廂式貨車車內共鳴音分析與控制

殷金祥，遲光亮，岳 濤，易輝強

廂式貨車車內共鳴音分析與控制

殷金祥，遲光亮，岳 濤，易輝強

（濰柴動力上海研發中心，上海 201114）

為解決輕型廂式卡車特有的由于聲腔共振引起車內共鳴音問題，文章對輕卡車內噪音產生的機理及傳遞路徑進行了闡述，提出了相應的排查思路，從激勵源、傳遞路徑、響應點方面進行了分析，最后對駕駛室與貨箱之間的空隙形成的聲腔共振進行了分析，確定了產生問題的原因，提出了導流罩優化的解決方案。從實際測試結果上看，效果明顯，對實際工程問題的解決具有指導意義。

廂式貨車；共鳴音；聲腔共振；導流罩

隨著國內卡車使用者年輕化趨勢的加大，人們對卡車的要求不再只停留在商用車能拉能載工具的要求上，同時對整車振動噪音要求也在逐漸提高，并且整車舒適性能已成為卡車廠家與競爭對手之間相互競爭的重要砝碼。

輕型廂式貨車是城市物流的主要用車，一般由駕駛室、導流罩、貨廂等組成。其中導流罩的作用，為了降低風阻，減少油耗而設計，同時一定程度上降低整車風噪。由于整車成本問題，目前國內輕卡很少采用全包圍型式導流罩設計。對于同一底盤的輕卡，經常會匹配不同尺寸的駕駛室與貨箱，出現駕駛室與貨箱尺寸存在不匹配現象，進而導致整車噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）問題產生。

本文針對輕型廂式卡車特有的車內共鳴音問題進行分析，對輕卡車內噪音產生的要素、傳遞路徑進行了闡述，同時就車內噪音問題提出相應的排查思路，最后對產生問題的原因，提出相應的解決方案。

1 卡車車內噪音產生機理

形成卡車車內噪音的因素如下[1-2]：

（1）激勵源方面，有發動機及其附件激勵、路面激勵和風激勵；

（2）傳遞路徑方面，有傳動系統、懸架、車架、駕駛室、貨箱等。

各激勵源和相應響應之間的傳遞關系，如圖1所示。

圖1 卡車車內噪音機理圖

2 問題描述

某廂式貨車，貨廂長寬高尺寸為4 180 mm× 2 100 mm×2 100 mm。在全油門加速及勻速行駛時，車內都會出現160 Hz左右的車內共鳴音，如圖2、圖3所示。同時主觀評價車內噪音是從駕駛室后部傳遞過來，伴有壓耳感，讓人感覺煩躁、不舒服。

圖2 5擋WOT圖

圖3 80 km/h時車內噪音

3 問題排查

160 Hz車內噪音問題屬于中低頻車內噪音，根據卡車各部件的頻譜特性[3-5]，產生此類噪音的常見部件主要有進排氣噪音、傳動系統共振、車身鈑金共振、貨箱鈑金共振以及聲腔共鳴等。

3.1 激勵源排查

根據卡車車內噪音產生的機理圖，首先對激勵源進行分析排查。為確認噪音是否為發動機、進排氣及其相關附件激勵所引起的，因此進行熄火滑行試驗。頻譜如圖4、圖5所示，可以看出車內160 Hz的噪聲依然存在，通過此次試驗，基本可以排除車內160 Hz的噪音與發動機激勵源的相關性。

圖4 5擋滑行圖

圖5 滑行時80 m/h時車內噪音頻譜

同時，為確認噪音是否為路面激勵及傳動系統共振影響的，根據卡車車內噪音產生的機理圖，路面激勵及傳動系統振動都會通過車架傳入車身。在車架上布置一個振動傳感器，進行振動測試，頻譜如圖6所示，發現并沒有出現160 Hz共振帶。通過此次試驗，基本可以排除車內160 Hz的噪音與路面激勵及傳動系統共振的相關性。

圖6 5擋WOT時車架端振動頻譜

3.2 響應點排查

為確認160 Hz噪音是否為車身、貨箱等相關部件振動產生的噪音，對最有可能產生振動的部件，利用錘點法進行頻響函數（Frequency Response Function, FRF）試驗，如圖7—圖9所示，相關部件并沒有出現160 Hz峰值響應。

圖7 頂篷FRF

圖8 后圍FRF

圖9 貨箱前面板FRF

3.3 聲腔共振排查

根據主觀評價，車內噪音是從駕駛室后部傳遞過來的，由于廂式輕卡駕駛室與貨箱之間存在空隙，如圖10所示，常用的導流罩不能對駕駛室與貨箱之間的空隙形成有效的遮擋，從而空隙在車輛行駛過程中，最有可能引起的聲腔共振。根據貨箱長寬尺寸2 100 mm×2 100 mm，由頻率與波長的關系，聲速等于波長乘以頻率，可得此空隙能產生161 Hz的駐波共鳴音。為驗證是否為此空隙引起的噪音，于是在駕駛室與貨箱之間的空隙中填充吸音棉，進行試驗，發現160 Hz聲音消除，如圖11、圖12所示。

圖10 廂式輕卡圖

4 量產方案驗證

為對駕駛室與貨箱之間的空隙進行有效的遮擋，根據試驗結果，對導流罩進行全包圍型式優化設計，如圖13所示，使車輛在行駛過程中，風不能進入駕駛室與貨箱之間的空隙，因此，避免產生聲腔共振。對其進行了裝車試驗驗證，車內噪音頻譜如圖14、圖15所示，從試驗結果可見，采用全包圍的導流罩設計，車內噪音有明顯改善，在勻速80 km/h時，車內噪音降低3 dB(A)左右。

圖13 全包圍式駕駛室

圖14 5擋WOT圖

圖15 80 km/h時車內噪音對比

5 結論

對于廂式貨車，駕駛室與貨箱之間的空隙，設計時不能有效進行導流，會產生廂式貨箱特有的車內共鳴音問題，本文對這類問題的排查過程進行了闡述，提供了相關排查思路，同時對其產生共鳴的原因進行了說明，通過導流罩進行全包圍型式優化設計，使車內噪音取得了大幅度改善，對廂式輕卡設計具有指導意義。

[1] 梁宏舉.輕型卡車車內噪聲傳遞路徑分析[J].汽車實用技術,2018,43(24):76-79.

[2] 運偉國.重型卡車主要噪聲源分析與降噪方法研究[J].汽車科技,2011(4):52-55.

[3] 劉顯臣.汽車NVH綜合技術[M].北京:機械工業出版社,2014.

[4] 殷金祥.轎車車內噪聲源識別方法研究[J].合肥工業大學學報,2007(12):165-168.

[5] 譚祥軍.從這里學NVH:噪聲、振動、模態分析的入門與進階[M].北京:機械工業出版社,2021.

Research on Resonance Sound in Van Truck

YIN Jinxiang, CHI Guangliang, YUE Tao, YI Huiqiang

( Shanghai R & D Center, WeiChai Power Company Limited, Shanghai 201114, China )

To solve the problem of resonance sound in van truck caused by the gap between cab and cargo,the mechanism of noise generation and its transmission path are proposed, and the corresponding troubleshooting ideas are put forward, which is carried out from the aspects of excitation source, transmission path and response point, and the resonance the corresponding solutions to the problems are addressed. From the test results, the effect is obvious, which has significance for the solution of engineering problems.

Van truck; Resonance; Cavity resonance; Wind deflector

U469.2

A

1671-7988(2022)23-176-05

U469.2

A

1671-7988(2022)23-176-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.023.032

殷金祥（1973—），男，博士，高級工程師，研究方向為整車NVH開發，E-mail:yjxiii@163.com。