一種混合動(dòng)力客車降噪措施的應(yīng)用探索

馮 贊，郭 俊，盛 旺

Feng Zan1, Guo Jun2, Sheng Wang2

（1.重慶車輛檢測(cè)研究院 國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶 401122；2.湖南南車時(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司，湖南 株洲 412007）

0 引 言

近年來(lái)，我國(guó)混合動(dòng)力客車發(fā)展較快，特別是受惠于目前國(guó)家新能源汽車優(yōu)惠補(bǔ)助政策，各客車廠家更是加大了對(duì)新能源客車的開(kāi)發(fā)投入。但隨著新能源客車的發(fā)展，由于我國(guó)在噪聲檢測(cè)方面一直沿用 GB1495-2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及車輛方法》以及GB/T 25982-2010《客車車內(nèi)噪聲限值及測(cè)量方法》兩個(gè)傳統(tǒng)車的標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有為新能源客車制定新的噪聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)于新能源客車尤其是混合動(dòng)力客車中增加了電動(dòng)機(jī)、電池等裝置而引起的噪聲重視不足。此外，因?yàn)榛旌蟿?dòng)力客車的結(jié)構(gòu)布置與傳統(tǒng)客車大不相同，混合動(dòng)力客車發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲也會(huì)區(qū)別于傳統(tǒng)客車。文中從檢測(cè)角度出發(fā)，對(duì)某款混合動(dòng)力客車進(jìn)行了全面的噪聲檢測(cè)分析，對(duì)噪聲檢測(cè)在新能源客車中的設(shè)計(jì)應(yīng)用做出了探索。涂料后試驗(yàn)客車的減振降噪效果。檢測(cè)對(duì)象為同一批次 2臺(tái)混合動(dòng)力客車（編號(hào)：1061126和1061127，其中1061126按原方案進(jìn)行減振降噪處理，1061127噴涂新材料水性阻尼涂料）。

本次噪聲測(cè)試分析采用了丹麥 B＆K公司生產(chǎn)的4189 A 021電容傳聲器和2671前置放大器及 PULSE 3560C分析儀和相應(yīng)的記錄軟件7701、分析軟件7700。振動(dòng)測(cè)試分析采用了北京東方所生產(chǎn)的YJ9A加速度傳感器、INV-8抗混濾波放大器、PULSE 3560C分析儀和相應(yīng)的記錄軟件7701、分析軟件7700，以及東方所的INV306U信號(hào)采集儀。

為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)噴涂新材料水性阻尼涂料后試驗(yàn)車噪聲、振動(dòng)的變化情況，噪聲測(cè)點(diǎn)布置如圖 1所示，詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)表1。

1 檢測(cè)內(nèi)容

通過(guò)對(duì)某款并聯(lián)式混合動(dòng)力客車內(nèi)外各測(cè)點(diǎn)處噪聲及振動(dòng)的測(cè)試，了解噴涂新材料水性阻尼

表1 測(cè)點(diǎn)位置說(shuō)明

2 噪聲頻譜分析

對(duì)試驗(yàn)車內(nèi)、外各噪聲測(cè)點(diǎn)在怠速工況和50km/h勻速行駛工況下的噪聲1/3倍頻程頻譜進(jìn)行對(duì)比分析。噪聲頻譜圖說(shuō)明如下：各圖中右上角“×km/h”表示行駛速度；“daisu”表示怠速工況；“O”表示開(kāi)空調(diào)；“C”表示未開(kāi)空調(diào)。

圖2給出了2臺(tái)試驗(yàn)車怠速工況條件下各測(cè)點(diǎn)噪聲1/3倍頻程頻譜曲線。

怠速工況時(shí)，由于可以忽略胎噪和風(fēng)噪的影響，因此可以更好地檢驗(yàn)試驗(yàn)車內(nèi)水性阻尼涂料的實(shí)際效果。從車內(nèi)各噪聲測(cè)點(diǎn)1/3倍頻程頻譜曲線可以看出，各試驗(yàn)車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)噪聲頻率成分與車外發(fā)動(dòng)機(jī)附近測(cè)點(diǎn)N8頻譜曲線基本一致，車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)噪聲峰值主要出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)1～4階點(diǎn)火頻率處。

圖3給出了2臺(tái)試驗(yàn)車50km/h勻速行駛工況條件下各測(cè)點(diǎn)噪聲1/3倍頻程頻譜曲線。

50km/h勻速行駛時(shí)，試驗(yàn)車內(nèi)噪聲源除了發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲外，還包括輪胎噪聲和空氣噪聲等，對(duì)比2臺(tái)車在怠速和50km/h勻速行駛工況下的噪聲頻譜可以看出，勻速行駛狀態(tài)下，車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)噪聲在500～1000 Hz左右均存在明顯的峰值，而在怠速工況下則無(wú)明顯峰值，這可能是由于車輛密封性不好等原因使勻速行駛下產(chǎn)生的空氣噪聲滲入車內(nèi)造成的。

3 降噪效果分析

圖4給出了怠速時(shí)2臺(tái)試驗(yàn)車空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉和開(kāi)啟時(shí)各測(cè)點(diǎn)噪聲值比較。

1061127試驗(yàn)車的噪聲值均比1061126試驗(yàn)車高出3～4 dB（A），然而，在未開(kāi)空調(diào)和空調(diào)開(kāi)啟的情況下，2臺(tái)試驗(yàn)車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)噪聲值基本相近，相差不超過(guò)2 dB（A），這說(shuō)明噴涂新材料水性阻尼涂料能更好地阻隔車外噪聲向車內(nèi)傳遞。

由于 2臺(tái)試驗(yàn)車空調(diào)系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)噪聲的影響不一致，為了剔除其影響，圖5給出了2臺(tái)試驗(yàn)車在未開(kāi)空調(diào)工況下以 50km/h勻速行駛時(shí)各測(cè)點(diǎn)噪聲值比較。

該款電動(dòng)并聯(lián)式混合動(dòng)力客車主要噪聲源為發(fā)動(dòng)機(jī)及齒輪箱所產(chǎn)生的噪聲，結(jié)合圖5可看出，50km/h勻速行駛時(shí)，1061127試驗(yàn)車發(fā)動(dòng)機(jī)處測(cè)點(diǎn)N8噪聲值比1061126試驗(yàn)車高出6.1 dB（A），而2臺(tái)試驗(yàn)車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)最大相差為N6測(cè)點(diǎn)4.3 dB（A），這說(shuō)明在勻速工況時(shí)噴涂的水性阻尼涂料也有效地降低了車內(nèi)噪聲。

4 振動(dòng)分析

為了更好地對(duì)該混合動(dòng)力客車噪聲進(jìn)行分析，對(duì)該車進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試。測(cè)試主要針對(duì)減振降噪措施重點(diǎn)實(shí)施部位以及發(fā)動(dòng)機(jī)減振支承等進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，為評(píng)價(jià)新材料水性阻尼涂料減振效果提供依據(jù)。分析方法：時(shí)域信號(hào)數(shù)字積分，幅域統(tǒng)計(jì)，頻域自譜分析。使用Overall分析儀進(jìn)行振動(dòng)加速度有效值計(jì)算，使用FFT分析儀進(jìn)行振動(dòng)加速度頻譜分析，分析頻率1kHz。表2給出了2臺(tái)試驗(yàn)車在不同車速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)及齒輪箱支承減振效率比較。

表2 試驗(yàn)車各支承上下振動(dòng)加速度值及減振效率

從表2可以看出，在怠速和50km/h工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和齒輪箱支承的減振效率基本一致，但試驗(yàn)車 1061127各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速度有效值均高于試驗(yàn)車1061126，也就是說(shuō)作為試驗(yàn)車主要振源的發(fā)動(dòng)機(jī)及齒輪箱，2臺(tái)試驗(yàn)車的一致性不好，從而導(dǎo)致2臺(tái)車振動(dòng)不盡相同，并最終影響車內(nèi)噪聲。

表3給出了1061127和1061126試驗(yàn)車在相同工況下，車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速度有效值的比較。

表3 2臺(tái)試驗(yàn)車各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)減少量比較

從表 3可以得出：雖然噴涂新材料水性阻尼涂料的 1061127試驗(yàn)車振源的振動(dòng)加速度比原方案車大，但其車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度較原方案有不同程度的減少，從而說(shuō)明了新材料水性阻尼涂料較好地抑制了車體的振動(dòng)，間接降低了因結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生的輻射噪聲。

5 結(jié) 論

文中對(duì)試驗(yàn)車1061127（僅噴涂新材料水性阻尼涂料）和對(duì)比試驗(yàn)車1061126（按原來(lái)方案進(jìn)行施工）在相同工況和相同路面條件下進(jìn)行振動(dòng)噪聲測(cè)試，得到噴涂新材料水性阻尼涂料對(duì)車內(nèi)噪聲和振動(dòng)控制的效果。綜合分析 2臺(tái)試驗(yàn)車振動(dòng)噪聲測(cè)試結(jié)果，可以得到如下結(jié)論：

1）2臺(tái)試驗(yàn)車雖然為同一批次生產(chǎn)，但從試驗(yàn)車主要振動(dòng)噪聲源分析可知：各種工況下，1061127振動(dòng)噪聲源的統(tǒng)計(jì)值均比1061126大，試驗(yàn)車在振動(dòng)噪聲穩(wěn)定性方面不是特別理想。

2）怠速時(shí)，不論是開(kāi)空調(diào)還是未開(kāi)空調(diào)的工況下，1061127車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)噪聲減小量均高于1061126，有效地說(shuō)明了在排除路面等其他因素影響下，新材料水性阻尼涂料能更好地減小試驗(yàn)車內(nèi)的噪聲。

3）50km/h勻速行駛時(shí)，在未開(kāi)空調(diào)的工況下1061127車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)噪聲減小量均高于1061126，有效地說(shuō)明了在勻速行駛工況下，新材料水性阻尼涂料也能較好地減小試驗(yàn)車內(nèi)的噪聲。

4）怠速和50km/h時(shí)，試驗(yàn)車1061127車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度有效值均較 1061126有不同程度下降，有效地說(shuō)明水性阻尼涂料在抑制車體結(jié)構(gòu)振動(dòng)方面有很好的效果，對(duì)降低試驗(yàn)車內(nèi)的噪聲有不小貢獻(xiàn)。

通過(guò)本次減振降噪措施的實(shí)施，噪聲控制雖然取得了一定的效果，但要滿足電動(dòng)客車振動(dòng)噪聲及舒適性的高配置要求，仍有很多工作要做。

[1]GB 1495-2002 汽車加速行駛車外噪聲限值及測(cè)量方法[S].

[2]GB/T 25982-2010 客車車內(nèi)噪聲限值及測(cè)量方法[S].

[3]GB 16710.1-1996 工程機(jī)械噪聲限值[S].

[4]GB/T 18488.2-2001 電動(dòng)汽車用電機(jī)及其控制器試驗(yàn)方法[S].

[5]胡燁，宋慧.電動(dòng)汽車[M].北京：人民交通出版社，2002.

[6]Antoni Szumanowski.混合電動(dòng)車輛基礎(chǔ)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2001.

[7]葉清萍.大客車的噪聲源淺析及降噪措施[J].世界汽車，2000（1）：14-15.

[8]張紹棟，熊文波.噪聲和振動(dòng)測(cè)量技術(shù)[OL].中國(guó)機(jī)械CAD論壇.http://www.jxcad.com.cn.

[9]Integrating-averaging Sound Level Meter Type 2240 User Guide B&K[M].