基于整车传递路径分析的加速工况车内噪声优化

基于整车传递路径分析的加速工况车内噪声优化
摘要针对某小型MPV建立加速工况整车传递路径分析模型，模拟得出车内噪声与实测车内噪声吻合度较高。

基于TPA模型分析得出各激励源通过各传递路径对加速工况不同转速下各频率车内噪声的贡献量。

基于分析结果制定实车优化方案，实车验证优化效果良好。

关键词贡献量分析；传递路径分析；优化预测
加速工况车内噪声是由多个激励通过多条路径传递至车内叠加而成。

整车传递路径分析（TPA：Transfer Path Analysis）就是一个快速有效的方法。

1 传统TPA基本原理介绍
传统TPA作为最早提出的TPA分析方法，具有分析精度高，方法成熟可靠的优点。

传统TPA理论公式为：
为目标点总声压，表示第i条传递路径上的结构载荷，表示第i条传递路径上的声学载荷，和分别表示对应结构路径和空气路徑的传递函数。

传统TPA 的测试工作主要分为两个部分，即传递函数的测量和载荷识别。

1.1 传递函数测量
传递函数的测量分为直接测量法和互易性方法：
①直接测量法是在激励点用力锤或激振器激励，然后测量车内响应点声压。

②互易性方法是利用线性系统的互逆性，在车内响应点激励，然后测量实车激励点振动响应。

本文利用力锤激励，采用直接法测量结构传递函数。

利用互易法测量声学传递函数。

1.2 载荷识别
结构载荷识别方法可以分为直接测量法，悬置刚度法和逆矩阵法，本文采用逆矩阵法：由被动边参考点响应乘以传递函数矩阵的伪逆得到工作载荷[1]。

2 某小型MPV加速工况TPA分析
2.1 模型搭建
本次模型搭建在半消声室内进行，工况为3档全油门典型工况。

主要激励源考虑动力总成、进排气，忽略路面噪声影响。

传递路径氛围结构传递路径、空气
传递路径及附加结构路径。

结构传递路径包含动力总成悬置路径及排气吊挂传递路径。

空气传动路径包含进排气管口路径及动力总成个表面传递路径。

附加结构路径包含左右轮毂单元及空调管路传递路径。

TPA模型拟合所得车内噪声与实车测试车内噪声对比数据，两者吻合度较高，能够用于问题排查[2]。

2.2 贡献量分析
该车加速工况车内噪声主要问题为3000rpm以上二阶噪声较大及存在540-710Hz共振带。

通过贡献量分析得出对共振带其主要激励源为发动机后部辐射噪声，3000rpm以上二阶声主要激励源为右悬置Z向振动[3]。

2.3 传递路径分析
（1）发动机后部空气声。

①在问题频段下，声学包ATF存在一定峰值；②发动机后部本体辐射声存在严重共振带。

（2）右悬置Z向结构声。

①右悬置隔振率二阶激励频率段100-170Hz达标；
②右悬置车身安装点/车内NTF 100-170Hz 达标；③右悬置主动端3000rpm以上存在严重二阶激励[4]。

2.4 优化效果预测
（1）发动机后部空气声。

①利用TPA模型消除声学包ATF在问题频段的峰值后车内噪声共振带无明显变化；②针对该共振带，去除发动机后部辐射声后，加速工况明显减弱，优化效果良好，如图7所示。

（2）右悬置Z向结构声。

去除右悬置影响后，二阶噪声得到显著减弱，优化效果良好[5]。

2.5 零部件原因排查
（1）发动机后部空气声。

对该车发动机进行台架试验，利用声学照相机进行后部噪声源查找，成功锁定噪声源为排气歧管隔热罩。

（2）右悬置Z向结构声。

对动力总成悬置布置进行校核，分析得出该车扭矩轴与弹性轴偏差较大（38mm），不满足小于15mm的设计要求，导致右悬置主动端二阶振动大[6]。

3 优化方案验证
3.1 发动机后部空气声
优化方案为将单层镀铝板改为三层，并在中间层填充陶瓷纤维阻尼材料，优化后共振带基本得到消除所示[7]。

3.2 右悬置Z向结构声
右悬置安装点后移45mm后，弹性中心轴与扭矩轴偏差由38mm优化至
15mm，加速工况3000rpm以上二阶噪声峰值明显减弱，优化效果良好[8]。

4 结束语
本文主要介绍利用TPA分析方法快速识别某MPV车型车内噪声问题产生原因，并进行优化效果修改预测及方案验证，实车优化效果良好。

参考文献
[1] 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，2006：303.
[2] 金鹏，王彦，江克峰，等.工况传递路径分析方法在车辆噪声振动问题中的应用研究[J].汽车技术，2009，（12）：37-39.
[3] 宋海生.基于扩展OPAX传递路径方法的轻型客车振动控制研究[D].长春：吉林大学，2012.
[4] 刘东明，项党，罗清，等.传递路径分析技术在车内噪声与振动研究与分析中的应用[J].噪声与振动控制，2007，（4）：73-77.
[5] 郭荣，万钢，赵燕南，等，车内噪声传递路径分析方法探讨[J].振动、测试与诊断，2007，（3）：199-203.
[6] 侯镇军，史文库，毛阳.应用传递路径分析方法对放线盘抖动贡献量的研究[J].西安交通大学学报，2013，47（3）：133-136.
[7] 伍先俊，吕亚东，隋富生.工况传递路径分析法原理及其应用[J].噪声与振动控制，2014，34（1）：29-31.
[8] 王彬星，郑四发，郝鹏，等.运行工况下车内噪声的能量传递路径分析[J].噪声与振动控制，2011，31（5）：71-74.。