廂式貨車(chē)車(chē)內(nèi)共鳴音分析與控制

殷金祥，遲光亮，岳 濤，易輝強(qiáng)

廂式貨車(chē)車(chē)內(nèi)共鳴音分析與控制

殷金祥，遲光亮，岳 濤，易輝強(qiáng)

（濰柴動(dòng)力上海研發(fā)中心，上海 201114）

為解決輕型廂式卡車(chē)特有的由于聲腔共振引起車(chē)內(nèi)共鳴音問(wèn)題，文章對(duì)輕卡車(chē)內(nèi)噪音產(chǎn)生的機(jī)理及傳遞路徑進(jìn)行了闡述，提出了相應(yīng)的排查思路，從激勵(lì)源、傳遞路徑、響應(yīng)點(diǎn)方面進(jìn)行了分析，最后對(duì)駕駛室與貨箱之間的空隙形成的聲腔共振進(jìn)行了分析，確定了產(chǎn)生問(wèn)題的原因，提出了導(dǎo)流罩優(yōu)化的解決方案。從實(shí)際測(cè)試結(jié)果上看，效果明顯，對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的解決具有指導(dǎo)意義。

廂式貨車(chē)；共鳴音；聲腔共振；導(dǎo)流罩

隨著國(guó)內(nèi)卡車(chē)使用者年輕化趨勢(shì)的加大，人們對(duì)卡車(chē)的要求不再只停留在商用車(chē)能拉能載工具的要求上，同時(shí)對(duì)整車(chē)振動(dòng)噪音要求也在逐漸提高，并且整車(chē)舒適性能已成為卡車(chē)廠家與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之間相互競(jìng)爭(zhēng)的重要砝碼。

輕型廂式貨車(chē)是城市物流的主要用車(chē)，一般由駕駛室、導(dǎo)流罩、貨廂等組成。其中導(dǎo)流罩的作用，為了降低風(fēng)阻，減少油耗而設(shè)計(jì)，同時(shí)一定程度上降低整車(chē)風(fēng)噪。由于整車(chē)成本問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)輕卡很少采用全包圍型式導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)。對(duì)于同一底盤(pán)的輕卡，經(jīng)常會(huì)匹配不同尺寸的駕駛室與貨箱，出現(xiàn)駕駛室與貨箱尺寸存在不匹配現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致整車(chē)噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）問(wèn)題產(chǎn)生。

本文針對(duì)輕型廂式卡車(chē)特有的車(chē)內(nèi)共鳴音問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)輕卡車(chē)內(nèi)噪音產(chǎn)生的要素、傳遞路徑進(jìn)行了闡述，同時(shí)就車(chē)內(nèi)噪音問(wèn)題提出相應(yīng)的排查思路，最后對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題的原因，提出相應(yīng)的解決方案。

1 卡車(chē)車(chē)內(nèi)噪音產(chǎn)生機(jī)理

形成卡車(chē)車(chē)內(nèi)噪音的因素如下[1-2]：

（1）激勵(lì)源方面，有發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件激勵(lì)、路面激勵(lì)和風(fēng)激勵(lì)；

（2）傳遞路徑方面，有傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架、車(chē)架、駕駛室、貨箱等。

各激勵(lì)源和相應(yīng)響應(yīng)之間的傳遞關(guān)系，如圖1所示。

圖1 卡車(chē)車(chē)內(nèi)噪音機(jī)理圖

2 問(wèn)題描述

某廂式貨車(chē)，貨廂長(zhǎng)寬高尺寸為4 180 mm× 2 100 mm×2 100 mm。在全油門(mén)加速及勻速行駛時(shí)，車(chē)內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)160 Hz左右的車(chē)內(nèi)共鳴音，如圖2、圖3所示。同時(shí)主觀評(píng)價(jià)車(chē)內(nèi)噪音是從駕駛室后部傳遞過(guò)來(lái)，伴有壓耳感，讓人感覺(jué)煩躁、不舒服。

圖2 5擋WOT圖

圖3 80 km/h時(shí)車(chē)內(nèi)噪音

3 問(wèn)題排查

160 Hz車(chē)內(nèi)噪音問(wèn)題屬于中低頻車(chē)內(nèi)噪音，根據(jù)卡車(chē)各部件的頻譜特性[3-5]，產(chǎn)生此類(lèi)噪音的常見(jiàn)部件主要有進(jìn)排氣噪音、傳動(dòng)系統(tǒng)共振、車(chē)身鈑金共振、貨箱鈑金共振以及聲腔共鳴等。

3.1 激勵(lì)源排查

根據(jù)卡車(chē)車(chē)內(nèi)噪音產(chǎn)生的機(jī)理圖，首先對(duì)激勵(lì)源進(jìn)行分析排查。為確認(rèn)噪音是否為發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)排氣及其相關(guān)附件激勵(lì)所引起的，因此進(jìn)行熄火滑行試驗(yàn)。頻譜如圖4、圖5所示，可以看出車(chē)內(nèi)160 Hz的噪聲依然存在，通過(guò)此次試驗(yàn)，基本可以排除車(chē)內(nèi)160 Hz的噪音與發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)源的相關(guān)性。

圖4 5擋滑行圖

圖5 滑行時(shí)80 m/h時(shí)車(chē)內(nèi)噪音頻譜

同時(shí)，為確認(rèn)噪音是否為路面激勵(lì)及傳動(dòng)系統(tǒng)共振影響的，根據(jù)卡車(chē)車(chē)內(nèi)噪音產(chǎn)生的機(jī)理圖，路面激勵(lì)及傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)都會(huì)通過(guò)車(chē)架傳入車(chē)身。在車(chē)架上布置一個(gè)振動(dòng)傳感器，進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，頻譜如圖6所示，發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有出現(xiàn)160 Hz共振帶。通過(guò)此次試驗(yàn)，基本可以排除車(chē)內(nèi)160 Hz的噪音與路面激勵(lì)及傳動(dòng)系統(tǒng)共振的相關(guān)性。

圖6 5擋WOT時(shí)車(chē)架端振動(dòng)頻譜

3.2 響應(yīng)點(diǎn)排查

為確認(rèn)160 Hz噪音是否為車(chē)身、貨箱等相關(guān)部件振動(dòng)產(chǎn)生的噪音，對(duì)最有可能產(chǎn)生振動(dòng)的部件，利用錘點(diǎn)法進(jìn)行頻響函數(shù)（Frequency Response Function, FRF）試驗(yàn)，如圖7—圖9所示，相關(guān)部件并沒(méi)有出現(xiàn)160 Hz峰值響應(yīng)。

圖7 頂篷FRF

圖8 后圍FRF

圖9 貨箱前面板FRF

3.3 聲腔共振排查

根據(jù)主觀評(píng)價(jià)，車(chē)內(nèi)噪音是從駕駛室后部傳遞過(guò)來(lái)的，由于廂式輕卡駕駛室與貨箱之間存在空隙，如圖10所示，常用的導(dǎo)流罩不能對(duì)駕駛室與貨箱之間的空隙形成有效的遮擋，從而空隙在車(chē)輛行駛過(guò)程中，最有可能引起的聲腔共振。根據(jù)貨箱長(zhǎng)寬尺寸2 100 mm×2 100 mm，由頻率與波長(zhǎng)的關(guān)系，聲速等于波長(zhǎng)乘以頻率，可得此空隙能產(chǎn)生161 Hz的駐波共鳴音。為驗(yàn)證是否為此空隙引起的噪音，于是在駕駛室與貨箱之間的空隙中填充吸音棉，進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)160 Hz聲音消除，如圖11、圖12所示。

圖10 廂式輕卡圖

4 量產(chǎn)方案驗(yàn)證

為對(duì)駕駛室與貨箱之間的空隙進(jìn)行有效的遮擋，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)導(dǎo)流罩進(jìn)行全包圍型式優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖13所示，使車(chē)輛在行駛過(guò)程中，風(fēng)不能進(jìn)入駕駛室與貨箱之間的空隙，因此，避免產(chǎn)生聲腔共振。對(duì)其進(jìn)行了裝車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證，車(chē)內(nèi)噪音頻譜如圖14、圖15所示，從試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，采用全包圍的導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)，車(chē)內(nèi)噪音有明顯改善，在勻速80 km/h時(shí)，車(chē)內(nèi)噪音降低3 dB(A)左右。

圖13 全包圍式駕駛室

圖14 5擋WOT圖

圖15 80 km/h時(shí)車(chē)內(nèi)噪音對(duì)比

5 結(jié)論

對(duì)于廂式貨車(chē)，駕駛室與貨箱之間的空隙，設(shè)計(jì)時(shí)不能有效進(jìn)行導(dǎo)流，會(huì)產(chǎn)生廂式貨箱特有的車(chē)內(nèi)共鳴音問(wèn)題，本文對(duì)這類(lèi)問(wèn)題的排查過(guò)程進(jìn)行了闡述，提供了相關(guān)排查思路，同時(shí)對(duì)其產(chǎn)生共鳴的原因進(jìn)行了說(shuō)明，通過(guò)導(dǎo)流罩進(jìn)行全包圍型式優(yōu)化設(shè)計(jì)，使車(chē)內(nèi)噪音取得了大幅度改善，對(duì)廂式輕卡設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

[1] 梁宏舉.輕型卡車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲傳遞路徑分析[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2018,43(24):76-79.

[2] 運(yùn)偉國(guó).重型卡車(chē)主要噪聲源分析與降噪方法研究[J].汽車(chē)科技,2011(4):52-55.

[3] 劉顯臣.汽車(chē)NVH綜合技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014.

[4] 殷金祥.轎車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲源識(shí)別方法研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007(12):165-168.

[5] 譚祥軍.從這里學(xué)NVH:噪聲、振動(dòng)、模態(tài)分析的入門(mén)與進(jìn)階[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2021.

Research on Resonance Sound in Van Truck

YIN Jinxiang, CHI Guangliang, YUE Tao, YI Huiqiang

( Shanghai R & D Center, WeiChai Power Company Limited, Shanghai 201114, China )

To solve the problem of resonance sound in van truck caused by the gap between cab and cargo,the mechanism of noise generation and its transmission path are proposed, and the corresponding troubleshooting ideas are put forward, which is carried out from the aspects of excitation source, transmission path and response point, and the resonance the corresponding solutions to the problems are addressed. From the test results, the effect is obvious, which has significance for the solution of engineering problems.

Van truck; Resonance; Cavity resonance; Wind deflector

U469.2

A

1671-7988(2022)23-176-05

U469.2

A

1671-7988(2022)23-176-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.023.032

殷金祥（1973—），男，博士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)檎?chē)NVH開(kāi)發(fā)，E-mail:yjxiii@163.com。