混合动力城市客车噪声与振动的性能优化

李彩芬，旷明秋，邓建军

（1.国家知识产权局，北京 100088；2.湖南南车时代电动汽车股份有限公司，湖南 株洲 412007）

混合动力城市客车噪声与振动的性能优化

李彩芬1，旷明秋2，邓建军2

（1.国家知识产权局，北京 100088；2.湖南南车时代电动汽车股份有限公司，湖南 株洲 412007）

以混合动力城市客车为原型，通过试验和仿真相结合的方法，了解和评估该车型的噪声与振动状况并进行改进，效果良好。

混合动力城市客车；噪声；振动

随着汽车工业的迅速发展和人民生活水平的不断提高，人们对城市客车的舒适性和车内噪声、振动控制的要求也越来越高[1]。我国作为一个人口众多的国家，城市客车在今后很长一段时间仍是主要的客运交通工具。其内部环境为小型的公共环境，噪声、振动将影响乘员舒适性、听觉损害程度、语言清晰度以及各种音响讯号识别能力，因此，其车内噪声、振动控制显得尤其重要[2]。

本文以南车时代牌TEG6121SHEV混合动力城市客车为原型，通过试验和仿真相结合的方法，了解和评估该车型噪声、振动产生机理，噪声、振动数据分布以及现有状态对噪声、振动的隔离效果，提出有效改善TEG6121 SHEV混合动力城市客车的乘坐舒适性的措施。

1 试验数据收集

本次的试验分为两部分：一部分是噪声试验，主要包含车内四个点（驾驶员右耳处、中排座椅、中后排座椅、后排座椅）的声压级和发动机舱噪声的测量[3]；另一部分是振动试验，主要包含怠速下发动机及发电机每个悬置点隔振率测量[4]。通过试验，分析噪声、振动的主要来源。

1.1 车内及发动机舱噪声测试

测量工况为客车在怠速、30 km/h、40 km/h、50 km/h、加速、熄火滑行并且组合开/关空调状态下。图1为客车车内测量位置（用内声压级进行频谱分析）[5]，同时再测量发动机舱（图1上5点所示）位置的声压级[6]。测量结果见表1。

表1 车内噪声声压级表

1.2 发动机悬置隔振率测量

对整车怠速工况下4个点的发动机悬置隔振率[4]（发动机悬置输出加速度/发动机悬置输入加速度）进行测量[7]，测试位置如图2所示，试验结果（因文章篇幅的原因，只列出图2中1、3点的测试结果）详见图3-图8中深色线标识部分。

通过对发动机悬置点（图2中 1、2、3、4点）测试曲线分析后，得到发动机悬置的隔振率测试结论：

1）发动机侧悬置及发电机后悬置更改后隔振率相比更改前都有提高。对车内由于振动产生的噪声的减小起到较好的作用。

2）发电机后点（图2中3点位置）由于设计时的Z向高度加高及加强板的厚度不够，导致Z方向的衰减比更改前效果差。

3）各悬置的隔振率离目标值（衰减10倍）还有一定差距。

1.3 噪声振动测试总结

1）从噪声来说：车内噪声值基本在80 dB（A）以下。熄火滑行时，车内后排座椅的振动比匀速的时候低了5 dB(A)左右。开关空调时，车内噪声最大值的位置不同。在开空调的时候，车内噪声最大值位于空调口正下方的中后排座椅处，而未开空调时，车内噪声最大值位置在最后排座椅处。空调开启主要影响中高频的噪声。车速越高，车内噪声越大。发动机舱噪声在1163 Hz、1902 Hz有较大峰值，并随着发动机转速的提高而增大。发动机加速时，在转速1100～1200r/min时，车内噪声出现峰值。

2）从振动来说：通过分析客车怠速或空调关状态下发动机悬置四点的隔振率，发现在0～400 Hz范围内，隔振效果不佳，特别是发动机侧的衰减不够，振动加速度被放大。表明悬置设计不合理，有待改善。由于隔振效果不好，发动机传递到车架的激励过大，导致车身板件产生较大的振动以及向车内辐射声压。经CAE分析，发动机侧四个悬置支架动刚度不足，严重不达标。

2 改进方案及效果

2.1 改进方案

为有效改善TEG6121SHEV混合动力城市客车的噪声、振动性能，采用模拟分析方法[8]提出改进方案（具体方案在此不进行详细阐述）。

1）将发动机侧的4个悬置的悬置刚度进行调整：前面2个悬置（图2中3、4位置）的悬置刚度降低1/6，后面2个悬置的悬置刚度降低1/5后，进行发动机悬置振动测试。

2）经过分析，发现发动机前左右支架总成、后悬置左右支架、发动机后托架总成动刚度偏弱，所以进行了一些方案的改进，然后通过CAE分析，对改进的几种方案和改进前比较，选取最佳的一组方案。

3）高频噪声及隔音控制建议，空调回风口加隔声止振垫[9]、侧围部分增加尖角海绵、后地板及检修盖部分增加隔热棉[10]。

2.2 改进效果

1）车内噪声测试结果。改进后再测试前面各点的噪声值见表2。对比表1、2，发现：更改后，车内噪声最大值由 79.04 dB（A）降低到 77.24 dB（A）；车内最大噪声依然在50 km/h工况时的车厢后部位置；怠速工况，车内各个位置的噪声均有降低，降低幅度在0.02～3.26 dB（A）；在30 km/h、40 km/h及50 km/h工况时，车内大多数位置噪声都有改善；空调位置处的噪声在开空调时降低幅度不是太明显。

表2 改进后的车内噪声声压级表

2）振动测试及结果。现定义如下的隔振率：隔振率是隔振系统的重要评价指标。一般振动的衰减率应该在20 dB（A）以上。隔振率大于20 dB（A）意味着加速度从主动边传递到被动边的振动衰减了10倍，加速度的传递率用分贝形式可表示为[11-12]

式中：aactive表示主动振动边的加速度；apassive表示被动边的加速度。

3 结论

对TEG6121SHEV混合动力城市客车的改进是以试验为基础，采用模拟仿真的CAE分析手段，在不改动车型主要零部件的情况下，来分析该车的振动噪声特性。通过这次改进，从噪声上来说，根据对改进车型的试验，车内噪声最大值由79.04 dB（A）降低到77.24 dB（A），并且在各个工况下，大部分位置的噪声都有所改善；从悬置上来说，隔振率基本有提高，减少了发动机传到车身上的振动。

[1]马金胜.大型客车车内噪声及其控制[D].大连：大连理工大学，2003.

[2]庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动-理论与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2006：7-10.

[3]尹可,宋向荣.客车异常振动噪声的分析和控制[J].噪声与振动控制，2011，（8）

[4]林万国.发动机悬置元件性能特性与各工况的匹配研究[D].长春：吉林大学，2009.

[5]曹飞.微型客车车内噪声试验研究[J].客车技术与研究，2002，24（5）：12-15.

[6]席桂东.轻型客车振动噪声试验研究[J].轻型汽车技术，2009，（S0）

[7]李叶.轻型客车车内噪声声源的试验研究[J].公路与汽运，2003，（2）

[8]曹立波,董成功,黄天泽，等.大客车车内噪声控制的试验研究[J].汽车技术，1995，（8）

[9]谢暴,汪涌,陶其铭.用CAE分析悬置系统参数优化[J].现代制造工程，2010，（3）

[10]张金华，左俊芳.车外噪声控制技术的研究现状及发展趋势[C].第七届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集，2010.

[11]高书移,张庆才,孟庆雨.客车降噪分析与设计[J].客车技术与研究，2004，26（2）：11-14.

[12]徐中明，晏慧，张志飞，等.重型商用车驱动桥振动噪声分析[J].重庆理工大学学报：自然科学版，2010，（7）：1-6.

修改稿日期：2012-07-02

Performance Optimization of Hybrid Electric City Bus Noise and Vibration

LI Cai-fen1,KUANG Ming-qiu2,DENG Jian-jun2
(1.State Intellectual Property Office of the People's Republic of China，Beijing100088,China;2.Hunan CSR Times Electric Vehicle Co.,Ltd,Zhuzhou 412007,China)

Takinga hybrid electric citybus as a prototype, combining the experiment and simulation method, the authorsresearch and evaluate the prototype vehicle noise and vibration, and have an improvement.The results are effective.

hybrid；electric city bus；noise；vibration

U469.7；U467.4

B

1006-3331（2012）04-0020-03

李彩芬，女，五级审查员（中级职称）；从事内燃机专利审查工作。