某SUV車內(nèi)加速噪聲研究及改進

王小燕 劉濤

摘 要：某SUV量產(chǎn)車型售后客戶抱怨發(fā)動機轉(zhuǎn)速3000～4000rpm時車內(nèi)加速噪聲大，通過主觀評價及客觀數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)速段內(nèi)存在轟鳴聲。借助模態(tài)試驗和仿真相結(jié)合的方法分析了轟鳴聲的形成原因，識別了轟鳴聲的主要傳遞路徑，確認了副車架模態(tài)對車內(nèi)轟鳴聲的影響。通過采用在前擋板和縱梁連接處增加支架的優(yōu)化方案，有效解決客戶抱怨的車內(nèi)加速噪聲大的問題。

關(guān)鍵詞：轟鳴聲；模態(tài)試驗；傳遞路徑分析

中圖分類號：U467.1 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2018）05-0095-04

Abstract： A SUV production models customers complained about the cabin acceleration noise when the engine speed at 3000～4000rpm， through subjective evaluation and objective data analysis found that there is a booming noise at the speed segment. With the help of the combination of modal test and simulation， the cause of booming noise was analyzed， the main transmission path of booming noise was identified， and the influence of sub-frame mode on the booming noise was verified. Two brackets were added between front bezel and stringer connection， through the program effectively solve the customer complaints of the car acceleration noise problem.

Key Words： booming noise； modal test； transfer path analysis

1 前言

隨著乘用車迅速普及，消費者對車內(nèi)舒適性的關(guān)注度及要求日益增高，尤其是容易明顯感知的聲學舒適性。加速是客戶最常使用的工況之一，加速時車內(nèi)噪聲的線性度及柔和度是客戶重點關(guān)注指標。轟鳴聲是加速時車內(nèi)噪聲問題的主要表現(xiàn)之一，整車加速噪聲的提升主要集中在改

善車內(nèi)噪聲的線性度，消除轟鳴聲。傳遞路徑分析、相關(guān)性分析、模態(tài)分析[1-2]等方法常被運用到轟鳴聲的產(chǎn)生機理研究上，通過上述相關(guān)方法確定轟鳴聲的振動激勵來源。優(yōu)化車內(nèi)轟鳴聲主要從傳遞路徑入手，重點降噪方法有改變聲腔模態(tài)和結(jié)構(gòu)模態(tài)分布、改變傳動軸的固有特性、安裝扭轉(zhuǎn)減振器、改變副車架結(jié)構(gòu)、優(yōu)化懸架等[3]。

某款小型SUV售后一季度市場調(diào)研顯示，顧客最煩惱的問題共175個，其中聲學舒適性問題占32%（車速稍快時，發(fā)動機噪音大/行駛時噪音偏大），而車內(nèi)加速噪聲大占聲學舒適性問題的37.5%。本文針對售后市場抱怨的車內(nèi)加速噪聲大的問題，首先通過主觀評價將客戶抱怨語言轉(zhuǎn)化為工程技術(shù)語言，識別出客戶抱怨的主要問題為加速3000～4000rpm時車內(nèi)存在轟鳴聲。其次從傳遞路徑角度識別出車內(nèi)轟鳴聲的主要來源。最后給出在前擋板和縱梁連接處增加支架的優(yōu)化方案，提升了車內(nèi)聲學舒適性，快速降低市場抱怨。

2 問題分析

某小型SUV加速行駛時，售后市場反饋車速稍快時，發(fā)動機噪音大/行駛時噪音偏大。為快速響應市場反饋，擬采用復現(xiàn)顧客實際使用的工況進行主觀評價和客觀測量。主觀評價及客觀測試工況為3檔全油門加速，發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍為1000～5000rpm。主觀評價加速過程中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速在3000～4000rpm車內(nèi)噪聲偏大并伴隨轟鳴聲，復現(xiàn)客戶抱怨問題。圖1給出了車內(nèi)前排駕駛員左耳及后排乘客右耳處聲壓級測試曲線。

由圖1可知：在3檔加速工況下，2個噪聲測點聲壓級在發(fā)動機轉(zhuǎn)速3000～4000rpm內(nèi)偏大，尤其3500rpm左右存在噪聲峰值，主觀評價為轟鳴聲，表現(xiàn)為該轉(zhuǎn)速下的2階噪聲存在峰值，影響乘坐舒適性。

對于搭載四缸發(fā)動機的車輛，車內(nèi)轟鳴聲主要由發(fā)動機2階激勵引起，通過懸置系統(tǒng)、排氣吊鉤、傳動軸、副車架等路徑將振動傳遞至車身引起車身壁板結(jié)構(gòu)共振并輻射噪聲。針對售后抱怨的加速過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)速3500rpm左右（發(fā)動機2階點火激勵頻率為116.7Hz）車內(nèi)存在噪聲峰值的問題，通過整車結(jié)構(gòu)傳遞路徑分析，結(jié)合前期開發(fā)階段NVH調(diào)教經(jīng)驗，初步判斷該噪聲峰值可能由底盤部分零部件共振導致。對底盤相關(guān)零部件進行模態(tài)測試，測試結(jié)果表明副車架安裝一階彎曲模態(tài)為116.8Hz，見圖2，與發(fā)動機3500rpm下的點火激勵頻率接近，容易產(chǎn)生共振，振動經(jīng)車身板件傳遞，產(chǎn)生輻射噪聲，最終導致車內(nèi)噪聲在發(fā)動機轉(zhuǎn)速3500rpm附近產(chǎn)生噪聲峰值。

3 副車架優(yōu)化方案

圖3給出了懸置和副車架的安裝示意圖。左右懸置均安裝在副車架上，造成副車架的安裝模態(tài)偏低。加速過程中，動力總成的激勵經(jīng)懸置衰減傳遞至副車架，激起副車架的固有模態(tài)產(chǎn)生共振，導致車內(nèi)產(chǎn)生噪聲峰值。

由于該SUV車型是量產(chǎn)車型，從改進周期和成本的角度考慮，首先運用CAE仿真手段，對前艙車架及副車架進行建模分析，給出前艙車架及副車架安裝模態(tài)陣型，詳見圖4和圖5所示。根據(jù)CAE分析結(jié)果，受到空間布置等影響，給出以下兩個優(yōu)化方案：（1）前艙縱梁與防火墻搭接處加強；（2）副車架本體加強。

3.1 縱梁與前擋板連接處加強方案

從實車改進的快速實現(xiàn)性角度考慮，在前擋板與縱梁連接處左右各增加一支架，見圖6。從CAE分析結(jié)果可以看出，增加支架后副車架上振動響應在130Hz以前、150-230Hz均有改善，為保證方案的有效性，需實車進一步驗證效果。

3.2 副車架加強方案

在副車架上增加一個槽鋼，尺寸為270×65×30，增加此槽鋼，理論計算副車架安裝模態(tài)提高2Hz，振動峰值改善不明顯。且此方案影響整車通過性，且開發(fā)周期較長，因此不建議采用此方案。

4 優(yōu)化方案實施驗證

基于CAE分析結(jié)果及建議，按照優(yōu)化方案1制作樣件并裝車驗證。圖9給出了優(yōu)化方案1的副車架模態(tài)測試結(jié)果。優(yōu)化后的副車架一階彎曲模態(tài)提高10Hz。圖10給出了優(yōu)化前后車內(nèi)前后排噪聲測試結(jié)果對比曲線。

從圖10可以看出，2000rpm以上加速車內(nèi)前后排噪聲均明顯改善，2000rpm～4000rpm的2階噪聲前排平均降低3.5dB（A），后排平均降低1.0dB（A）。主觀評價加速過程車內(nèi)噪聲相比原狀態(tài)提高1分，改善明顯。

為保證優(yōu)化方案的一致性，實車改制3臺不同配置的車進行一致性驗證。3臺車客觀測試結(jié)果及主觀評價結(jié)果均與首臺改制樣車一致。因此，針對該車型顧客抱怨的加速車內(nèi)噪聲大的問題，采用縱梁與前擋板連接處增加支架的優(yōu)化方案有效。

5 結(jié)語

通過對某SUV車型加速過程中車內(nèi)噪聲大問題的分析，確定副車架為問題部件，綜合考慮各種因素的影響，給出了合理的解決方案及思路，可以為解決類似工程問題提供參考。

參考文獻：

[1]王登峰，李未，陳書明等.動力總成振動對整車行駛平順性的傳遞路徑分析[J].吉林大學學報（工學版），2011，41 （S2）：92-97.

[2]HAYASHI K， YAMAGUCHIS S， ZMATSUDA A.Analysis of booming noise in light -duty truck cab [J]. SAE Review， 2000，21 （2）：255- 257.

[3]王志亮，劉波，王磊.轎車轟鳴聲產(chǎn)生機理與分析方法研究[J].噪聲與振動控制，2008（2）：79-81

[4]宋百忠，王海林，劉強，楊安志，趙福全.發(fā)動機艙結(jié)構(gòu)對加速工況車內(nèi)噪聲的影響.汽車技術(shù)，2013，1：8-10.

[5]王若平，張旭，夏仕朝，李文武.某MPV 車內(nèi)轟鳴噪聲試驗分析與降噪改進[J].重慶理工大學學報（自然科學），2018（ 1）：28-34.