chē)速變化的語(yǔ)音清晰度指數(shù)曲線。AI是衡量背景噪聲對(duì)語(yǔ)音干擾程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，取值從0%－100%；AI基于噪聲的200－6300Hz的1/3倍頻程A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算原理見(jiàn)圖3-1。當(dāng)噪聲1/3倍頻程譜位于Lower lever及以下時(shí)，AI=100%，表明說(shuō)話完全聽(tīng)得清楚；當(dāng)噪聲1/3倍頻程譜位于Upper lever及以上時(shí)，AI=0，說(shuō)話完全聽(tīng)不清楚；當(dāng)噪聲1/3倍頻程譜位于Lower lever以上Upper lever以下時(shí)，AI的計(jì)算按加權(quán)處理。

4、風(fēng)噪聲對(duì)比測(cè)試分析

根據(jù)風(fēng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理，通常將汽車(chē)風(fēng)噪聲分為三大類(lèi)：

（1）、密封不良引起的風(fēng)噪聲，與天窗密封條、門(mén)窗導(dǎo)槽、門(mén)框密封條、后蓋密封條的密封性有關(guān)；

（2）、通過(guò)車(chē)身鋼板之間的細(xì)縫、A/B/C/D柱內(nèi)空腔傳導(dǎo)的風(fēng)噪聲；

（3）、車(chē)身外表面突出結(jié)構(gòu)，如后視鏡、天線、頂棚行李架等不平順處引起的風(fēng)激勵(lì)噪聲。

風(fēng)噪聲“窗口”分析法的具體步驟：

（1）、對(duì)原車(chē)進(jìn)行風(fēng)噪聲測(cè)試，記錄其狀態(tài)為S0；

（2）、將車(chē)輛上所有需要密封和平順的位置使用優(yōu)化狀態(tài)的手工樣件及臨時(shí)措施改善可能存在風(fēng)噪聲缺陷部位的密封和平順，作為該車(chē)風(fēng)噪聲最好的狀態(tài)，也稱(chēng)極限優(yōu)化狀態(tài)，記錄其狀態(tài)為S1；

（3）、在S1的基礎(chǔ)上去除某處的密封或平順措施進(jìn)行測(cè)試及主觀評(píng)價(jià)，記錄其狀態(tài)為S2，測(cè)試完成后恢復(fù)此處的密封或平順措施使其恢復(fù)到S1狀態(tài)；

（4）、重復(fù)步驟3直到將所有潛在的不密封或不平順部位對(duì)應(yīng)的狀態(tài)都測(cè)試完畢，依次記錄其狀態(tài)Si（i=3,4,5…）；

（5）、計(jì)算并對(duì)比所有狀態(tài)的風(fēng)噪聲語(yǔ)音清晰度指數(shù)，可依次排序出不密封位置或不平順位置對(duì)車(chē)內(nèi)風(fēng)噪聲改進(jìn)的貢獻(xiàn)大小，為風(fēng)噪聲改進(jìn)和優(yōu)化提供客觀依據(jù)。

5、轎車(chē)風(fēng)噪聲改進(jìn)實(shí)例一

2007年J.D.Power調(diào)查顯示用戶對(duì)上海大眾某車(chē)型風(fēng)噪聲存在抱怨，分析整改必須立即進(jìn)行。采用該方法對(duì)該車(chē)進(jìn)行道路風(fēng)噪聲測(cè)試，采用語(yǔ)音清晰度指數(shù)作為風(fēng)噪聲評(píng)價(jià)和對(duì)比指標(biāo)，找出了影響車(chē)內(nèi)風(fēng)噪聲的原因，如圖5-1所示，該車(chē)風(fēng)噪聲整改前后語(yǔ)音清晰度指數(shù)如圖5-2所示。

6、轎車(chē)風(fēng)噪聲改進(jìn)實(shí)例二

語(yǔ)音清晰度指數(shù)(AI)作為汽車(chē)風(fēng)噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)有一定優(yōu)越性，已被廣泛使用，但并不是唯一的風(fēng)噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)。作者在實(shí)踐中碰到了一種主觀評(píng)價(jià)能感覺(jué)有明顯差異但AI無(wú)法辨別的風(fēng)噪聲。某車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中后座在70km/h以上時(shí)有明顯的風(fēng)噪聲。在道路上進(jìn)行風(fēng)噪聲對(duì)比評(píng)價(jià)及測(cè)試發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題在于后三角窗內(nèi)壓條（圖6-1）兩端不密封。在后三角窗內(nèi)壓條兩端設(shè)計(jì)降噪塊，如圖6-2所示，安裝降噪塊前后后座AI沒(méi)有差別，如圖6-3所示，但從5kHz~10kHz濾波后的聲壓級(jí)對(duì)比（圖6-4）可以看出在后三角窗內(nèi)壓條兩端加降噪塊后后座風(fēng)噪聲明顯改善，這符合主觀評(píng)價(jià)的感覺(jué)。其主要原因是AI的頻率范圍是200Hz～6300Hz，而該車(chē)抱怨的風(fēng)噪聲卻集中在5kHz~10kHz。

7、結(jié)論：

道路風(fēng)噪聲測(cè)試方法無(wú)需風(fēng)洞試驗(yàn)條件的配合，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期、節(jié)省了開(kāi)發(fā)費(fèi)用。工程實(shí)踐證明：道路風(fēng)噪聲測(cè)試、評(píng)價(jià)及分析在解決轎車(chē)風(fēng)噪聲抱怨、優(yōu)化轎車(chē)風(fēng)噪聲方面是非常有效的。

參考文獻(xiàn)
[1] 龐劍等. 汽車(chē)噪聲與振動(dòng)－理論與應(yīng)用. 北京理工大學(xué)出版社。

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