某MPV車型車內(nèi)高頻噪聲產(chǎn)生機(jī)理分析及解決措施

朱帥，張鶴，麻金賀

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某MPV車型車內(nèi)高頻噪聲產(chǎn)生機(jī)理分析及解決措施

朱帥，張鶴，麻金賀

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

對(duì)某MPV車內(nèi)噪聲進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)，明確了一段的高頻噪聲，類似于“咝咝”的聲音，給人很不舒服的感覺(jué)。通過(guò)各種試驗(yàn)，分析該段噪聲的特性及其產(chǎn)生的機(jī)理，通過(guò)對(duì)增壓器出氣管的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)降低這顯著噪聲，改善了整車NVH性能，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

高頻噪聲；降噪措施；“咝咝”聲

CLC NO.:U472.4Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-217-03

前言

近年來(lái)，乘用車特別是轎車的車內(nèi)噪聲已成為確定車輛品質(zhì)的重要因素，與乘坐振動(dòng)等級(jí)一樣，作為判斷汽車舒適性的主要指標(biāo)。轎車車內(nèi)噪聲的設(shè)計(jì)已成為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的重要任務(wù)之一。發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件、底盤(pán)和路面等作為振源和聲源均可激發(fā)出車內(nèi)噪聲，其傳播有兩個(gè)途徑[1]：一是通過(guò)車身壁板上的孔、縫直接傳入車內(nèi)，常稱為空氣傳播噪聲，主要頻率在500Hz以上；二是作用于車身壁板，激發(fā)壁板的振動(dòng)而對(duì)外輻射噪聲，常稱為固體傳播噪聲，400Hz以下占主導(dǎo)。因此，只有首先清楚室內(nèi)噪聲的特性、產(chǎn)生機(jī)理及其傳遞路徑等，才能對(duì)癥下藥，有效地控制車內(nèi)噪聲水平。

文章所針對(duì)的某MPV車型在加速過(guò)程中存在明顯的高頻噪聲，類似于“咝咝”的聲音，利用LMS數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)及各分析方法成功地識(shí)別出該段噪聲的特性及產(chǎn)生機(jī)理，并采取優(yōu)化增壓器出氣管等整改措施，有效地降低了這種顯著噪聲，改善了NVH性能。

2、高頻噪聲

將某MPV車型放置在良好水泥路面上，進(jìn)行III擋全油門加速（WOT）工況下的主觀評(píng)價(jià)。現(xiàn)象如下：第一，在加速的時(shí)候一直有“咝咝”的聲音，有時(shí)候在升擋以后聲音變大；第二，打開(kāi)發(fā)艙蓋來(lái)聽(tīng)，發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的高頻音是從增壓器傳出來(lái)的；第三，在快速松開(kāi)油門踏板以后，經(jīng)過(guò)略一停頓后聲音開(kāi)始下降。從上面的結(jié)果來(lái)初步判斷，成為問(wèn)題的高頻音是從增壓器里面?zhèn)鞒鰜?lái)的，理由如下，像這類高頻噪聲一般只有風(fēng)噪，制動(dòng)噪聲，發(fā)動(dòng)機(jī)透過(guò)音，由于能夠清楚地感覺(jué)到聲音是由駕駛席前方傳來(lái)，因此本現(xiàn)象就是發(fā)動(dòng)機(jī)的透過(guò)音。而發(fā)動(dòng)機(jī)的透過(guò)音一般包括進(jìn)氣噪聲和增壓器噪聲，但進(jìn)氣噪聲基本上在300Hz一下，而且若是進(jìn)氣噪聲在松開(kāi)油門踏板后聲音就會(huì)立刻消失，故此噪聲并非是進(jìn)氣噪聲，綜上所述：此噪聲來(lái)源于增壓器。以此進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，在此工況下，采用LMS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測(cè)量該MPV車型駕駛員右耳處的聲音信號(hào)。在相同工況下，采用LMS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測(cè)量將增壓器包裹后的駕駛員右耳處的聲音信號(hào)。圖一該MPV車型駕駛員右耳的噪聲譜。圖二是包裹增壓器車輛駕駛員右耳的噪聲譜。

圖1 3-WOT，駕駛員右耳噪聲譜（track time），頻率區(qū)間4000～10000Hz

圖2 3-WOT，駕駛員右耳噪聲譜（track time），頻率區(qū)間4000～10000Hz

通過(guò)圖1和圖2的對(duì)比可以看出，可以確定該MPV車型在加速過(guò)程中，在車內(nèi)聽(tīng)到類似漏氣的“咝咝”異響為增壓器噪聲，頻率在4000～8000Hz的寬頻帶內(nèi)，在4000～ 6000Hz頻帶內(nèi)能量更為集中，并且該異響聲壓級(jí)并不是很大，最大約為15dB(A)，只是異響聲音頻率很高，而人類對(duì)高頻聲音本來(lái)就很敏感,所以會(huì)產(chǎn)生很不舒服的感覺(jué)。

3、高頻噪聲產(chǎn)生機(jī)理及其整改

3.1 增壓器高頻噪聲原因分析

常見(jiàn)的渦輪增壓器噪聲如表1：

表1

由于該MPV車型噪聲為寬頻氣流噪聲，初步懷疑為常見(jiàn)的Hiss噪聲。下面進(jìn)行進(jìn)一步分析，判斷是否為Hiss音的主要依據(jù)是通過(guò)測(cè)量壓氣機(jī)殼體的振動(dòng)和噪音進(jìn)行頻譜比對(duì)，若振動(dòng)與噪聲在相同頻率區(qū)間有相似的寬頻帶振動(dòng)表現(xiàn)，則說(shuō)明Hiss音存在。圖3為該MPV車型噪聲譜與增壓器殼體振動(dòng)譜。

圖3 該MPV車型噪聲譜與增壓器殼體振動(dòng)譜

綜上所述，可以確定該車型在加速過(guò)程中，在車內(nèi)聽(tīng)到類似漏氣的“咝咝”異響，為Hiss噪聲。

Hiss噪聲是非常常見(jiàn)的渦輪增壓器噪聲，主要出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)油門瞬時(shí)加速，增壓器轉(zhuǎn)速在相對(duì)短時(shí)間內(nèi)快速提升的情況下。當(dāng)然，有時(shí)穩(wěn)態(tài)條件下渦輪增壓器轉(zhuǎn)速不變也會(huì)出現(xiàn)。它的主要頻譜特征是頻帶較寬，出現(xiàn)的頻率可能在0～20，000Hz的范圍內(nèi)。產(chǎn)生Hiss噪聲的主要原因是由于發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)低速大扭矩的需求，壓氣機(jī)耗氣線過(guò)于臨近喘振區(qū)域，渦輪增壓器壓氣機(jī)葉輪工作時(shí)增壓空氣發(fā)生動(dòng)蕩紊亂。[2]

3.2 高頻Hiss整改

目前降低或者消除Hiss噪聲的方法主要是使壓氣機(jī)耗氣線遠(yuǎn)離喘振線，或者在壓氣機(jī)后的管路增加諧振消聲器。使壓氣機(jī)耗氣線遠(yuǎn)離喘振線往往是十分困難的，很難找到即滿足高速功率又滿足低速扭矩完美的壓氣機(jī)型號(hào)，降低扭矩又是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)不愿意看到的。因此，采用被動(dòng)手段，增加諧振消聲器是一種常用的手段。

圖4

根據(jù)發(fā)艙布置及周邊件間隙，設(shè)計(jì)如圖4所示帶有諧振消聲器增壓器出氣管，圖5為諧振消聲器的結(jié)構(gòu)：

圖5

3.2.1 諧振消聲器CAE分析

利用CAE求解軟件：LMS Virtual.Lab Acoustics v11-SL2 win64，計(jì)算其在4000～10000Hz傳遞損失，如圖6所示。計(jì)算條件如下：

計(jì)算邊界：

聲速：340m/s

空氣密度：1.225kg/m3

空氣流速：0m/s

入口邊界：-1振速的激勵(lì)

出口邊界：全吸聲

計(jì)算范圍：4000～10000Hz step 25Hz

圖6

由CAE分析結(jié)果可知，該諧振消聲器針對(duì)4000～10000Hz 均有10dB以上消聲量，可滿足針對(duì)性的消聲要求。

3.2.2 諧振消聲器實(shí)車驗(yàn)證

在相同工況下，分別測(cè)量安裝有諧振消聲器和沒(méi)有安裝諧振消聲器的該車型駕駛員右耳的聲音信號(hào)。結(jié)果如圖6所示：

圖6

圖7為1/3倍頻圖，藍(lán)：有消聲器；綠：無(wú)消聲器。

圖7 2000r/min DR聲音頻譜

從計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果表明：該消聲器在需要的4000～8000Hz具有合格的消聲量；增加消聲器的狀態(tài)下，加速下車內(nèi)增壓器噪聲（4000～8000）明顯下降。

4、結(jié)論

該MPV車型加速時(shí)在4000～8000Hz有顯著的噪聲，是常見(jiàn)的渦輪增壓器噪聲的一種——Hiss音，消除該噪聲可通過(guò)增加諧振消聲器的方式，這為解決渦輪增壓器異響提供了新的思路。此外增加諧振消聲器更容易布置，且成本增加少，開(kāi)發(fā)周期短。

[1]陳南，張建潤(rùn)，孫蓓蓓.汽車振動(dòng)與噪聲控制.第一版.第一版.北京：人民交通出版社，2005.

[2]朱海林，渦輪增壓器原理[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1985年6月第1版.

A MPV models inside the high frequency noise generation mechanism analysis and solutions

Zhu Shuai, Zhang He, Ma Jinhe
( Anhui jianghuai Automobile Co., Ltd., Auhui Hefei 230601 )

Aiming increasingly demanding interior noise, OEMs increasing emphasis on NVH design and development, JAC Technology Centre MPV car noise of a subjective evaluation, clearly some of the high-frequency noise, similar to the "hissing "sound, giving uncomfortable feeling. Through a variety of subjective analysis and testing, analysis of noise properties of this paragraph to clarify its produce from the turbocharger.By understanding the mechanism of common noise generated by the supercharger, turbocharger clear which is abnormal sound in the Hiss sound, and out through the turbocharger optimized design of the trachea, mainly to increase the resonance muffler to reduce this significant noise, and ultimately achieve the vehicle noise reduction requirements, improved vehicle NVH performance, improve product competitiveness.

High-frequency noise; noise reduction measures; "hissing" sound

U472.4

A

1671-7988 (2017)02-217-03

朱帥（1988-)，男，本科，現(xiàn)就職于江淮汽車技術(shù)中心，從事底盤(pán)設(shè)計(jì)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.074