關(guān)于某渦輪增壓車型進(jìn)氣異響的優(yōu)化

李 文，陳圓意

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

進(jìn)氣系統(tǒng)的主要功用是為發(fā)動(dòng)機(jī)輸送清潔、干燥、充足而穩(wěn)定的空氣以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒。同時(shí)另一重要功能是降噪，進(jìn)氣噪聲影響整車通過(guò)噪聲和車內(nèi)噪聲。而渦輪增壓在進(jìn)氣系統(tǒng)中對(duì)進(jìn)氣噪聲的影響很大，如何降低因渦輪增壓帶來(lái)的噪聲是目前許多汽車廠面臨的緊要問(wèn)題。渦輪增壓可在相同的單位時(shí)間里，將更多的空氣及燃油的混合氣強(qiáng)制擠入汽缸進(jìn)行壓縮燃爆，便能在相同的轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生較自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)更大的動(dòng)力輸出，由此會(huì)帶來(lái)一些NVH問(wèn)題。本文以某渦輪增壓車型為例，闡述急加速以及急加速后急松油門工況下進(jìn)氣異響的排查分析與整改實(shí)現(xiàn)全過(guò)程。

1 帶渦輪增壓進(jìn)氣系統(tǒng)簡(jiǎn)介

發(fā)動(dòng)機(jī)是靠燃料在汽缸內(nèi)燃燒作功來(lái)產(chǎn)生功率的，由于輸入的燃料量受到吸入汽缸內(nèi)空氣量的限制，因此發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率也會(huì)受到限制，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能已處于最佳狀態(tài)，再增加輸出功率只能通過(guò)壓縮更多的空氣進(jìn)入汽缸來(lái)增加燃料量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)作功能力。首先發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，推動(dòng)渦輪排氣端的渦輪葉片，并使之旋轉(zhuǎn)，以此帶動(dòng)與之相連的另一側(cè)的壓氣機(jī)葉片同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。于是壓氣機(jī)葉片就能把空氣從進(jìn)風(fēng)口強(qiáng)制吸進(jìn)，并經(jīng)葉片的旋轉(zhuǎn)壓縮，這些經(jīng)壓縮的空氣溫度會(huì)比直接吸入的高，需要通過(guò)中冷器進(jìn)行降溫之后再被注入汽缸內(nèi)燃燒，如此重復(fù)即為渦輪增壓器的工作原理。渦輪增壓進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 渦輪增壓進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 問(wèn)題表現(xiàn)

某車型在市場(chǎng)上反饋，當(dāng)急加速以及倒擋急加速時(shí)有異響嘯叫，客戶抱怨較大，不可接受，需要進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)實(shí)車確認(rèn)，該車型搭配1.5T廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，采用內(nèi)置泄氣閥，泄氣通道在增壓器上。整改前進(jìn)氣口G2 WOT以及G2 tip in/out頻譜圖如圖2所示。

圖2 整改前進(jìn)氣口G2 WOT以及G2 tip in/out頻譜圖

1）當(dāng)P擋駐車大油門急踩到2500r/min后快速松掉油門時(shí)，發(fā)艙近場(chǎng)可聽(tīng)到明顯的類似“喝”一聲的異常噪聲，并伴隨“喝～”的尾音，在車內(nèi)也能聽(tīng)到此噪聲。

2）在D擋和R擋蠕行穩(wěn)定后，此時(shí)轉(zhuǎn)速在950r/min，急踩油門到2000r/min后快速松掉油門，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升至2500r/min左右，在此轉(zhuǎn)速上升過(guò)程中車內(nèi)可明顯聽(tīng)到“喝”一聲的異常噪聲，并伴隨“喝”的尾音，比駐車工況時(shí)的噪聲要大。同時(shí)，該車還存在較明顯的增壓器Hiss噪聲，表現(xiàn)為寬頻噪聲，但是在WOT全油門加速時(shí)容易被發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲干擾。

對(duì)原始狀態(tài)進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)濾波回放，原始狀態(tài)車內(nèi)的泄氣聲主要頻率集中在400～1300Hz，Hiss噪聲也覆蓋在此范圍內(nèi)。

3 形成原因分析

圖3為渦輪增壓進(jìn)氣泄壓閥工作原理示意圖。當(dāng)油門踩到底，節(jié)氣門完全打開(kāi)，增壓器也全力工作，被壓縮的高壓空氣在進(jìn)氣管里快速流動(dòng)，向氣缸里填充，在突然松開(kāi)油門的瞬間，進(jìn)氣管道里快速流動(dòng)的高壓空氣瞬間撞擊節(jié)氣門閥片，同時(shí)壓力還會(huì)向后傳導(dǎo)，對(duì)增壓器壓氣機(jī)的葉輪產(chǎn)生沖擊，一般是在節(jié)氣門前端設(shè)置一個(gè)進(jìn)氣泄壓閥，正常增壓時(shí)泄壓閥保持關(guān)閉，空氣都進(jìn)入氣缸，當(dāng)駕駛員松油門時(shí)節(jié)氣門瞬間關(guān)閉，高壓高速的氣流撞擊節(jié)氣門使進(jìn)氣道壓力升高，這時(shí)候壓力超過(guò)泄壓閥最大承受壓力，泄壓閥被推開(kāi)，由于泄壓閥泄壓時(shí)氣流速度很快，會(huì)產(chǎn)生噪聲。

圖3 渦輪增壓進(jìn)氣泄壓閥工作原理示意圖

4 解決方案

對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行改制，在增壓器之前增加一個(gè)手工高頻消聲器，如圖4所示。

圖4 增加高頻消聲器

1）G2 tip in/out工況下，在增壓器前增加高頻消聲器后，主觀評(píng)價(jià)效果較好，泄氣聲明顯減弱，實(shí)際測(cè)試對(duì)比如圖5所示，從Colormap圖中可以看出400～1300Hz明顯優(yōu)化。

圖5 G2 tip in/out進(jìn)氣口噪聲對(duì)比

2）P擋tip in/out工況下，同樣增加高頻消聲器后，主觀評(píng)價(jià)明顯優(yōu)化，車內(nèi)幾乎聽(tīng)不到泄氣聲，客觀測(cè)試結(jié)果如圖6所示，從Colormap中可知400～1300Hz優(yōu)化明顯。

圖6 P擋tip in/out進(jìn)氣口噪聲對(duì)比

3）3WOT工況下，主觀評(píng)價(jià)：進(jìn)氣Hiss噪聲明顯優(yōu)化，如圖7所示，在710Hz和1000Hz附近明顯優(yōu)化。

對(duì)選擇的進(jìn)氣高頻消聲器單體進(jìn)行傳遞損失測(cè)試，結(jié)果如圖8所示，該消聲器在400～1300Hz內(nèi)有一定的消聲能力，在410Hz有5.5dB的消聲量，在710Hz附近有8.5dB的消聲量，在1200Hz附近有13dB的消聲量，正好和泄氣聲的頻率相對(duì)應(yīng)。然后對(duì)整個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行傳遞損失測(cè)試，對(duì)比增加高頻消聲器以及不帶高頻消聲器兩種結(jié)構(gòu)的差異，測(cè)試對(duì)比結(jié)果如圖9所示，進(jìn)氣系統(tǒng)增加高頻消聲器單體后，進(jìn)氣系統(tǒng)的傳遞損失大幅增加。

圖8 高頻消聲器傳遞損失曲線

圖9 進(jìn)氣系統(tǒng)傳遞損失曲線對(duì)比

綜上所述，在增壓器前增加400～1300Hz的高頻消聲器后，急加速和松油門工況下的異響噪聲在車內(nèi)基本聽(tīng)不到，得到較好的優(yōu)化，客戶比較滿意，后期可以在所有的車型上進(jìn)行增加。

5 結(jié)論

針對(duì)客戶反饋某車型在前進(jìn)和倒退急加速時(shí)車內(nèi)能聽(tīng)到異響嘯叫的問(wèn)題，總結(jié)發(fā)現(xiàn)帶渦輪增壓的車型確實(shí)是容易在急加速和快速松油門的情況下出現(xiàn)泄氣聲和Hiss噪聲，出現(xiàn)的頻率一般較寬，原因是空氣在高速流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生湍流和壓力波，從而產(chǎn)生噪聲，因此一般需要針對(duì)產(chǎn)生的頻率設(shè)置專門的高頻消聲器進(jìn)行噪聲消除，建議對(duì)帶渦輪增壓的車型進(jìn)行噪聲消除，以便能提高該類車型的駕乘體驗(yàn)。