某SUV车型起步异响原因分析及优化

李新鹏 连俊义 郭世辉 王臣

摘 要：针对某SUV AT车型起步工况“哼棱”异响问题，通过问题噪声频谱分析、模态/结构灵敏度验证等分析手段，系统的排查了异响问题的激励源、传递路径及振动体，得出异响产生机理是发动机轮系激励引起发动机悬置支架共振。借助有限元分析评估发动机悬置优化方案，通过优化悬置主簧结构，悬置支架模态避开轮系激励频率，解决起步异响问题。关键词：异响;起步工况;发动机悬置支架;模态中图分类号：U472.4  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）01-59-04

Analysis and optimizing of a SUV vehicles startup condition unexpect-noise

Li Xinpeng， Lian Junyi， Guo Shihui， Wang Chen

（ Technical Research Institute of Hanteng Automotive Co.， Ltd.， Jiangxi Shangrao 334000 ）

Abstract： About unexpect-noise problem of a SUV vehicle at startup condition， scientificly verify the noises excitation source， transfer path and oscillating body， though noises frequency analysis， mode/structure delicacy testing and so on， drawing a conclusion that the noises mechanism of production is resonance of engine-mountings bracket， causing by engine gear train. also combining finite element analysis，assessing engine-mountingconstruction， finally through optimizing mounts rubber structure， that engine mounting brackets mode avoids stimulation frequency， the unexpect-noise at startup condition is solved.Keywords： unexpect-noise; startup condition; engine mounting bracket; modeCLC NO.： U472.4  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2019）01-59-04

前言

隨着汽车工业的快速发展，汽车NVH性能越来越受到人们的关注，且已成为衡量汽车性能的重要指标之一。起步工况作为常用工况，其舒适性是一项至关重要的评价指标。

某SUV AT车型1/3油门开度、起步加速工况出现“哼棱”异响，引起驾乘人员的反感。本文通过发动机右悬置支架模态测试分析，发现发动机轮系的激励频率与右悬置支架模态耦合，引起支架共振。经过仿真分析、试验验证，通过优化右悬置主簧结构、改变悬置支架模态（达到避频目的），使得问题解决。

1 问题描述

某SUV样车试制阶段，1/3油门开度、起步加速工况，样车存在 “哼棱”异响问题，引起驾乘人员抱怨。

2 真因分析

2.1 异响频率识别

为确认异响噪声频率，在驾驶员右耳位置布置一个传声器单元，测试起步工况驾驶员右耳位置噪声，测试数据如图1所示（测试工况为车辆加速起步—停车—加速起步，下同）：

经频谱分析，异响频带中心频率为450Hz。

2.2 问题分析

起步加速工况主要激励源、共振源：

（1）发动机附件激励;

（2）驱动轴共振;

（3）发动机悬置支架共振。

基于以上述分析点进行分步排查：

2.2.1 发动机附件

2.2.1.1 发电机

使用空壳发电机代替原状态发电机，其他系统保持不变，测试起步加速工况驾驶员右耳处噪声，测试结果如图2所示：

更换空壳发电机后，问题频率峰值依然存在，主观评价无改善，排除发电机的影响。

2.2.1.2 发动机轮系及附件

排查发动机轮系及附件影响时，应用部分分离法，将皮带短暂断开进行验证，测试起步加速工况驾驶员右耳处噪声，测试结果如图3所示：

拆除皮带后，起步加速工况异响噪声峰值最高降低约7dB（A），主观评价异响噪声有改善、但异响仍存在。

2.2.2 驱动轴

起步加速工况，传动系扭矩输出较大，万向节角引起的二阶力偶、驱动轴的滑移阻力等激励易引起噪声振动问题。为排查驱动轴的影响，在驱动轴传递路径上检测激励信号，经验证，传动系无异响频率共振带，排除驱动轴的影响。

2.2.3 发动机悬置支架

悬置系统是整车振动噪声的主要传递路径之一，验证悬置系统對异响问题的影响，右悬置主动侧Y向存在共振带，如图4所示。

发动机悬置支架模态频率通常在450Hz左右，由图4、5可知右悬置主、被动侧存在450Hz中心频率的共振带，右悬置支架可能发生共振。

使用单向加速度传感器布置于右悬置支架本体，测试整车状态下右悬置支架模态，测试结果如图6所示：

右悬置支架模态467Hz，与右悬置主、被动侧中心频率450Hz的共振带吻合，右悬置支架共振。

经过系统的排查与分析，起步加速工况异响问题发生机理为发动机轮系激励引起右悬置支架共振。

发动机轮系优化、匹配工作周期长、成本高，从周期、成本方面考虑，异响问题的整改对策从悬置支架模态避频入手。

模态是机械结构的固有特性之一，不考虑系统阻尼，系统的固有频率表达式为：

系统固有频率与系统刚度正相关，通过提高系统刚度提升悬置支架固有频率，避免发动机轮系467Hz激励与悬置支架共振。

3 优化方案制定与实施

支架原状态结构如图7所示：

右悬置支架材料属性见下表：

借助CAE仿真手段快速分析、评估支架加强方案，支架边界条件参考整车安装状态，如图8所示，分析结果：沿Y向、Z向摆动模态486Hz，与试验结果467Hz相比分析误差控制在5%以内，如图9所示，分析准确度可信。

为提高支架模态，悬置支架加筋设计并进行评估：

优化方案一：加筋位置如图11所示，加强筋宽度为10mm，高度与法兰面平齐，仿真分析结果模态频率提高到538Hz，如图11所示：

优化方案二：增加悬置支架约束，约束位置如图12所示，支架模态提高到669Hz，达到目标。

方案一优化样件装车验证，主观评价5分，优化效果不可接受（样件整车状态下模态测试值为476Hz）;方案二由于机舱右侧布置空间紧凑，无法实施。

为达到避频目的，优化右悬置主簧结构、改变支架约束条件以达到支架模态与激励频率避频的效果，右悬置主簧结构原状态、优化状态如图14所示。

整车状态下，优化悬置主簧结构后悬置支架模态试验结果423Hz，如图15所示，右悬置支架模态频率避开发动机轮系激励频率47Hz。

4 优化方案验证

验证右悬置主簧优化状态车内异响噪声水平：

（1）客观测试数据：右悬置主簧优化状态，车内异响峰值消失，较原状态峰值频率噪声降低10dB（A），如图16所示;

（2）主观评价，整车起步异响评分为7分，可接受。

5 总结

本文针对起步异响问题，从源-传递路径-振动体入手进行了系统的排查、分析及验证，并借助CAE仿真分析工具，加快了解决问题的进度，通过优化右悬置主簧结构，解决某SUV车型起步异响问题。本问题案例希望能对类似起步噪声问题提供解决思路。

参考文献

[1] Klaus Genuit. The Sound Quality of Vehicle Interior Noise： a Chall -enge for the NVH-engineers [J]. Int.J. Vehicle Noise and Vibration. 2004， 1：158-168.

[2] 王丽梅，郭世辉，王海涛，等.某SUV汽车油门踏板振动原因分析与解决[J].噪声与振动控制，2014，36（6）：232-235.

[3] 靳豹，贾艳宾.某SUV怠速车内异响分析[J].噪声与振动控制， 2015，35（2）：77-79+85.

[4] 甘剑飞，徐有忠，杨晋等.基于MSC.Nastran的汽车动力总成悬置支架模态分析[C].第五届中国CAE工程分析技术年会论集，2009： 513-516.

[5] 庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动[M].北京：北京理工大学出版社， 2006.309-323.