關于某SUV車型加速轟鳴聲問題的解決

郭錦鵬，湯湧，王超，劉令波

（華晨汽車工程研究院白車身工程室，遼寧 沈陽 110141）

前言

在競爭激烈的汽車市場上，車輛的駕乘舒適性成為重要的競爭焦點，而其中 NVH占據主要地位，涉及車輛的振動噪聲問題已經成為汽車技術領域的一個研究熱點。

汽車車內除了正常的發動機噪聲、風噪聲等，還存在很多異樣的噪聲，如傳動軸引起的車內噪聲、進氣系統引起的車內噪聲等。而車內的低頻轟鳴聲會在車內產生很高的壓力脈動，引起人耳不適，甚至出現頭暈、惡心等癥狀［1］。因此，車內的轟鳴聲問題必須解決，否則會引起客戶的極大抱怨，直接影響該車的銷量。

1 問題描述

某新研發的SUV車型，在試制階段，主觀評價發現全負荷加速工況下發動機轉速達到2600 r/min時，車內前排駕乘人員能明顯感覺到轟鳴聲，不可接受。

2 原因分析

2.1 道路測試

在平直道路上對車內噪聲進行 NVH測試，在駕駛員右耳位置布置麥克風，變速器掛 3/4/5擋，進行全負荷加速工況測試，測試結果如圖1所示。

圖1

從圖1可以看出，當發動機轉速達到2600 r/min時，車內噪聲存在明顯噪聲峰值。

2.2 路徑排查

經試驗調查，發動機第2階階次噪聲貢獻較大，轟鳴聲頻率為86Hz，初步判定為車身結構共振，引起車內轟鳴聲。如圖2：

圖2

我們選擇承載動力總成的縱梁進行模態測試，發現左側縱梁Z向存在86Hz模態，如圖3：

圖3

然后我們在右側縱梁下部增加質量塊，使縱梁模態發生變化，測試結果右側縱梁模態發生偏移后，2600rpm處車內噪聲明顯改善，主觀不能聽到轟鳴聲，以此可以斷定2600rpm處轟鳴聲由左側縱梁傳遞到駕駛室內，如圖4。

根據問題特征與經驗判斷，車身板件可能存在 86Hz左右模態與左側縱梁耦合造成此問題如此突出，并且更改鈑金件更容易解決此問題。

2.3 CAE分析及初步驗證

駕駛室內轟鳴聲是由于車身及四門等板件振動壓縮駕駛室的空氣而產生的空氣擾動。本案中發動機達到2600 r/min時，激起了縱梁和車身板件的模態。但縱梁本身更改可能性不大，因此需要對車身板件進行結構優化。通過計算從縱梁到駕駛員內耳的NTF曲線，發現86Hz也存在峰值，并進行板貢獻量分析。來尋找轟鳴聲傳遞路徑中貢獻量最大的車身板件，分析結果為風擋橫梁下板為貢獻量最大零件，并結合ODS發現風擋橫梁下板在空調進風口出有明顯的局部模態。如圖5：

圖5

圖6

為進一步證實以上分析結果，我們在風擋橫梁下板空調進風口附件增加 85Hz動力吸振器進行測試，結果車內噪聲2600rpm轟鳴明顯改善，測試曲線峰值下降明顯，如圖 6、圖7。

圖8

圖9

3 解決方案

根據上述分析結果，為控制車內的轟鳴問題，必須將風擋橫梁下板的模態與車內空間聲場的模態分開。因此這里對車身風擋橫梁下板空調進風口處進行結構優化，增加兩個加強板（圖8），以提高其剛度和模態頻率，從而使風擋橫梁下板模態避開聲固耦合頻率區域。改進后CAE的分析噪音改進6dB。如圖9。

經過實件驗證，道路試驗結果表明車內轟鳴聲得到明顯改善，噪聲降低5dB(A)左右。

5 結論

針對某SUV車型，3/4/5擋加速工況車身轟鳴聲問題，通過試驗測試和CAE仿真分析，確定是車身風擋橫梁下板局部模態和車身空腔模態耦合引起的。通過車身結構優化，避開了車身結構模態與空腔模態耦合，從而大大降低轟鳴聲。設計、分析時應考慮空腔聲學模態頻率分布，避免板件振動頻率與空腔模態頻率耦合而產生車內的轟鳴。

參考文獻

[1] 龐劍,諶剛,何華.汽車噪聲與振動[M].北京理工大學出版社,2006.

[2] 趙靜,周宏,梁映珍.轎車乘坐室轟鳴聲的分析與控制研究[J],汽車技術,2009.

[3] 王海濤,劉鵬等.關于某SUV車內轟鳴聲的分析與研究,2012年汽車工程學報,2012.