王則路

摘要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，純電動車應(yīng)用越來越廣泛。純電動客車車內(nèi)噪聲源主要有驅(qū)動電機(jī)、空調(diào)、傳動系統(tǒng)及高速行駛時的風(fēng)噪等。與燃油車相比，其空調(diào)噪聲更加凸顯，乘客主觀感受更為強(qiáng)烈。純電動客車空調(diào)系統(tǒng)在高擋位工作時會產(chǎn)生較明顯的車內(nèi)噪聲，在南方天氣炎熱的城市，空調(diào)長期高負(fù)荷工作產(chǎn)生的噪聲較易被乘員識別，常引起心情煩躁等負(fù)面情緒。純電動客車空調(diào)系統(tǒng)噪聲問題已經(jīng)引起各汽車廠家與學(xué)術(shù)界的廣泛研究。

關(guān)鍵詞：純電動客車;空調(diào)系統(tǒng);噪聲分析;改進(jìn)

引言

車內(nèi)噪聲主要有兩個來源：噪聲源和振動源，包括發(fā)動機(jī)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、附件系統(tǒng)、路面、冷卻風(fēng)扇、空調(diào)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)等。各個激勵有各自不同的傳遞路徑，最終疊加到達(dá)目標(biāo)位置形成噪聲。為了優(yōu)化車內(nèi)噪聲，需要對各個激勵及其傳遞路徑進(jìn)行研究。傳遞路徑主要包括結(jié)構(gòu)和空氣。結(jié)構(gòu)聲是振動源或聲源激勵車身板件，車內(nèi)空氣又在車身板件的振動激勵下產(chǎn)生噪聲;空氣聲主要通過門、窗、車身板件間的縫隙傳入車內(nèi)。車內(nèi)噪聲的優(yōu)化方式有兩種，包括削弱噪聲源或激勵源，以及切斷噪聲或振動的傳遞路徑。近些年我國大力發(fā)展電動汽車，與傳統(tǒng)燃油車不同，由于沒有發(fā)動機(jī)噪聲，車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的噪聲顯得尤為突出。因此，研究電動汽車的空調(diào)噪聲、振動、聲振粗糙度性能十分必要。以某型電動客車為例，對車內(nèi)的空調(diào)噪聲進(jìn)行研究。論文分析該純電動客車空調(diào)噪聲的主要影響因素，并采取改進(jìn)措施。結(jié)果表明車內(nèi)噪聲改善明顯。

1純電動客車空調(diào)系統(tǒng)噪聲分析

空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)扇等工作時，其內(nèi)部同時存在氣體和液體，使得氣體噪聲、固體噪聲以及液體噪聲同時存在?？照{(diào)制冷的高速壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)扇及鼓風(fēng)機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)噪聲的最主要來源。對某純電動客車進(jìn)行主觀評價：在周圍環(huán)境安靜時，整車定置工況下關(guān)閉空調(diào)及所有其他車用電器后，車內(nèi)噪聲較小;開啟鼓風(fēng)機(jī)后，車內(nèi)噪聲增大;當(dāng)空調(diào)壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)扇工作時，車內(nèi)噪聲明顯增大;當(dāng)空調(diào)開至最高擋時，鼓風(fēng)機(jī)高轉(zhuǎn)速工作，車內(nèi)空調(diào)回風(fēng)口下方可明顯感受到氣流風(fēng)噪聲，車內(nèi)噪聲較大，嚴(yán)重影響車內(nèi)乘客乘坐舒適性。對上述純電動客車在整車定置狀態(tài)下，開啟空調(diào)制冷最低擋、最高擋兩種狀態(tài)，分別測量車內(nèi)空調(diào)回風(fēng)口下方中排座椅及后排座椅乘員右耳處噪聲。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集用LMS公司的MC01系統(tǒng)，分析軟件用LMS公司TEST.LAB14中SIGNATURETESTING，測試中噪聲傳感器分別在中、后排乘客座椅右上方布點(diǎn)，車內(nèi)空調(diào)處于制冷最低擋及最高擋時中、后排座椅乘員右耳處噪聲測試結(jié)果如圖1和圖2所示。從測試結(jié)果看，其噪聲頻率范圍分布較廣，既有中低頻噪聲（1000Hz以內(nèi)），也有中高頻噪聲（1000Hz以上）。車內(nèi)中排座椅處于噪聲主要傳遞路徑的空調(diào)的回風(fēng)口下方，在空調(diào)制冷最低擋、最高擋時，其位置噪聲均高于后排座椅位置噪聲。從空調(diào)制冷最低擋到最高擋，空調(diào)壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)扇等的轉(zhuǎn)速大幅提高，測試結(jié)果顯示，最高擋時中、后排噪聲高幅值頻率較最低擋時大幅提高，其最高擋同頻率噪聲聲壓級也均高于最低擋位。

2改進(jìn)方案及效果

空調(diào)制冷最低擋時，壓縮機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低，各出風(fēng)口氣流速度較低，車內(nèi)測點(diǎn)頻率在0～200Hz范圍的噪聲幅值較高，車內(nèi)噪聲主要來自壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)及冷凝風(fēng)扇等低速轉(zhuǎn)動引起的低頻噪聲。從圖3可知，空調(diào)系統(tǒng)在制冷高擋位時，壓縮機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，各出風(fēng)口氣流速度較高，車內(nèi)測點(diǎn)頻率在0～800Hz范圍內(nèi)噪聲幅值較高，噪聲頻率明顯提高，車內(nèi)噪聲主要來自壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)及冷凝風(fēng)扇等高速轉(zhuǎn)動引起的高頻噪聲，同時因各出風(fēng)口風(fēng)速提高較大也引起了明顯氣流噪聲。該純電動客車的頂圍蒙皮及空調(diào)系統(tǒng)外殼都是薄板件結(jié)構(gòu)。鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)等工作引起的振動使得這些金屬、非金屬板件發(fā)生相應(yīng)頻率的振動，輻射出較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)噪聲。而原結(jié)構(gòu)未采取吸隔音減振降噪措施。由于空調(diào)系統(tǒng)噪聲源的復(fù)雜性，根據(jù)上文測試的車內(nèi)噪聲頻率分布特點(diǎn)及引起車內(nèi)噪聲的主要原因，客車車內(nèi)降噪需要的理想的聲學(xué)處治不是減振、隔音、吸音產(chǎn)品的分別粘貼，而是將阻尼材料、隔音材料及吸音材料進(jìn)行組合應(yīng)用。

2.1壓縮機(jī)降噪改進(jìn)方案

壓縮機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)的主要振動噪聲源，壓縮機(jī)噪聲的頻譜范圍廣，且存在低頻噪聲，綜合考慮粘貼阻尼片衰減振動能量及吸隔音材料隔離、吸收噪聲為主，在其安裝面貼阻尼片及隔音片，在壓縮機(jī)安裝面空腔周圍貼吸音棉，在壓縮機(jī)周圍形成隔振降噪聲學(xué)包（聲學(xué)包由吸音層、隔音層和阻尼層組成）。

2.2冷凝器和蒸發(fā)器的選定

因?yàn)橹评淞繘Q定了蒸發(fā)器的大小，蒸發(fā)器采用有現(xiàn)成的此檔冷量的KQZD28產(chǎn)品。平行流冷凝器因目前無成熟的計算方法，擬采用平流式冷凝器的大小為36扁管，40集管，長1500mm，寬466mm。為驗(yàn)證所選冷凝器是否合適，與系統(tǒng)是否匹配，我們先做了單邊蒸發(fā)器與單個冷凝器的匹配試驗(yàn)，試驗(yàn)用壓縮機(jī)為7FY（排量650cc/r），因?yàn)榕鋯芜?，轉(zhuǎn)速取1000rpm，定冷凝風(fēng)量和蒸發(fā)風(fēng)量，并定蒸發(fā)溫度和冷凝溫度。

2.3改進(jìn)后車內(nèi)噪聲測試

為驗(yàn)證某純電動客車空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施上述降噪方案后的效果，試驗(yàn)測試整車定置狀態(tài)下空調(diào)系統(tǒng)制冷最低擋、最高擋車內(nèi)中、后排座椅噪聲，空調(diào)制冷最高擋中排試驗(yàn)對比測試結(jié)果如圖3所示。改進(jìn)前后空調(diào)制冷最高擋中排座椅噪聲結(jié)果上述測試結(jié)果表明，車內(nèi)噪聲特別是中高頻噪聲總體降低較為明顯，中排座椅位置降噪效果相對后排座椅位置更為顯著。在空調(diào)制冷最高擋時，中排座椅位置噪聲值降低了3.9dB（A），試驗(yàn)現(xiàn)場主觀感受亦感到噪聲明顯降低，聲品質(zhì)上升，語言清晰度明顯改善，達(dá)到了空調(diào)系統(tǒng)降噪的預(yù)期目標(biāo)。

2.4風(fēng)機(jī)的選定

蒸發(fā)風(fēng)機(jī)采用ZHF-293Z無級調(diào)速風(fēng)機(jī)，但開始試車時出現(xiàn)過/無級調(diào)速0噪音異常，后增加濾波電容解決了此噪音問題。冷凝風(fēng)機(jī)原來從風(fēng)量考慮選用SPAL的VA01-BP/LD-36S抽風(fēng)式風(fēng)機(jī)，其100Pa下標(biāo)定風(fēng)量為2400m3/h。但試車時發(fā)現(xiàn)其噪聲大，這與我們的低噪設(shè)計原則相背，且平流式冷凝器的風(fēng)阻較小，故改用 SPAL的VA01-BP/LD-66A排風(fēng)式風(fēng)機(jī)，此為低噪設(shè)計風(fēng)機(jī)，100Pa下標(biāo)定風(fēng)量為2100m3/h。鼓風(fēng)機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)的重要振動噪聲源，在其安裝面貼阻尼片及隔音片，在鼓風(fēng)機(jī)周圍形成隔振降噪聲學(xué)包。

結(jié)語

上述試驗(yàn)研究表明，在不能降低純電動客車空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)及冷凝風(fēng)機(jī)本體噪聲時，對空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)用阻尼片、隔音片及吸音棉進(jìn)行吸隔音處理，采用上述降噪方案是有效且可行的。主觀評價表明降噪后車內(nèi)噪聲明顯降低、聲品質(zhì)上升，語言清晰度改善明顯。

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（作者身份證號碼：340121198812101651）