混合動力城市客車噪聲與振動的性能優(yōu)化

李彩芬，曠明秋，鄧建軍

（1.國家知識產(chǎn)權(quán)局，北京 100088；2.湖南南車時代電動汽車股份有限公司，湖南 株洲 412007）

混合動力城市客車噪聲與振動的性能優(yōu)化

李彩芬1，曠明秋2，鄧建軍2

（1.國家知識產(chǎn)權(quán)局，北京 100088；2.湖南南車時代電動汽車股份有限公司，湖南 株洲 412007）

以混合動力城市客車為原型，通過試驗和仿真相結(jié)合的方法，了解和評估該車型的噪聲與振動狀況并進(jìn)行改進(jìn)，效果良好。

混合動力城市客車；噪聲；振動

隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對城市客車的舒適性和車內(nèi)噪聲、振動控制的要求也越來越高[1]。我國作為一個人口眾多的國家，城市客車在今后很長一段時間仍是主要的客運交通工具。其內(nèi)部環(huán)境為小型的公共環(huán)境，噪聲、振動將影響乘員舒適性、聽覺損害程度、語言清晰度以及各種音響訊號識別能力，因此，其車內(nèi)噪聲、振動控制顯得尤其重要[2]。

本文以南車時代牌TEG6121SHEV混合動力城市客車為原型，通過試驗和仿真相結(jié)合的方法，了解和評估該車型噪聲、振動產(chǎn)生機理，噪聲、振動數(shù)據(jù)分布以及現(xiàn)有狀態(tài)對噪聲、振動的隔離效果，提出有效改善TEG6121 SHEV混合動力城市客車的乘坐舒適性的措施。

1 試驗數(shù)據(jù)收集

本次的試驗分為兩部分：一部分是噪聲試驗，主要包含車內(nèi)四個點（駕駛員右耳處、中排座椅、中后排座椅、后排座椅）的聲壓級和發(fā)動機艙噪聲的測量[3]；另一部分是振動試驗，主要包含怠速下發(fā)動機及發(fā)電機每個懸置點隔振率測量[4]。通過試驗，分析噪聲、振動的主要來源。

1.1 車內(nèi)及發(fā)動機艙噪聲測試

測量工況為客車在怠速、30 km/h、40 km/h、50 km/h、加速、熄火滑行并且組合開/關(guān)空調(diào)狀態(tài)下。圖1為客車車內(nèi)測量位置（用內(nèi)聲壓級進(jìn)行頻譜分析）[5]，同時再測量發(fā)動機艙（圖1上5點所示）位置的聲壓級[6]。測量結(jié)果見表1。

表1 車內(nèi)噪聲聲壓級表

1.2 發(fā)動機懸置隔振率測量

對整車怠速工況下4個點的發(fā)動機懸置隔振率[4]（發(fā)動機懸置輸出加速度/發(fā)動機懸置輸入加速度）進(jìn)行測量[7]，測試位置如圖2所示，試驗結(jié)果（因文章篇幅的原因，只列出圖2中1、3點的測試結(jié)果）詳見圖3-圖8中深色線標(biāo)識部分。

通過對發(fā)動機懸置點（圖2中 1、2、3、4點）測試曲線分析后，得到發(fā)動機懸置的隔振率測試結(jié)論：

1）發(fā)動機側(cè)懸置及發(fā)電機后懸置更改后隔振率相比更改前都有提高。對車內(nèi)由于振動產(chǎn)生的噪聲的減小起到較好的作用。

2）發(fā)電機后點（圖2中3點位置）由于設(shè)計時的Z向高度加高及加強板的厚度不夠，導(dǎo)致Z方向的衰減比更改前效果差。

3）各懸置的隔振率離目標(biāo)值（衰減10倍）還有一定差距。

1.3 噪聲振動測試總結(jié)

1）從噪聲來說：車內(nèi)噪聲值基本在80 dB（A）以下。熄火滑行時，車內(nèi)后排座椅的振動比勻速的時候低了5 dB(A)左右。開關(guān)空調(diào)時，車內(nèi)噪聲最大值的位置不同。在開空調(diào)的時候，車內(nèi)噪聲最大值位于空調(diào)口正下方的中后排座椅處，而未開空調(diào)時，車內(nèi)噪聲最大值位置在最后排座椅處?？照{(diào)開啟主要影響中高頻的噪聲。車速越高，車內(nèi)噪聲越大。發(fā)動機艙噪聲在1163 Hz、1902 Hz有較大峰值，并隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高而增大。發(fā)動機加速時，在轉(zhuǎn)速1100～1200r/min時，車內(nèi)噪聲出現(xiàn)峰值。

2）從振動來說：通過分析客車怠速或空調(diào)關(guān)狀態(tài)下發(fā)動機懸置四點的隔振率，發(fā)現(xiàn)在0～400 Hz范圍內(nèi)，隔振效果不佳，特別是發(fā)動機側(cè)的衰減不夠，振動加速度被放大。表明懸置設(shè)計不合理，有待改善。由于隔振效果不好，發(fā)動機傳遞到車架的激勵過大，導(dǎo)致車身板件產(chǎn)生較大的振動以及向車內(nèi)輻射聲壓。經(jīng)CAE分析，發(fā)動機側(cè)四個懸置支架動剛度不足，嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)。

2 改進(jìn)方案及效果

2.1 改進(jìn)方案

為有效改善TEG6121SHEV混合動力城市客車的噪聲、振動性能，采用模擬分析方法[8]提出改進(jìn)方案（具體方案在此不進(jìn)行詳細(xì)闡述）。

1）將發(fā)動機側(cè)的4個懸置的懸置剛度進(jìn)行調(diào)整：前面2個懸置（圖2中3、4位置）的懸置剛度降低1/6，后面2個懸置的懸置剛度降低1/5后，進(jìn)行發(fā)動機懸置振動測試。

2）經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機前左右支架總成、后懸置左右支架、發(fā)動機后托架總成動剛度偏弱，所以進(jìn)行了一些方案的改進(jìn)，然后通過CAE分析，對改進(jìn)的幾種方案和改進(jìn)前比較，選取最佳的一組方案。

3）高頻噪聲及隔音控制建議，空調(diào)回風(fēng)口加隔聲止振墊[9]、側(cè)圍部分增加尖角海綿、后地板及檢修蓋部分增加隔熱棉[10]。

2.2 改進(jìn)效果

1）車內(nèi)噪聲測試結(jié)果。改進(jìn)后再測試前面各點的噪聲值見表2。對比表1、2，發(fā)現(xiàn)：更改后，車內(nèi)噪聲最大值由 79.04 dB（A）降低到 77.24 dB（A）；車內(nèi)最大噪聲依然在50 km/h工況時的車廂后部位置；怠速工況，車內(nèi)各個位置的噪聲均有降低，降低幅度在0.02～3.26 dB（A）；在30 km/h、40 km/h及50 km/h工況時，車內(nèi)大多數(shù)位置噪聲都有改善；空調(diào)位置處的噪聲在開空調(diào)時降低幅度不是太明顯。

表2 改進(jìn)后的車內(nèi)噪聲聲壓級表

2）振動測試及結(jié)果?，F(xiàn)定義如下的隔振率：隔振率是隔振系統(tǒng)的重要評價指標(biāo)。一般振動的衰減率應(yīng)該在20 dB（A）以上。隔振率大于20 dB（A）意味著加速度從主動邊傳遞到被動邊的振動衰減了10倍，加速度的傳遞率用分貝形式可表示為[11-12]

式中：aactive表示主動振動邊的加速度；apassive表示被動邊的加速度。

3 結(jié)論

對TEG6121SHEV混合動力城市客車的改進(jìn)是以試驗為基礎(chǔ)，采用模擬仿真的CAE分析手段，在不改動車型主要零部件的情況下，來分析該車的振動噪聲特性。通過這次改進(jìn)，從噪聲上來說，根據(jù)對改進(jìn)車型的試驗，車內(nèi)噪聲最大值由79.04 dB（A）降低到77.24 dB（A），并且在各個工況下，大部分位置的噪聲都有所改善；從懸置上來說，隔振率基本有提高，減少了發(fā)動機傳到車身上的振動。

[1]馬金勝.大型客車車內(nèi)噪聲及其控制[D].大連：大連理工大學(xué)，2003.

[2]龐劍,諶剛,何華.汽車噪聲與振動-理論與應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2006：7-10.

[3]尹可,宋向榮.客車異常振動噪聲的分析和控制[J].噪聲與振動控制，2011，（8）

[4]林萬國.發(fā)動機懸置元件性能特性與各工況的匹配研究[D].長春：吉林大學(xué)，2009.

[5]曹飛.微型客車車內(nèi)噪聲試驗研究[J].客車技術(shù)與研究，2002，24（5）：12-15.

[6]席桂東.輕型客車振動噪聲試驗研究[J].輕型汽車技術(shù)，2009，（S0）

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[10]張金華，左俊芳.車外噪聲控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[C].第七屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會論文集，2010.

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[12]徐中明，晏慧，張志飛，等.重型商用車驅(qū)動橋振動噪聲分析[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，（7）：1-6.

修改稿日期：2012-07-02

Performance Optimization of Hybrid Electric City Bus Noise and Vibration

LI Cai-fen1,KUANG Ming-qiu2,DENG Jian-jun2
(1.State Intellectual Property Office of the People's Republic of China，Beijing100088,China;2.Hunan CSR Times Electric Vehicle Co.,Ltd,Zhuzhou 412007,China)

Takinga hybrid electric citybus as a prototype, combining the experiment and simulation method, the authorsresearch and evaluate the prototype vehicle noise and vibration, and have an improvement.The results are effective.

hybrid；electric city bus；noise；vibration

U469.7；U467.4

B

1006-3331（2012）04-0020-03

李彩芬，女，五級審查員（中級職稱）；從事內(nèi)燃機專利審查工作。