某车型低转速加速异音问题优化的研究

李智明，张涛

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230009）

某车型低转速加速异音问题优化的研究

李智明，张涛

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230009）

通过对发动机轮系及发电机的振动噪声引发车内加速异音的机理进行阐述，及激励源—传递路径—车内响应的综合分析，指出针对轮系及发电机引起汽车低转速加速异音的处理方案。并在国内某一款车型上利用车内噪声测试与分析，声学照相机测试分析，传递路径分析，路径振动测试与分析等方法来详细说明发电机及轮系引起的车内低转速加速异音的问题确定、原因分析和优化方案。最终该车低转速加速异音问题得到解决。

发电机；低转速加速异音；发动机轮系；声学照相机测试分析；传递路径分析

前言

随着市场的发展，顾客对汽车的品质越来越关注。汽车界几乎已经形成了一个共识：NVH是决定汽车品质感最重要的指标。良好的汽车口碑必须有良好的NVH性能作为支撑。汽车包括发动机及其附件激励、风激励、路面激励等多种振动噪声源，其中发动机及其附件振动可能会导致加速异音产生。而加速异音会对驾乘者带来主观上的不适感，甚至会引发头晕、恶心等现象。因此，加速异音的分析与控制显得非常关键。

本文以某款车型为例，详细说明了发动机轮系及发电机对低转速加速异音的影响，采用车内噪声测试与分析，声学照相机测试分析，传递路径分析，路径振动测试与分析等方法，确定了车内异音产生的激励源和传递路径，最终通过发电机增加 OAD（Overrunning Alternator Decoupler 发电机单向耦合减振器）机构及更改轮系布置等噪声源优化方案，使该车型发动机轮系引起的低转速加速车内异音问题得以解决。

1 发动机轮系引起车内异音分析

1.1 低转速加速异音的产生机理

汽车的驾驶室构成封闭的空腔，形成了一个声学系统。激励源产生的噪声振动可通过结构振动及声学辐射两条传递路径到达车内的声学系统。如果激励源本身异常噪音很大，或者传递路径中由于零部件共振响应很大时，就会在车内产生很强的异常声波，形成异音。

1.2 发动机轮系激励引起车内异音分析

发动机轮系工作时产生的异音，存在多种情况，主要有皮带不对中噪声、皮带周向打滑噪声、皮带共振敲击噪声等，它们通过结构传播也可通过辐射传播。辐射传递路径是通过前围直接进行的声辐射，结构传递路径是由发动机轮系的振动激励通过发动机壳体传递给发动机悬置系统，再由悬置系统通过接附点传递给车身，车身再把响应反馈给驾驶室内的乘员。发动机轮系的振源根据形成方式不同，导致异音频率不同。由皮带不对中引发异音，频率一般为高频窜动所致的冲击摩擦噪音。由曲轴扭振引起的皮带打滑异音，频率范围一般为高频及其倍频程。由皮带共振产生的敲击异音，频率成分则为宽频特性。悬置系统作为弹性元件连接发动机与车身，声包系统作为吸隔声元件隔绝发动机辐射噪声，激励源的能量在传递过程中，一般会得到较大的衰减。但是当这些激励源产生的激励力或噪音过大时，传递到车内的能量无法被完全衰减掉，就会在驾驶室内形成异常噪音。

2 传递路径分析理论简介

任何一个噪声与振动系统都可以用激励源—传递路径—响应点这个模型来表示。

振动源的激励通过传递路径的衰减后到达响应点。为分析和控制响应点的振动和噪音，可以从三个方面考虑：首先是减小激励源的激励能量，其次是在改变传递路径的特性，切断或衰减振动，最后是改变响应点的参数，减小或吸收振动能量。

对于一个系统来说，假设其受到m个激励力的作用，每一个激励力都有x,y,z三个方向的分量，每个激励力都对应有n个特定的传递路径，那么这个激励力分量和对应的某个传递路径就产生一个系统响应分量[1]。以车内的噪声声压作为响应，这个声压的分量就可以表示为：

其中Hmnk是传递函数，Fnk是激励力的频谱。

车内噪声声压受某个激励力作用，传递过来的所有声压成分之和可以表示为：

车内噪声受所有激励力作用，传递过来的所有声压成分之和可以表示为：

3 案例分析

3.1 问题描述

某款SUV车型在发动机转速达到1500~2000rpm区间时，在上坡或急加速等负载较大的工况，车内主观感受到很强的“哒啦哒啦”异音。利用LMS设备进行了3WOT工况下的噪声数据测试。测试结果见图1所示。

图1 3-WOT车内及发仓噪声color map图

从图1的瀑布图分析及滤波回放可以得出：该车在3WOT过程中，车内及发仓噪声在1400rpm和1900rpm左右均存在异音，其频谱特性为宽频。

3.2 异常噪音源及传递路径分析

3.2.1 FTA分析

如图2所示，由于该异常噪音在发仓内也存在同样的宽频噪声，故可判断该异音与发动机及及附件相关。

图2 源及传递路径FTA分析

3.2.2 详细噪声源排查

如图 3所示，利用声学照相机，对宽频异常噪音的1400Hz、1500Hz、1700Hz左右主要频率进行声学定位，发现该异音的位置与主观评价位置相同，在发动机轮系附近。

图3 声学照相机排查

3.2.3 传递路径分析

（1）结构传递路径：右悬置作为轮系振动的最重要结构传递路径，在出现异音时的隔振率表现如下：除了 1600rpm左右Z向18dB，1900rpm左右Z向18dB，其他方向均大于20dB，已起到了很好的隔振作用。故该传递路径的优化空间较小。

图4 悬置隔振率分析

（2）辐射传递路径：发动机右侧声传函，作为轮系辐射噪声的重要辐射传递路径，将其与标杆车进行对比测试发现相当，空气传播的吸隔声能力优化空间也较小。

图5 发动机右侧声传函

3.3 优化方案确定及效果验证

根据以上内容，已经确定发动机的轮系的异音通过悬置结构及前围辐射等路径传递至车内。因此，正常方法是可以制定三套方案用于消除车内异音。第一套方案是控制噪声源，改变发动机轮系结构及附件结构，第二套方案是改变传递路径，如提高悬置隔振率，增加声学包用料等方法来降低传递率，但该方案在传递路径分析过程中已确定了优化空间有限。第三套方案是在车身壁板处增加增强垫，但对于200Hz频率以上的振动，增强垫对刚度的提升效果已经不明显。

综上，故确认整改方案为控制噪声源，如图6、图7所示，将原有发电机更改为带 OAD结构的发电机，同时将轮系结构进行变更。

图6 发电机增加OAD机构示意

图7 更改轮系结构示意

图8 发动机台架验证效果

图9 整车发仓噪声验证效果

图10 整车驾右噪声验证效果

如图8、图9、图10所示，将原有的发电机及轮系进行变更后，无论是从台架上验证发动机的辐射噪音，还是在整车上验证发动机近场噪声及驾右噪声，整改后1500-2000rpm宽频噪音均完全消除，主观评价可以接受。

4 结束语

（1）通过本文的案例的分析验证可知，当激励源的振动噪声能量过大时。异音优化问题已不能通过传递路径的优化来解决，需要通过控制噪声源的方法，从根源上解决由发动机轮系引发的低转速加速噪声大问题。

（2）由于发动机轮系等附件的整改周期及难度较大，在原因分析及方案验证过程中需要验证充分。否则在整改推进过程中会遇到很大大阻碍，因此关注传递路径分析，声学相机声源定位分析，是非常重要的。

[1] 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.

Research on optimization of low speed accelerating strange niose problem of a certain type of vehicle

Li Zhiming, Zhang Tao
（Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230009）

Through the analysis of the mechanism of the acceleration strange niose in the vehicle and the vibration noise of the engine train and the generator, and the comprehensive analysis of the excitation source-transmission path-interior response, the paper points out the treatment scheme for the low speed acceleration of the automobile caused by the gear train and the generator. In a domestic model, using the internal noise test and analysis, acoustic camera test analysis,transmission path analysis, path vibration test and analysis methods to detailed description of the generator and train caused by the low speed of the car, the problem of determination, cause analysis and optimization. Finally, the problem of the low speed and acceleration of the vehicle is solved.

Generator; low speed acceleration strange niose; engine gear train; acoustic camera test analysis; trans-mission path analysis

U464

A

1671-7988 (2017)21-181-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.062

CLC NO.: U464

A

1671-7988 (2017)21-181-03

李智明，男，（1988-），主管工程师，就职于江淮汽车集团股份有限公司技术中心NVH设计开发部。张涛，男，（1992-），工程师，就职于江淮汽车股份集团有限公司技术中心NVH设计开发部。