汽車空調系統異響引起的車內噪聲研究與解決

徐慶春（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車空調系統異響引起的車內噪聲研究與解決

徐慶春
（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：文章針對某微型面包車開空調，當發動機轉速在1500～2000rpm時，車內存在非常強烈的異響聲進行了試驗研究。通過近場測量法、分別運轉法，以及階次分析等方法，確定開空調時車內異響主要是由于空調系統高壓管與車身剛性連接，導致振動傳遞引起的。通過重新設計高壓管、更換與車身連接方式，使異響問題得到解決。用此種方法解決汽車空調系統異響噪聲，具有重要的參考價值。

關鍵詞：汽車；空調；高壓管；噪聲

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.10.046

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)10-129-03

引言

汽車車內噪聲是汽車在行駛時乘坐室內存在的各種噪聲，它極易使乘員感覺到疲勞，對汽車的乘坐舒適性有重要影響。引起車內噪聲的因素很多，主要有發動機噪聲、進排氣噪聲、傳動系噪聲以及高速行駛時的風噪聲等等；汽車空調系統在工作時也會產生非常明顯的車內噪聲，而且其產生的噪聲相對容易被乘員辨識。空調系統壓縮機、蒸發器、鼓風機及管路系統有輕微噪聲是正常的，但是如果噪聲過大或存在異響，就說明空調系統有故障，需要及時治理。本文針對國內某款微型面包車在開發過程中出現空調系統異響問題，采用分別運轉法、近場測量等方法將存在的異響問題徹底解決。

1、空調系統噪聲分析

目前的車載空調系統，絕大部分都是基于壓縮機制冷的原理進行工作的。由于空調系統在工作時，內部同時存在氣體和液體，使得空調系統工作時氣體噪聲、固體噪聲以及液體噪聲同時存在。通常，用于制冷的小型高速壓縮機是空調系統噪聲的最主要噪聲源之一，文獻[1]采用頻譜分析、有限元模態分析法對擺盤式壓縮機振動噪聲問題進行了研究；文獻[2]則將壓縮機的振動加速度與車內噪聲結合起來，采用頻譜分析法進行了探索；文獻[3]采用計算流體力學分析法對空調系統風道進行了設計分析，得出減小風道壓力損失可以降低車內噪聲的結論。通常情況下，如果當汽車空調系統開啟時存在比較大的振動聲，主要來源于壓縮機和壓縮機支架，如果支架松動或壓縮機漏油，通常可以通過加固壓縮機支架、更換壓縮機密封件、增加潤滑油使噪聲問題得以解決。汽車空調制冷系統基本工作原理見圖1。

1.1 車輛及空調系統狀態描述

根據某汽車生產廠家對其新產品進行試乘試駕時，得到顧客反饋該系列車型在開空調時，當車輛加速，發動機轉速在1500～2000rpm時，車內存在非常明顯的異響聲，讓人感覺很不舒服，嚴重影響了駕乘舒適性。該車可能涉及到空調系統噪聲的主要配置如下：

表1　車輛主要配置及參數

1.2 噪音源識別

采用以下方法，初步判斷鼓風機沒有問題（本文全部試驗過程使車輛保持定置狀態，測試Idle Sweep工況）。

（1）關閉空調系統，踩下油門踏板，無異響；

（2）打開鼓風機，讓空調系統處于停止狀態，踩下油門踏板，無異響；

（3）空調系統開啟，有異響。

在開關空調系統兩種狀態下，按照GB/T 18697-2002《聲學 汽車車內噪聲測量方法》布置駕駛員測量點，分別測量駕駛員右耳處的噪聲階次colormap圖[4]。對比可以發現，開空調狀態明顯增加了10.8階的噪聲，異響的轉速范圍在1500～ 2000rpm，與試乘試駕異響抱怨轉速區間相吻合，見圖2。

下一步采取近場測量法，分別測量空調系統主要部件的10.8階噪聲階次跟蹤圖[5]。測點布置如下：

從圖3可以看出，通過近場測量空調系統各部件的10.8階噪聲，對比發現當發動機轉速在1500～2000rpm范圍內，噪聲聲壓級比較高的點集中在高壓管與車身連接點附近，初步斷定異響是由于高壓管與車身連接振動引起的。檢查發現該車型空調系統管路與車身在三個位置剛性連接，其中與壓縮機出口軟管連接的高壓鋁管與車身通過兩個螺栓實現剛性連接。

通過測量高壓鋁管與車身連接點的振動，對振動加速度進行階次分析，圖4可以發現，在開關空調兩種狀態下振動階次圖，與車內噪聲類似，當發動機轉速在1500～2000rpm時，10.8階振動增加非常明顯。

此時，擰開高壓鋁管與車身的三處螺栓連接，空調異響問題得到解決。

2、解決方案

通過上述的噪聲源識別與分析，可以采取以下措施使問題得以解決：

（1）將高壓鋁管與前面板改成彈性連接；

（2）將與壓縮機出口軟管連接的高壓鋁管改成橡膠軟管，并取消硬連接。

采取以上兩項措施前后，開空調時駕駛員耳邊噪聲聲壓級曲線如下圖5。可以看出，不僅在1500～2000rpm的10.8階噪聲明顯降低，而且車內噪聲整體聲壓級也降低了將近3dB(A)，降噪效果非常明顯。

3、總結

通過上述的試驗研究，對汽車空調系統降噪得到如下結論：

（1）采用分別運轉法、近場測量等方法通常能夠快速的定位汽車主要噪音源。

（2）在進行汽車空調系統降噪時，通常大家的注意力主要集中在壓縮機、鼓風機（風道）、冷凝器風扇等部件上[6]，往往忽視高壓管路系統對車身振動的傳遞作用；因此，這種汽車空調系統降噪方法值得大家關注。

參考文獻

[1] 黃鎖成,靳曉雄,張立軍. 汽車空調用壓縮機的振動和噪聲分析[J].汽車技術,2003(05).

[2] 張立軍,靳曉雄,黃鎖成等.汽車空調壓縮機引起的車內噪聲試驗研究[J].汽車工程,2002 (24):5.

[3] 程勉宏,劉剛.汽車空調風道設計對車內噪聲的影響[J].沈陽航空工業學院學報,2005(04).

[4] 林澤安,班琦,單磊等. 聲強測量法在汽車空調噪聲測量中的應用[J].制冷與空調,2006(03).

[5] 徐兀.汽車噪聲和振動控制[M].北京:人民交通出版社,1987.

[6] Kenji Tojo,Kunihiko Takao,Masaru lto, lsao Hayasc and Yukio Takahashi. Dyanmic Behavior of Variable Displacement Compressor of Automotive Air Conditioner. SAE paper 900084.

綜 述

Research and solution of the noise of the vehicle in the different noise of the automobile air conditioning system

Xu Qingchun
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract:Article for a minivan air conditioning，When the engine speed is 1500 ~ 2000rpm There is a very strong Abnormal sound inside what were studied ,Through the near field measurement method, operation method, respectively, and order analysis and other methods，Determining the open air car abnormal noise is mainly due to the air conditioning system high pressure pipe rigidly connected with the body，Causing vibration caused by passing。By redesigning high-pressure pipe, replacement and body connection,the problem is resolved. By this method to solve the car air conditioning system louder noise, important reference value.

Keywords:automobile; air condition; high pressure pal; noise

作者簡介：徐慶春，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。

中圖分類號：U472.4

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2015)10-129-03