汽车排气噪声品质的阶次量化与声音设计研究

Sound characteristic of a vehicle to some extent represents automotive quality, image and brand identity. The exhaust noise is an important factor affecting the sound quality. This project aims to find out the sound quality design method by exhaust noise tuning. The research will be carried out around the following three aspects: "setting up evaluation method of sound quality of exhaust noise", "deriving the quantitative engine order targets for sound quality requirements" and "structural designing to achieve the quantitative engine order targets". The sample sound library will be created through the exhaust noise tests and by using software tools for noise synthesis. Then it will be used in in-depth analysis of Chinese hearing perception of psychological acoustic factors, using statistical method as well as subjective assesments and multiple linear regression theory to set up the relations between sound quality and exhaust noise levels based on engine orders. New exhaust system design method will be developed to meet these pre-defined noise levels on all critical engine orders. This project will finally realize the forward control of exhaust sound quality only by exhaust system structural design, mainly the mufflers and the pipes.

汽车的声音特性是汽车质量、形象和品牌个性的体现，排气噪声是影响汽车声音品质的重要因素。本项目拟以实现汽车排气噪声的正向设计为目标，围绕“建立排气噪声品质的评价方法”、“确定声品质的阶次量化目标”和“实现结构设计满足阶次目标的方法”三个方面开展研究工作。通过排气噪声测试、阶次噪声提取合成软件的开发，建立声音样本库；深入分析影响中国人耳听觉感知的主要客观心理声学因素，利用统计学等方法，确定排气噪声品质主客观评价指标；通过主观测评实验、多元线性回归理论等方法，建立汽车非稳态工况下排气噪声品质的评价模型；研究各阶次噪声在时域与频域上的配比关系对声品质的影响规律，确定满足排气噪声品质的阶次量化目标；构建排气系统结构参数与排气噪声的分析模型，研究通过满足阶次目标的结构设计正向控制排气噪声品质的方法，实现具有特定声品质排气噪声的声音设计。本研究将为汽车声品质的提升和汽车品牌声音个性化设计提供理论依据。

汽车的声音特性是汽车质量、形象和品牌个性的体现，是直观反映汽车产品品质以及影响顾客购买心理的重要指标。在满足不同客户针对不同声音要求的前提下，生成具有自身音质特性的汽车，是汽车振动、噪声、舒适性（NVH）性能研究的主要发展方向。.本项目以汽车尾管排气噪声为研究对象，通过建模、仿真和实验测试等手段，达到实现运动感声品质的设计目标。围绕运动感排气噪声品质阶次目标确定、排气系统结构参数与声学性能关联性研究和基于结构设计的运动感排气噪声品质实现三个方面进行研究，提出了一种基于阶次分析的汽车尾管排气噪声品质设计方法。.具体工作包括：.1）运动感声品质主观评价指标的构建。建立了适用于连续时变非稳态噪声的主观评价方法；完成汽车加速工况声音样本库的构建，并进行时变非稳态噪声的主观评价和数据检验。基于物理声学和心理声学两个维度，进行声音样本频谱特征角度的客观分析，解构了汽车加速噪声频谱和心理声学参量所具有的特点，并采用相关性分析对各参量与动力感相关性进行筛选。分析客观参量之间以及客观评价指标与主观评价指标之间的相关性映射关系，提出适用于反映汽车加速运动感各个维度的客观参量集和评价模型。.2）基于三维有限元声学理论，研究了抗性消声器结构参数与声学性能的关联性。基于三维有限元声学理论推导了封闭式腔体的声模态和传声损失的数值计算方法，获得了抗性消声器结构参数与声学性能之间的关联性结论，并同时获得了声模态频率和振型与传声损失之间的关联性结论。.3）基于结构设计实现了汽车排气噪声的运动感噪声品质，并通过了试验验证。.经过项目团队的四年的苦心研究，基本按照研究计划完成了全部的研究内容，达到了预期目标。其中，发表学术论文28篇，取得发明专利3项。培养博士研究生3人和硕士研究生19人，其研究成果已经应用于东风汽车集团股份有限公司乘用车公司的多款车型中，以及中船重工第七一九研究所的多艘舰船设备中。