王小燕 劉濤

摘 要：某SUV量產(chǎn)車(chē)型售后客戶(hù)抱怨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3000～4000rpm時(shí)車(chē)內(nèi)加速噪聲大，通過(guò)主觀評(píng)價(jià)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(yàn)和仿真相結(jié)合的方法分析了轟鳴聲的形成原因，識(shí)別了轟鳴聲的主要傳遞路徑，確認(rèn)了副車(chē)架模態(tài)對(duì)車(chē)內(nèi)轟鳴聲的影響。通過(guò)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(hù)抱怨的車(chē)內(nèi)加速噪聲大的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：轟鳴聲；模態(tài)試驗(yàn)；傳遞路徑分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U467.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(chē)迅速普及，消費(fèi)者對(duì)車(chē)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(xué)舒適性。加速是客戶(hù)最常使用的工況之一，加速時(shí)車(chē)內(nèi)噪聲的線(xiàn)性度及柔和度是客戶(hù)重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)。轟鳴聲是加速時(shí)車(chē)內(nèi)噪聲問(wèn)題的主要表現(xiàn)之一，整車(chē)加速噪聲的提升主要集中在改

善車(chē)內(nèi)噪聲的線(xiàn)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(yùn)用到轟鳴聲的產(chǎn)生機(jī)理研究上，通過(guò)上述相關(guān)方法確定轟鳴聲的振動(dòng)激勵(lì)來(lái)源。優(yōu)化車(chē)內(nèi)轟鳴聲主要從傳遞路徑入手，重點(diǎn)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(dòng)軸的固有特性、安裝扭轉(zhuǎn)減振器、改變副車(chē)架結(jié)構(gòu)、優(yōu)化懸架等[3]。

某款小型SUV售后一季度市場(chǎng)調(diào)研顯示，顧客最煩惱的問(wèn)題共175個(gè)，其中聲學(xué)舒適性問(wèn)題占32%（車(chē)速稍快時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音大/行駛時(shí)噪音偏大），而車(chē)內(nèi)加速噪聲大占聲學(xué)舒適性問(wèn)題的37.5%。本文針對(duì)售后市場(chǎng)抱怨的車(chē)內(nèi)加速噪聲大的問(wèn)題，首先通過(guò)主觀評(píng)價(jià)將客戶(hù)抱怨語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為工程技術(shù)語(yǔ)言，識(shí)別出客戶(hù)抱怨的主要問(wèn)題為加速3000～4000rpm時(shí)車(chē)內(nèi)存在轟鳴聲。其次從傳遞路徑角度識(shí)別出車(chē)內(nèi)轟鳴聲的主要來(lái)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(chē)內(nèi)聲學(xué)舒適性，快速降低市場(chǎng)抱怨。

2 問(wèn)題分析

某小型SUV加速行駛時(shí)，售后市場(chǎng)反饋車(chē)速稍快時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音大/行駛時(shí)噪音偏大。為快速響應(yīng)市場(chǎng)反饋，擬采用復(fù)現(xiàn)顧客實(shí)際使用的工況進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)量。主觀評(píng)價(jià)及客觀測(cè)試工況為3檔全油門(mén)加速，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為1000～5000rpm。主觀評(píng)價(jià)加速過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在3000～4000rpm車(chē)內(nèi)噪聲偏大并伴隨轟鳴聲，復(fù)現(xiàn)客戶(hù)抱怨問(wèn)題。圖1給出了車(chē)內(nèi)前排駕駛員左耳及后排乘客右耳處聲壓級(jí)測(cè)試曲線(xiàn)。

由圖1可知：在3檔加速工況下，2個(gè)噪聲測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3000～4000rpm內(nèi)偏大，尤其3500rpm左右存在噪聲峰值，主觀評(píng)價(jià)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(duì)于搭載四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛，車(chē)內(nèi)轟鳴聲主要由發(fā)動(dòng)機(jī)2階激勵(lì)引起，通過(guò)懸置系統(tǒng)、排氣吊鉤、傳動(dòng)軸、副車(chē)架等路徑將振動(dòng)傳遞至車(chē)身引起車(chē)身壁板結(jié)構(gòu)共振并輻射噪聲。針對(duì)售后抱怨的加速過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3500rpm左右（發(fā)動(dòng)機(jī)2階點(diǎn)火激勵(lì)頻率為116.7Hz）車(chē)內(nèi)存在噪聲峰值的問(wèn)題，通過(guò)整車(chē)結(jié)構(gòu)傳遞路徑分析，結(jié)合前期開(kāi)發(fā)階段NVH調(diào)教經(jīng)驗(yàn)，初步判斷該噪聲峰值可能由底盤(pán)部分零部件共振導(dǎo)致。對(duì)底盤(pán)相關(guān)零部件進(jìn)行模態(tài)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明副車(chē)架安裝一階彎曲模態(tài)為116.8Hz，見(jiàn)圖2，與發(fā)動(dòng)機(jī)3500rpm下的點(diǎn)火激勵(lì)頻率接近，容易產(chǎn)生共振，振動(dòng)經(jīng)車(chē)身板件傳遞，產(chǎn)生輻射噪聲，最終導(dǎo)致車(chē)內(nèi)噪聲在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3500rpm附近產(chǎn)生噪聲峰值。

3 副車(chē)架優(yōu)化方案

圖3給出了懸置和副車(chē)架的安裝示意圖。左右懸置均安裝在副車(chē)架上，造成副車(chē)架的安裝模態(tài)偏低。加速過(guò)程中，動(dòng)力總成的激勵(lì)經(jīng)懸置衰減傳遞至副車(chē)架，激起副車(chē)架的固有模態(tài)產(chǎn)生共振，導(dǎo)致車(chē)內(nèi)產(chǎn)生噪聲峰值。

由于該SUV車(chē)型是量產(chǎn)車(chē)型，從改進(jìn)周期和成本的角度考慮，首先運(yùn)用CAE仿真手段，對(duì)前艙車(chē)架及副車(chē)架進(jìn)行建模分析，給出前艙車(chē)架及副車(chē)架安裝模態(tài)陣型，詳見(jiàn)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(gè)優(yōu)化方案：（1）前艙縱梁與防火墻搭接處加強(qiáng)；（2）副車(chē)架本體加強(qiáng)。

3.1 縱梁與前擋板連接處加強(qiáng)方案

從實(shí)車(chē)改進(jìn)的快速實(shí)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(jiàn)圖6。從CAE分析結(jié)果可以看出，增加支架后副車(chē)架上振動(dòng)響應(yīng)在130Hz以前、150-230Hz均有改善，為保證方案的有效性，需實(shí)車(chē)進(jìn)一步驗(yàn)證效果。

3.2 副車(chē)架加強(qiáng)方案

在副車(chē)架上增加一個(gè)槽鋼，尺寸為270×65×30，增加此槽鋼，理論計(jì)算副車(chē)架安裝模態(tài)提高2Hz，振動(dòng)峰值改善不明顯。且此方案影響整車(chē)通過(guò)性，且開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，因此不建議采用此方案。

4 優(yōu)化方案實(shí)施驗(yàn)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(chē)驗(yàn)證。圖9給出了優(yōu)化方案1的副車(chē)架模態(tài)測(cè)試結(jié)果。優(yōu)化后的副車(chē)架一階彎曲模態(tài)提高10Hz。圖10給出了優(yōu)化前后車(chē)內(nèi)前后排噪聲測(cè)試結(jié)果對(duì)比曲線(xiàn)。

從圖10可以看出，2000rpm以上加速車(chē)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(píng)價(jià)加速過(guò)程車(chē)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(shí)車(chē)改制3臺(tái)不同配置的車(chē)進(jìn)行一致性驗(yàn)證。3臺(tái)車(chē)客觀測(cè)試結(jié)果及主觀評(píng)價(jià)結(jié)果均與首臺(tái)改制樣車(chē)一致。因此，針對(duì)該車(chē)型顧客抱怨的加速車(chē)內(nèi)噪聲大的問(wèn)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(yǔ)

通過(guò)對(duì)某SUV車(chē)型加速過(guò)程中車(chē)內(nèi)噪聲大問(wèn)題的分析，確定副車(chē)架為問(wèn)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(lèi)似工程問(wèn)題提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王登峰，李未，陳書(shū)明等.動(dòng)力總成振動(dòng)對(duì)整車(chē)行駛平順性的傳遞路徑分析[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)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(chē)轟鳴聲產(chǎn)生機(jī)理與分析方法研究[J].噪聲與振動(dòng)控制，2008（2）：79-81

[4]宋百忠，王海林，劉強(qiáng)，楊安志，趙福全.發(fā)動(dòng)機(jī)艙結(jié)構(gòu)對(duì)加速工況車(chē)內(nèi)噪聲的影響.汽車(chē)技術(shù)，2013，1：8-10.

[5]王若平，張旭，夏仕朝，李文武.某MPV 車(chē)內(nèi)轟鳴噪聲試驗(yàn)分析與降噪改進(jìn)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2018（ 1）：28-34.