LMS汽车OEM降噪实例

1、一家汽车OEM制造商发现，在其制造的新车款中，车内噪音比其竞争对手的相近车型高大约6dB他们必须迅速解决这一问题，降低该车款的噪音、振动和声振粗糙度等级（NVH）在这个例子中，LMSInternational公司利用噪声源排序、基准测试分析和关键噪音路径调查技术研究对策，并利用频响函数测试技术对找到的对策进行评估，确定了噪音过高的根本原因。他们发现，NVH的最主要来源是透过空气传播和透过引擎架传播的噪音。于是，他们设计了一种新支架以减少引擎悬吊引起的噪音，并在底盘、防火墙和引擎罩上添加了一些装饰材料，最终将噪音降低了8dBo本文将介绍如何采用现代化分析工具达到降低车内噪音的效果。噪音问题在本文

2、例子中的车型量产前，OEM厂商发现该车在满油门加速时会产生严重的引擎噪音。为此，LMS分析了与该车型相近的竞争车款，并将此竞争车款的内部噪音，尤其是加速时的噪音水平作为问题车款的最佳化指标。同时，OEMT商还要求确定这两种车款噪音水平不同的原因，并提岀改善问题车型应进行那些设计改动。针对此一需求，LMS采用了一些先进技术，包括一些能在车辆中迅速识别引发问题之大致区域的快速分析技术，如快速传播路径分析仃PA）技术；也包括一些可协助设计人员了解噪音机制并确定问题根本原因的详细分析技术，如TPA和声源量化（ASQ）技术。处理车辆内部噪音问题的传统方法，是透过实体测试寻找噪声源。例如，为了消除车内噪音

3、测量时发现的喷嘴噪音，可在进风口内放一根管子，或将这个进风口的支管隔离，以消除其支架上发出的外壳噪音。此类测试的问题在于它们只能找到引发问题的大致来源。如果不能深入分析导致问题的原因，那么设计工程师通常会面临一个冗长又昂贵的反复实验过程。这个过程通常需要进行耗资巨大的设计修改，但效果却无法获得保证。在LMS的做法中，首先利用噪声源排序和基准测试分析法寻找问题车型和竞争车型中的主要的噪音传播路径。在断开了主要噪声源并明确定义测量条件的前提下，LMS对两种车型都进行了TPA分析，并于一星期内确定了以下噪声源每rpm值产生的内部噪音比例：1从引擎表面发出的空气传播类噪音；2从弓|擎悬吊发出的结构传播

4、类噪音；3从传动轴发出并透过悬吊传递到车身的结构传播类噪音。快速TPA分析的结果显示，空气传播类噪音占总噪音比例最大，达到49%;弓I擎表面发岀的噪音占40%由悬吊系统传递的噪音占11%o同时，这种快速分析技术也发现，在客户提供的问题车辆上，空气传播的噪音所占比例更高，因为从它的引擎部份到车身，不但噪声源基数高，而且声传播过大。LMS公司开发的快速TPA分析法基础是一种非直接噪声源识别方法。这种方法将每种噪音的贡献视为一个等效噪声源强度和一条等效传播路径的乘积。它不提供如哪一个引擎表面是主要的噪声源之类的细节。由于已经确定引擎表面是主要噪声源，所以接下来应进行详细TPA分析以获取更多信息，尤其

5、是每个引擎表面对噪音的贡献情况。实施过程中，LMS利用一个经校准的噪声源激励每个引擎表面，并测量车内响应，测得了噪音从噪声源到车内的传播路径。在噪声源附近，LMS透过声学测量得到了量化的噪声源强度。将得到的噪声源强度与传播路径相乘，就得出了该噪声源对车内噪音的影响。之后，LMS对竞争车辆也进行了相关噪声源强度和传播路径分析。为厘清这两种车辆噪音性能差异产生的原因，LMS对选择的结构进行了比较，如引擎表面的布局和装饰材料。详细TPA分析的结果确定，右引擎表面是最主要的噪声源。图1：比较问题车辆与其最优竞争者的声音隔离特性，为设计提供目标。图2：采用一组传感器测量车内噪音。BODYSHfftBUU

6、y訐entbod*shfl*z;BorrrSMFi*nr-聲XB0.73科H75.«FIJSBQD*5HHL丙$UBf-RW>-r2i5UBF:RfiP-¥SIWFlir-JSUEFFI_F»¥SURFF&P4BDWFFFIMMFIWYBObFlP*丁IKbFLP-¥MICFLInB1741litIBl工折MJfl亞吨45軽曲冥frlJTrln创MRI?阳黑4H-肆妙甌制地24M1Tr.5:arslwmuewEFAtFcratdAwfM«MSMlKr?wMWiMsrir1Ekm&xribm»ri*MCf

7、luHEAmmwNameRticaJT和(Me*MwbvRkwiOhs忌Sam图3:透过详细传播路径分析，工程师可以研究主要传动系统对车内噪音的影响。图4:利用声传感器量化噪声源的声强。图5：原始问题车辆和修改后的最终原型车辆的整体噪音等级概览说明整个频谱上的噪音等级均有所降低。关键噪音传播路径接下来，LMS对关键噪音的传播路径进行了研究。基于结构的传播路径透过动态识别法(forceidentificationprocedure)和频响函数(FRF)测量法共同分析。引擎的空气传播隔离性质则透过计算基于FRF测量法的传递系数来评估。内装饰四周不同位置上的响应，可反向测出噪声源，因此测量速度更快。

8、体积加速度噪声源是主动的，而汽车的面板计算基于FRF测量法的传递系数来评估。内装饰四周不同位置上的响应，可反向测出噪声源，因此测量速度更快。体积加速度噪声源是主动的，而汽车的面板利用一个体积速度已校准的噪声源激励车仓，并测量车FRF。由于这种反向测量采用的是体积速度已校准的(panel)是被动的。因此，在装饰材料(trim)表面上和装饰材料下、车体的金属层之上均放置了麦克风。该测试可测岀单位体积加速度下的FRF装饰材料压力，单位体积上的FRF钢和铝压力，以及在不同噪声源和不同表面上得到比率的平均值。然后，LMS利用声源量化(ASQ)找到了产生最多噪音的内部面板。他们在测试中采用了人造激励源，由

9、此缩短了测试的相关执行时间。声激励采用声源进行，结构激励则采用了一个震动器。该实验首先测量了从引擎表面上的声源到制造车内噪音的面板(包括防火墙，底盘、前窗和侧窗)之间的振动声学传递函数，接着又测量了从发岀噪音的面板到目标麦克风位置的声音传递函数。ASQ显示，对噪音贡献作用最大的面板是防火墙的上部和前底盘。找到这些面板后，工程师们又根据其激励回查到声学或结构共振现象。将找到的这些噪声源与测量得到的FRF结合，就能量化不同噪声源对车内噪音的影响。对关键噪音路径的详细研究显示，在客户提供的问题车辆上，透过防火墙传播的噪音比竞争车辆高得多。而且，由于问题车辆上防火墙的共振频率更高，所以它只能隔离高频噪

10、音。在结构激励下，防火墙的上部和前底盘对车内噪音影响最大。另一方面，在声音激励下，防火墙上部就成为最主要的噪音来源。由于防火墙和前底盘所处的位置正是人耳听觉灵敏度最高的位置，所以在临界频率的结构模型中，它们也是最大的噪音来源。为了找到右引擎表面产生噪音的根本原因，LMS对其进行了执行模式分析(runningmodeanalysis)。结果突显了这部份的结构模型影响巨大，说明需要加固。评估噪音解决方案下一步，在投入时间和资金进行实际修改之前，要先进行简单调整，以确定各因素对噪音的关键传播机制影响为何。为了改变共振表现和震动到麦克风的传递情况，首先对结构进行调整，以试验和改变面板的加速度水平。同时进行的还有声学调整，即在振动面板上添加质量弹簧系统以尝试隔离驾驶室。结构调整和声学调整包括：为了减少引擎表面的噪音，工程师在上面钻孔；在内部装饰面板上添加隔音材料，在防火墙上添加发泡材料和绝缘材料的混合物，以隔离引擎发出、透过空气传播的噪音；透过焊接一根横梁加固引擎支架。确认噪音解决对策最后，LMS利用FRF测试对这些简单的噪音解决对策进行了评估。添加局部缓冲层对FRF影响最小，但利用一层发泡材料和一层厚缓冲层混合而成的隔离层却能增大车仓与噪音的隔离度，效果非常好。得到确认后，LMS便根据这些对策对车辆进行了实质修改。从重量、封装、静态刚度、耐用性等方面来说，这