電動(dòng)真空泵噪音優(yōu)化的測(cè)試研究

楊全凱 李航 辛慶鋒 吳海軍 張波波 張敬玉

摘 要：某M階段樣車在進(jìn)行整車評(píng)價(jià)時(shí)，主觀評(píng)價(jià)人員提出了電動(dòng)真空泵駕駛艙內(nèi)噪音大，影響乘客舒適感的問題。為改善該電動(dòng)真空泵的噪音問題，文章從噪音的傳遞原理出發(fā)，對(duì)涉及電動(dòng)真空泵噪音傳遞的部件進(jìn)行了分析、改進(jìn)，并進(jìn)行了多項(xiàng)測(cè)試對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)真空泵出氣口增加消音裝置、減振墊硬度降低能有效降低電動(dòng)真空泵的噪音，對(duì)后續(xù)電動(dòng)真空泵的噪音改善提供了較好的解決方案。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)真空泵;噪音優(yōu)化;測(cè)試

中圖分類號(hào)：U467? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）17-121-03

Test and Research on Noise Optimization of Electric Vacuum Pump

Yang Quankai， Li Hang， Xin Qingfeng， Wu Haijun， Zhang Bobo， Zhang Jingyu

（ Zhejiang Jizhi New Energy Auto Technology Co.， LTD， Zhejiang Hangzhou 310014 ）

Abstract： When a sample vehicle is evaluated， the subjective evaluators put forward the problem that the noise in the cockpit of the electric vacuum pump is loud， which affects the passenger's comfort. In order to reduce the noise problem of the electric vacuum pump， this paper analyzes and improves the components related to the noise transmission of the electric vacuum pump based on the principle of noise transmission， and conducts a number of tests and comparisons. It is found that the noise of the electric vacuum pump can be effectively reduced by increasing the silencing device at the air outlet of the electric vacuum pump and reducing the hardness of the damping pad， and the noise of the subsequent electric vacuum pump can be improved Good provides a better solution.

Keywords： Electric vacuum pump; Noise optimization; Test

CLC NO.： U467? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）17-121-03

1 前言

目前純電動(dòng)車除了高端車型采用智能助力器外，均采用電動(dòng)真空泵作為真空提供源，電動(dòng)真空泵工作時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、排氣以及振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪音，其整體的噪音值是判定電動(dòng)真空泵技術(shù)能力高低的一項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)電動(dòng)真空泵的噪音可通過空氣或者車身結(jié)構(gòu)傳遞至駕駛艙內(nèi)，從而引起乘客察覺，該噪音大的問題提出后，組織了測(cè)試人員對(duì)電動(dòng)真空泵的噪音進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示主駕右耳位置噪音36.2dB（A），近場(chǎng)噪音82.97dB（A），高于屬性定義的要求，需要改進(jìn)，本文以電動(dòng)真空泵的噪音產(chǎn)生機(jī)理與傳遞路徑為出發(fā)點(diǎn)，從三方面進(jìn)行了分析、測(cè)試和對(duì)比，使車內(nèi)噪音降低了2dB（A），有效改善了乘客的主觀感受。

2 電動(dòng)真空泵噪音產(chǎn)生的原理

電動(dòng)真空泵由電機(jī)、葉片泵組、消音單元組成，電機(jī)通過電流的電磁力作用推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)葉片泵組緊貼定子內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)真空泵進(jìn)氣口與真空助力器連通，出氣口連接大氣環(huán)境，葉片泵組將真空助力器中的空氣排出系統(tǒng)，該抽氣過程共有三個(gè)部位有噪音產(chǎn)生：

2.1 電機(jī)的電磁噪音

電機(jī)中的電磁場(chǎng)交替變化使定子、轉(zhuǎn)子等發(fā)生周期性的徑向變形從而產(chǎn)生了機(jī)械部件或者空間容積振動(dòng)形成了噪音，叫電磁噪聲。

2.2 葉片泵組的摩擦噪音

電機(jī)帶動(dòng)泵軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片隨泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力而緊貼定子內(nèi)壁，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片與定子摩擦，產(chǎn)生的機(jī)械噪音。

2.3 排氣噪音

葉片與定子形成的密閉空間通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，將真空系統(tǒng)中的空氣壓縮排出，由于氣體排出的速度快，也產(chǎn)生了噪音。

2.4 振動(dòng)噪音

電動(dòng)真空泵安裝于車身縱梁或者動(dòng)總上，電動(dòng)真空泵工作時(shí)由于葉片轉(zhuǎn)子的周期性旋轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)經(jīng)電動(dòng)真空泵支架、 車身傳遞至駕駛艙，與電動(dòng)真空泵的噪音疊加，共同影響乘客的噪音感知。

3 電動(dòng)真空泵噪音與舒適性的關(guān)系

一般情況，噪音在60分貝以上就會(huì)有損人體神經(jīng)細(xì)胞，電動(dòng)真空泵工作時(shí)產(chǎn)生的噪音分貝值較高，一般在70分貝以上，駕駛員或者乘客在長(zhǎng)時(shí)間接觸上述噪音時(shí)，會(huì)產(chǎn)生注意力下降、煩躁、犯困等情緒，影響駕駛員和乘客的安全，同時(shí)電動(dòng)真空泵經(jīng)剛性結(jié)構(gòu)傳遞至駕駛艙內(nèi)的振動(dòng)噪音雖分貝值不高，但與人體器官頻率相近，容易引起共振，常表現(xiàn)出來的就是暈車，所以改善電動(dòng)真空泵的噪音表現(xiàn)，可以有效提升乘客的舒適性。

4 電動(dòng)真空泵噪音的傳遞路徑分析

電動(dòng)真空泵作為噪音源，工作時(shí)產(chǎn)生了高頻和低頻兩種噪音：

高頻噪音的特點(diǎn)是波長(zhǎng)短、頻率高，通過空氣、泡沫塑料、機(jī)艙蓋、玻璃等障礙物的吸收，從噪音源到駕駛艙內(nèi)衰減的非?？?，在電動(dòng)真空泵布置、周邊空間鎖定的情況下，噪音的衰減值是一定的，需通過降低噪音源聲壓值來改善駕駛艙內(nèi)的噪音問題。

低頻噪音的特點(diǎn)是波長(zhǎng)長(zhǎng)、頻率低，能繞過障礙物繼續(xù)傳播，它的主要傳播途徑是電動(dòng)真空泵-減震墊-支架-縱梁-前圍-駕駛艙，阻斷或減弱某一部位的結(jié)構(gòu)傳播效率，均可改善噪音問題。

5 電動(dòng)真空泵的噪音改善措施

根據(jù)上述傳播途徑分析，同時(shí)考慮本車型電動(dòng)真空泵的布置與周邊空間方案已凍結(jié)，在方案不做大的變動(dòng)下，優(yōu)化電動(dòng)真空泵的結(jié)構(gòu)來改善駕駛艙內(nèi)的噪音。

（1）電動(dòng)真空泵出氣口增加消音器裝置，消音器為圓筒狀，空氣出口端面設(shè)計(jì)了錐形凸臺(tái)，利用截面突變使得噪音衰減，同時(shí)在端面設(shè)計(jì)了多孔，聲波進(jìn)入消音器時(shí)，一部分聲能在多孔結(jié)構(gòu)的孔隙中摩擦而最終轉(zhuǎn)化成熱能耗散來降低高頻噪音，消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意如下：

（2）降低減震墊硬度，弱化電動(dòng)真空泵噪音的結(jié)構(gòu)傳遞.減震墊原硬度為60HRC，將減震墊硬度值分別設(shè)置為20、40HRC，對(duì)比測(cè)試不同硬度對(duì)應(yīng)的駕駛艙噪音值，來選取最優(yōu)的硬度值。

（3）減震墊采用兩層結(jié)構(gòu)，阻斷電動(dòng)真空泵與支架的剛性接觸，電動(dòng)真空泵的振動(dòng)噪音通過減震墊的隔振弱化后再傳遞至支架，來降低噪音。

6 電動(dòng)真空泵噪音改善的對(duì)比測(cè)試

6.1 電動(dòng)真空泵安裝、測(cè)試設(shè)備的調(diào)試

（1）電動(dòng)真空泵安裝于整車布置環(huán)境下，即安裝于車身縱梁，電路、管路以及所有空間均和實(shí)車一致;

（2）電動(dòng)真空泵噪音測(cè)試環(huán)境：整車置于NVH消音室，環(huán)境噪音不高于30dB（A）;

（3）電動(dòng)真空泵工作噪音的測(cè)試要求：

1）整車高壓上電狀態(tài)，保持其他功能件（空調(diào)壓縮機(jī)、收音機(jī)等）處于非工作狀態(tài);

2）關(guān)閉機(jī)艙蓋、門窗玻璃關(guān)閉狀態(tài);

3）輕踩制動(dòng)踏板，同時(shí)保證踩踏板聲音無急促異響，使能電動(dòng)真空泵工作;

4）聲音傳感器布置于主駕駛右耳位置和電動(dòng)真空泵Z向100mm處，分別監(jiān)測(cè)兩處的噪音值;

5）采用LMS軟件測(cè)試、分析處理噪音值。

6.2 電動(dòng)真空泵噪音測(cè)試結(jié)果對(duì)比

說明：

（1）增加消音器可降低近場(chǎng)噪音，但車內(nèi)噪音無法降低，說明電動(dòng)真空泵的噪音傳遞以結(jié)構(gòu)傳遞為主;

（2）改變減震墊硬度不僅能降低車內(nèi)的噪音值，駕駛員的主觀感受也有明顯好轉(zhuǎn)，具體表現(xiàn)為降低減震墊硬度后，評(píng)價(jià)員的心慌感明顯好轉(zhuǎn);

（3）減震墊結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對(duì)噪音的改善有提升，但改善量不大，與減震墊硬度的改善效果基本一致。

7 結(jié)論

該項(xiàng)目為油改電項(xiàng)目，為降低改動(dòng)成本，真空系統(tǒng)沿用了燃油車的狀態(tài)，僅真空管做稍微調(diào)整，但取消發(fā)動(dòng)機(jī)后，電動(dòng)真空泵的噪音問題就顯現(xiàn)出來，該噪音成了新的問題，在不改變其他部件的前提下，通過電動(dòng)真空泵出氣口增加消音部件、減震墊硬度降低等改善方法，經(jīng)實(shí)車測(cè)試，駕駛艙內(nèi)地噪音值降低了2dB（A），消除了低頻噪音，音色明顯改善，上述電動(dòng)真空泵噪音的改善，有效提高了乘客的駕駛感受，對(duì)后續(xù)噪音的改善提供了改進(jìn)方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏青松，楊華，徐達(dá)，等.電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].上海汽車， 2007，11.

[2] 方泳龍.汽車制動(dòng)理論與設(shè)計(jì)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005.

[3] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

[4] 劉惟信.汽車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京：清華大學(xué)出 版社，2004.

[5] 汽車工程手冊(cè)編委會(huì).汽車工程手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社， 2001.

[6] 電動(dòng)車制動(dòng)真空泵噪聲診斷與優(yōu)化[J].廣西科技大學(xué)報(bào).蔣衛(wèi)偉等， 2015.