某SUV車內加速噪聲研究及改進

王小燕 劉濤

摘 要：某SUV量產車型售后客戶抱怨發動機轉速3000～4000rpm時車內加速噪聲大，通過主觀評價及客觀數據分析發現該轉速段內存在轟鳴聲。借助模態試驗和仿真相結合的方法分析了轟鳴聲的形成原因，識別了轟鳴聲的主要傳遞路徑，確認了副車架模態對車內轟鳴聲的影響。通過采用在前擋板和縱梁連接處增加支架的優化方案，有效解決客戶抱怨的車內加速噪聲大的問題。

關鍵詞：轟鳴聲；模態試驗；傳遞路徑分析

中圖分類號：U467.1 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2018）05-0095-04

Abstract： A SUV production models customers complained about the cabin acceleration noise when the engine speed at 3000～4000rpm， through subjective evaluation and objective data analysis found that there is a booming noise at the speed segment. With the help of the combination of modal test and simulation， the cause of booming noise was analyzed， the main transmission path of booming noise was identified， and the influence of sub-frame mode on the booming noise was verified. Two brackets were added between front bezel and stringer connection， through the program effectively solve the customer complaints of the car acceleration noise problem.

Key Words： booming noise； modal test； transfer path analysis

1 前言

隨著乘用車迅速普及，消費者對車內舒適性的關注度及要求日益增高，尤其是容易明顯感知的聲學舒適性。加速是客戶最常使用的工況之一，加速時車內噪聲的線性度及柔和度是客戶重點關注指標。轟鳴聲是加速時車內噪聲問題的主要表現之一，整車加速噪聲的提升主要集中在改

善車內噪聲的線性度，消除轟鳴聲。傳遞路徑分析、相關性分析、模態分析[1-2]等方法常被運用到轟鳴聲的產生機理研究上，通過上述相關方法確定轟鳴聲的振動激勵來源。優化車內轟鳴聲主要從傳遞路徑入手，重點降噪方法有改變聲腔模態和結構模態分布、改變傳動軸的固有特性、安裝扭轉減振器、改變副車架結構、優化懸架等[3]。

某款小型SUV售后一季度市場調研顯示，顧客最煩惱的問題共175個，其中聲學舒適性問題占32%（車速稍快時，發動機噪音大/行駛時噪音偏大），而車內加速噪聲大占聲學舒適性問題的37.5%。本文針對售后市場抱怨的車內加速噪聲大的問題，首先通過主觀評價將客戶抱怨語言轉化為工程技術語言，識別出客戶抱怨的主要問題為加速3000～4000rpm時車內存在轟鳴聲。其次從傳遞路徑角度識別出車內轟鳴聲的主要來源。最后給出在前擋板和縱梁連接處增加支架的優化方案，提升了車內聲學舒適性，快速降低市場抱怨。

2 問題分析

某小型SUV加速行駛時，售后市場反饋車速稍快時，發動機噪音大/行駛時噪音偏大。為快速響應市場反饋，擬采用復現顧客實際使用的工況進行主觀評價和客觀測量。主觀評價及客觀測試工況為3檔全油門加速，發動機轉速范圍為1000～5000rpm。主觀評價加速過程中，發動機轉速在3000～4000rpm車內噪聲偏大并伴隨轟鳴聲，復現客戶抱怨問題。圖1給出了車內前排駕駛員左耳及后排乘客右耳處聲壓級測試曲線。

由圖1可知：在3檔加速工況下，2個噪聲測點聲壓級在發動機轉速3000～4000rpm內偏大，尤其3500rpm左右存在噪聲峰值，主觀評價為轟鳴聲，表現為該轉速下的2階噪聲存在峰值，影響乘坐舒適性。

對于搭載四缸發動機的車輛，車內轟鳴聲主要由發動機2階激勵引起，通過懸置系統、排氣吊鉤、傳動軸、副車架等路徑將振動傳遞至車身引起車身壁板結構共振并輻射噪聲。針對售后抱怨的加速過程中發動機轉速3500rpm左右（發動機2階點火激勵頻率為116.7Hz）車內存在噪聲峰值的問題，通過整車結構傳遞路徑分析，結合前期開發階段NVH調教經驗，初步判斷該噪聲峰值可能由底盤部分零部件共振導致。對底盤相關零部件進行模態測試，測試結果表明副車架安裝一階彎曲模態為116.8Hz，見圖2，與發動機3500rpm下的點火激勵頻率接近，容易產生共振，振動經車身板件傳遞，產生輻射噪聲，最終導致車內噪聲在發動機轉速3500rpm附近產生噪聲峰值。

3 副車架優化方案

圖3給出了懸置和副車架的安裝示意圖。左右懸置均安裝在副車架上，造成副車架的安裝模態偏低。加速過程中，動力總成的激勵經懸置衰減傳遞至副車架，激起副車架的固有模態產生共振，導致車內產生噪聲峰值。

由于該SUV車型是量產車型，從改進周期和成本的角度考慮，首先運用CAE仿真手段，對前艙車架及副車架進行建模分析，給出前艙車架及副車架安裝模態陣型，詳見圖4和圖5所示。根據CAE分析結果，受到空間布置等影響，給出以下兩個優化方案：（1）前艙縱梁與防火墻搭接處加強；（2）副車架本體加強。

3.1 縱梁與前擋板連接處加強方案

從實車改進的快速實現性角度考慮，在前擋板與縱梁連接處左右各增加一支架，見圖6。從CAE分析結果可以看出，增加支架后副車架上振動響應在130Hz以前、150-230Hz均有改善，為保證方案的有效性，需實車進一步驗證效果。

3.2 副車架加強方案

在副車架上增加一個槽鋼，尺寸為270×65×30，增加此槽鋼，理論計算副車架安裝模態提高2Hz，振動峰值改善不明顯。且此方案影響整車通過性，且開發周期較長，因此不建議采用此方案。

4 優化方案實施驗證

基于CAE分析結果及建議，按照優化方案1制作樣件并裝車驗證。圖9給出了優化方案1的副車架模態測試結果。優化后的副車架一階彎曲模態提高10Hz。圖10給出了優化前后車內前后排噪聲測試結果對比曲線。

從圖10可以看出，2000rpm以上加速車內前后排噪聲均明顯改善，2000rpm～4000rpm的2階噪聲前排平均降低3.5dB（A），后排平均降低1.0dB（A）。主觀評價加速過程車內噪聲相比原狀態提高1分，改善明顯。

為保證優化方案的一致性，實車改制3臺不同配置的車進行一致性驗證。3臺車客觀測試結果及主觀評價結果均與首臺改制樣車一致。因此，針對該車型顧客抱怨的加速車內噪聲大的問題，采用縱梁與前擋板連接處增加支架的優化方案有效。

5 結語

通過對某SUV車型加速過程中車內噪聲大問題的分析，確定副車架為問題部件，綜合考慮各種因素的影響，給出了合理的解決方案及思路，可以為解決類似工程問題提供參考。

參考文獻：

[1]王登峰，李未，陳書明等.動力總成振動對整車行駛平順性的傳遞路徑分析[J].吉林大學學報（工學版），2011，41 （S2）：92-97.

[2]HAYASHI K， YAMAGUCHIS S， ZMATSUDA A.Analysis of booming noise in light -duty truck cab [J]. SAE Review， 2000，21 （2）：255- 257.

[3]王志亮，劉波，王磊.轎車轟鳴聲產生機理與分析方法研究[J].噪聲與振動控制，2008（2）：79-81

[4]宋百忠，王海林，劉強，楊安志，趙福全.發動機艙結構對加速工況車內噪聲的影響.汽車技術，2013，1：8-10.

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