何延剛，張鶴，麻金賀，祝文舉

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某MPV車(chē)型車(chē)內(nèi)泄氣聲產(chǎn)生機(jī)理分析及解決措施

何延剛，張鶴，麻金賀，祝文舉

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

對(duì)某MPV車(chē)內(nèi)噪聲進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)，急踩急松油門(mén)時(shí)存在一段的高頻噪聲，類(lèi)似于“去去”的聲音，降低整車(chē)的品質(zhì)。通過(guò)試驗(yàn)和分析該段噪聲的特性及產(chǎn)生的機(jī)理，通過(guò)對(duì)空濾器出氣管出氣管的優(yōu)化設(shè)計(jì)降低這顯著噪聲，改善了整車(chē)NVH性能，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

高頻噪聲；降噪措施；“去去”聲

CLC NO.:U473.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-22-03

前言

隨著排放法規(guī)日益要求嚴(yán)格，乘用車(chē)整車(chē)已向小排量增壓型發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)型的整車(chē)增多導(dǎo)致渦輪增壓器產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題也逐漸得到關(guān)注。用戶(hù)對(duì)整車(chē)要求越來(lái)越高，整車(chē)的車(chē)內(nèi)噪聲也是用戶(hù)關(guān)注的主要指標(biāo)。

近年來(lái)，車(chē)內(nèi)噪聲已成為乘用車(chē)品質(zhì)的考察因素之一，與乘坐振動(dòng)等級(jí)一樣，作為判斷汽車(chē)舒適性的主要指標(biāo)。車(chē)內(nèi)噪聲的設(shè)計(jì)目標(biāo)值已成為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的重要任務(wù)。發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件、底盤(pán)和路面等作為振源和聲源均可激發(fā)出車(chē)內(nèi)噪聲，其傳播有兩個(gè)途徑[1]：一是通過(guò)車(chē)身壁板上的孔、縫直接傳入車(chē)內(nèi)，常稱(chēng)為空氣傳播噪聲，主要頻率在500Hz以上；二是作用于車(chē)身壁板，激發(fā)壁板的振動(dòng)而對(duì)外輻射噪聲，常稱(chēng)為固體傳播噪聲，400Hz以下占主導(dǎo)。因此，只有首先清楚室內(nèi)噪聲的特性、產(chǎn)生機(jī)理及其傳遞路徑等，才能對(duì)癥下藥，有效地控制車(chē)內(nèi)噪聲水平。

本文所針對(duì)的某MPV車(chē)型在急踩急松油門(mén)過(guò)程中存在的高頻噪聲，類(lèi)似于“去去”的聲音，利用LMS數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，試驗(yàn)測(cè)試及各分析方法成功的辨別出該噪聲的特性及產(chǎn)生機(jī)理，并采取優(yōu)化空濾出氣管有效的降低這種“去去”噪聲，大大提高整車(chē)的舒適性。

1 高頻噪聲

將某MPV車(chē)型放置在良好路面上，在III擋全油門(mén)加速（WOT）工況下的進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)?，F(xiàn)象如下：第一，在急加速急松油門(mén)的情況下整車(chē)前排可清楚聽(tīng)到 “去去”的聲音，整車(chē)后排聽(tīng)不到；第二原地怠速打開(kāi)發(fā)艙蓋，發(fā)現(xiàn)“去去”聲從渦輪增壓器區(qū)域傳出來(lái)的；第三，在急松油門(mén)踏板以后，噪聲未立刻開(kāi)始下降，略停一會(huì)下降。從而判斷此噪聲是從渦輪增壓器里面?zhèn)鞒鰜?lái)的，理由如下，像這類(lèi)高頻噪聲一般只有風(fēng)噪，制動(dòng)噪聲，發(fā)動(dòng)機(jī)透過(guò)音，由于能夠清楚地感覺(jué)到聲音是由駕駛席前方傳來(lái)，因此本現(xiàn)象就是發(fā)動(dòng)機(jī)的透過(guò)音。而發(fā)動(dòng)機(jī)的透過(guò)音一般包括進(jìn)氣噪聲和渦輪增壓器噪聲，但進(jìn)氣噪聲基本上在300Hz一下，而且若是進(jìn)氣噪聲在松開(kāi)油門(mén)踏板后聲音就會(huì)立刻消失，故此噪聲并非是進(jìn)氣噪聲，綜上所述：此噪聲來(lái)源于增壓器。以此進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，在此工況下，采用LMS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測(cè)量該MPV車(chē)型駕駛員右耳處的聲音信號(hào)。在相同工況下，采用LMS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測(cè)量將增壓器包裹后的駕駛員右耳處的聲音信號(hào)。圖1是該MPV車(chē)型進(jìn)氣口噪聲譜。圖2是該車(chē)型包裹增壓器進(jìn)氣口噪聲譜。

圖1 3-WOT，進(jìn)氣口噪聲譜（track time），頻率區(qū)間1000～3000

圖2 3-WOT，包裹增壓器進(jìn)氣口噪聲譜（track time），頻率區(qū)間1000～3000Hz

通過(guò)圖1和圖2對(duì)比可以看出，可以確定該MPV車(chē)型在加速過(guò)程中，在車(chē)內(nèi)聽(tīng)到類(lèi)似漏氣的“去去”噪聲為增壓器噪聲，頻率在1000～3000Hz的寬頻帶內(nèi)，在1000～1800Hz頻帶內(nèi)能量更為集中（1800Hz～3000Hz能量較弱）。

2 泄氣噪聲產(chǎn)生機(jī)理及其整改

2.1 增壓器泄氣聲原因分析

渦輪增壓技術(shù)的使用大大提高了發(fā)動(dòng)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、減少尾管排放，但是對(duì)汽車(chē)NVH提出巨大的挑戰(zhàn)。增壓器的使用使進(jìn)排氣系統(tǒng)管道中的氣流不穩(wěn)定而出現(xiàn)湍流現(xiàn)象，易產(chǎn)生增壓器的Whoose、泄氣和嘯叫聲[2]。壓器泄氣聲是非常常見(jiàn)的渦輪增壓器噪聲，主要出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)瞬時(shí)加速然后釋放，增壓器轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速后突然下情況下出現(xiàn)。

本MMPV車(chē)型的增壓器噪聲為泄氣聲，其產(chǎn)生該噪聲的原因?yàn)椋核捎烷T(mén)時(shí)節(jié)氣門(mén)通過(guò)的氣流變小甚至關(guān)閉，在節(jié)氣門(mén)之前的管路的壓力瞬時(shí)變高此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)吸入氣體，在進(jìn)氣歧管形成一個(gè)負(fù)壓，與節(jié)氣門(mén)前的高壓共同作用將旁通閥打開(kāi)，使節(jié)氣門(mén)前的高壓氣體旁通到壓前管路，實(shí)現(xiàn)泄壓的目的。這樣可以保護(hù)增壓器和管路。泄氣伐開(kāi)啟前兩端有壓力差。在泄氣伐的快速開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中，將產(chǎn)生壓力波，該壓力波沿進(jìn)氣系統(tǒng)傳播，產(chǎn)生“去去”聲。

在快速松油門(mén)的瞬間，駕駛員位置會(huì)聽(tīng)到明顯的泄氣異響。 經(jīng)排查，此問(wèn)題主要由于渦輪增壓器中的高壓氣體釋放至進(jìn)氣管道，通過(guò)進(jìn)氣管口輻射到乘員艙。由測(cè)試數(shù)據(jù)可知，泄氣聲在進(jìn)氣口位置主要表現(xiàn)在1000-3000Hz 之間，其中1000-1800Hz 幅值最大，在駕駛員右耳位置頻率范圍與進(jìn)氣口一致。圖3是該車(chē)型進(jìn)駕右噪聲譜。圖4是該車(chē)型包裹增壓器駕右噪聲譜。綜上所述，可以確定該車(chē)型在加速過(guò)程中，在車(chē)內(nèi)聽(tīng)到類(lèi)似漏氣的“去去”異響，為增壓器泄氣聲。

圖3 3-WOT，駕右噪聲譜（track time），頻率區(qū)間1000～3000Hz

圖4 3-WOT，包裹增壓器駕右噪聲譜（track time），頻率區(qū)間1000～3000Hz

2.2 泄氣聲整改

圖4

圖5

目前降低增壓器泄氣噪聲的方法主要有三種，第一種是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器上的放氣閥直徑調(diào)整；第二種是標(biāo)定程序調(diào)整，比如調(diào)整閥門(mén)打開(kāi)時(shí)間；第三種是在進(jìn)氣系統(tǒng)上增加消音原件。調(diào)整壓器上的放氣閥直徑缺點(diǎn)是開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高；調(diào)整標(biāo)定數(shù)據(jù)會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率扭矩，同時(shí)標(biāo)定周期及費(fèi)用也很高，故主機(jī)廠(chǎng)一般均不采用此兩種整改方案。在進(jìn)氣系統(tǒng)上增加消聲原件為目前均采用降噪手段，在增壓器進(jìn)出氣管上增加高頻消聲器可有效的降低增壓器泄氣聲。本整改方案由于根據(jù)發(fā)艙布置及周邊件間隙，在增壓器進(jìn)氣管上增加高頻消聲器，如圖4所示帶有高頻消聲器的空濾器出氣管，圖5為高頻消聲器結(jié)構(gòu)。

2.2.1 高頻消聲器CAE分析

利用CAE求解軟件：LMS Virtual.Lab Acoustics v11-SL2 win64，計(jì)算其在1000～3000Hz傳遞損失，如圖6所示。計(jì)算條件如下：

計(jì)算邊界：

聲速：340m/s

空氣密度：1.225kg/m3

空氣流速：0m/s

入口邊界：-1振速的激勵(lì)

出口邊界：全吸聲

計(jì)算范圍：1000～3000Hz step 25Hz

圖6

由CAE分析結(jié)果可知，該諧振消聲器針對(duì)1000～3000Hz均有5dB以上消聲量，可滿(mǎn)足針對(duì)性的消聲要求。

2.2.2 高頻消聲器實(shí)車(chē)驗(yàn)證

在相同工況下，分別測(cè)量安裝有高頻消聲器和沒(méi)有安裝高頻消音器的該車(chē)型駕駛員右耳的聲音信號(hào)。結(jié)果如圖6：增加高頻消聲器對(duì)比頻譜圖所示：圖7為1/3倍頻圖，藍(lán)：有高頻消聲器；綠：無(wú)高頻消聲器。

從計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果表明：該增加高頻消聲器后車(chē)內(nèi)噪聲在1600Hz時(shí)由48dB(A)降到42dB（A）有6dB（A）降低；車(chē)內(nèi)噪聲在1000Hz～1800Hz之間均有下5dB（A）以上消聲量；對(duì)其它頻段也有一定的消聲量，加速后松油門(mén)后車(chē)內(nèi)泄氣聲明顯下降。

圖6 增加高頻消聲器對(duì)比頻譜

圖7 1/3倍頻圖對(duì)比圖

3 結(jié)論

該MPV車(chē)型急加速松油門(mén)時(shí)存在1000~1800Hz均有5dB（A）以上消聲器量，車(chē)內(nèi)噪聲可達(dá)到合資品牌水平。在增壓器進(jìn)出氣管路上增加高頻消聲器可大大降低增壓器泄氣聲，使車(chē)內(nèi)噪聲品質(zhì)大大挺高，而且在增壓器進(jìn)出氣管上增加高頻消聲器更容易布置，且成本增加少，開(kāi)發(fā)周期短。

[1] 陳南, 張建潤(rùn), 孫蓓蓓.汽車(chē)振動(dòng)與噪聲控制.第一版.第一版.北京：人民交通出版社,2005.

[2] 朱海林, 渦輪增壓器原理[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,1985年6月第1版.

A MPV model inside the Frustrated noise generation mechanism analysis and solutions

He Yangang, Zhang He, Ma Jinhe, Zhu Wenju
( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd. Anhui Hefei 230601 )

Subjective evealuation of interior noise of a MPV, There is a high frequency noise when the accelerator is pressed quicky, so the sound quality of the vehicle is reduced. Through the experiment and anaiysis of the of the air outlet of the air filter reduser the singnificant noise.Improve the performance of vehicle NVH and improve product competitiveness.

High-frequency noise; noise reduction measures; “hissing”sound

U473.2

A

1671-7988 (2017)13-22-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.13.007

何延剛（1984-），男，底盤(pán)設(shè)計(jì)工程師，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)有限公司技術(shù)中心 。