電動真空泵噪音優化的測試研究

楊全凱 李航 辛慶鋒 吳海軍 張波波 張敬玉

摘 要：某M階段樣車在進行整車評價時，主觀評價人員提出了電動真空泵駕駛艙內噪音大，影響乘客舒適感的問題。為改善該電動真空泵的噪音問題，文章從噪音的傳遞原理出發，對涉及電動真空泵噪音傳遞的部件進行了分析、改進，并進行了多項測試對比，研究發現，電動真空泵出氣口增加消音裝置、減振墊硬度降低能有效降低電動真空泵的噪音，對后續電動真空泵的噪音改善提供了較好的解決方案。

關鍵詞：電動真空泵;噪音優化;測試

中圖分類號：U467? 文獻標識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）17-121-03

Test and Research on Noise Optimization of Electric Vacuum Pump

Yang Quankai， Li Hang， Xin Qingfeng， Wu Haijun， Zhang Bobo， Zhang Jingyu

（ Zhejiang Jizhi New Energy Auto Technology Co.， LTD， Zhejiang Hangzhou 310014 ）

Abstract： When a sample vehicle is evaluated， the subjective evaluators put forward the problem that the noise in the cockpit of the electric vacuum pump is loud， which affects the passenger's comfort. In order to reduce the noise problem of the electric vacuum pump， this paper analyzes and improves the components related to the noise transmission of the electric vacuum pump based on the principle of noise transmission， and conducts a number of tests and comparisons. It is found that the noise of the electric vacuum pump can be effectively reduced by increasing the silencing device at the air outlet of the electric vacuum pump and reducing the hardness of the damping pad， and the noise of the subsequent electric vacuum pump can be improved Good provides a better solution.

Keywords： Electric vacuum pump; Noise optimization; Test

CLC NO.： U467? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）17-121-03

1 前言

目前純電動車除了高端車型采用智能助力器外，均采用電動真空泵作為真空提供源，電動真空泵工作時，電機運轉、排氣以及振動會產生噪音，其整體的噪音值是判定電動真空泵技術能力高低的一項指標，同時電動真空泵的噪音可通過空氣或者車身結構傳遞至駕駛艙內，從而引起乘客察覺，該噪音大的問題提出后，組織了測試人員對電動真空泵的噪音進行了測試，結果顯示主駕右耳位置噪音36.2dB（A），近場噪音82.97dB（A），高于屬性定義的要求，需要改進，本文以電動真空泵的噪音產生機理與傳遞路徑為出發點，從三方面進行了分析、測試和對比，使車內噪音降低了2dB（A），有效改善了乘客的主觀感受。

2 電動真空泵噪音產生的原理

電動真空泵由電機、葉片泵組、消音單元組成，電機通過電流的電磁力作用推動電機轉子旋轉，電機轉子帶動葉片泵組緊貼定子內壁旋轉，電動真空泵進氣口與真空助力器連通，出氣口連接大氣環境，葉片泵組將真空助力器中的空氣排出系統，該抽氣過程共有三個部位有噪音產生：

2.1 電機的電磁噪音

電機中的電磁場交替變化使定子、轉子等發生周期性的徑向變形從而產生了機械部件或者空間容積振動形成了噪音，叫電磁噪聲。

2.2 葉片泵組的摩擦噪音

電機帶動泵軸的轉動，葉片隨泵軸轉動產生的離心力而緊貼定子內壁，高速轉動的葉片與定子摩擦，產生的機械噪音。

2.3 排氣噪音

葉片與定子形成的密閉空間通過電機的轉動，將真空系統中的空氣壓縮排出，由于氣體排出的速度快，也產生了噪音。

2.4 振動噪音

電動真空泵安裝于車身縱梁或者動總上，電動真空泵工作時由于葉片轉子的周期性旋轉，會產生振動，振動經電動真空泵支架、 車身傳遞至駕駛艙，與電動真空泵的噪音疊加，共同影響乘客的噪音感知。

3 電動真空泵噪音與舒適性的關系

一般情況，噪音在60分貝以上就會有損人體神經細胞，電動真空泵工作時產生的噪音分貝值較高，一般在70分貝以上，駕駛員或者乘客在長時間接觸上述噪音時，會產生注意力下降、煩躁、犯困等情緒，影響駕駛員和乘客的安全，同時電動真空泵經剛性結構傳遞至駕駛艙內的振動噪音雖分貝值不高，但與人體器官頻率相近，容易引起共振，常表現出來的就是暈車，所以改善電動真空泵的噪音表現，可以有效提升乘客的舒適性。

4 電動真空泵噪音的傳遞路徑分析

電動真空泵作為噪音源，工作時產生了高頻和低頻兩種噪音：

高頻噪音的特點是波長短、頻率高，通過空氣、泡沫塑料、機艙蓋、玻璃等障礙物的吸收，從噪音源到駕駛艙內衰減的非?？欤陔妱诱婵毡貌贾?、周邊空間鎖定的情況下，噪音的衰減值是一定的，需通過降低噪音源聲壓值來改善駕駛艙內的噪音問題。

低頻噪音的特點是波長長、頻率低，能繞過障礙物繼續傳播，它的主要傳播途徑是電動真空泵-減震墊-支架-縱梁-前圍-駕駛艙，阻斷或減弱某一部位的結構傳播效率，均可改善噪音問題。

5 電動真空泵的噪音改善措施

根據上述傳播途徑分析，同時考慮本車型電動真空泵的布置與周邊空間方案已凍結，在方案不做大的變動下，優化電動真空泵的結構來改善駕駛艙內的噪音。

（1）電動真空泵出氣口增加消音器裝置，消音器為圓筒狀，空氣出口端面設計了錐形凸臺，利用截面突變使得噪音衰減，同時在端面設計了多孔，聲波進入消音器時，一部分聲能在多孔結構的孔隙中摩擦而最終轉化成熱能耗散來降低高頻噪音，消聲器內部結構示意如下：

（2）降低減震墊硬度，弱化電動真空泵噪音的結構傳遞.減震墊原硬度為60HRC，將減震墊硬度值分別設置為20、40HRC，對比測試不同硬度對應的駕駛艙噪音值，來選取最優的硬度值。

（3）減震墊采用兩層結構，阻斷電動真空泵與支架的剛性接觸，電動真空泵的振動噪音通過減震墊的隔振弱化后再傳遞至支架，來降低噪音。

6 電動真空泵噪音改善的對比測試

6.1 電動真空泵安裝、測試設備的調試

（1）電動真空泵安裝于整車布置環境下，即安裝于車身縱梁，電路、管路以及所有空間均和實車一致;

（2）電動真空泵噪音測試環境：整車置于NVH消音室，環境噪音不高于30dB（A）;

（3）電動真空泵工作噪音的測試要求：

1）整車高壓上電狀態，保持其他功能件（空調壓縮機、收音機等）處于非工作狀態;

2）關閉機艙蓋、門窗玻璃關閉狀態;

3）輕踩制動踏板，同時保證踩踏板聲音無急促異響，使能電動真空泵工作;

4）聲音傳感器布置于主駕駛右耳位置和電動真空泵Z向100mm處，分別監測兩處的噪音值;

5）采用LMS軟件測試、分析處理噪音值。

6.2 電動真空泵噪音測試結果對比

說明：

（1）增加消音器可降低近場噪音，但車內噪音無法降低，說明電動真空泵的噪音傳遞以結構傳遞為主;

（2）改變減震墊硬度不僅能降低車內的噪音值，駕駛員的主觀感受也有明顯好轉，具體表現為降低減震墊硬度后，評價員的心慌感明顯好轉;

（3）減震墊結構的優化對噪音的改善有提升，但改善量不大，與減震墊硬度的改善效果基本一致。

7 結論

該項目為油改電項目，為降低改動成本，真空系統沿用了燃油車的狀態，僅真空管做稍微調整，但取消發動機后，電動真空泵的噪音問題就顯現出來，該噪音成了新的問題，在不改變其他部件的前提下，通過電動真空泵出氣口增加消音部件、減震墊硬度降低等改善方法，經實車測試，駕駛艙內地噪音值降低了2dB（A），消除了低頻噪音，音色明顯改善，上述電動真空泵噪音的改善，有效提高了乘客的駕駛感受，對后續噪音的改善提供了改進方向。

參考文獻

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