某MPV車型車內(nèi)高頻噪聲產(chǎn)生機理分析及解決措施

朱帥，張鶴，麻金賀

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某MPV車型車內(nèi)高頻噪聲產(chǎn)生機理分析及解決措施

朱帥，張鶴，麻金賀

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

對某MPV車內(nèi)噪聲進行了主觀評價，明確了一段的高頻噪聲，類似于“咝咝”的聲音，給人很不舒服的感覺。通過各種試驗，分析該段噪聲的特性及其產(chǎn)生的機理，通過對增壓器出氣管的優(yōu)化設(shè)計來降低這顯著噪聲，改善了整車NVH性能，提高了產(chǎn)品競爭力。

高頻噪聲；降噪措施；“咝咝”聲

CLC NO.:U472.4Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-217-03

前言

近年來，乘用車特別是轎車的車內(nèi)噪聲已成為確定車輛品質(zhì)的重要因素，與乘坐振動等級一樣，作為判斷汽車舒適性的主要指標(biāo)。轎車車內(nèi)噪聲的設(shè)計已成為產(chǎn)品開發(fā)中的重要任務(wù)之一。發(fā)動機及其附件、底盤和路面等作為振源和聲源均可激發(fā)出車內(nèi)噪聲，其傳播有兩個途徑[1]：一是通過車身壁板上的孔、縫直接傳入車內(nèi)，常稱為空氣傳播噪聲，主要頻率在500Hz以上；二是作用于車身壁板，激發(fā)壁板的振動而對外輻射噪聲，常稱為固體傳播噪聲，400Hz以下占主導(dǎo)。因此，只有首先清楚室內(nèi)噪聲的特性、產(chǎn)生機理及其傳遞路徑等，才能對癥下藥，有效地控制車內(nèi)噪聲水平。

文章所針對的某MPV車型在加速過程中存在明顯的高頻噪聲，類似于“咝咝”的聲音，利用LMS數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，通過實驗及各分析方法成功地識別出該段噪聲的特性及產(chǎn)生機理，并采取優(yōu)化增壓器出氣管等整改措施，有效地降低了這種顯著噪聲，改善了NVH性能。

2、高頻噪聲

將某MPV車型放置在良好水泥路面上，進行III擋全油門加速（WOT）工況下的主觀評價?，F(xiàn)象如下：第一，在加速的時候一直有“咝咝”的聲音，有時候在升擋以后聲音變大；第二，打開發(fā)艙蓋來聽，發(fā)現(xiàn)有問題的高頻音是從增壓器傳出來的；第三，在快速松開油門踏板以后，經(jīng)過略一停頓后聲音開始下降。從上面的結(jié)果來初步判斷，成為問題的高頻音是從增壓器里面?zhèn)鞒鰜淼?，理由如下，像這類高頻噪聲一般只有風(fēng)噪，制動噪聲，發(fā)動機透過音，由于能夠清楚地感覺到聲音是由駕駛席前方傳來，因此本現(xiàn)象就是發(fā)動機的透過音。而發(fā)動機的透過音一般包括進氣噪聲和增壓器噪聲，但進氣噪聲基本上在300Hz一下，而且若是進氣噪聲在松開油門踏板后聲音就會立刻消失，故此噪聲并非是進氣噪聲，綜上所述：此噪聲來源于增壓器。以此進行試驗驗證，在此工況下，采用LMS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量該MPV車型駕駛員右耳處的聲音信號。在相同工況下，采用LMS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量將增壓器包裹后的駕駛員右耳處的聲音信號。圖一該MPV車型駕駛員右耳的噪聲譜。圖二是包裹增壓器車輛駕駛員右耳的噪聲譜。

圖1 3-WOT，駕駛員右耳噪聲譜（track time），頻率區(qū)間4000～10000Hz

圖2 3-WOT，駕駛員右耳噪聲譜（track time），頻率區(qū)間4000～10000Hz

通過圖1和圖2的對比可以看出，可以確定該MPV車型在加速過程中，在車內(nèi)聽到類似漏氣的“咝咝”異響為增壓器噪聲，頻率在4000～8000Hz的寬頻帶內(nèi)，在4000～ 6000Hz頻帶內(nèi)能量更為集中，并且該異響聲壓級并不是很大，最大約為15dB(A)，只是異響聲音頻率很高，而人類對高頻聲音本來就很敏感,所以會產(chǎn)生很不舒服的感覺。

3、高頻噪聲產(chǎn)生機理及其整改

3.1 增壓器高頻噪聲原因分析

常見的渦輪增壓器噪聲如表1：

表1

由于該MPV車型噪聲為寬頻氣流噪聲，初步懷疑為常見的Hiss噪聲。下面進行進一步分析，判斷是否為Hiss音的主要依據(jù)是通過測量壓氣機殼體的振動和噪音進行頻譜比對，若振動與噪聲在相同頻率區(qū)間有相似的寬頻帶振動表現(xiàn)，則說明Hiss音存在。圖3為該MPV車型噪聲譜與增壓器殼體振動譜。

圖3 該MPV車型噪聲譜與增壓器殼體振動譜

綜上所述，可以確定該車型在加速過程中，在車內(nèi)聽到類似漏氣的“咝咝”異響，為Hiss噪聲。

Hiss噪聲是非常常見的渦輪增壓器噪聲，主要出現(xiàn)在發(fā)動機油門瞬時加速，增壓器轉(zhuǎn)速在相對短時間內(nèi)快速提升的情況下。當(dāng)然，有時穩(wěn)態(tài)條件下渦輪增壓器轉(zhuǎn)速不變也會出現(xiàn)。它的主要頻譜特征是頻帶較寬，出現(xiàn)的頻率可能在0～20，000Hz的范圍內(nèi)。產(chǎn)生Hiss噪聲的主要原因是由于發(fā)動機對低速大扭矩的需求，壓氣機耗氣線過于臨近喘振區(qū)域，渦輪增壓器壓氣機葉輪工作時增壓空氣發(fā)生動蕩紊亂。[2]

3.2 高頻Hiss整改

目前降低或者消除Hiss噪聲的方法主要是使壓氣機耗氣線遠離喘振線，或者在壓氣機后的管路增加諧振消聲器。使壓氣機耗氣線遠離喘振線往往是十分困難的，很難找到即滿足高速功率又滿足低速扭矩完美的壓氣機型號，降低扭矩又是發(fā)動機設(shè)計不愿意看到的。因此，采用被動手段，增加諧振消聲器是一種常用的手段。

圖4

根據(jù)發(fā)艙布置及周邊件間隙，設(shè)計如圖4所示帶有諧振消聲器增壓器出氣管，圖5為諧振消聲器的結(jié)構(gòu)：

圖5

3.2.1 諧振消聲器CAE分析

利用CAE求解軟件：LMS Virtual.Lab Acoustics v11-SL2 win64，計算其在4000～10000Hz傳遞損失，如圖6所示。計算條件如下：

計算邊界：

聲速：340m/s

空氣密度：1.225kg/m3

空氣流速：0m/s

入口邊界：-1振速的激勵

出口邊界：全吸聲

計算范圍：4000～10000Hz step 25Hz

圖6

由CAE分析結(jié)果可知，該諧振消聲器針對4000～10000Hz 均有10dB以上消聲量，可滿足針對性的消聲要求。

3.2.2 諧振消聲器實車驗證

在相同工況下，分別測量安裝有諧振消聲器和沒有安裝諧振消聲器的該車型駕駛員右耳的聲音信號。結(jié)果如圖6所示：

圖6

圖7為1/3倍頻圖，藍：有消聲器；綠：無消聲器。

圖7 2000r/min DR聲音頻譜

從計算結(jié)果和試驗結(jié)果表明：該消聲器在需要的4000～8000Hz具有合格的消聲量；增加消聲器的狀態(tài)下，加速下車內(nèi)增壓器噪聲（4000～8000）明顯下降。

4、結(jié)論

該MPV車型加速時在4000～8000Hz有顯著的噪聲，是常見的渦輪增壓器噪聲的一種——Hiss音，消除該噪聲可通過增加諧振消聲器的方式，這為解決渦輪增壓器異響提供了新的思路。此外增加諧振消聲器更容易布置，且成本增加少，開發(fā)周期短。

[1]陳南，張建潤，孫蓓蓓.汽車振動與噪聲控制.第一版.第一版.北京：人民交通出版社，2005.

[2]朱海林，渦輪增壓器原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，1985年6月第1版.

A MPV models inside the high frequency noise generation mechanism analysis and solutions

Zhu Shuai, Zhang He, Ma Jinhe
( Anhui jianghuai Automobile Co., Ltd., Auhui Hefei 230601 )

Aiming increasingly demanding interior noise, OEMs increasing emphasis on NVH design and development, JAC Technology Centre MPV car noise of a subjective evaluation, clearly some of the high-frequency noise, similar to the "hissing "sound, giving uncomfortable feeling. Through a variety of subjective analysis and testing, analysis of noise properties of this paragraph to clarify its produce from the turbocharger.By understanding the mechanism of common noise generated by the supercharger, turbocharger clear which is abnormal sound in the Hiss sound, and out through the turbocharger optimized design of the trachea, mainly to increase the resonance muffler to reduce this significant noise, and ultimately achieve the vehicle noise reduction requirements, improved vehicle NVH performance, improve product competitiveness.

High-frequency noise; noise reduction measures; "hissing" sound

U472.4

A

1671-7988 (2017)02-217-03

朱帥（1988-)，男，本科，現(xiàn)就職于江淮汽車技術(shù)中心，從事底盤設(shè)計工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.074