某轿车加速车内轰鸣声的案例研究

2009 年 国用户大会论文集 - 1 - 某轿车加速车内轰鸣声的案例研究 张硕杨亮 雷应锋 重庆长安汽车股份有限公司 汽车工程研究院 【摘要】 能是汽车性能的重要体现，直接关系到汽车产品的市场表现。本文阐述了进气系统引起的整车 原理和解决这些问题的措施 。 关键词：汽车进气系统 噪声与振动 赫姆霍兹消声器 【主题词】汽车进气系统 噪声与振动 轰鸣声 霍姆赫兹消声器 1 前言 某样车加速时车内噪声在 2600有明显的轰鸣声（ ，影响车内的乘坐舒适性。通过测试和分析发现是进气系统的辐射噪声引起的，通过经验公式和三维有限元设计计算，增加霍姆赫兹消声器进行优化，解决了这个轰鸣声。本文详细的阐述了该问题的分析和解决办法。 2 进气系统主要噪声源 进气系统的噪声是汽车最主要的噪声源之一。从对车内噪声影响的角度出发，进气系统的噪声主要分为辐射噪声和结构噪声，如图 1 所示。辐射噪声主要是进气口辐射噪声和空滤器及消声元件等薄壁壳体辐射噪声。结构噪声主要为进气系统的振动传递到车身而产生结构振动噪声。 图 1 ; 进气系统主要噪声源示意图 3 进气系统对车内噪声贡献量分析 气噪声与车内噪声相关性分析 某车加速时在 2600有明显的轰鸣声（图 2） ，分析测试数据发现该轰鸣声主要是由于发动机的 4阶噪声引起的，进气口 4 阶辐射噪声在该转速下也存在峰值（图 3） ，该转速下进气口辐射噪声和车内噪声车身振动 柔性管 消声元件 发动机 消声元件辐射噪声 消声元件 进气口噪声 2009 年 国用户大会论文集 - 2 - 存在很大的相关性。初步判断是进气系统的辐射噪声引起的该轰鸣声。 )阶)： 驾驶员位置的轰鸣声图 图 3： 进气口噪声曲线 气系统的振动噪声源分离结果 用长直管将该车进气系统引出到车外，再加上空气滤清器总成，分离出进气系统的振动和噪声，进行测试。然后在将空滤器用铅板进行包裹，分离出空滤器壳体的辐射噪声，重新装到车上进行测试。最后将空滤器与车体连接脱离，并做好隔振处理，分离出空滤器的振动进行测试。比较测试结果发现进气口的辐射噪声对该车内轰鸣声的贡献量最大。测试结果如图 4、5 所示 )：车内噪声曲线 图 5：车内 4 阶噪声曲线 从测试数据可以看将空滤器总成引出之后车内噪声在 2600低了 5)， 车内 4 阶噪声在该转度下降低了 9)。因此判断该轰鸣声主要是由于进气口在 2600 173辐射噪声引起的。 4 该车进气轰鸣声的解决措施 对于进气系统的窄频噪声小于 300般增加霍姆赫兹消声器来消除，大于 300般增加 1/4 波长管来消除1。针对该车进气 173窄频问题拟定增加霍姆赫兹消声器来解决。 姆赫兹消声器的设计 霍姆赫兹消声器是旁支消声器的一种，如图 6 所示。它是一种传统的消声器，它有一个消声容器和一根短管组成，短管与主管连接。入射波在主管运动，单到达消声器时，一部分被反射回来，另一部分分成两个分路。一路进入容器或者是推动容器内的空气运动，另一路继续在主管中传播，形成投射波。由于管道交界面处的阻抗发生变化，从而达到消声目的。 2009 年 国用户大会论文集 - 3 - 图 6： 霍姆赫兹消声器 霍姆赫兹消声器共振频率理论计算公式式中：0f 为共振频率；0L 为共振器短管长度，在实用中一般取有效长度来计算，对于圆截面短管，可取有效长度为 4+ ；截面直径，短管截面积； V 为共振腔容积； 颈的长度） 考虑到该车空间发动机仓内的布置问题，设计出来的霍姆赫兹消声器的形状不规则。因为共振腔的形状将会影响它的共振频率2，所以不能完全通过传统经典公式进行计算及设计，需借助三维有限原方法。通过分析计算设计 173姆赫兹消声器参数为：管径 d 390L 积 v 经验公式计算结果 180f 算消声频率为 174f 足设计要求。如图 7、图 8 所示 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100005101520253035404550f=174：霍姆赫兹消声器传递损失三维计算曲线 图 8：霍姆赫兹消声器内部各点声压云图 姆赫兹消声器样件效果验证 样件单体传递损失的测试结果为 173f 设计值基本吻合，设计的样件传递损失测试结果如图 9所示 ：霍姆赫兹消声器传递损失测试曲线 2009 年 国用户大会论文集 - 4 - 样件安装到车上进行测试，轰鸣声明显消除，在该转速下车内噪声降低了 4)，车内和进气口 4 阶噪声明显比原来降低。该车 2600 173轰鸣声通过增加霍姆赫兹消声器消除了。如图 10、11 所示 ，)阶加谐振腔 4阶) )1)T1)1)0：车内噪声测试曲线图 图 11：进气口噪声测试结果图 5、结论 本文针对对某样车加速轰鸣声的问题，采取了在进气系统中增加霍姆赫兹消声器的措施，经试验验