某车型怠速噪声性能优化控制
[摘要] 通过分析某车型的怠速车内噪声问题，确认影响该车辆怠速工况时车内噪声的关键问题点。文中采用模态试验、结构及空气声分离等方法，最终确定后背门模态频率与怠速车内噪声频率耦合是影响车内噪声的关键因素，并锁定后背门的贡献量；最终通过手工样件快速验证，制定合理的优化方案，从而提升了整车怠速性能。 在众多性能指标中，用户对NVH 性能敏感度最高。NVH是Noise﹑Vibration﹑Harshness的缩写，其优劣将直接影响到产品在市场上的竞争力。NVH性能中，乘客可对一辆车的振动和噪声进行最直接、最真切的感受，振动和噪声的大小和品质会直接影响乘客的乘坐舒适性，进而影响车辆在市场中的竞争力。随着我国人民生活水平的提高，我国汽车保有量日益增多，人们对汽车NVH性能的要求也越来越高。与此同时，市内交通状况也越来越复杂，车辆怠速状态所占比例也起来越高，车辆怠速状态的NVH性能也显得越来越重要。所以，研究车辆怠速状态时的 NVH 性能是十分必要的。本文以某型MPV为例，对怠速车内噪声展开研究。 怠速车内噪声的主要有两个来源，即噪声源和振动源，包括发动机、进排气系统、附件系统、冷却风扇、空调系统、燃油系统等。各个激励由各自不同的传递路径，最终叠加到达目标位置形成噪声。为了优化车内怠速噪声，需要对各个激励及其传递路径进行研究。 传递路径主要包括结构和空气。结构声是振动源或声源激励车身板件，车内空气又在车身板件的振动激励下产生噪声；空气声主要是通过门、窗、车身板件间的缝隙传入车内的噪声。怠速车内噪声的优化方式有两种，包括削弱噪声源或激励源以及切断噪声或振动的传递路径。 试验该车为前置前驱，搭载直列四缸排量为1.2L的汽油发动机，测试软件为LMS.Testlab 13A。在怠速关空调工况下，测得驾驶员右耳（DRE）声压级为44.8 dB（A）。前排声压级偏大，声压级大于该车VTS指标43 dB（A）。且车内有压耳感。主观感觉不可接受，,驾驶员右耳噪声的频谱图如图1所示。 该车怠速关空调工况发动机转速为750r/min，故该车怠速关空调发动机二阶点火频率为25Hz。由图1可知,25Hz的噪声对车内噪声贡献最大。针对此频率对该车展开原因排查。 发动机是汽车的主要振动源之一，悬置是发动机振动传递到车身的主要传递路径。车身振动向车内辐射，引起车内噪声。我们可以从悬置主被动端振动测试数据进行分析。从数据可以看出，Y向和Z向的二阶隔振率均大于15dB。虽然X向二阶隔振率小于15dB，但被动端的振动很小，为0.02 m/s²，且各悬置被动端XYZ各向二阶振动加速度均小于0.1 m/s²，如图2及表1所示，根据数据结合经验判断，该车悬置系统合格。 排查排气吊耳对车内噪声的影响，需断开排气管与车身连接的所在弹性吊耳，防止排气管振动传递到车身上，状态所示如图3。同时将排气尾口延长，接上全消声筒，以屏蔽排气尾口噪声对车内的影响。测试时使用千斤顶支撑排气管，防止排气管在地面上振动发出异响。 测试结果如图4所示。车内噪声有所增大，驾驶员右耳总声压级由44.6 dB（A）上升到46.0 dB（A），其中二阶由40.3 dB（A）上升到43.1 dB（A），主观感觉压耳感明显增重，故可排除排气系统的原因。 发动机的振动通过悬置传递到车身，引起车身各板件的振动。若车身某板件的模态与发动机激励频率接近，该板件将发生共振，使车内噪声增大。本文采用锤击法对车身各板件进行模态测试，如前围、顶盖、前舱盖及各车门板等，获得各板件的自振频率，最终测得后背门板模态频率为24.77Hz（结果如图5所示），与发动机怠速二阶频率非常接近，故而确定将后背门板做为优化目标。 上节确定了需对后背门模态进行优化，使其模态频率避开发动机怠速2阶频率，即25Hz。通常避频方式有两种，即向上避频和向下避频。后背门结构如图如示。后背门由内板和外板构成，之间有连接梁，梁与板间用发泡胶连接在一起。采用向上避频的方式，需对后背门结构或板件进行加强。后背门外板属于外观件，不允许在外板内侧进行焊接加强；若进行板件形状优化，需对板件模具进行修改，成本和周期都无法满足要求。采用向下避频的方式，需在不增加后背门刚度的前提下，使后背门质量增加。需考虑到工程的可实施性及后背门的内部空间布置，可采用后背门局部增加质量的方法，使其模态频率降低。先采用手工样件进行试验验证。在后背门外板的牌照板附近增加质量，左右两侧各1KG。手工增加质量的方式如图6所示。 首先验证增加质量后的后背门模态频率。测试结果如图所示。增重后，后背门模态频率由24.77Hz降低至17.50Hz，降低7.27Hz，成功避开发机怠速二阶激励频率，测试结果如图7所示。 然后验证整改后的车内噪声，测试结果如图所示。整改后，驾驶员右耳25Hz处声压由41.73dB（A）降至36.03 dB（A），改善5.7分贝。总声压级由44.8 dB（A）降至42.7 dB（A），改善2.1分贝。达到VTS指标要求。车内感觉压耳感明显减弱，主观评价可以接受。在后期批量生产时，可采用胶粘的方式，在后背门内部将质量块粘到外板。 影响汽车怠速噪声的原因有很多，针对某型MPV车内怠速关空调时车内噪声声压级偏高的问题，经过试验排查及整改措施验证，确定了峰值频率噪声较大的原因为发动机二阶激励，通过车身结构传递至后背门，激起了后背门模态，进而后背门振动向车内辐射噪声。采用在后背门牌照板处增加质量的方式，使后背门模态避开发动机怠速二阶激励频率，有小了车内的压耳感，使驾驶员右耳处声压级由44.8 dB（A）降至42.7 dB（A），改善2.1分贝，达到VTS指标要求。使该车的怠速NVH性能得到了有效的提升，提高了乘员舒适性，同时使该车的市场竞争力得到增强，也为解决类似问题提供了思路及方法。 免责申明：本公 众 号所载文章为本公 众 号原创或根据网络搜索编辑整理，文章版权归原作者所有。因转载众多，无法找到真正来源，如标错来源，或对于文中所使用的图片，资料，下载链接中所包含的软件，资料等，如有侵权，请跟我们联系协商或删除，谢谢！
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首次发布时间：2023-04-20
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