增壓器Hiss噪聲優化設計

范平麗，陳園明

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

隨著汽油價格的不斷攀升，汽車生產廠商在尋求各種不同的方法來改進車輛的燃油經濟性。其中的措施之一就是在減小發動機體積的同時采用增壓技術。而在汽車上使用增壓器帶來的挑戰中包括如何控制由增壓器引起的噪聲問題。由于增壓器最高轉速可達每分鐘30多萬轉，其葉輪與氣流之間的相互作用，轉子的動不平衡以及浮環軸承的油膜震蕩等因素，使增壓器在運行過程中會產生各種噪聲，這些噪聲會大大降低車內聲學品質，造成對駕駛員和乘客的噪聲干擾，所以對增壓器噪聲的控制是一件迫在眉睫的事情。

比較常見的增壓器噪聲主要包括：同步噪聲、次同步噪聲、BPF噪聲以及Hiss噪聲等，隨著人們對于增壓器噪聲的研究逐漸加深，像同步噪聲、次同步噪聲、BPF噪聲等的解決方式基本掌握，而對于Hiss噪聲的理解還較少。本文將針對某增壓車型出現的Hiss噪聲進行研究，并提出解決方案，設計高頻消聲器進行消聲。

1 Hiss噪聲的機理

Hiss噪聲是一種常見的增壓器噪聲，主要發生在發動機油門瞬時加速，增壓器轉速在相對短的時間內快速提升的情況下。它的主要頻譜特征是頻帶較寬，出現的頻率可能在0～20000Hz的范圍內。

對于發動機而言，動力性，尤其是低速時的動力性一直是發動機追求的目標，而為了保證發動機在低速時獲得較高的動力性，則在低速時增壓器的運行曲線必然接近喘振線，則在發動機油門瞬時加速時，增壓器運行曲線會越過喘振線，從而發生瞬態喘振，此時產生的噪聲就是Hiss噪聲。總而言之，為了提高發動機的低速動力性，則增壓器低速時的運行曲線必然接近喘振線，從而在油門瞬時加速時，必然會產生Hiss噪聲。

降低或消除Hiss噪聲最有效的方法是使壓氣機耗氣線遠離喘振線，但是降低扭矩又是發動機設計開發所不愿看到的，因此采用被動手段，增加消聲器是一種常用的手段。

2 摸底測試

2.1 測試說明

針對某增壓車型（手動擋）進行摸底測試，根據分析，Hiss噪聲主要發生在發動機油門瞬時加速，根據噪聲發生的最常見工況，定義本次測試的工況：3擋全負荷加速至4000rpm。為了測試增壓器的噪聲，一般在三個地方布置麥克收集音頻數據，分別在發動機進氣口、增壓器近場以及車內主駕右耳三個點。麥克布置情況如圖1所示。

2.2 測試結果

圖2所示的是3擋全負荷加速工況時，在進氣口測試的噪聲頻譜。從圖中可以看到，約在1000～17000Hz的寬頻范圍內出現了明顯的Hiss噪聲，峰值頻率達到80dB以上。為了降低噪聲困擾，提升乘坐舒適性，必須對增壓器噪聲進行降噪處理。

3 噪聲優化

3.1 消聲器設計方案

從摸底測試的結果來看，該增壓器的噪聲不僅寬頻，而且高頻，頻率范圍涵蓋1000～17000Hz。一般插入式消聲器的消聲頻率更高，但是消聲頻率會更窄一些，而穿孔式消聲器主要用于消除中高頻噪聲或峰值噪聲。因此，為了在1000～17000Hz的頻率范圍內實現消聲，需要選擇插入式+穿孔式消聲器組合起來進行消聲。本文在壓氣機前端設計了一個包含七個腔體的高頻消聲器（如圖3所示），其中腔體 1、2、5、6、7 為穿孔結構。

3.2 效果驗證

為驗證優化效果，根據設計方案制作快速成型件，然后裝車進行NVH測試。測試工況與摸底測試時相同。

圖4所示的是安裝高頻消聲器前后，在3擋全負荷加速工況時，在進氣口測試的噪聲頻譜對比。從圖中可以看到，安裝消聲器后，進氣口噪聲衰減明顯，主要體現在1000～17000Hz范圍內，優化效果非常明顯。

4 結語

圖1 測點布置情況

圖2 3擋全負荷加速工況噪聲頻譜

圖3 高頻消聲器結構示意圖

圖4 3擋全負荷WOT加速至4000rpm工況噪聲頻譜（裝高頻消聲器）

本文以某增壓機型為研究對象，針對其存在的噪聲問題進行摸底測試，發現該機型存在明顯的hiss噪聲，然后針對其噪聲頻率段設計相應的高頻消聲器，根據設計方案制作樣件，并最終進行試驗驗證。結果顯示，該消聲器對于該機型存在的hiss噪聲有良好的消聲作用，改善效果非常明顯。