基于音噪比（TTN）的增壓器噪聲試驗(yàn)研究

徐峰，王金立（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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基于音噪比（TTN）的增壓器噪聲試驗(yàn)研究

徐峰，王金立
（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

進(jìn)行了9種不同動(dòng)平衡品質(zhì)的增壓器車(chē)內(nèi)噪聲測(cè)試，結(jié)合音噪比、主觀評(píng)價(jià)對(duì)增壓器的動(dòng)平衡品質(zhì)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，確定了增壓器的動(dòng)平衡品質(zhì)控制數(shù)值。

動(dòng)平衡品質(zhì)；音調(diào)比；主觀評(píng)價(jià)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.067

CLC NO.: TH137.8+3Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-206-02

引言

對(duì)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，增壓器的使用提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)等性能，同時(shí)也帶來(lái)了不可忽視的噪聲問(wèn)題。優(yōu)化進(jìn)排氣消聲器可降低發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣噪聲，但無(wú)法從根本上解決增壓器本身產(chǎn)生的噪聲[1]。

渦輪增壓器一般包括渦輪機(jī)、壓氣機(jī)、中間體等三大部件，其工作產(chǎn)生的典型噪聲有空氣動(dòng)力噪聲和殼體結(jié)構(gòu)輻射噪聲[2-3]。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)平衡品質(zhì)會(huì)對(duì)增壓器的同步噪聲有較為明顯的影響[4]，平衡品質(zhì)如果較差的話(huà)，會(huì)產(chǎn)生同步噪聲，主觀感覺(jué)為金屬尖叫聲。

本文測(cè)試了匹配不同動(dòng)平衡品質(zhì)的增壓器的車(chē)內(nèi)噪聲，結(jié)合車(chē)內(nèi)噪聲TTN數(shù)據(jù)以及主觀評(píng)價(jià)確定了可接受的增壓器動(dòng)平衡品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了增壓器的聲學(xué)匹配。

1、增壓器動(dòng)平衡與音調(diào)比

1.1增壓器不平衡

增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括壓縮葉輪、渦輪、轉(zhuǎn)軸以及固定螺栓等，見(jiàn)圖1所示。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)最高工作轉(zhuǎn)速可達(dá)到二十萬(wàn)轉(zhuǎn)左右，因此轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡對(duì)其性能和可靠性具有重要的影響。

汽車(chē)用增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)平衡品質(zhì)測(cè)試方法、限值等尚未完全統(tǒng)一，本文使用的動(dòng)平衡品質(zhì)參數(shù)為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)單體臺(tái)架測(cè)試的實(shí)際振動(dòng)值，定義G1值頻段為500-900Hz，G2值頻段為2500-3000Hz，單位g（重力加速度）。

1.2音噪比

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[5]中使用音噪比來(lái)評(píng)價(jià)寬帶噪聲中單頻聲的突出程度。音噪比的計(jì)算首先按照下式計(jì)算臨界頻帶的上下限頻率[f1，f2]

上式f0為中心頻率，即單頻音的頻率，臨界頻帶的帶寬

[6]由下式定義

式3中wt為單頻聲的能量，wn為背景噪聲在臨界頻帶中的能量。

2、試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1G值與音噪比分析

一般規(guī)定，當(dāng)音噪比大于6dB時(shí)[7]，即表示該單頻音可聽(tīng)見(jiàn)。

針對(duì)本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析了G值和音噪比，TTN為6dB對(duì)應(yīng)的G1值為0.34g，見(jiàn)圖2；TTN為6dB對(duì)應(yīng)的G2值為0.63g，見(jiàn)圖3。

2.2G值與主觀評(píng)價(jià)分析

車(chē)內(nèi)噪聲的主觀評(píng)價(jià)是汽車(chē)NVH開(kāi)發(fā)必不可收的項(xiàng)目，本次使用了語(yǔ)意細(xì)分法對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲進(jìn)行了評(píng)判。

駐車(chē)加速時(shí)，增壓器轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)頻不超過(guò)1500Hz，增壓器尚未進(jìn)入全負(fù)荷狀態(tài)，G1值對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的主觀評(píng)價(jià)影響較大，G1值高于0.34g以上時(shí)，均能在車(chē)內(nèi)聽(tīng)到較為典型的同步噪聲，見(jiàn)圖4。

全負(fù)荷加速時(shí)，增壓器轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)頻達(dá)到3000Hz以上，接近全負(fù)荷狀態(tài)，G2值高于0.67g以上時(shí)，G1值高于0.34g時(shí)，均能在車(chē)內(nèi)聽(tīng)到增壓器同步噪聲，見(jiàn)圖5。

2.3振動(dòng)頻譜分析

本次測(cè)試了增壓器進(jìn)油螺栓處的振動(dòng)，振動(dòng)頻譜表明在加速起始段，由于廢氣旁通閥的打開(kāi)，增壓器轉(zhuǎn)速有較為30000rpm的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，可能會(huì)對(duì)整車(chē)駕駛性有影響；同時(shí)增壓器的次同步振動(dòng)也較為明顯，主要是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)油膜渦動(dòng)引起[8]，見(jiàn)圖6。

3、結(jié)論

（1）控制增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的G1值不超過(guò)0.34g，G2值不超過(guò)0.67g，車(chē)內(nèi)同步噪聲處于可接受水平或更優(yōu)。

（2）增壓器的廢氣旁通閥控制標(biāo)定及轉(zhuǎn)子潤(rùn)滑系統(tǒng)有優(yōu)化的空間。

[1]李惠彬，周江偉，孫振蓮等.車(chē)用渦輪增壓器噪聲與振動(dòng)機(jī)理和控制[M]機(jī)械工業(yè)出版社.2012.

[2]溫華兵，徐文江，鮑蘇寧，夏兆旺等.柴油機(jī)廢氣渦輪增壓器噪聲機(jī)理及性能試驗(yàn)研究[J]內(nèi)燃機(jī)工程，2013（34）：76-80.

[3]Raitor T，Neise W.Sound generation in centrifugal compressors[J].Journal of Sound and Vibration，2008，324：738-756.

[4]周仁睦.機(jī)械轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡—原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1992.

[5]ANSI S1.13—1995，Annex A.Identification and evaluation of prominent discrete tones[S].

[6]ECMA-74 measurement of airborne noise emitted by information technology and telecommunications equipment.

[7]圣小珍，田生，曹俠，楊迪等.增壓器噪聲的主觀評(píng)價(jià)[J]噪聲與振動(dòng)控制，2013（33）：241-245.

[8]朱磊，魏道高，史偉等.考慮浮動(dòng)環(huán)支承的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為研究[J]汽車(chē)科技，2013年第6期：26-32.

Experimental Study of the Turbocharger's Noise Based on TTN

Xu Feng,Wang Jinli
（Anhui Jianghuai Automotive Co.,Ltd.,Anhui Hefei 230601）

The cabin noise has been measured using 9 kinds of turbocharger with different dynamic balance quality,the TTN、subjective evaluation and dynamic balance quality has been statistic analyzed,to make sure the dynamic balance value.Key words: Dynamic Balance Quality; Tone to Noise; Subjective Evaluation

TH137.8+3

A

1671-7988（2016）08-206-02

徐峰（1978-），男，工程師，就職于安徽江淮汽車(chē)股份有限公司。主要從事機(jī)械開(kāi)發(fā)的工作。