動力吸振器在解決某SUV車型車內(nèi)轟鳴聲中的應用

佘彩鳳 馮雷 陳圓意

安徽江淮汽車技術中心 安徽省合肥市 230000

1 引言

轟鳴聲作為一種頻率范圍較窄的汽車噪聲，多在20-200Hz左右，主要表現(xiàn)為車輛以特定速度行駛或發(fā)動機以特定轉速運轉時，車內(nèi)噪聲聲壓級陡然增大，人耳能明顯感知壓迫耳膜感[1]。嚴重的轟鳴聲甚至能引起車內(nèi)乘員頭暈、惡心，不僅大大降低駕乘舒適性，并且影響乘員的身心健康。解決車內(nèi)轟鳴問題，已是汽車NVH性能開發(fā)必不可少的步驟。

動力吸振器是一種典型的減振系統(tǒng)，由一個彈簧阻尼質量主系統(tǒng)和一個附加的彈簧質量系統(tǒng)組成。因其成本低、效果好，廣泛應用于機械領域[2]。

本文針對某SUV車型車內(nèi)加速轟鳴問題，在對副車架進行模態(tài)試驗和分析的基礎上，基于動力吸振器理論，通過在副車架匹配動力吸振器來抑制副車架振動，從而解決了車內(nèi)加速轟鳴問題。

2 問題描述

某SUV車型3擋全油門加速工況下，發(fā)動機轉速在3550rpm附近，主觀評價車內(nèi)存在明顯的轟鳴聲，且前排比后排明顯。使用LMS數(shù)據(jù)采集前端進行問題車輛客觀數(shù)據(jù)采集，如圖1所示。3擋全油門加速過程中，發(fā)動機轉速在3550rpm附近時，車內(nèi)噪聲OA（總聲壓級overall）存在明顯噪聲峰值，且該處噪聲峰值主要受發(fā)動機二階影響。根據(jù)頻率（f）與轉速（rpm）和階次之間關系f=轉速/60×階次，可計算得產(chǎn)生轟鳴聲的問題頻率為118.3Hz附近。

結合問題頻率，對整車能產(chǎn)生類似問題的關鍵子系統(tǒng)進行噪聲振動識別。通過進氣干凈管屏蔽、排氣屏蔽、排氣吊耳斷開試驗排除進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)影響。通過測試懸置隔振率，在后懸置被動端即副車架上監(jiān)測到3550rpm明顯振動峰值，與車內(nèi)噪聲峰值對應。對副車架配重，測試結果如圖2所示，3550rpm噪聲峰值削平，車內(nèi)噪聲OA降低5dB（A），2階噪聲降低7.5dB（A）。初步將問題鎖定為發(fā)動機二階激勵通過后懸置傳遞到副車架上，激起副車架共振，振動通過副車架傳遞到車身下地板，從而使車內(nèi)產(chǎn)生轟鳴。

為進一步確認副車架結構特征對整車轟鳴聲的影響，對副車架進行約束模態(tài)測試。根據(jù)副車架輪廓建立12點幾何模型，測得整車狀態(tài)下副車架模態(tài)。通過模態(tài)分析，識別副車架存在119.6Hz左右的約束模態(tài)，振型如圖3所示。

綜合上述試驗排查和模態(tài)分析可知，該轟鳴問題為副車架119.6Hz約束模態(tài)被激勵導致。發(fā)動機二階激勵通過后懸置傳遞到副車架上，激起副車架119.6Hz約束模態(tài)，放大后的振動再通過副車架傳遞到車身地板，與聲腔耦合，最終導致加速3550rpm車內(nèi)轟鳴聲。

3 解決方案

常見的解決方案有兩種，一為通過改變副車架質量、剛度來調整副車架模態(tài)，使其避開發(fā)動機激勵頻率；二為在副車架上加裝動力吸振器，利用其反作用力來抑制副車架振動，從而降低車內(nèi)噪聲。綜合考慮該SUV車型開發(fā)情況，決定采用副車架匹配動力吸振器方案。

根據(jù)阻尼式動力吸振器減振原理[3]，結合副車架質量（M=10.7kg），計算所得到的動力吸振器參數(shù)（m=1.5kg，ωd=105Hz）制作成快速樣件，并裝在副車架上，如圖4所示。

經(jīng)過實車試驗驗證，副車架加裝動力吸振器后，加速3550rpm車內(nèi)噪聲峰值削平，車內(nèi)噪聲OA降低4.1dB（A），2階噪聲降低7dB（A）。加速3550rpm車內(nèi)轟鳴聲得到有效消除，駕乘舒適度有所提高。

4 結語

（1）通過一系列試驗摸排和模態(tài)分析，診斷出加速轟鳴聲問題的原因，排查思路可為其他車型類似加速轟鳴聲問題排查提供參考。（2）確定了該SUV車型加速轟鳴聲為副車架119.6Hz模態(tài)與發(fā)動機3550rpm轉速下發(fā)火階次激勵耦合導致。（3）對問題車輛匹配合適的動力吸振器，試驗結果表明，動力吸振器效果明顯，可降低車內(nèi)噪聲4dB（A）左右，加速車內(nèi)轟鳴聲問題得到有效改進。該項技術已成功應用于企業(yè)的SUV開發(fā)領域，并且可為其他類似因共振導致車內(nèi)轟鳴音問題解決提供參考。