佘彩鳳 馮雷 陳圓意

安徽江淮汽車技術(shù)中心 安徽省合肥市 230000

1 引言

轟鳴聲作為一種頻率范圍較窄的汽車噪聲，多在20-200Hz左右，主要表現(xiàn)為車輛以特定速度行駛或發(fā)動(dòng)機(jī)以特定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，車內(nèi)噪聲聲壓級(jí)陡然增大，人耳能明顯感知壓迫耳膜感[1]。嚴(yán)重的轟鳴聲甚至能引起車內(nèi)乘員頭暈、惡心，不僅大大降低駕乘舒適性，并且影響乘員的身心健康。解決車內(nèi)轟鳴問(wèn)題，已是汽車NVH性能開(kāi)發(fā)必不可少的步驟。

動(dòng)力吸振器是一種典型的減振系統(tǒng)，由一個(gè)彈簧阻尼質(zhì)量主系統(tǒng)和一個(gè)附加的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)組成。因其成本低、效果好，廣泛應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域[2]。

本文針對(duì)某SUV車型車內(nèi)加速轟鳴問(wèn)題，在對(duì)副車架進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)和分析的基礎(chǔ)上，基于動(dòng)力吸振器理論，通過(guò)在副車架匹配動(dòng)力吸振器來(lái)抑制副車架振動(dòng)，從而解決了車內(nèi)加速轟鳴問(wèn)題。

2 問(wèn)題描述

某SUV車型3擋全油門加速工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在3550rpm附近，主觀評(píng)價(jià)車內(nèi)存在明顯的轟鳴聲，且前排比后排明顯。使用LMS數(shù)據(jù)采集前端進(jìn)行問(wèn)題車輛客觀數(shù)據(jù)采集，如圖1所示。3擋全油門加速過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在3550rpm附近時(shí)，車內(nèi)噪聲OA（總聲壓級(jí)overall）存在明顯噪聲峰值，且該處噪聲峰值主要受發(fā)動(dòng)機(jī)二階影響。根據(jù)頻率（f）與轉(zhuǎn)速（rpm）和階次之間關(guān)系f=轉(zhuǎn)速/60×階次，可計(jì)算得產(chǎn)生轟鳴聲的問(wèn)題頻率為118.3Hz附近。

結(jié)合問(wèn)題頻率，對(duì)整車能產(chǎn)生類似問(wèn)題的關(guān)鍵子系統(tǒng)進(jìn)行噪聲振動(dòng)識(shí)別。通過(guò)進(jìn)氣干凈管屏蔽、排氣屏蔽、排氣吊耳斷開(kāi)試驗(yàn)排除進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)影響。通過(guò)測(cè)試懸置隔振率，在后懸置被動(dòng)端即副車架上監(jiān)測(cè)到3550rpm明顯振動(dòng)峰值，與車內(nèi)噪聲峰值對(duì)應(yīng)。對(duì)副車架配重，測(cè)試結(jié)果如圖2所示，3550rpm噪聲峰值削平，車內(nèi)噪聲OA降低5dB（A），2階噪聲降低7.5dB（A）。初步將問(wèn)題鎖定為發(fā)動(dòng)機(jī)二階激勵(lì)通過(guò)后懸置傳遞到副車架上，激起副車架共振，振動(dòng)通過(guò)副車架傳遞到車身下地板，從而使車內(nèi)產(chǎn)生轟鳴。

為進(jìn)一步確認(rèn)副車架結(jié)構(gòu)特征對(duì)整車轟鳴聲的影響，對(duì)副車架進(jìn)行約束模態(tài)測(cè)試。根據(jù)副車架輪廓建立12點(diǎn)幾何模型，測(cè)得整車狀態(tài)下副車架模態(tài)。通過(guò)模態(tài)分析，識(shí)別副車架存在119.6Hz左右的約束模態(tài)，振型如圖3所示。

綜合上述試驗(yàn)排查和模態(tài)分析可知，該轟鳴問(wèn)題為副車架119.6Hz約束模態(tài)被激勵(lì)導(dǎo)致。發(fā)動(dòng)機(jī)二階激勵(lì)通過(guò)后懸置傳遞到副車架上，激起副車架119.6Hz約束模態(tài)，放大后的振動(dòng)再通過(guò)副車架傳遞到車身地板，與聲腔耦合，最終導(dǎo)致加速3550rpm車內(nèi)轟鳴聲。

3 解決方案

常見(jiàn)的解決方案有兩種，一為通過(guò)改變副車架質(zhì)量、剛度來(lái)調(diào)整副車架模態(tài)，使其避開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)頻率；二為在副車架上加裝動(dòng)力吸振器，利用其反作用力來(lái)抑制副車架振動(dòng)，從而降低車內(nèi)噪聲。綜合考慮該SUV車型開(kāi)發(fā)情況，決定采用副車架匹配動(dòng)力吸振器方案。

根據(jù)阻尼式動(dòng)力吸振器減振原理[3]，結(jié)合副車架質(zhì)量（M=10.7kg），計(jì)算所得到的動(dòng)力吸振器參數(shù)（m=1.5kg，ωd=105Hz）制作成快速樣件，并裝在副車架上，如圖4所示。

經(jīng)過(guò)實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證，副車架加裝動(dòng)力吸振器后，加速3550rpm車內(nèi)噪聲峰值削平，車內(nèi)噪聲OA降低4.1dB（A），2階噪聲降低7dB（A）。加速3550rpm車內(nèi)轟鳴聲得到有效消除，駕乘舒適度有所提高。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)一系列試驗(yàn)摸排和模態(tài)分析，診斷出加速轟鳴聲問(wèn)題的原因，排查思路可為其他車型類似加速轟鳴聲問(wèn)題排查提供參考。（2）確定了該SUV車型加速轟鳴聲為副車架119.6Hz模態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)3550rpm轉(zhuǎn)速下發(fā)火階次激勵(lì)耦合導(dǎo)致。（3）對(duì)問(wèn)題車輛匹配合適的動(dòng)力吸振器，試驗(yàn)結(jié)果表明，動(dòng)力吸振器效果明顯，可降低車內(nèi)噪聲4dB（A）左右，加速車內(nèi)轟鳴聲問(wèn)題得到有效改進(jìn)。該項(xiàng)技術(shù)已成功應(yīng)用于企業(yè)的SUV開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，并且可為其他類似因共振導(dǎo)致車內(nèi)轟鳴音問(wèn)題解決提供參考。