李智明，張濤

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230009）

某車型低轉速加速異音問題優(yōu)化的研究

李智明，張濤

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230009）

通過對發(fā)動機輪系及發(fā)電機的振動噪聲引發(fā)車內加速異音的機理進行闡述，及激勵源—傳遞路徑—車內響應的綜合分析，指出針對輪系及發(fā)電機引起汽車低轉速加速異音的處理方案。并在國內某一款車型上利用車內噪聲測試與分析，聲學照相機測試分析，傳遞路徑分析，路徑振動測試與分析等方法來詳細說明發(fā)電機及輪系引起的車內低轉速加速異音的問題確定、原因分析和優(yōu)化方案。最終該車低轉速加速異音問題得到解決。

發(fā)電機；低轉速加速異音；發(fā)動機輪系；聲學照相機測試分析；傳遞路徑分析

前言

隨著市場的發(fā)展，顧客對汽車的品質越來越關注。汽車界幾乎已經(jīng)形成了一個共識：NVH是決定汽車品質感最重要的指標。良好的汽車口碑必須有良好的NVH性能作為支撐。汽車包括發(fā)動機及其附件激勵、風激勵、路面激勵等多種振動噪聲源，其中發(fā)動機及其附件振動可能會導致加速異音產(chǎn)生。而加速異音會對駕乘者帶來主觀上的不適感，甚至會引發(fā)頭暈、惡心等現(xiàn)象。因此，加速異音的分析與控制顯得非常關鍵。

本文以某款車型為例，詳細說明了發(fā)動機輪系及發(fā)電機對低轉速加速異音的影響，采用車內噪聲測試與分析，聲學照相機測試分析，傳遞路徑分析，路徑振動測試與分析等方法，確定了車內異音產(chǎn)生的激勵源和傳遞路徑，最終通過發(fā)電機增加 OAD（Overrunning Alternator Decoupler 發(fā)電機單向耦合減振器）機構及更改輪系布置等噪聲源優(yōu)化方案，使該車型發(fā)動機輪系引起的低轉速加速車內異音問題得以解決。

1 發(fā)動機輪系引起車內異音分析

1.1 低轉速加速異音的產(chǎn)生機理

汽車的駕駛室構成封閉的空腔，形成了一個聲學系統(tǒng)。激勵源產(chǎn)生的噪聲振動可通過結構振動及聲學輻射兩條傳遞路徑到達車內的聲學系統(tǒng)。如果激勵源本身異常噪音很大，或者傳遞路徑中由于零部件共振響應很大時，就會在車內產(chǎn)生很強的異常聲波，形成異音。

1.2 發(fā)動機輪系激勵引起車內異音分析

發(fā)動機輪系工作時產(chǎn)生的異音，存在多種情況，主要有皮帶不對中噪聲、皮帶周向打滑噪聲、皮帶共振敲擊噪聲等，它們通過結構傳播也可通過輻射傳播。輻射傳遞路徑是通過前圍直接進行的聲輻射，結構傳遞路徑是由發(fā)動機輪系的振動激勵通過發(fā)動機殼體傳遞給發(fā)動機懸置系統(tǒng)，再由懸置系統(tǒng)通過接附點傳遞給車身，車身再把響應反饋給駕駛室內的乘員。發(fā)動機輪系的振源根據(jù)形成方式不同，導致異音頻率不同。由皮帶不對中引發(fā)異音，頻率一般為高頻竄動所致的沖擊摩擦噪音。由曲軸扭振引起的皮帶打滑異音，頻率范圍一般為高頻及其倍頻程。由皮帶共振產(chǎn)生的敲擊異音，頻率成分則為寬頻特性。懸置系統(tǒng)作為彈性元件連接發(fā)動機與車身，聲包系統(tǒng)作為吸隔聲元件隔絕發(fā)動機輻射噪聲，激勵源的能量在傳遞過程中，一般會得到較大的衰減。但是當這些激勵源產(chǎn)生的激勵力或噪音過大時，傳遞到車內的能量無法被完全衰減掉，就會在駕駛室內形成異常噪音。

2 傳遞路徑分析理論簡介

任何一個噪聲與振動系統(tǒng)都可以用激勵源—傳遞路徑—響應點這個模型來表示。

振動源的激勵通過傳遞路徑的衰減后到達響應點。為分析和控制響應點的振動和噪音，可以從三個方面考慮：首先是減小激勵源的激勵能量，其次是在改變傳遞路徑的特性，切斷或衰減振動，最后是改變響應點的參數(shù)，減小或吸收振動能量。

對于一個系統(tǒng)來說，假設其受到m個激勵力的作用，每一個激勵力都有x,y,z三個方向的分量，每個激勵力都對應有n個特定的傳遞路徑，那么這個激勵力分量和對應的某個傳遞路徑就產(chǎn)生一個系統(tǒng)響應分量[1]。以車內的噪聲聲壓作為響應，這個聲壓的分量就可以表示為：

其中Hmnk是傳遞函數(shù)，F(xiàn)nk是激勵力的頻譜。

車內噪聲聲壓受某個激勵力作用，傳遞過來的所有聲壓成分之和可以表示為：

車內噪聲受所有激勵力作用，傳遞過來的所有聲壓成分之和可以表示為：

3 案例分析

3.1 問題描述

某款SUV車型在發(fā)動機轉速達到1500~2000rpm區(qū)間時，在上坡或急加速等負載較大的工況，車內主觀感受到很強的“噠啦噠啦”異音。利用LMS設備進行了3WOT工況下的噪聲數(shù)據(jù)測試。測試結果見圖1所示。

圖1 3-WOT車內及發(fā)倉噪聲color map圖

從圖1的瀑布圖分析及濾波回放可以得出：該車在3WOT過程中，車內及發(fā)倉噪聲在1400rpm和1900rpm左右均存在異音，其頻譜特性為寬頻。

3.2 異常噪音源及傳遞路徑分析

3.2.1 FTA分析

如圖2所示，由于該異常噪音在發(fā)倉內也存在同樣的寬頻噪聲，故可判斷該異音與發(fā)動機及及附件相關。

圖2 源及傳遞路徑FTA分析

3.2.2 詳細噪聲源排查

如圖 3所示，利用聲學照相機，對寬頻異常噪音的1400Hz、1500Hz、1700Hz左右主要頻率進行聲學定位，發(fā)現(xiàn)該異音的位置與主觀評價位置相同，在發(fā)動機輪系附近。

圖3 聲學照相機排查

3.2.3 傳遞路徑分析

（1）結構傳遞路徑：右懸置作為輪系振動的最重要結構傳遞路徑，在出現(xiàn)異音時的隔振率表現(xiàn)如下：除了 1600rpm左右Z向18dB，1900rpm左右Z向18dB，其他方向均大于20dB，已起到了很好的隔振作用。故該傳遞路徑的優(yōu)化空間較小。

圖4 懸置隔振率分析

（2）輻射傳遞路徑：發(fā)動機右側聲傳函，作為輪系輻射噪聲的重要輻射傳遞路徑，將其與標桿車進行對比測試發(fā)現(xiàn)相當，空氣傳播的吸隔聲能力優(yōu)化空間也較小。

圖5 發(fā)動機右側聲傳函

3.3 優(yōu)化方案確定及效果驗證

根據(jù)以上內容，已經(jīng)確定發(fā)動機的輪系的異音通過懸置結構及前圍輻射等路徑傳遞至車內。因此，正常方法是可以制定三套方案用于消除車內異音。第一套方案是控制噪聲源，改變發(fā)動機輪系結構及附件結構，第二套方案是改變傳遞路徑，如提高懸置隔振率，增加聲學包用料等方法來降低傳遞率，但該方案在傳遞路徑分析過程中已確定了優(yōu)化空間有限。第三套方案是在車身壁板處增加增強墊，但對于200Hz頻率以上的振動，增強墊對剛度的提升效果已經(jīng)不明顯。

綜上，故確認整改方案為控制噪聲源，如圖6、圖7所示，將原有發(fā)電機更改為帶 OAD結構的發(fā)電機，同時將輪系結構進行變更。

圖6 發(fā)電機增加OAD機構示意

圖7 更改輪系結構示意

圖8 發(fā)動機臺架驗證效果

圖9 整車發(fā)倉噪聲驗證效果

圖10 整車駕右噪聲驗證效果

如圖8、圖9、圖10所示，將原有的發(fā)電機及輪系進行變更后，無論是從臺架上驗證發(fā)動機的輻射噪音，還是在整車上驗證發(fā)動機近場噪聲及駕右噪聲，整改后1500-2000rpm寬頻噪音均完全消除，主觀評價可以接受。

4 結束語

（1）通過本文的案例的分析驗證可知，當激勵源的振動噪聲能量過大時。異音優(yōu)化問題已不能通過傳遞路徑的優(yōu)化來解決，需要通過控制噪聲源的方法，從根源上解決由發(fā)動機輪系引發(fā)的低轉速加速噪聲大問題。

（2）由于發(fā)動機輪系等附件的整改周期及難度較大，在原因分析及方案驗證過程中需要驗證充分。否則在整改推進過程中會遇到很大大阻礙，因此關注傳遞路徑分析，聲學相機聲源定位分析，是非常重要的。

[1] 龐劍,諶剛,何華.汽車噪聲與振動-理論與應用[M].北京:北京理工大學出版社,2006.

Research on optimization of low speed accelerating strange niose problem of a certain type of vehicle

Li Zhiming, Zhang Tao
（Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230009）

Through the analysis of the mechanism of the acceleration strange niose in the vehicle and the vibration noise of the engine train and the generator, and the comprehensive analysis of the excitation source-transmission path-interior response, the paper points out the treatment scheme for the low speed acceleration of the automobile caused by the gear train and the generator. In a domestic model, using the internal noise test and analysis, acoustic camera test analysis,transmission path analysis, path vibration test and analysis methods to detailed description of the generator and train caused by the low speed of the car, the problem of determination, cause analysis and optimization. Finally, the problem of the low speed and acceleration of the vehicle is solved.

Generator; low speed acceleration strange niose; engine gear train; acoustic camera test analysis; trans-mission path analysis

U464

A

1671-7988 (2017)21-181-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.062

CLC NO.: U464

A

1671-7988 (2017)21-181-03

李智明，男，（1988-），主管工程師，就職于江淮汽車集團股份有限公司技術中心NVH設計開發(fā)部。張濤，男，（1992-），工程師，就職于江淮汽車股份集團有限公司技術中心NVH設計開發(fā)部。