基于音噪比（TTN）的增壓器噪聲試驗研究

徐峰，王金立（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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基于音噪比（TTN）的增壓器噪聲試驗研究

徐峰，王金立
（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

進行了9種不同動平衡品質(zhì)的增壓器車內(nèi)噪聲測試，結(jié)合音噪比、主觀評價對增壓器的動平衡品質(zhì)進行了統(tǒng)計分析，確定了增壓器的動平衡品質(zhì)控制數(shù)值。

動平衡品質(zhì)；音調(diào)比；主觀評價

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.067

CLC NO.: TH137.8+3Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-206-02

引言

對增壓發(fā)動機，增壓器的使用提升了發(fā)動機的動力、經(jīng)濟等性能，同時也帶來了不可忽視的噪聲問題。優(yōu)化進排氣消聲器可降低發(fā)動機的進排氣噪聲，但無法從根本上解決增壓器本身產(chǎn)生的噪聲[1]。

渦輪增壓器一般包括渦輪機、壓氣機、中間體等三大部件，其工作產(chǎn)生的典型噪聲有空氣動力噪聲和殼體結(jié)構(gòu)輻射噪聲[2-3]。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動平衡品質(zhì)會對增壓器的同步噪聲有較為明顯的影響[4]，平衡品質(zhì)如果較差的話，會產(chǎn)生同步噪聲，主觀感覺為金屬尖叫聲。

本文測試了匹配不同動平衡品質(zhì)的增壓器的車內(nèi)噪聲，結(jié)合車內(nèi)噪聲TTN數(shù)據(jù)以及主觀評價確定了可接受的增壓器動平衡品質(zhì)，實現(xiàn)了增壓器的聲學(xué)匹配。

1、增壓器動平衡與音調(diào)比

1.1增壓器不平衡

增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括壓縮葉輪、渦輪、轉(zhuǎn)軸以及固定螺栓等，見圖1所示。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)最高工作轉(zhuǎn)速可達到二十萬轉(zhuǎn)左右，因此轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡對其性能和可靠性具有重要的影響。

汽車用增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動平衡品質(zhì)測試方法、限值等尚未完全統(tǒng)一，本文使用的動平衡品質(zhì)參數(shù)為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)單體臺架測試的實際振動值，定義G1值頻段為500-900Hz，G2值頻段為2500-3000Hz，單位g（重力加速度）。

1.2音噪比

國際標(biāo)準(zhǔn)[5]中使用音噪比來評價寬帶噪聲中單頻聲的突出程度。音噪比的計算首先按照下式計算臨界頻帶的上下限頻率[f1，f2]

上式f0為中心頻率，即單頻音的頻率，臨界頻帶的帶寬

[6]由下式定義

式3中wt為單頻聲的能量，wn為背景噪聲在臨界頻帶中的能量。

2、試驗結(jié)果及分析

2.1G值與音噪比分析

一般規(guī)定，當(dāng)音噪比大于6dB時[7]，即表示該單頻音可聽見。

針對本次試驗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析了G值和音噪比，TTN為6dB對應(yīng)的G1值為0.34g，見圖2；TTN為6dB對應(yīng)的G2值為0.63g，見圖3。

2.2G值與主觀評價分析

車內(nèi)噪聲的主觀評價是汽車NVH開發(fā)必不可收的項目，本次使用了語意細(xì)分法對車內(nèi)噪聲進行了評判。

駐車加速時，增壓器轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)頻不超過1500Hz，增壓器尚未進入全負(fù)荷狀態(tài)，G1值對車內(nèi)噪聲的主觀評價影響較大，G1值高于0.34g以上時，均能在車內(nèi)聽到較為典型的同步噪聲，見圖4。

全負(fù)荷加速時，增壓器轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)頻達到3000Hz以上，接近全負(fù)荷狀態(tài)，G2值高于0.67g以上時，G1值高于0.34g時，均能在車內(nèi)聽到增壓器同步噪聲，見圖5。

2.3振動頻譜分析

本次測試了增壓器進油螺栓處的振動，振動頻譜表明在加速起始段，由于廢氣旁通閥的打開，增壓器轉(zhuǎn)速有較為30000rpm的轉(zhuǎn)速波動，可能會對整車駕駛性有影響；同時增壓器的次同步振動也較為明顯，主要是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)油膜渦動引起[8]，見圖6。

3、結(jié)論

（1）控制增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的G1值不超過0.34g，G2值不超過0.67g，車內(nèi)同步噪聲處于可接受水平或更優(yōu)。

（2）增壓器的廢氣旁通閥控制標(biāo)定及轉(zhuǎn)子潤滑系統(tǒng)有優(yōu)化的空間。

[1]李惠彬，周江偉，孫振蓮等.車用渦輪增壓器噪聲與振動機理和控制[M]機械工業(yè)出版社.2012.

[2]溫華兵，徐文江，鮑蘇寧，夏兆旺等.柴油機廢氣渦輪增壓器噪聲機理及性能試驗研究[J]內(nèi)燃機工程，2013（34）：76-80.

[3]Raitor T，Neise W.Sound generation in centrifugal compressors[J].Journal of Sound and Vibration，2008，324：738-756.

[4]周仁睦.機械轉(zhuǎn)子動平衡—原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1992.

[5]ANSI S1.13—1995，Annex A.Identification and evaluation of prominent discrete tones[S].

[6]ECMA-74 measurement of airborne noise emitted by information technology and telecommunications equipment.

[7]圣小珍，田生，曹俠，楊迪等.增壓器噪聲的主觀評價[J]噪聲與振動控制，2013（33）：241-245.

[8]朱磊，魏道高，史偉等.考慮浮動環(huán)支承的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)行為研究[J]汽車科技，2013年第6期：26-32.

Experimental Study of the Turbocharger's Noise Based on TTN

Xu Feng,Wang Jinli
（Anhui Jianghuai Automotive Co.,Ltd.,Anhui Hefei 230601）

The cabin noise has been measured using 9 kinds of turbocharger with different dynamic balance quality,the TTN、subjective evaluation and dynamic balance quality has been statistic analyzed,to make sure the dynamic balance value.Key words: Dynamic Balance Quality; Tone to Noise; Subjective Evaluation

TH137.8+3

A

1671-7988（2016）08-206-02

徐峰（1978-），男，工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。主要從事機械開發(fā)的工作。