动力吸振器在解决某SUV车型车内轰鸣声中的应用

佘彩凤 冯雷 陈圆意

安徽江淮汽车技术中心 安徽省合肥市 230000

1 引言

轰鸣声作为一种频率范围较窄的汽车噪声，多在20-200Hz左右，主要表现为车辆以特定速度行驶或发动机以特定转速运转时，车内噪声声压级陡然增大，人耳能明显感知压迫耳膜感[1]。严重的轰鸣声甚至能引起车内乘员头晕、恶心，不仅大大降低驾乘舒适性，并且影响乘员的身心健康。解决车内轰鸣问题，已是汽车NVH性能开发必不可少的步骤。

动力吸振器是一种典型的减振系统，由一个弹簧阻尼质量主系统和一个附加的弹簧质量系统组成。因其成本低、效果好，广泛应用于机械领域[2]。

本文针对某SUV车型车内加速轰鸣问题，在对副车架进行模态试验和分析的基础上，基于动力吸振器理论，通过在副车架匹配动力吸振器来抑制副车架振动，从而解决了车内加速轰鸣问题。

2 问题描述

某SUV车型3挡全油门加速工况下，发动机转速在3550rpm附近，主观评价车内存在明显的轰鸣声，且前排比后排明显。使用LMS数据采集前端进行问题车辆客观数据采集，如图1所示。3挡全油门加速过程中，发动机转速在3550rpm附近时，车内噪声OA（总声压级overall）存在明显噪声峰值，且该处噪声峰值主要受发动机二阶影响。根据频率（f）与转速（rpm）和阶次之间关系f=转速/60×阶次，可计算得产生轰鸣声的问题频率为118.3Hz附近。

结合问题频率，对整车能产生类似问题的关键子系统进行噪声振动识别。通过进气干净管屏蔽、排气屏蔽、排气吊耳断开试验排除进气系统和排气系统影响。通过测试悬置隔振率，在后悬置被动端即副车架上监测到3550rpm明显振动峰值，与车内噪声峰值对应。对副车架配重，测试结果如图2所示，3550rpm噪声峰值削平，车内噪声OA降低5dB（A），2阶噪声降低7.5dB（A）。初步将问题锁定为发动机二阶激励通过后悬置传递到副车架上，激起副车架共振，振动通过副车架传递到车身下地板，从而使车内产生轰鸣。

为进一步确认副车架结构特征对整车轰鸣声的影响，对副车架进行约束模态测试。根据副车架轮廓建立12点几何模型，测得整车状态下副车架模态。通过模态分析，识别副车架存在119.6Hz左右的约束模态，振型如图3所示。

综合上述试验排查和模态分析可知，该轰鸣问题为副车架119.6Hz约束模态被激励导致。发动机二阶激励通过后悬置传递到副车架上，激起副车架119.6Hz约束模态，放大后的振动再通过副车架传递到车身地板，与声腔耦合，最终导致加速3550rpm车内轰鸣声。

3 解决方案

常见的解决方案有两种，一为通过改变副车架质量、刚度来调整副车架模态，使其避开发动机激励频率；二为在副车架上加装动力吸振器，利用其反作用力来抑制副车架振动，从而降低车内噪声。综合考虑该SUV车型开发情况，决定采用副车架匹配动力吸振器方案。

根据阻尼式动力吸振器减振原理[3]，结合副车架质量（M=10.7kg），计算所得到的动力吸振器参数（m=1.5kg，ωd=105Hz）制作成快速样件，并装在副车架上，如图4所示。

经过实车试验验证，副车架加装动力吸振器后，加速3550rpm车内噪声峰值削平，车内噪声OA降低4.1dB（A），2阶噪声降低7dB（A）。加速3550rpm车内轰鸣声得到有效消除，驾乘舒适度有所提高。

4 结语

（1）通过一系列试验摸排和模态分析，诊断出加速轰鸣声问题的原因，排查思路可为其他车型类似加速轰鸣声问题排查提供参考。（2）确定了该SUV车型加速轰鸣声为副车架119.6Hz模态与发动机3550rpm转速下发火阶次激励耦合导致。（3）对问题车辆匹配合适的动力吸振器，试验结果表明，动力吸振器效果明显，可降低车内噪声4dB（A）左右，加速车内轰鸣声问题得到有效改进。该项技术已成功应用于企业的SUV开发领域，并且可为其他类似因共振导致车内轰鸣音问题解决提供参考。