某牽引車噪聲問題分析

趙佳璇 李哲 武盼祥 李思航 沈新云

摘 要：文章以某款搭載國六柴油發動機的牽引車為研究對象，對該牽引車進行整車振動噪聲測試，通過測試結果分析駕駛室內噪聲較大的原因并制定優化方向;同時查明該牽引車帶載加速時高頻嘯叫噪聲來源于渦輪增壓器，設計增壓器壓氣機出口中冷管降噪方案并進行實車驗證，解決了該高頻噪聲問題。研究對于新車型開發具有指導意義。

關鍵詞：國六柴油機;降噪;增壓器嘯叫

中圖分類號：U467 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）21-157-03

Abstrac： This article takes a traction vehicle equipped with a CHINA Ⅵ diesel engine as the research object， carry out NVH measurement of the vehicle. Based on test results， analyze the reasons for the loud noise in the cab and formulate optimization directions. At the same time， it is found that the high-frequency howling noise of the tractor during acceleration with load comes from the turbocharger. Design noise reduction scheme for intercooler pipe of turbocharger compressor outlet， then carry out vehicle verification， finally solved the problem of high frequency noise. The research is instructive for the development of new products.

Keywords： China Ⅵ diesel engine; Reduce noise; Turbocharger howling noise

CLC NO.： U467 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）21-157-03

引言

隨著重卡行業的不斷發展，用戶對于重卡不再僅僅強調其功能性，對于舒適性的要求日益提高。車輛運行過程中產生的振動及噪聲會影響駕乘人員精神和生理健康，整車振動噪聲成為制約舒適性的重大因素。同時，車輛噪聲還會產生環境污染，為控制這一污染源，各國法規對于車輛振動噪聲的要求越來越嚴苛，因此，降低整車振動噪聲，提升駕乘人員舒適性成為各主機廠關注的重點。

某款搭載國六柴油發動機的牽引車在性能試驗過程中司機反饋定置怠速和加速過程中右耳噪聲較大，且車輛帶載加速時有嘯叫噪聲，因此對整車進行振動噪聲測試尋找噪聲源頭。根據測試分析的結果提出降噪的優化方向，并制定解決方案，進行有效的工程治理，達到客戶的要求。

1 某款國六牽引車定置噪聲振動測試

1.1 怠速振動噪聲分析

該牽引車在性能試驗過程司機主觀感受到定置怠速緩加速時右耳噪聲較大，經過對駕駛室內噪聲振動問題初步分析后制定測試方法，測試結果如下：

分析表內數據可以得知駕駛室內噪聲的傳遞路徑，即駕駛員右耳處感受到的噪聲是通過噪聲源與駕駛員右耳之間的聲學路徑傳遞的。這個路徑一個標志性的指標是沿著路徑傳遞的噪聲高于駕駛員右耳處的噪聲。即噪聲是能量流動的過程，噪聲從高分貝處流入低分貝處。從表1中可以看出主副駕腳部位置噪聲較大，優化主副駕前圍的隔音是降低車內噪聲的一個優化方向。

從圖2中可以觀察到噪聲峰值頻率依次為155Hz、65Hz（6階）、715Hz。

振動通常采用加速度、速度、位移等物理量來衡量。由于振動是噪聲產生的原因，因此振動和噪聲的研究是密不可分的。從圖3中可以得出駕駛室內155Hz的噪聲與駕駛室內座椅導軌及地板振動有關，降低駕駛室內振動可以從源頭上降低駕駛室內的噪聲，因此降低駕駛室內振動是降低駕駛室內噪聲的一個優化方向。

1.2 緩加速振動噪聲分析

從圖4可以看出定置緩加速時司機右耳噪聲在發動機轉速為1900r/min時為72dB（A）;從圖5中可以發現緩加速時3階噪聲以及600Hz、800Hz的噪聲大;圖6中可以發現司機座椅導軌有明顯3階振動;從圖7中可以發現駕駛室內地板振動在600Hz、800Hz振動較大。因此可以得出與怠速時相同的結論，即駕駛室內振動與座椅導軌和地板振動有關，車內噪聲峰值頻率與車內振動相關性較大，降低車內振動是降低車內噪聲的一個優化方向。

1.3 駕駛室隔振測試結果

從圖8中可以看出低轉速下駕駛室隔振較弱，中高轉速下隔振小于15dB。通過隔振測試可以得出結論：提高駕駛室隔振有利于降低車內振動，從而降低車內噪聲。

整車振動主要包括因行駛路面不平整導致的車身振動、發動機運轉產生的往復慣性力導致車身振動、動力傳動系統的扭轉擺動，還有駕駛室內方向盤儀表盤等振動，其中動力總成振動對整車振動起到了較大貢獻。因此，強化動力總成的隔振也是降低整車振動噪聲的一個優化方向。

2 某款牽引車渦輪增壓器噪聲測試

針對司機反映該款牽引車帶載加速時駕駛室內部可以聽到高頻的嘯叫噪聲，測試人員初步判斷該噪聲來源于渦輪增壓器，經振動及噪聲測試后得出如下結論：

帶載加速時駕駛室內部可以聽到的高頻嘯叫噪聲為增壓器BPF噪聲。BPF噪聲是葉輪掃氣產生的氣體渦流噪聲。它的產生機理是葉輪葉片旋轉中經過葉尖部分時，經過較大的壓力變化，對葉輪振動產生較大的激振作用，引起渦輪葉片周期性振動而產生的噪聲，當中冷管路為金屬管時高頻振動更容易輻射嘯叫噪聲。BPF噪聲的基頻為渦輪轉頻與葉片數乘積，同時考慮其諧波。

為了解決渦輪增壓器高頻嘯叫噪聲，在壓氣機出口中冷管處設計隔音降噪方案。目前，阻尼、隔振、降噪材料及結構在汽車噪聲控制領域獲得了極為廣泛地應用，如阻尼涂層、泡沫材料等，這些已成為改善車輛NVH性能最主要的工程處理手段。本文研究中采用某品牌降噪材料包裹壓氣機出口中冷管，減少BPF噪聲向外輻射以達到降低噪聲的效果，隨后進行實車驗證。

渦輪增壓器采用降噪材料前后測試結果如圖9所示，從圖中可以明顯看出應用降噪材料后頻率為11kHz～12kHz的嘯叫噪聲降低10dB，并且司機主觀感受明顯，駕駛室內嘯叫聲消失。

3 結論

（1）通過測試得出某牽引車定置怠速關閉空調情況下司機右耳噪聲為59dB（A），定置緩加速情況下司機右耳噪聲在發動機轉速1900r/min時為72dB（A）;研究駕駛室內噪聲傳遞路徑，可以得出優化主副駕前圍的隔音是降低車內噪聲的一個優化方向;駕駛室內噪聲和振動關系密切，可以降低駕駛室內振動并且優化駕駛室隔振以減少噪聲。這些優化方向可以從源頭改善振動特性降低噪聲以及切斷振動噪聲傳遞的路徑，改進涉及振動噪聲傳遞的環節，使之對振動噪聲具有明顯的衰減作用。

（2）通過測試得出某牽引車帶載加速時駕駛室聽到高頻的嘯叫噪聲為渦輪增壓器的BPF噪聲，使用降噪材料包裹增壓器壓氣機出口金屬中冷管能夠將該嘯叫噪聲降低10dB，實車驗證后主觀感受嘯叫聲消失，問題得到解決。

（3）隨著重卡行業的發展，對于整車噪聲問題地研究已經由最初的對于發動機、變速箱等主要部件的研究擴大到對整車各個部件和方面的研究。未來重卡將向著更加環境友好、安全、舒適、低成本的方向發展，其中NVH性能占據很大比重。具有良好的NVH性能的整車不僅能夠實現良好的動力性能，也可以提升用戶的使用感受，在市場上將越來越受到用戶的青睞，因此，對于主機廠來說，必須開發具有良好NVH性能的產品才可以符合當前市場的要求。

參考文獻

[1] GB 17691-2018重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）.

[2] GB 1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法.

[3] GB/T 18697-2002聲學汽車車內噪聲測量方法.

[4] GB/T 14365-2017聲學機動車輛定置噪聲聲壓級測量方法.