何曉鳳

(安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院，安徽 蕪湖 241002)

0 引 言

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)引起的振動(dòng)和噪音對(duì)人們乘坐舒適性的影響越來越突出,使得汽車廠商越來越重視動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的研究。

動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)減振降噪的重要組成部分，主要分為橡膠懸置和液壓懸置兩種。其中，普通橡膠懸置具有剛度偏大、阻尼不足和高頻動(dòng)態(tài)硬化的缺點(diǎn)，不能滿足汽車在較寬頻率范圍內(nèi)對(duì)懸置系統(tǒng)的隔振要求；而液壓懸置改善或克服了普通橡膠懸置剛度偏大、阻尼不足和高頻動(dòng)態(tài)硬化的弱點(diǎn)，能較好滿足懸置系統(tǒng)要求的頻變與幅變特性。但液壓懸置由于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直接影響到液壓懸置的隔振特性，因此，如何設(shè)計(jì)更有效隔振已成為汽車設(shè)計(jì)的重要課題。

1 車內(nèi)異響問題排查及分析

某車型動(dòng)力總成采用三點(diǎn)布置式懸置，其中，左懸置及后懸置為橡膠懸置，右懸置為液壓懸置。問題現(xiàn)象為，車輛啟動(dòng)后，乘客在主駕駛位置和后排座處都能感覺到有規(guī)律性的“噠、噠、噠......”的異常聲響，聲響明顯，屬于中低頻噪聲，人耳感覺有些沉悶，類似于由零件或者其他部件干涉、碰撞引起的噪聲。

1.1 異響位置的確定

通過反復(fù)打開及關(guān)閉車門，初步判斷，確定該車的異常噪聲問題來源于發(fā)動(dòng)機(jī)前艙，但不知道噪聲源的具體位置。因此，需要進(jìn)一步的排查。

打開前艙發(fā)動(dòng)機(jī)蓋后，通過主觀評(píng)價(jià)方法，進(jìn)行反復(fù)辨別，發(fā)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)右側(cè)，正時(shí)帶輪附近位置處存在與車內(nèi)相似的異響特征。

初步確定聲源的大概位置后，借助客觀測試的方法，確定聲源的具體位置。由于無聲源照相機(jī)相關(guān)設(shè)備，通過測試正時(shí)帶輪附近不同位置的聲壓級(jí)，進(jìn)而確定聲源的具體位置，如圖1所示。

圖1 測試位置

通過對(duì)測試的聲音信號(hào)，進(jìn)行聲學(xué)回放及聲品質(zhì)分析，判定異響聲為中低頻噪聲，頻帶范圍約在200～600Hz，主要成分在200～400Hz，如圖2所示。

通過對(duì)比三個(gè)測試位置的聲壓級(jí)，發(fā)現(xiàn)正時(shí)輪系附近不同位置點(diǎn)處的測試聲壓在200～400Hz范圍內(nèi)，分布能量均較大，與聲壓信號(hào)分析的瀑布圖主要分布在200～400Hz情況，是吻合一致的。

總體來說，噪聲聲壓在不同位置點(diǎn)處的差異較大，如聲壓級(jí)在200～600Hz范圍內(nèi)，“Position2”位置的幅值最小；聲壓級(jí)在400～600Hz范圍內(nèi)，“Position1”位置的聲壓級(jí)與“Timing System”位置處相當(dāng)，但是在200～400Hz范圍內(nèi)的聲壓級(jí)小于“Timing System”，位于正時(shí)帶輪的下方，即“Timing System”位置處的噪聲幅值最大。

通過對(duì)比分析，說明位置“Position1”處是200～600Hz的噪聲源位置。不同測試位置的噪聲聲壓信號(hào)，如圖3所示。

圖2 噪聲信號(hào)瀑布圖

圖3 不同測試位置的噪聲聲壓對(duì)比

通過以上分析，確定噪聲源的具體位置，但由于該款動(dòng)力總成，同時(shí)也用在相同平臺(tái)的不同車型上，而其余車型未出現(xiàn)該噪聲問題，因此可以排除是動(dòng)力總成本身的原因。

通過上述圖1可以看出，右懸置支架布置在正時(shí)帶輪的附近的位置，與發(fā)動(dòng)機(jī)殼體連接。作為噪聲源附近的傳遞路徑，因此有必要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)右懸置的振動(dòng)情況，進(jìn)行測試排查。以便確定是由于發(fā)動(dòng)機(jī)右懸置支架存在共振，將發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞至車身的激勵(lì)放大；還是由于懸置剛度設(shè)計(jì)不足引起的隔振不足問題，不能很好的衰減發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞至車身的激勵(lì)，進(jìn)而引起的駕駛艙內(nèi)異響問題。

1.2 懸置振動(dòng)測試分析

為了判斷發(fā)動(dòng)機(jī)右懸置支架存在共振問題，將發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞至車身的激勵(lì)放大，在靠近右懸置支架的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體及右懸置主動(dòng)側(cè)支架各布置一個(gè)加速度傳感器。為了清楚直觀的對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，測試得到發(fā)動(dòng)機(jī)殼體及右懸置支架的振動(dòng)信號(hào)瀑布圖(如圖4所示)及振動(dòng)頻響曲線(如圖5所示)。

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(上圖)與右懸置主動(dòng)

圖5 發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與右懸置主動(dòng)側(cè)支架的振動(dòng)

通過對(duì)振動(dòng)測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與右懸置主動(dòng)側(cè)支架的振動(dòng)，無明顯差異，右懸置主動(dòng)側(cè)支架的Y向振動(dòng)，在200～400Hz范圍內(nèi)，略小于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的振動(dòng)，是由于載荷傳遞過程中的存在一定程度的衰減導(dǎo)致。因此，可以排除右懸置主動(dòng)側(cè)的支架與動(dòng)總激勵(lì)吻合，存在共振的可能性。故需要進(jìn)一步排查，車身側(cè)懸置支架的振動(dòng)情況[1-4]。

由于車身側(cè)懸置支架的振動(dòng)情況，與懸置剛度及支架本身是否存在共振直接相關(guān)，涉及影響因素較多，特別是無法判斷傳遞至車身的振動(dòng)激勵(lì)水平是否合理。為了簡易起見，分別進(jìn)行正常及異常車輛的測試對(duì)比。其中，異常車輛為存在該異響問題的車輛，正常車輛為相同平臺(tái)，匹配相同動(dòng)力總成，無此噪聲問題的車輛。測試得到正常及異常車輛的右懸置車身側(cè)支架的振動(dòng)信號(hào)瀑布圖(如圖6所示)及振動(dòng)頻響曲線(如圖7所示)。

圖6 正常(上圖)及異常(下圖)車輛

圖7 正常及異常車輛車身側(cè)支架的振動(dòng)

通過對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)異常車輛的車身側(cè)懸置支架振動(dòng)幅值在200～600Hz范圍內(nèi)，三個(gè)方向的激勵(lì)均高于正常車輛。因此可以說明，異常問題車輛，發(fā)動(dòng)機(jī)通過右懸置傳遞至車身的激勵(lì)力大于正常車輛。

由于異常車輛的車身側(cè)懸置支架振動(dòng)幅值，在較寬的頻段范圍內(nèi)均高與正常車輛，而不是某一單頻，存在明顯的高峰。初步判斷，車身側(cè)支架共振的可能性不大，而與懸置隔振的可能性更大。因此，需要進(jìn)一步排查右懸置的隔振問題。

2 改進(jìn)方案及試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 改進(jìn)方案的確定

通過第三方懸置供應(yīng)商，對(duì)右懸置的動(dòng)剛度進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)問題車輛的右懸置Z向動(dòng)剛度在200～600Hz范圍內(nèi)動(dòng)剛度偏高，導(dǎo)致該頻率范圍內(nèi)的隔振率存在不足。通過進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)，是由于液壓懸置底部的解耦膜偏厚導(dǎo)致。

2.2 改進(jìn)方案的驗(yàn)證

將解耦膜優(yōu)化后的懸置支架，對(duì)問題車輛進(jìn)行替換。為了驗(yàn)證方案的有效性，對(duì)更換優(yōu)化方案的車輛分別進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)和客觀數(shù)據(jù)測試。主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，車內(nèi)異響聲音改善明顯?？陀^測試，分別對(duì)比駕駛艙內(nèi)的聲壓級(jí)瀑布圖，如圖8所示，聲壓頻響曲線對(duì)比結(jié)果，如圖9所示。

通過對(duì)駕駛員左耳噪聲信號(hào)時(shí)頻域及頻域分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)噪聲幅值在200～600Hz范圍內(nèi)，改進(jìn)后的件明顯比異常件低很多，尤其是200～400Hz特征改善最為明顯[5-6]。

圖8 改進(jìn)前后的噪聲信號(hào)瀑布圖(右側(cè)為改進(jìn)后)

圖9 改進(jìn)前后的噪聲信號(hào)頻響曲線

之后，將之前存在異響問題的懸置，替換安裝到前面所述的同平臺(tái)無問題的正常車輛上。發(fā)現(xiàn)無問題的車輛在替換該懸置后，車內(nèi)此異響的特征也明顯突出。進(jìn)一步驗(yàn)證了是由于問題車輛的右懸置動(dòng)剛度偏高，激勵(lì)載荷衰減不足，導(dǎo)致車內(nèi)出現(xiàn)異響問題。

3 結(jié) 語

(1)正時(shí)系統(tǒng)帶輪的下方產(chǎn)生了異響聲源，聲源的特征頻率是200～600Hz，其主要成分在200～400Hz之間。

(2)車內(nèi)異響產(chǎn)生的根本原因在于發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的動(dòng)剛度在200～600Hz之間偏高，而引起懸置動(dòng)剛度偏高的主要因素是由懸置的解耦膜偏厚。