摘要：某輕型貨車主觀評(píng)價(jià)三擋加速噪聲時(shí)，發(fā)現(xiàn)該噪聲存在悶音和“嗚嗚”聲，聲音品質(zhì)不佳，主觀評(píng)價(jià)不可接受。為此，測(cè)試了三擋加速噪聲，并分析噪聲特征，發(fā)現(xiàn)噪聲在170 Hz時(shí)存在共振。進(jìn)一步測(cè)試分析，得知該共振噪聲由傳動(dòng)軸共振導(dǎo)致。通過(guò)修改傳動(dòng)軸共振頻率，該共振噪聲消失，主觀評(píng)價(jià)接受。研究發(fā)現(xiàn)車內(nèi)“嗚嗚”聲的噪聲頻率主要為700～800 Hz，隨轉(zhuǎn)速升高，“嗚嗚”聲頻率變大。通過(guò)排查可知，車內(nèi)“嗚嗚”聲是增壓器次同步噪聲，于是更換增壓器浮動(dòng)軸承和改善油膜間隙，減低增壓器次同步噪聲，問(wèn)題最終得到改善，主觀評(píng)價(jià)可以接受。

關(guān)鍵詞：三擋加速;共振;增壓器次同步噪聲

中圖分類號(hào)：U469.21 收稿日期：2022-03-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.09.023

1 前言

當(dāng)前，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車市場(chǎng)上，同檔次車型在常規(guī)性能方面的綜合“性價(jià)比”越來(lái)越接近較高水平。因此提高車輛的駕乘舒適性成為新的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，而其中NVH占據(jù)主要地位。NVH不僅是影響車輛舒適性的重要因素，而且是評(píng)價(jià)其質(zhì)量品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。涉及車輛的振動(dòng)噪聲問(wèn)題已經(jīng)成為汽車技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)[1]。

整車開發(fā)過(guò)程中，三擋加速噪聲是需要重點(diǎn)考慮的工況，一般情況車內(nèi)三擋加速噪聲應(yīng)該表現(xiàn)為加速平穩(wěn)，沒有噪聲突變，沒有異響。

8.3 Hz低頻振動(dòng)在人體比較敏感的振動(dòng)頻率區(qū)間內(nèi)，根據(jù)GB/T 13442-92《人體全身振動(dòng)暴露的舒適性降低界限和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則》規(guī)定，人體在8.3 Hz振動(dòng)環(huán)境中能保持24 h舒適性的振動(dòng)幅值應(yīng)該是小于0.045 m/s2，而在此頻率下達(dá)到使人完全感受不到的振動(dòng)幅值應(yīng)該有更嚴(yán)苛的要求。

2 問(wèn)題現(xiàn)象描述和車內(nèi)噪聲測(cè)試

某款輕型貨車主觀評(píng)價(jià)三擋加速噪聲時(shí)候，發(fā)現(xiàn)車內(nèi)噪聲存在悶音和“嗚嗚”聲，聲音品質(zhì)不好，主觀評(píng)價(jià)不可接受。

針對(duì)該現(xiàn)象，測(cè)試車內(nèi)和發(fā)動(dòng)機(jī)上方三擋加速噪聲數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖1～圖2所示。

如圖1所示，三擋加速工況下主駕右耳噪聲的主要問(wèn)題是170 Hz時(shí)存在共振音，此異響可能導(dǎo)致車內(nèi)悶音，700～800 Hz時(shí)存在加速異響，此異響可能是導(dǎo)致車內(nèi)“嗚嗚”聲的原因。

如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)同樣在700～800 Hz時(shí)存在加速異響，可以判斷：車內(nèi)700～800 Hz時(shí)的異響是由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的，并傳遞到車內(nèi)，導(dǎo)致車內(nèi)“嗚嗚”異響，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此異響由增壓器導(dǎo)致，具體結(jié)論需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 問(wèn)題分析

3.1 “嗚嗚”聲分析優(yōu)化

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，車內(nèi)700～800 Hz時(shí)的“嗚嗚”聲由增壓器產(chǎn)生，為了進(jìn)一步驗(yàn)證猜想，測(cè)試增壓器上的振動(dòng)數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看到，在700～800 Hz時(shí)存在加速振動(dòng)，和車內(nèi)加速噪聲的頻率相同，增長(zhǎng)趨勢(shì)一致。由此可以判斷車內(nèi)700～800 Hz時(shí)的“嗚嗚”聲是由增壓器產(chǎn)生的，通過(guò)空氣輻射傳遞到車內(nèi)。

國(guó)內(nèi)外對(duì)增壓器次同步噪聲均有研究。次同步噪聲是由浮動(dòng)軸承的內(nèi)油膜渦流引起的，對(duì)比渦端和壓端，有研究認(rèn)為渦端是主因。隨著增壓器轉(zhuǎn)速升高，內(nèi)油膜機(jī)油溫度升高，機(jī)油粘度降低，浮動(dòng)軸承中的內(nèi)油膜渦旋頻率從0.4階降低到0.3階，所以內(nèi)油膜的渦流頻率在600～1 000 Hz人耳比較敏感的頻率范圍內(nèi)變化。浮動(dòng)軸承油膜如圖4所示。

通過(guò)在軸承主體上設(shè)置多個(gè)與軸承主體內(nèi)孔相聯(lián)通的供油孔，以及軸承主體的內(nèi)孔工作表面上開設(shè)的軸向油槽，能夠調(diào)節(jié)并平衡浮動(dòng)軸承的進(jìn)油和回油流量，從根本上抑制浮動(dòng)軸承渦流的誘發(fā)，有效地抑制了渦輪增壓器次同步振動(dòng)和噪聲，同時(shí)也提升了渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。

3.2 共振聲分析優(yōu)化

車內(nèi)產(chǎn)生悶音的主要原因是存在170 Hz附近的共振音，此共振音是結(jié)構(gòu)共振引起的。為了查找振動(dòng)源，對(duì)動(dòng)力總成到車身地板整個(gè)傳遞路徑上的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)變速箱后端和車架端（變速箱后端通過(guò)懸置軟墊和車架相連）同時(shí)在170 Hz附近存在共振帶，如圖5所示，初步推斷此共振現(xiàn)象的振動(dòng)源在變速箱附近。

根據(jù)以上測(cè)試數(shù)據(jù)分析，此共振現(xiàn)象的振動(dòng)源可能有：a.動(dòng)力總成的彈性模態(tài);b.傳動(dòng)軸的彈性模態(tài);c.后橋的模態(tài)。

振動(dòng)傳遞路徑可能有：a.車架模態(tài)共振;b.車身局部鈑金件模態(tài)共振;c.車身的聲腔模態(tài)共振。

針對(duì)以上推測(cè)，對(duì)振動(dòng)源逐一分析。動(dòng)力總成彈性模態(tài)：通過(guò)錘擊試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)動(dòng)力總成在170 Hz附近不存在彈性模態(tài)，同時(shí)動(dòng)力總成左右前懸置位置的三擋加速振動(dòng)數(shù)據(jù)也沒有發(fā)現(xiàn)170 Hz共振特征。測(cè)試傳動(dòng)軸的和后橋的彈性模態(tài)如圖6～圖7所示?？梢钥吹剑瑐鲃?dòng)軸和后橋在171 Hz和177 Hz有模態(tài)存在，主要振型表現(xiàn)為傳動(dòng)軸二階彎曲。

針對(duì)以上推測(cè)，對(duì)傳遞路徑逐一分析。車身局部鈑金件模態(tài)共振：通過(guò)錘擊測(cè)試車身各個(gè)部位鈑金件的模態(tài)，雖然發(fā)現(xiàn)有170 Hz共振位置，通過(guò)局部增加阻尼加強(qiáng)板避開170 Hz共振，但是車內(nèi)加速噪聲特征并沒有改變，所以可以排除車身局部鈑金模態(tài)共振這條傳遞路徑。車身聲腔模態(tài)共振：通過(guò)在駕駛室內(nèi)部增加隔板和吸音材料，來(lái)改變車身聲腔模態(tài)頻率，發(fā)現(xiàn)車內(nèi)加速噪聲特征同樣沒有改變。車架模態(tài)共振：測(cè)試車架的彈性模態(tài)如圖8所示?？梢钥吹?，車架在177 Hz時(shí)有模態(tài)存在，主要振型表現(xiàn)為車架第三橫梁附近的局部變形。

4 改進(jìn)驗(yàn)證

車內(nèi)“嗚嗚”聲主要由增壓器的次同步噪聲產(chǎn)生，通過(guò)修改優(yōu)化轉(zhuǎn)子的浮動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)得到改善。車內(nèi)悶音主要是170 Hz結(jié)構(gòu)共振導(dǎo)致，共振源是傳動(dòng)軸的二階彎曲模態(tài)，傳遞路徑是車架模態(tài)共振導(dǎo)致的，由于通過(guò)修改車架結(jié)構(gòu)避開共振工作量巨大，所以選擇修改傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)，從單根鋁合金傳動(dòng)軸變?yōu)殡p根鐵傳動(dòng)軸，避開170 Hz共振。

通過(guò)以上結(jié)構(gòu)優(yōu)化，車內(nèi)“嗚嗚”聲和悶音得到有效改善，改進(jìn)后的車內(nèi)噪聲測(cè)試結(jié)果如圖9所示?？梢钥吹絻?yōu)化后車內(nèi)增壓器次同步噪聲和共振音有較大改善。

5 結(jié)語(yǔ)

a.車內(nèi)三擋加速嗚嗚聲的原因是增壓器次同步噪聲通過(guò)空氣傳遞到車內(nèi)產(chǎn)生的，通過(guò)在軸承主體上設(shè)置多個(gè)與軸承主體內(nèi)孔相聯(lián)通的供油孔，以及軸承主體的內(nèi)孔的工作表面上開設(shè)的軸向油槽，能夠調(diào)節(jié)并平衡浮動(dòng)軸承的進(jìn)油和回油流量，從根本上抑制浮動(dòng)軸承渦流的誘發(fā)，有效地抑制了渦輪增壓器次同步振動(dòng)和噪聲。

b.車內(nèi)悶音主要是170 Hz結(jié)構(gòu)共振導(dǎo)致的，共振源是傳動(dòng)軸的二階彎曲模態(tài)，傳遞路徑是車架模態(tài)共振導(dǎo)致的，修改傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)，從單根鋁合金傳動(dòng)軸變?yōu)殡p根鐵傳動(dòng)軸，避開170 Hz共振，車內(nèi)170 Hz共振音改善明顯。

c.整車開發(fā)過(guò)程中，三擋加速噪聲是需要重點(diǎn)考慮的工況，正常情況下車內(nèi)三擋加速噪聲應(yīng)該是加速平穩(wěn)，沒有噪聲突變和異響。

參考文獻(xiàn)：

[1]李洪亮，稱魁玉，顧燦松，等.某微車低速轟鳴聲的降噪設(shè)計(jì)[C].//LMS中國(guó)用戶大會(huì)論文集，2009.

作者簡(jiǎn)介：

王曉宏，男，1987年生，工程師，研究方向?yàn)檎嘚VH試驗(yàn)分析。