某牽引車噪聲問題分析

趙佳璇 李哲 武盼祥 李思航 沈新云

摘 要：文章以某款搭載國六柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引車為研究對(duì)象，對(duì)該牽引車進(jìn)行整車振動(dòng)噪聲測(cè)試，通過測(cè)試結(jié)果分析駕駛室內(nèi)噪聲較大的原因并制定優(yōu)化方向;同時(shí)查明該牽引車帶載加速時(shí)高頻嘯叫噪聲來源于渦輪增壓器，設(shè)計(jì)增壓器壓氣機(jī)出口中冷管降噪方案并進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，解決了該高頻噪聲問題。研究對(duì)于新車型開發(fā)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：國六柴油機(jī);降噪;增壓器嘯叫

中圖分類號(hào)：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）21-157-03

Abstrac： This article takes a traction vehicle equipped with a CHINA Ⅵ diesel engine as the research object， carry out NVH measurement of the vehicle. Based on test results， analyze the reasons for the loud noise in the cab and formulate optimization directions. At the same time， it is found that the high-frequency howling noise of the tractor during acceleration with load comes from the turbocharger. Design noise reduction scheme for intercooler pipe of turbocharger compressor outlet， then carry out vehicle verification， finally solved the problem of high frequency noise. The research is instructive for the development of new products.

Keywords： China Ⅵ diesel engine; Reduce noise; Turbocharger howling noise

CLC NO.： U467 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）21-157-03

引言

隨著重卡行業(yè)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)于重卡不再僅僅強(qiáng)調(diào)其功能性，對(duì)于舒適性的要求日益提高。車輛運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)及噪聲會(huì)影響駕乘人員精神和生理健康，整車振動(dòng)噪聲成為制約舒適性的重大因素。同時(shí)，車輛噪聲還會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，為控制這一污染源，各國法規(guī)對(duì)于車輛振動(dòng)噪聲的要求越來越嚴(yán)苛，因此，降低整車振動(dòng)噪聲，提升駕乘人員舒適性成為各主機(jī)廠關(guān)注的重點(diǎn)。

某款搭載國六柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引車在性能試驗(yàn)過程中司機(jī)反饋定置怠速和加速過程中右耳噪聲較大，且車輛帶載加速時(shí)有嘯叫噪聲，因此對(duì)整車進(jìn)行振動(dòng)噪聲測(cè)試尋找噪聲源頭。根據(jù)測(cè)試分析的結(jié)果提出降噪的優(yōu)化方向，并制定解決方案，進(jìn)行有效的工程治理，達(dá)到客戶的要求。

1 某款國六牽引車定置噪聲振動(dòng)測(cè)試

1.1 怠速振動(dòng)噪聲分析

該牽引車在性能試驗(yàn)過程司機(jī)主觀感受到定置怠速緩加速時(shí)右耳噪聲較大，經(jīng)過對(duì)駕駛室內(nèi)噪聲振動(dòng)問題初步分析后制定測(cè)試方法，測(cè)試結(jié)果如下：

分析表內(nèi)數(shù)據(jù)可以得知駕駛室內(nèi)噪聲的傳遞路徑，即駕駛員右耳處感受到的噪聲是通過噪聲源與駕駛員右耳之間的聲學(xué)路徑傳遞的。這個(gè)路徑一個(gè)標(biāo)志性的指標(biāo)是沿著路徑傳遞的噪聲高于駕駛員右耳處的噪聲。即噪聲是能量流動(dòng)的過程，噪聲從高分貝處流入低分貝處。從表1中可以看出主副駕腳部位置噪聲較大，優(yōu)化主副駕前圍的隔音是降低車內(nèi)噪聲的一個(gè)優(yōu)化方向。

從圖2中可以觀察到噪聲峰值頻率依次為155Hz、65Hz（6階）、715Hz。

振動(dòng)通常采用加速度、速度、位移等物理量來衡量。由于振動(dòng)是噪聲產(chǎn)生的原因，因此振動(dòng)和噪聲的研究是密不可分的。從圖3中可以得出駕駛室內(nèi)155Hz的噪聲與駕駛室內(nèi)座椅導(dǎo)軌及地板振動(dòng)有關(guān)，降低駕駛室內(nèi)振動(dòng)可以從源頭上降低駕駛室內(nèi)的噪聲，因此降低駕駛室內(nèi)振動(dòng)是降低駕駛室內(nèi)噪聲的一個(gè)優(yōu)化方向。

1.2 緩加速振動(dòng)噪聲分析

從圖4可以看出定置緩加速時(shí)司機(jī)右耳噪聲在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1900r/min時(shí)為72dB（A）;從圖5中可以發(fā)現(xiàn)緩加速時(shí)3階噪聲以及600Hz、800Hz的噪聲大;圖6中可以發(fā)現(xiàn)司機(jī)座椅導(dǎo)軌有明顯3階振動(dòng);從圖7中可以發(fā)現(xiàn)駕駛室內(nèi)地板振動(dòng)在600Hz、800Hz振動(dòng)較大。因此可以得出與怠速時(shí)相同的結(jié)論，即駕駛室內(nèi)振動(dòng)與座椅導(dǎo)軌和地板振動(dòng)有關(guān)，車內(nèi)噪聲峰值頻率與車內(nèi)振動(dòng)相關(guān)性較大，降低車內(nèi)振動(dòng)是降低車內(nèi)噪聲的一個(gè)優(yōu)化方向。

1.3 駕駛室隔振測(cè)試結(jié)果

從圖8中可以看出低轉(zhuǎn)速下駕駛室隔振較弱，中高轉(zhuǎn)速下隔振小于15dB。通過隔振測(cè)試可以得出結(jié)論：提高駕駛室隔振有利于降低車內(nèi)振動(dòng)，從而降低車內(nèi)噪聲。

整車振動(dòng)主要包括因行駛路面不平整導(dǎo)致的車身振動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力導(dǎo)致車身振動(dòng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)擺動(dòng)，還有駕駛室內(nèi)方向盤儀表盤等振動(dòng)，其中動(dòng)力總成振動(dòng)對(duì)整車振動(dòng)起到了較大貢獻(xiàn)。因此，強(qiáng)化動(dòng)力總成的隔振也是降低整車振動(dòng)噪聲的一個(gè)優(yōu)化方向。

2 某款牽引車渦輪增壓器噪聲測(cè)試

針對(duì)司機(jī)反映該款牽引車帶載加速時(shí)駕駛室內(nèi)部可以聽到高頻的嘯叫噪聲，測(cè)試人員初步判斷該噪聲來源于渦輪增壓器，經(jīng)振動(dòng)及噪聲測(cè)試后得出如下結(jié)論：

帶載加速時(shí)駕駛室內(nèi)部可以聽到的高頻嘯叫噪聲為增壓器BPF噪聲。BPF噪聲是葉輪掃氣產(chǎn)生的氣體渦流噪聲。它的產(chǎn)生機(jī)理是葉輪葉片旋轉(zhuǎn)中經(jīng)過葉尖部分時(shí)，經(jīng)過較大的壓力變化，對(duì)葉輪振動(dòng)產(chǎn)生較大的激振作用，引起渦輪葉片周期性振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲，當(dāng)中冷管路為金屬管時(shí)高頻振動(dòng)更容易輻射嘯叫噪聲。BPF噪聲的基頻為渦輪轉(zhuǎn)頻與葉片數(shù)乘積，同時(shí)考慮其諧波。

為了解決渦輪增壓器高頻嘯叫噪聲，在壓氣機(jī)出口中冷管處設(shè)計(jì)隔音降噪方案。目前，阻尼、隔振、降噪材料及結(jié)構(gòu)在汽車噪聲控制領(lǐng)域獲得了極為廣泛地應(yīng)用，如阻尼涂層、泡沫材料等，這些已成為改善車輛NVH性能最主要的工程處理手段。本文研究中采用某品牌降噪材料包裹壓氣機(jī)出口中冷管，減少BPF噪聲向外輻射以達(dá)到降低噪聲的效果，隨后進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證。

渦輪增壓器采用降噪材料前后測(cè)試結(jié)果如圖9所示，從圖中可以明顯看出應(yīng)用降噪材料后頻率為11kHz～12kHz的嘯叫噪聲降低10dB，并且司機(jī)主觀感受明顯，駕駛室內(nèi)嘯叫聲消失。

3 結(jié)論

（1）通過測(cè)試得出某牽引車定置怠速關(guān)閉空調(diào)情況下司機(jī)右耳噪聲為59dB（A），定置緩加速情況下司機(jī)右耳噪聲在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1900r/min時(shí)為72dB（A）;研究駕駛室內(nèi)噪聲傳遞路徑，可以得出優(yōu)化主副駕前圍的隔音是降低車內(nèi)噪聲的一個(gè)優(yōu)化方向;駕駛室內(nèi)噪聲和振動(dòng)關(guān)系密切，可以降低駕駛室內(nèi)振動(dòng)并且優(yōu)化駕駛室隔振以減少噪聲。這些優(yōu)化方向可以從源頭改善振動(dòng)特性降低噪聲以及切斷振動(dòng)噪聲傳遞的路徑，改進(jìn)涉及振動(dòng)噪聲傳遞的環(huán)節(jié)，使之對(duì)振動(dòng)噪聲具有明顯的衰減作用。

（2）通過測(cè)試得出某牽引車帶載加速時(shí)駕駛室聽到高頻的嘯叫噪聲為渦輪增壓器的BPF噪聲，使用降噪材料包裹增壓器壓氣機(jī)出口金屬中冷管能夠?qū)⒃搰[叫噪聲降低10dB，實(shí)車驗(yàn)證后主觀感受嘯叫聲消失，問題得到解決。

（3）隨著重卡行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于整車噪聲問題地研究已經(jīng)由最初的對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等主要部件的研究擴(kuò)大到對(duì)整車各個(gè)部件和方面的研究。未來重卡將向著更加環(huán)境友好、安全、舒適、低成本的方向發(fā)展，其中NVH性能占據(jù)很大比重。具有良好的NVH性能的整車不僅能夠?qū)崿F(xiàn)良好的動(dòng)力性能，也可以提升用戶的使用感受，在市場上將越來越受到用戶的青睞，因此，對(duì)于主機(jī)廠來說，必須開發(fā)具有良好NVH性能的產(chǎn)品才可以符合當(dāng)前市場的要求。

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