某SUV怠速車內(nèi)異響分析

靳 豹，賈艷賓

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，保定 071000）

某SUV怠速車內(nèi)異響分析

靳 豹，賈艷賓

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，保定 071000）

以某型SUV車在怠速工況時，車內(nèi)存在“嗡鳴”異響噪聲為研究對象，運(yùn)用頻譜分析法、聲學(xué)互動濾波法、主觀評價法，實現(xiàn)對異響噪聲頻率成分的確認(rèn)。再通過綜合運(yùn)用傳遞路徑分析法、近場測量法、鉛包覆法等噪聲源識別方法，實現(xiàn)異響噪聲源的快速識別，并確認(rèn)發(fā)動機(jī)正時罩蓋為異響噪聲源。最后利用模態(tài)分析技術(shù)對噪聲源進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，大幅降低其輻射噪聲，最終達(dá)到有效改善車內(nèi)聲品質(zhì)，提高整車NVH性能的目的。

聲學(xué)；聲源識別；異響；模態(tài)分析；聲品質(zhì)

聲學(xué)互動濾波主觀評價方法、鉛包覆法、分別運(yùn)轉(zhuǎn)法、近場測量法、頻譜分析法、聲強(qiáng)法、表面強(qiáng)度法、傳遞路徑分析法等方法在噪聲源識別中均有成功應(yīng)用。但在噪聲源識別時很難單獨運(yùn)用某一種方法來完成，需要綜合運(yùn)用來達(dá)到快速識別的目的。

主觀評價某型SUV怠速不加載工況，車內(nèi)存在明顯的“嗡鳴”異響，極大地降低了該車的聲品質(zhì)，使乘員產(chǎn)生煩躁感。本文在綜合運(yùn)用頻譜分析法、聲學(xué)互動濾波主觀評價方法、近場測量法、鉛包覆法等基礎(chǔ)上，快速準(zhǔn)確地識別該車內(nèi)異響的噪聲源，并通過模態(tài)分析提供了解決思路和方法，達(dá)到提高該車型怠速聲品質(zhì)的目的。

1 車內(nèi)噪聲測試及頻譜分析

主觀評價該異響為窄帶噪聲。使用LMS Test. Lab采集系統(tǒng)對車內(nèi)噪聲進(jìn)行測試。該試驗在消聲室內(nèi)進(jìn)行，工況為怠速不加載工況，測點為駕駛員耳旁，采集時間為10 s。駕駛員右耳噪聲頻譜如圖1所示。

圖1 駕駛員右耳噪聲頻譜

從圖1中分析，影響該車怠速工況車內(nèi)噪聲的主要頻率，除發(fā)動機(jī)點火（發(fā)動機(jī)為四缸、怠速轉(zhuǎn)速為750 r/min）4階諧波（即50 Hz）頻率成分外，還主要有175 Hz和250 Hz頻率噪聲。

2 聲學(xué)互動濾波主觀評價及TPA分析方法異響噪聲識別

“聲學(xué)互動濾波法”是利用聲學(xué)濾波修改軟件對測量記錄的噪聲時域數(shù)據(jù)進(jìn)行實時數(shù)字互動濾波。通過回放濾波處理的噪聲信號和原始信號進(jìn)行主觀評價，來判斷噪聲異響的噪聲分量的主要頻率成份[1]。

利用LMS.Test.Lab分析軟件分別對50 Hz、175 Hz、250 Hz設(shè)置相應(yīng)的濾波器，濾波帶寬設(shè)置為5 Hz，衰減量為20 dB。通過主觀對比評價濾波后的時域信號和原始時域信號，250 Hz頻率噪聲衰減20 dB后怠速車內(nèi)“嗡鳴”異響完全消除。因此可以判斷，250 Hz噪聲峰值為引起怠速車內(nèi)“嗡鳴”異響的頻率。

250 Hz為中頻噪聲，首先應(yīng)明確其為結(jié)構(gòu)聲還是空氣聲。為了驗證其是否為結(jié)構(gòu)聲，特進(jìn)行傳遞路徑分析（TPA），具體的TPA模型建立及試驗方法在文獻(xiàn)[2，3，4]中有詳細(xì)闡述。

怠速工況結(jié)構(gòu)聲主要關(guān)注動力總成懸置系統(tǒng)和排氣吊鉤的傳遞[3]。該車型有三個懸置、三個排氣吊鉤，故傳遞路徑共3×3+3=12條（每個懸置考慮X、Y、Z三個方向，排氣吊鉤只考慮Z方向）。車內(nèi)目標(biāo)點為駕駛員右耳噪聲。結(jié)構(gòu)聲對車內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)量分析結(jié)果如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)傳遞貢獻(xiàn)分析結(jié)果

從圖2分析，結(jié)構(gòu)聲對車內(nèi)250 Hz噪聲無明顯貢獻(xiàn)量，因此可以初步判斷車內(nèi)250 Hz噪聲為空氣聲。

3 近場測量法異響聲源定位

“近場測量法”是通過將傳聲器布置在距離噪聲源很近的位置，分別靠近各個噪聲源進(jìn)行噪聲測試，該方法適合于中高頻噪聲源的分析[5,6]。

已初步判斷此噪聲應(yīng)為空氣聲。下一步工作為識別噪聲源的位置。

怠速不加載工況噪聲源主要包括：動力總成及附件輻射噪聲、排氣系統(tǒng)噪聲（怠速不加載工況空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉，輔助電器件關(guān)閉、電子風(fēng)扇不工作）。故分別在發(fā)動機(jī)左、右、前、后、上、下方附近、排氣口附近位置布置麥克風(fēng)，采集怠速工況下各噪聲源的聲音信號，測點如圖3所示。

圖3 聲源測試位置

對各噪聲源噪聲信號分析，發(fā)動機(jī)右側(cè)噪聲中明顯存在250 Hz噪聲峰值，其他噪聲源位置無明顯250 Hz噪聲峰值。噪聲頻率對比結(jié)果如表1所示。

表1 噪聲頻率對比結(jié)果

由測試結(jié)果分析，主要噪聲源應(yīng)在發(fā)動機(jī)右側(cè)，為了確認(rèn)測試結(jié)果，利用隔吸聲材料將發(fā)動機(jī)右側(cè)完全覆蓋，車內(nèi)“嗡鳴”異響基本消除，可以確認(rèn)車內(nèi)250 Hz“嗡鳴”異響聲源為發(fā)動機(jī)右側(cè)。

4 鉛包覆法噪聲源識別

“鉛包覆法”又稱局部暴露法，即采用鉛板或玻璃棉等高隔聲材料將機(jī)器包覆起來，然后每次暴露一個部件進(jìn)行測量。以此來識別機(jī)器噪聲源的傳統(tǒng)方法，它在中、高頻范圍有很好的識別精度[5,6]。

發(fā)動機(jī)右側(cè)部件包括：正時系、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)向泵等。將厚度為2 mm的鉛板做成近似發(fā)動機(jī)右側(cè)形狀，首先將發(fā)動機(jī)右側(cè)全部包覆，然后分別在正時系、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)向泵等位置進(jìn)行開窗處理，測試過程中發(fā)動機(jī)右側(cè)噪聲的變化情況，以判斷250 Hz異響噪聲的來源。經(jīng)過鉛包覆法排查，正時上罩蓋為250 Hz異響噪聲聲源。排查數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 局部暴露后噪聲比較圖

由表2可以看出，發(fā)動機(jī)右側(cè)全部覆蓋后整個頻段噪聲都用不同程度下降，尤其是高頻成分，但暴露出正時罩上罩蓋位置時250 Hz左右頻率噪聲明顯增加?？梢耘袛啻嗽肼暈檎龝r上罩蓋位置輻射的噪聲。通過對拆除正時上罩前后噪聲測試分析，最終確定250 Hz噪聲為正時上罩蓋輻射的噪聲。具體數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4 拆除正時上罩蓋對比數(shù)據(jù)(頻譜)

5 模態(tài)分析及優(yōu)化方案

模態(tài)分析技術(shù)分為解析和試驗2個方面，即有限元分析和試驗?zāi)B(tài)分析[7]。為了明確正時上罩蓋的噪聲輻射特性，特對正時上罩蓋進(jìn)行有限元模態(tài)分析。從結(jié)果分析，正時罩上罩蓋在250 Hz附近（249.4 Hz）有模態(tài)存在。故發(fā)動機(jī)正時上罩蓋在受到發(fā)動機(jī)激勵時輻射250 Hz噪聲。對此問題制定以下優(yōu)化方案：

(1)正時上罩蓋增加加強(qiáng)筋，并在上罩蓋中間位置增加一個安裝點，改變其模態(tài)頻率。對優(yōu)化結(jié)構(gòu)后的正時上罩蓋進(jìn)行CAE分析，250 Hz附近模態(tài)消除，而相應(yīng)的模態(tài)振型提升到了335 Hz附近。結(jié)構(gòu)及分析對標(biāo)結(jié)果如圖5所示。

圖5 正時上罩蓋優(yōu)化前后模態(tài)分析結(jié)果對比

(2)在正時罩蓋與發(fā)動機(jī)本體接觸面之間增加隔振墊，減小發(fā)動機(jī)對正時罩的激勵，如圖6所示。

圖6 隔振墊圖示

6 優(yōu)化方案驗證

經(jīng)整車試驗驗證及主觀評價，實施發(fā)動機(jī)正時上罩蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)化和在正時罩與發(fā)動機(jī)之間增加隔振墊方案后怠速車內(nèi)“嗡鳴”異響噪聲基本消失。經(jīng)過對比車內(nèi)駕駛員位置噪聲頻譜數(shù)據(jù)，250 Hz噪聲整體下降6 dB(A（)如圖7所示），達(dá)到了優(yōu)化目標(biāo)要求。

有良好的線性關(guān)系。N10值越大，信號帶來的主觀煩惱度也越大；

（3）性別差異對煩惱度沒有顯著性影響。耳機(jī)使用頻率對煩惱度有顯著性影響。在相同的噪聲暴露情況下，耳機(jī)使用頻率高的個體對于煩惱的敏感程度要低于耳機(jī)使用頻率低的個體。

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Analysis of IdleAbnormal Sound of an SUV

JIN Bao,JIA Yan-Bin
（R&D Center of Great Wall Motor Company,HebeiAutomotive Engineering Technical Center, Baoding 071000,Hebei China）

The abnormal buzzing noise inside an SUV under idle condition was studied.Some methods,such as spectrum analysis,acoustic interactive filtering and subjective evaluation,were utilized to analysis the components of the abnormal noise frequency.Some noise source identification methods,such as the transfer path analysis,near field measurement, lead wrap etc.,were used to rapidly identify the abnormal noise sources.The engine timing-cover was found to be the main abnormal noise source.Finally,the structural optimization of the abnormal noise source was realized using modal analysis technique,and the radiation noise of the timing-cover was greatly reduced.The interior sound quality and the NVH performance of the vehicle were improved.

acoustics;noise source identification;abnormal noise;modal analysis;sound quality

TB533

A

10.3969/j.issn.1006-1335.2015.01.019

1006-1355(2015)02-0077-03+85

2013－12－16

靳豹(1982－)，男，河北保定人，碩士研究生。研究方向為汽車NVH性能集成及控制。E-mail:myjinbao@sina.com