汽車空調(diào)壓縮機支架NVH性能分析

耿希

摘要：本文主要對汽車空調(diào)壓縮機支架NVH的性能進(jìn)行了分析，通過對噪聲源分析和震動噪聲測試結(jié)果分析得出了提高汽車車空調(diào)壓縮機支架NVH性能的措施。汽車空調(diào)壓縮機是汽車制冷的核心組成部分，在運作時處于劇烈震動的工作環(huán)境下，對其性能進(jìn)行分析并提出問題解決方案是提高車輛舒適度的關(guān)鍵。本文希望就該方面研究起到一些積極作用。

關(guān)鍵詞：汽車；空調(diào)壓縮機支架；NVH；性能；優(yōu)化措施

1空調(diào)壓縮機支架NVH性能試驗分析

隨著人們對車輛舒適度要求的提高，汽車空調(diào)壓縮機的震動問題和噪聲問題獲得了人們的關(guān)注。當(dāng)車輛進(jìn)行怠速行駛時，往往這種空調(diào)內(nèi)部震動的“嗡嗡”聲比較明顯，根據(jù)實驗結(jié)果顯示這種震動聲往往是由于共振引起的，根據(jù)此作出實驗是得出優(yōu)化措施的第一步。

1.1怠速噪聲測試分析

在選取好實驗設(shè)備，設(shè)定好重要參數(shù)后采用麥克風(fēng)收集聲音的方法進(jìn)行噪聲分析。在實驗中為了確定噪聲源采用了譜分析法，這種方法能夠較準(zhǔn)確的獲取噪聲的位置信息。在實驗中發(fā)現(xiàn)無論是駕駛員耳朵位置，還是后排的乘客位置，噪聲都集中在四百赫茲以下，這是典型的低頻噪聲，又通過怠速狀態(tài)下發(fā)動機的不同轉(zhuǎn)速加以進(jìn)一步實驗得出，當(dāng)空調(diào)壓縮機進(jìn)行工作時，由于共振很容易引發(fā)一百二十五赫茲的低頻噪聲。綜合各種實驗數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，空調(diào)壓縮機的支架系統(tǒng)的模態(tài)頻率過低時導(dǎo)致車內(nèi)噪聲的直接原因。對于這種現(xiàn)象的合理解釋是在怠速狀態(tài)下發(fā)動機和空調(diào)系統(tǒng)容易發(fā)生共振產(chǎn)生低頻率的噪聲，并且噪聲的頻率相對比較集中。

1.2空調(diào)壓縮機支架的模態(tài)實驗分析

在這個實驗階段主要借助了數(shù)學(xué)的研究方法，通過對固有頻率、振型和阻尼等數(shù)據(jù)的測量求出了模態(tài)參數(shù)，最終在綜合分析各種結(jié)果和模擬后得出：空調(diào)壓縮機支架低階模態(tài)過低發(fā)生共振是噪聲的主要來源，這種低頻共振在很大程度上直接影響了整個車體的NVH性能。利用這種較抽象的方法進(jìn)行模擬，通過數(shù)據(jù)和軟件推理的結(jié)合進(jìn)一步驗證了噪聲的來源。

2壓縮機支架建模、模態(tài)仿真分析

建模、模態(tài)仿真技術(shù)是目前各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的模擬實驗技術(shù)，這種技術(shù)將整體劃分為有限多個簡單微小網(wǎng)格單元，通過其綜合反應(yīng)進(jìn)行相關(guān)測算，大大提高了實驗的效率，這種方法的核心叫做有限元方法。

2.1建立有限元模型

在建立有限元模型階段主要用到了CAD等軟件，模型研究階段主要是為了探究材料的屬性以及部件之間的連接方式對于共振以及噪聲的影響。在實驗中為了更好地提高測算精度，需要根據(jù)實驗?zāi)Ｐ偷恼w大小進(jìn)行網(wǎng)格尺寸規(guī)劃和單元劃分總數(shù)規(guī)劃，一般網(wǎng)格尺寸要定義在三毫米到七毫米之間，這樣有利于分析結(jié)果。在實驗中要找到模型的重心，將不同的網(wǎng)格進(jìn)行重量點分析，要充分借助平面坐標(biāo)以及三維坐標(biāo)的工具進(jìn)行模擬，在實驗中首先要賦予空調(diào)機一個固定的質(zhì)量六千克，之后要對支架四角的連接方式和質(zhì)量分配做分析，在分析過程中要注意對各種參數(shù)的不斷變化進(jìn)行控制變量處理。

2.2壓縮機支架模態(tài)仿真分析

進(jìn)行該模態(tài)仿真分析的主要目的是為了得出在固有頻率確定的情況下整個車輛在實驗過程中受到模態(tài)阻尼的影響，進(jìn)行這項實驗也要依賴于軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。實驗通過對固有頻率的變化進(jìn)行控制最終得出在怠速條件下，車輛空調(diào)產(chǎn)生的噪音主要是有壓縮機支架系統(tǒng)的過低固有頻率和發(fā)動機高階激勵產(chǎn)生的共振所導(dǎo)致的。這也進(jìn)一步驗證了共振輻射噪聲是導(dǎo)致NVH性能下降的主要原因。

3汽車空調(diào)壓縮機支架NVH的性能優(yōu)化措施

根據(jù)實驗結(jié)果表明要從根本上提高汽車空調(diào)壓縮機支架NVH的性能，減小空調(diào)壓縮機的共振現(xiàn)象是關(guān)鍵。

3.1優(yōu)化方案的依據(jù)

從壓縮機和支架的力學(xué)特性分析入手，要切實減少空調(diào)壓縮機的共振現(xiàn)象根據(jù)實驗結(jié)論最直接的方法可以對系統(tǒng)的質(zhì)量進(jìn)行降低同時增加系統(tǒng)整體的剛度。由于在不更換材料時很難做到在保證強度的同時降低系統(tǒng)的質(zhì)量，因此主要工作還應(yīng)當(dāng)放在提升整體的剛度上面。提升剛度可以采用找到系統(tǒng)薄弱點進(jìn)行加強的方法，可以在支架的兩端進(jìn)行加固處理。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)在提升整體剛度后共振程度明顯下降，噪音得到了有效的控制。

3.2優(yōu)化方案的確定

為了切實保證優(yōu)化方案的可行性對模型做出了以下處理，對壓縮機支架的非必要部分進(jìn)行挖孔再填充其他替代材料以減少整體的質(zhì)量，在支架正面布置橫縱交錯的筋條來加強其抗震能力，一般筋條的截面寬十五毫米高四毫米，最后再將加強筋進(jìn)行延伸，將螺栓處也進(jìn)行拉筋處理，在這樣處理過后材料的抗震能力明顯得到提高。

4總結(jié)

綜上而言，汽車在怠速狀態(tài)下行駛時車內(nèi)的噪聲主要是由于壓縮機固有頻率過低的原因引起的，這樣的狀況影響力NVH的性能，為了解決這個問題在經(jīng)過一系列的實驗后得出，需要加強整個系統(tǒng)的剛度同時降低整體的質(zhì)量來實現(xiàn)。隨著未來更多輕量高強度材料的出現(xiàn)這個問題將得到更好的解決，在空調(diào)壓縮機支架的安裝層面上還要注意安裝的精度問題。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：南京奧特佳新能源科技有限公司）