某MPV车型车内泄气声产生机理分析及解决措施

某MPV车型车内泄气声产生机理分析及解决措施
何延刚;张鹤;麻金贺;祝文举
【摘要】对某MPV车内噪声进行了主观评价,急踩急松油门时存在一段的高频噪声,类似于"去去"的声音,降低整车的品质.通过试验和分析该段噪声的特性及产生的机理,通过对空滤器出气管出气管的优化设计降低这显著噪声,改善了整车NVH性能,提高了产品竞争力.
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2017(000)013
【总页数】3页(P22-24)
【关键词】高频噪声;降噪措施;"去去"声
【作者】何延刚;张鹤;麻金贺;祝文举
【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥 230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥 230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥 230601
【正文语种】中文
【中图分类】U473.2
CLC NO.:U473.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-22-03 随着排放法规日益要求严格，乘用车整车已向小排量增压型发动机发展。

涡轮增压发动机型的整车增多导致涡轮增压器产生的噪声问题也逐渐得到关注。

用户对整车要求越来越高，整车的车内噪声也是用户关注的主要指标。

近年来，车内噪声已成为乘用车品质的考察因素之一，与乘坐振动等级一样，作为判断汽车舒适性的主要指标。

车内噪声的设计目标值已成为产品开发中的重要任务。

发动机及其附件、底盘和路面等作为振源和声源均可激发出车内噪声，其传播有两个途径[1]：一是通过车身壁板上的孔、缝直接传入车内，常称为空气传播噪声，
主要频率在500Hz以上；二是作用于车身壁板，激发壁板的振动而对外辐射噪声，常称为固体传播噪声，400Hz以下占主导。

因此，只有首先清楚室内噪声的特性、产生机理及其传递路径等，才能对症下药，有效地控制车内噪声水平。

本文所针对的某MPV车型在急踩急松油门过程中存在的高频噪声，类似于“去去”的声音，利用LMS数据采集分析系统，试验测试及各分析方法成功的辨别出该噪声的特性及产生机理，并采取优化空滤出气管有效的降低这种“去去”噪声，大大提高整车的舒适性。

将某MPV车型放置在良好路面上，在III挡全油门加速（WOT）工况下的进行主观评价。

现象如下：第一，在急加速急松油门的情况下整车前排可清楚听到“去去”的声音，整车后排听不到；第二原地怠速打开发舱盖，发现“去去”声从涡轮增压器区域传出来的；第三，在急松油门踏板以后，噪声未立刻开始下降，略停一会下降。

从而判断此噪声是从涡轮增压器里面传出来的，理由如下，像这类高频噪声一般只有风噪，制动噪声，发动机透过音，由于能够清楚地感觉到声音是由驾驶席前方传来，因此本现象就是发动机的透过音。

而发动机的透过音一般包括进气噪声和涡轮增压器噪声，但进气噪声基本上在300Hz一下，而且若是进气噪声在松开油门踏板后声音就会立刻消失，故此噪声并非是进气噪声，综上所述：此噪声来源于增压器。

以此进行试验验证，在此工况下，采用LMS数据采集系统，测量该MPV车型驾驶员右耳处的声音信号。

在相同工况下，采用LMS数据采集系统，
测量将增压器包裹后的驾驶员右耳处的声音信号。

图1是该MPV车型进气口噪声谱。

图2是该车型包裹增压器进气口噪声谱。

通过图1和图2对比可以看出，可以确定该MPV车型在加速过程中，在车内听到类似漏气的“去去”噪声为增压器噪声，频率在1000～3000Hz的宽频带内，在1000～1800Hz频带内能量更为集中（1800Hz～3000Hz能量较弱）。

2.1 增压器泄气声原因分析
涡轮增压技术的使用大大提高了发动的动力性、经济性、减少尾管排放，但是对汽车NVH提出巨大的挑战。

增压器的使用使进排气系统管道中的气流不稳定而出现湍流现象，易产生增压器的Whoose、泄气和啸叫声[2]。

压器泄气声是非常常见的涡轮增压器噪声，主要出现在发动机油门瞬时加速然后释放，增压器转速高转速后突然下情况下出现。

本MMPV车型的增压器噪声为泄气声，其产生该噪声的原因为：松油门时节气门通过的气流变小甚至关闭，在节气门之前的管路的压力瞬时变高此时发动机继续吸入气体，在进气歧管形成一个负压，与节气门前的高压共同作用将旁通阀打开，使节气门前的高压气体旁通到压前管路，实现泄压的目的。

这样可以保护增压器和管路。

泄气伐开启前两端有压力差。

在泄气伐的快速开启和关闭过程中，将产生压力波，该压力波沿进气系统传播，产生“去去”声。

在快速松油门的瞬间，驾驶员位置会听到明显的泄气异响。

经排查，此问题主要由于涡轮增压器中的高压气体释放至进气管道，通过进气管口辐射到乘员舱。

由测试数据可知，泄气声在进气口位置主要表现在1000-3000Hz 之间，其中1000-1800Hz 幅值最大，在驾驶员右耳位置频率范围与进气口一致。

图3是该车型进驾右噪声谱。

图4是该车型包裹增压器驾右噪声谱。

综上所述，可以确定该车型在加速过程中，在车内听到类似漏气的“去去”异响，为增压器泄气声。

2.2 泄气声整改
目前降低增压器泄气噪声的方法主要有三种，第一种是对发动机增压器上的放气阀直径调整；第二种是标定程序调整，比如调整阀门打开时间；第三种是在进气系统
上增加消音原件。

调整压器上的放气阀直径缺点是开发周期长、费用高；调整标定数据会严重影响发动机的功率扭矩，同时标定周期及费用也很高，故主机厂一般均不采用此两种整改方案。

在进气系统上增加消声原件为目前均采用降噪手段，在增压器进出气管上增加高频消声器可有效的降低增压器泄气声。

本整改方案由于根据发舱布置及周边件间隙，在增压器进气管上增加高频消声器，如图4所示带有高
频消声器的空滤器出气管，图5为高频消声器结构。

2.2.1 高频消声器CAE分析
利用CAE求解软件：LMS b Acoustics v11-SL2 win64，计算其在1000～3000Hz传递损失，如图6所示。

计算条件如下：
计算边界：
声速：340m/s
空气密度：1.225kg/m3
空气流速：0m/s
入口边界：-1振速的激励
出口边界：全吸声
计算范围：1000～3000Hz step 25Hz
由CAE分析结果可知，该谐振消声器针对1000～3000Hz均有5dB以上消声量，可满足针对性的消声要求。

2.2.2 高频消声器实车验证
在相同工况下，分别测量安装有高频消声器和没有安装高频消音器的该车型驾驶员右耳的声音信号。

结果如图6：增加高频消声器对比频谱图所示：图7为1/3倍
频图，蓝：有高频消声器；绿：无高频消声器。

从计算结果和试验结果表明：该增加高频消声器后车内噪声在1600Hz时由
48dB(A)降到42dB（A）有6dB（A）降低；车内噪声在1000Hz～1800Hz之间
均有下5dB（A）以上消声量；对其它频段也有一定的消声量，加速后松油门后车内泄气声明显下降。

该MPV车型急加速松油门时存在1000~1800Hz均有5dB（A）以上消声器量，车内噪声可达到合资品牌水平。

在增压器进出气管路上增加高频消声器可大大降低增压器泄气声，使车内噪声品质大大挺高，而且在增压器进出气管上增加高频消声器更容易布置，且成本增加少，开发周期短。

【相关文献】
[1] 陈南, 张建润, 孙蓓蓓.汽车振动与噪声控制.第一版.第一版.北京：人民交通出版社,2005.
[2] 朱海林, 涡轮增压器原理[M].北京：国防工业出版社,1985年6月第1版.。