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汽车声品质性能指标

2020-05-06 21:20:20·  来源：CAE之家  
　
一、声品质的概念传统的汽车噪声控制中，只强调噪声量级的大小，认为只要噪声级越低越好。但是自二十世纪八十年代以来，人们不仅关心汽车噪声的大小，还关心汽车
一、声品质的概念
传统的汽车噪声控制中，只强调噪声量级的大小，认为只要噪声级越低越好。但是自二十世纪八十年代以来，人们不仅关心汽车噪声的大小，还关心汽车噪声的频率组成成分以及与发动机转速的关系。汽车声音好坏既要考虑声压级的大小又要考虑其频率成分和与转速的关系，这种特定考虑的声音及其好坏就是声品质。
 
具体来说，什么是声品质呢？声音不仅有大小，而且跟频率密切相关。比如，一个非常悦耳的音乐，一个是杂乱无章的噪声，假如两个声音的总的声压级是一样的，但是人对这两种声音反应是截然不同的。绝对多数人是喜欢音乐而讨厌噪声的。由於音乐和噪声的频率组成不一样，因此人们对这两者的态度就截然相反。再举一个例子，同样是音乐，一个是轻音乐，一个是摇滚乐，两者的声音量级是一样的。大多数年长者可能喜欢轻音乐，摇滚乐对他们来说可能是一种噪声。而另一方面，年轻人可能喜欢摇滚乐，甚至随著音乐翩翩起舞。同样是因为声音的频率组成不一样，音乐对人的效果是不同的。这还说明人对声品质好坏的评价是非常主观的。
近这二十年来，在汽车开发过程中，声品质越来越重要。声品质甚至影响到汽车的品牌。除了上面介绍噪声和音乐的声品质与声音大小和频率有关外，汽车声音还有非常独特的一方面，就是与发动机的转速密切相关。发动机是汽车最主要的噪声源，发出的声音是随著转速而变的，一般情况下，发动机的转速越高，其声音也就越大。发动机的声音是由一系列阶次声音组成，人对不同阶次的声音反应是不一样的。比如说，运动车的声音节奏强烈，带给人动感，这样声音的组成上不仅发火阶次以及谐次声音强烈，而且要求半阶次的声音也强烈。这种声音的图谱如图1所示。
 
图1  运动车的车内噪声图
而一般的轿车和豪华车，人们喜欢和谐越耳的声音，而不喜欢运动车那样强烈刺激的声音。要实现和谐的声音，就要控制发动机声音的阶次，要使得半阶次的声音越低越好。这样的声音基本是由发火阶次以及谐次声音组成，如图2所示。
 
图2  轿车的车内噪声图
声品质已经在汽车许多系统与部件中使用，比如汽车关门的声音。人们喜欢关门时，声音听起来小，清脆，没有杂音，而不喜欢声音大，含有叽叽喳喳的杂声。坐在汽车里面，人们喜欢声音安静，在汽车加速时，声音是随著发动机转速而逐步渐渐增加，而不是时高时低的声音。
现在，世界各国的汽车公司都在研究声品质的主观评价与客观测试之间的关系，即不仅能定性而且能定量地来描述声品质。声品质的定性和定量描述有下面几个指标：声音的声压级指标、声音的阶次组成、声音的线性度、高频噪声。
二、声音的声压级指标
在开发一部汽车的时候，通常会制定车内噪声量级指标。制定指标决于几个因素：第一是顾客的要求，这来源于市场调查；第二是对竞争对手的车辆进行评估，然后决定自己要开发的汽车在未来的市场上占据什么位子；第三是根据公司的技术水平来寻求最佳的声音效果。只有制定了噪声指标，才能为保证声品质提供一个基础。图3是一部车车厢内噪声与目标曲线。目标通常是一条随著转速而上升的直线。设计时期望噪声接近直线，这样就能使噪声保持良好的线性度。声音的线性度将在下面的材料中介绍。
 
图3  车内噪声与目标曲线
三、声音的阶次组成
在前面的章节已经介绍了发动机声音的特点。一个四缸发动机的发火阶次是第二阶，谐频阶次为四阶、六阶等。一个六缸发动机的发火阶次是第三阶，谐频阶次为六阶、九阶等。
图1和图2分别为运动车和轿车的车内总噪声及阶次噪声图。前面介绍了不同汽车(如运动车、轿车等)的阶次大小设计是不一样的。发火阶次是每部车都有的。在考虑阶次时，主要是半阶。声音中半阶的大小完全取决于顾客要求。声音阶次的调节主要靠进气系统和排气系统的设计。进气多支管和排气多支管中各个分管长度对半阶的影响非常大。各分管越是对称，长度越是接近，那么半阶声音就越小。V型发动机的两支排气分岔管(Y管)的长度差越大，半阶声音成分就越多。在运动车中，进气多支管和排气多支管的长度一般是不等的。V型发动机的两支排气分岔管的长度也不相等。而在设计轿车时，尽可能使得这些分管长度相等和分岔管长度相等。
四、声音的线性度
线性度指的是车内噪声随发动机转速变化的曲线接近一根直线的程度。当噪声曲线越接近直线，我们说这个噪声的性度越好。反之，就越差。图4中有两部车的车内噪声曲线。一条线接近直线，声音大小是随著转速渐渐增加的，这样的声音听起来比较平缓。另一条线总体上是随著转速而增加，可是在2500rpm和4150rpm时，突然有两个峰值出现。听这样的声音时，就会明显感到声音的跳动。比较这两个声音，我们说第一部车的声音线性度比第二部车的线性度好。我们要尽可能地使声音随著转速的曲线接近线性。
 
图4  车内噪声的线性度
五、高频噪声
从前面的说话清晰因子知道，这个因子随著转速的增加而衰减。也就是说，说话清晰因子在高频时比低频时低，所以高频噪声严重地影响到说话清晰度。改变排气管、进气管道的尺寸和结构以及车身隔声与吸声设计可以控制高频噪声。
在汽车开发过程中，第一步要做的事情是给确定声品质的内容和目标。在以后的开发过程中，所做的一切就是围绕这个声品质来进行的。
 
 
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