郭錦鵬，湯湧，王超，劉令波

（華晨汽車工程研究院白車身工程室，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

前言

在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車市場(chǎng)上，車輛的駕乘舒適性成為重要的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，而其中 NVH占據(jù)主要地位，涉及車輛的振動(dòng)噪聲問(wèn)題已經(jīng)成為汽車技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

汽車車內(nèi)除了正常的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、風(fēng)噪聲等，還存在很多異樣的噪聲，如傳動(dòng)軸引起的車內(nèi)噪聲、進(jìn)氣系統(tǒng)引起的車內(nèi)噪聲等。而車內(nèi)的低頻轟鳴聲會(huì)在車內(nèi)產(chǎn)生很高的壓力脈動(dòng)，引起人耳不適，甚至出現(xiàn)頭暈、惡心等癥狀［1］。因此，車內(nèi)的轟鳴聲問(wèn)題必須解決，否則會(huì)引起客戶的極大抱怨，直接影響該車的銷量。

1 問(wèn)題描述

某新研發(fā)的SUV車型，在試制階段，主觀評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)全負(fù)荷加速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2600 r/min時(shí)，車內(nèi)前排駕乘人員能明顯感覺到轟鳴聲，不可接受。

2 原因分析

2.1 道路測(cè)試

在平直道路上對(duì)車內(nèi)噪聲進(jìn)行 NVH測(cè)試，在駕駛員右耳位置布置麥克風(fēng)，變速器掛 3/4/5擋，進(jìn)行全負(fù)荷加速工況測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

圖1

從圖1可以看出，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2600 r/min時(shí)，車內(nèi)噪聲存在明顯噪聲峰值。

2.2 路徑排查

經(jīng)試驗(yàn)調(diào)查，發(fā)動(dòng)機(jī)第2階階次噪聲貢獻(xiàn)較大，轟鳴聲頻率為86Hz，初步判定為車身結(jié)構(gòu)共振，引起車內(nèi)轟鳴聲。如圖2：

圖2

我們選擇承載動(dòng)力總成的縱梁進(jìn)行模態(tài)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)左側(cè)縱梁Z向存在86Hz模態(tài)，如圖3：

圖3

然后我們?cè)谟覀?cè)縱梁下部增加質(zhì)量塊，使縱梁模態(tài)發(fā)生變化，測(cè)試結(jié)果右側(cè)縱梁模態(tài)發(fā)生偏移后，2600rpm處車內(nèi)噪聲明顯改善，主觀不能聽到轟鳴聲，以此可以斷定2600rpm處轟鳴聲由左側(cè)縱梁傳遞到駕駛室內(nèi)，如圖4。

根據(jù)問(wèn)題特征與經(jīng)驗(yàn)判斷，車身板件可能存在 86Hz左右模態(tài)與左側(cè)縱梁耦合造成此問(wèn)題如此突出，并且更改鈑金件更容易解決此問(wèn)題。

2.3 CAE分析及初步驗(yàn)證

駕駛室內(nèi)轟鳴聲是由于車身及四門等板件振動(dòng)壓縮駕駛室的空氣而產(chǎn)生的空氣擾動(dòng)。本案中發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到2600 r/min時(shí)，激起了縱梁和車身板件的模態(tài)。但縱梁本身更改可能性不大，因此需要對(duì)車身板件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過(guò)計(jì)算從縱梁到駕駛員內(nèi)耳的NTF曲線，發(fā)現(xiàn)86Hz也存在峰值，并進(jìn)行板貢獻(xiàn)量分析。來(lái)尋找轟鳴聲傳遞路徑中貢獻(xiàn)量最大的車身板件，分析結(jié)果為風(fēng)擋橫梁下板為貢獻(xiàn)量最大零件，并結(jié)合ODS發(fā)現(xiàn)風(fēng)擋橫梁下板在空調(diào)進(jìn)風(fēng)口出有明顯的局部模態(tài)。如圖5：

圖5

圖6

為進(jìn)一步證實(shí)以上分析結(jié)果，我們?cè)陲L(fēng)擋橫梁下板空調(diào)進(jìn)風(fēng)口附件增加 85Hz動(dòng)力吸振器進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果車內(nèi)噪聲2600rpm轟鳴明顯改善，測(cè)試曲線峰值下降明顯，如圖 6、圖7。

圖8

圖9

3 解決方案

根據(jù)上述分析結(jié)果，為控制車內(nèi)的轟鳴問(wèn)題，必須將風(fēng)擋橫梁下板的模態(tài)與車內(nèi)空間聲場(chǎng)的模態(tài)分開。因此這里對(duì)車身風(fēng)擋橫梁下板空調(diào)進(jìn)風(fēng)口處進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，增加兩個(gè)加強(qiáng)板（圖8），以提高其剛度和模態(tài)頻率，從而使風(fēng)擋橫梁下板模態(tài)避開聲固耦合頻率區(qū)域。改進(jìn)后CAE的分析噪音改進(jìn)6dB。如圖9。

經(jīng)過(guò)實(shí)件驗(yàn)證，道路試驗(yàn)結(jié)果表明車內(nèi)轟鳴聲得到明顯改善，噪聲降低5dB(A)左右。

5 結(jié)論

針對(duì)某SUV車型，3/4/5擋加速工況車身轟鳴聲問(wèn)題，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試和CAE仿真分析，確定是車身風(fēng)擋橫梁下板局部模態(tài)和車身空腔模態(tài)耦合引起的。通過(guò)車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，避開了車身結(jié)構(gòu)模態(tài)與空腔模態(tài)耦合，從而大大降低轟鳴聲。設(shè)計(jì)、分析時(shí)應(yīng)考慮空腔聲學(xué)模態(tài)頻率分布，避免板件振動(dòng)頻率與空腔模態(tài)頻率耦合而產(chǎn)生車內(nèi)的轟鳴。

參考文獻(xiàn)

[1] 龐劍,諶剛,何華.汽車噪聲與振動(dòng)[M].北京理工大學(xué)出版社,2006.

[2] 趙靜,周宏,梁映珍.轎車乘坐室轟鳴聲的分析與控制研究[J],汽車技術(shù),2009.

[3] 王海濤,劉鵬等.關(guān)于某SUV車內(nèi)轟鳴聲的分析與研究,2012年汽車工程學(xué)報(bào),2012.