E2LB實車系統噪音改善的研究

袁凌翔

（華域三電汽車空調有限公司產品工程本部，上海 200232）

引言

隨著時代發展，人們對汽車空調的要求不僅僅停留在制冷性能上，對其NVH方面的性能也不斷提高，舒適安靜的乘車環境越來越凸顯其重要性。

在最新款的adv.PXC壓縮機配套通用的E2LB項目上，整車廠發現了當壓縮機開啟的時候，在一些特定的轉速和頻率下會產生Growl Noise（一種咕嚕咕嚕的噪音）。

本文通過對adv.PXC壓縮機在主軸配合間隙、增加吸氣單向閥、改變離合器的結構等多方面入手，通過前后性能試驗的對比，使得壓縮機的NVH性能得到改善，從而提高了整車NVH性能，減小了噪音，改善了客戶的抱怨。這一研究結果可為相關壓縮機的NVH性能改善提供理論依據。

1 課題介紹

如下圖1，2所示，客戶就噪音抱怨問題提供了我們一份壓縮機開和關之間對比的噪音頻譜圖。從圖2中我們可以清楚的看到當壓縮機工作的時候，有三個藍色畫圈部分顯示為紅色，表示在這三處運行工況產生了較大的噪音。

圖1 實車系統壓縮機關閉時的噪音頻譜圖

圖2 實車系統壓縮機工作時的噪音頻譜圖

我們可以將這三處的噪音點的運行工況進行歸納羅列，得到下表：

表1 噪音產生情況的羅列

從圖中可以明顯看到在9.8，19.6，21等的階次上，1000～2500rpm轉速時產生的噪音特別明顯。由于發動機同壓縮機的傳動比為1：1.4左右，因此就可以很明顯得到在壓縮機的7，14，15等的階次附近，1700～3500rpm轉速時噪音明顯。這也是7缸壓縮機的主階次附近。

2 應對策略

就壓縮機來說，要優化其NVH性能，減小壓縮機的振動以及脈動，通過以往的經驗我們想到了幾種方式。以下是幾種改進方式的排列：

方法一：減小主軸同斜盤座之間的間隙（降低壓縮機的振動）；

方法二：減小排氣孔的直徑（降低壓縮機的排氣脈動）；

方法三：將彈簧鋼片式吸盤改為橡膠吸盤（降低壓縮機的振動）；

方法四：在吸氣口增加吸氣單向閥（降低壓縮機的吸氣脈動）。

其中值得重點指出的是，adv.PXC壓縮機的原設計中，為了增加冷量而考慮采用了較大的主軸斜盤座配合間隙，增大了壓縮機的最大排量。但是卻忽略了壓縮機的NVH性能，造成了在整車系統中產生了噪音。

以往老款的PXC壓縮機的主軸斜盤座配合間隙為0.02～0.035，而此次我們adv.PXC壓縮機的配合間隙為0.085～0.115，放大程度較多。我作為SSB工程師根據以往工作經驗，認真考慮了這一設計結構，認為配合間隙過大會存在以下問題：

（1）主軸和斜盤座之間會產生徑向的晃動，因而引起內部零件的振動，產生噪音。

（2）間隙越大則斜盤座的孔徑增大，對檔位的選擇也會容易產生錯誤。例如芯棒選在為C檔的斜盤，三維測量可能為D檔，從而使裝配產生主軸和斜盤座的檔位配合錯誤，使得配合間隙更大，進而使得振動更加大。

因此，我們此次主動向日本原設計提出對核心部件進行更改，收緊了配合間隙，（原來的配合間隙為0.085～0.115，現改為0.02～0.05）但是同老款PXC壓縮機（配合間隙為0.02～0.035）相比還是有所放大，這樣使得冷量和NVH性能兩者兼顧，既改善了噪音問題，與老款壓縮機相比冷量也有少量提高。

本文就針對壓縮機的改進方法一和方法四，在接下去的壓縮機單體試驗驗證中加以著重論述。

3 壓縮機單體試驗驗證

3.1 振動加速度、吸排氣脈動試驗

表2 壓縮機單體試驗工況

振動傳感器位置：

如圖3所示，振動傳感器的位置分別在三個安裝腳處。

圖3 振動傳感器安裝位置示意

3.1.1 試驗壓縮機是按照方法一進行改進，即減小了主軸同斜盤座之間的間隙

總體試驗結果：

圖4 收間隙后振動加速度以及吸排氣脈動的前后對比

如圖4所示，紅色的曲線表示為原狀態的壓縮機試驗表現情況，藍色則是收間隙后的壓縮機試驗表現。

我們發現更改后，在壓縮機高轉速的時候，振動加速度下降的效果比較明顯，其他區域則沒有明顯的區別。

Front upper處傳感器測得的試驗結果：

圖5 Front upper處振動加速度的前后對比

如圖5所示，紅色的曲線表示為原狀態的壓縮機試驗表現情況，藍色則是收間隙后的壓縮機試驗表現。

如圖振動加速的波峰值在轉速4000rpm的時候產生，我們發現更改后，波峰的下降效果比較明顯。在7階次時候測得振動加速度下降效果也是很明顯的，同樣在頻譜圖上也能看到7階次的時候，色譜的亮點下降明顯。

Front lower處傳感器測得的試驗結果：

圖6 Front lower處振動加速度的前后對比

如圖6所示，紅色的曲線表示為原狀態的壓縮機試驗表現情況，藍色則是收間隙后的壓縮機試驗表現。

如圖振動加速的波峰值在轉速4000rpm的時候產生，我們發現更改后，波峰的下降效果比較明顯。在7階次時候測得振動加速度下降效果也是很明顯的，同樣在頻譜圖上也能看到7階次的時候，色譜的亮點下降明顯。

Rear boss處傳感器測得的試驗結果：

圖7 Rear boss處振動加速度的前后對比

如圖7所示，紅色的曲線表示為原狀態的壓縮機試驗表現情況，藍色則是收間隙后的壓縮機試驗表現。

如圖振動加速的波峰值在轉速4000rpm的時候產生，我們發現更改后，波峰的下降效果比較明顯。在7階次時候測得振動加速度下降效果也是很明顯的，同樣在頻譜圖上也能看到7階次的時候，色譜的亮點下降明顯。

3.1.2 試驗壓縮機是按照方法四進行改進，即在吸氣口增加了吸氣單向閥

總體試驗結果：

圖8 增加吸氣單向閥后振動加速度以及吸排氣脈動的前后對比

如圖8所示，紅色的曲線表示為未裝有吸氣單向閥的壓縮機試驗表現情況，藍色則是安裝吸氣單向閥后的壓縮機試驗表現。

我們發現增加吸氣單向閥后，在1000～3000rpm低轉速的時候，吸氣脈動有了較明顯的下降，其他區域則沒有明顯的變化。

按階次采樣后試驗結果：

圖9 增加吸氣單向閥后吸氣脈動的前后對比

如圖9所示，紅色的曲線表示為未裝有吸氣單向閥的壓縮機試驗表現情況，藍色則是安裝吸氣單向閥后的壓縮機試驗表現。

我們發現增加吸氣單向閥后，在7階次數據中1000～3000rpm低轉速的時候，吸氣脈動有了較明顯的下降，從頻譜圖的粉色畫圈部分也可以看到紅色亮斑的減弱，其他區域則沒有明顯的變化。

3.2 總結

減小主軸和斜盤座的間隙對降低壓縮機的振動加速度效果顯著，尤其是在7階次，4000rpm的數據中體現明顯。

增加吸氣單向閥能降低1000～3000rpm低轉速時的吸氣脈動，同樣在7階次的數據中也體現明顯。

4 實車試驗分析

根據應對策略中，對壓縮機的改進方式，我們安排了5種狀態的壓縮機來配合整車的噪音對比分析。

這里值得指出的是實車系統中的空調管路首先進行了改進，并被試驗證明針對7階③區域以及14階次的①區域的噪音有改善。具體改進方法在本文中就不一一例舉了。

于是我們定義空調管路的改善為方案1，用Prop1表示；則以下有關于壓縮機的更改方案為：

方案2（Prop2）：方案1+減小主軸同斜盤座之間的間隙。

方案3（Prop3）：方案1+減小排氣孔的直徑。

方案4（Prop4）：方案2+方案3+橡膠吸盤。

方案5（Prop5）：方案1+增加吸氣單向閥。

方案6（Prop6）：方案2+方案5+橡膠吸盤。

4.1 方案2與方案1的比較

圖10 方案2相對于方案1在實車系統的表現

如圖10所示，綠色曲線為方案1分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。黃色曲線為方案2分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。圖表中①②③區域分別對應頻譜圖上噪音抱怨的三個區域。

從數據對比來看，方案2在7階③區域，以及在15階②區域，噪音數據都有所下降。

4.2 方案3與方案1的比較

圖11 方案3相對于方案1在實車系統的表現

如圖11所示，綠色曲線為方案1分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。紫色曲線為方案3分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。圖表中①②③區域分別對應頻譜圖上噪音抱怨的三個區域。

從數據對比來看，方案3在7階③區域，噪音數據有所下降。

但是客戶由于在實車系統管路上增加了消音器，減小排氣孔直徑限制排氣脈動的方案效果不明顯，于是主觀評價上對這處改進的評分較低，因此我們取消了這一改進方案。

4.3 方案4與方案1的比較

如圖12所示，綠色曲線為方案1分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。深藍色曲線為方案4分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。圖表中①②③區域分別對應頻譜圖上噪音抱怨的三個區域。

圖12 方案4相對于方案1在實車系統的表現

從數據對比來看，方案4在7階③區域，以及在15階②區域，噪音數據都有所下降。

4.4 方案5與方案1的比較

圖13 方案5相對于方案1在實車系統的表現

如圖13所示，綠色曲線為方案1分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。天藍色曲線為方案5分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。圖表中①②③區域分別對應頻譜圖上噪音抱怨的三個區域。

從數據對比來看，方案5在7階③區域，噪音數據有所下降。

4.5 方案6與方案1的比較

圖14 方案6相對于方案1在實車系統的表現

如圖14所示，綠色曲線為方案1分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。粉色曲線為方案6分別在7,14,15階次時，發動機在800～2500rpm時候的噪音表現。圖表中①②③區域分別對應頻譜圖上噪音抱怨的三個區域。

從數據對比來看，方案6在7階③區域，以及在15階②區域，噪音數據都有所下降。

5 結論

根據壓縮機單體NVH試驗和實車系統的噪音采集試驗，我們可以確定：在消除E2LB實車系統上的Growl Noise上，就應對策略中的方案一到方案四都是有效果的。進而再結合實車系統的測試，最終選擇了方案一、方案三和方案四的結合，即減小主軸同斜盤座之間的間隙、將彈簧鋼片式吸盤改為橡膠吸盤、在吸氣口增加吸氣單向閥。