某SUV車型起步異響原因分析及優化

李新鵬 連俊義 郭世輝 王臣

摘 要：針對某SUV AT車型起步工況“哼棱”異響問題，通過問題噪聲頻譜分析、模態/結構靈敏度驗證等分析手段，系統的排查了異響問題的激勵源、傳遞路徑及振動體，得出異響產生機理是發動機輪系激勵引起發動機懸置支架共振。借助有限元分析評估發動機懸置優化方案，通過優化懸置主簧結構，懸置支架模態避開輪系激勵頻率，解決起步異響問題。關鍵詞：異響;起步工況;發動機懸置支架;模態中圖分類號：U472.4 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）01-59-04

Analysis and optimizing of a SUV vehicles startup condition unexpect-noise

Li Xinpeng，?Lian Junyi，?Guo Shihui，?Wang Chen

（?Technical Research Institute of Hanteng Automotive Co.， Ltd.， Jiangxi Shangrao 334000?）

Abstract：?About unexpect-noise problem of a SUV vehicle at startup condition，?scientificly verify the noises excitation source， transfer path and oscillating body，?though noises frequency analysis， mode/structure delicacy testing and so on，?drawing a conclusion that the noises mechanism of production is resonance of engine-mountings bracket，?causing by engine gear train. also combining finite element analysis，assessing engine-mountingconstruction， finally through optimizing mounts rubber structure，?that engine mounting brackets mode avoids stimulation frequency，?the unexpect-noise at startup condition is solved.Keywords： unexpect-noise; startup condition; engine mounting bracket; modeCLC NO.： U472.4 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2019）01-59-04

前言

隨著汽車工業的快速發展，汽車NVH性能越來越受到人們的關注，且已成為衡量汽車性能的重要指標之一。起步工況作為常用工況，其舒適性是一項至關重要的評價指標。

某SUV AT車型1/3油門開度、起步加速工況出現“哼棱”異響，引起駕乘人員的反感。本文通過發動機右懸置支架模態測試分析，發現發動機輪系的激勵頻率與右懸置支架模態耦合，引起支架共振。經過仿真分析、試驗驗證，通過優化右懸置主簧結構、改變懸置支架模態（達到避頻目的），使得問題解決。

1 問題描述

某SUV樣車試制階段，1/3油門開度、起步加速工況，樣車存在 “哼棱”異響問題，引起駕乘人員抱怨。

2 真因分析

2.1 異響頻率識別

為確認異響噪聲頻率，在駕駛員右耳位置布置一個傳聲器單元，測試起步工況駕駛員右耳位置噪聲，測試數據如圖1所示（測試工況為車輛加速起步—停車—加速起步，下同）：

經頻譜分析，異響頻帶中心頻率為450Hz。

2.2 問題分析

起步加速工況主要激勵源、共振源：

（1）發動機附件激勵;

（2）驅動軸共振;

（3）發動機懸置支架共振。

基于以上述分析點進行分步排查：

2.2.1 發動機附件

2.2.1.1 發電機

使用空殼發電機代替原狀態發電機，其他系統保持不變，測試起步加速工況駕駛員右耳處噪聲，測試結果如圖2所示：

更換空殼發電機后，問題頻率峰值依然存在，主觀評價無改善，排除發電機的影響。

2.2.1.2 發動機輪系及附件

排查發動機輪系及附件影響時，應用部分分離法，將皮帶短暫斷開進行驗證，測試起步加速工況駕駛員右耳處噪聲，測試結果如圖3所示：

拆除皮帶后，起步加速工況異響噪聲峰值最高降低約7dB（A），主觀評價異響噪聲有改善、但異響仍存在。

2.2.2 驅動軸

起步加速工況，傳動系扭矩輸出較大，萬向節角引起的二階力偶、驅動軸的滑移阻力等激勵易引起噪聲振動問題。為排查驅動軸的影響，在驅動軸傳遞路徑上檢測激勵信號，經驗證，傳動系無異響頻率共振帶，排除驅動軸的影響。

2.2.3 發動機懸置支架

懸置系統是整車振動噪聲的主要傳遞路徑之一，驗證懸置系統對異響問題的影響，右懸置主動側Y向存在共振帶，如圖4所示。

發動機懸置支架模態頻率通常在450Hz左右，由圖4、5可知右懸置主、被動側存在450Hz中心頻率的共振帶，右懸置支架可能發生共振。

使用單向加速度傳感器布置于右懸置支架本體，測試整車狀態下右懸置支架模態，測試結果如圖6所示：

右懸置支架模態467Hz，與右懸置主、被動側中心頻率450Hz的共振帶吻合，右懸置支架共振。

經過系統的排查與分析，起步加速工況異響問題發生機理為發動機輪系激勵引起右懸置支架共振。

發動機輪系優化、匹配工作周期長、成本高，從周期、成本方面考慮，異響問題的整改對策從懸置支架模態避頻入手。

模態是機械結構的固有特性之一，不考慮系統阻尼，系統的固有頻率表達式為：

系統固有頻率與系統剛度正相關，通過提高系統剛度提升懸置支架固有頻率，避免發動機輪系467Hz激勵與懸置支架共振。

3 優化方案制定與實施

支架原狀態結構如圖7所示：

右懸置支架材料屬性見下表：

借助CAE仿真手段快速分析、評估支架加強方案，支架邊界條件參考整車安裝狀態，如圖8所示，分析結果：沿Y向、Z向擺動模態486Hz，與試驗結果467Hz相比分析誤差控制在5%以內，如圖9所示，分析準確度可信。

為提高支架模態，懸置支架加筋設計并進行評估：

優化方案一：加筋位置如圖11所示，加強筋寬度為10mm，高度與法蘭面平齊，仿真分析結果模態頻率提高到538Hz，如圖11所示：

優化方案二：增加懸置支架約束，約束位置如圖12所示，支架模態提高到669Hz，達到目標。

方案一優化樣件裝車驗證，主觀評價5分，優化效果不可接受（樣件整車狀態下模態測試值為476Hz）;方案二由于機艙右側布置空間緊湊，無法實施。

為達到避頻目的，優化右懸置主簧結構、改變支架約束條件以達到支架模態與激勵頻率避頻的效果，右懸置主簧結構原狀態、優化狀態如圖14所示。

整車狀態下，優化懸置主簧結構后懸置支架模態試驗結果423Hz，如圖15所示，右懸置支架模態頻率避開發動機輪系激勵頻率47Hz。

4 優化方案驗證

驗證右懸置主簧優化狀態車內異響噪聲水平：

（1）客觀測試數據：右懸置主簧優化狀態，車內異響峰值消失，較原狀態峰值頻率噪聲降低10dB（A），如圖16所示;

（2）主觀評價，整車起步異響評分為7分，可接受。

5 總結

本文針對起步異響問題，從源-傳遞路徑-振動體入手進行了系統的排查、分析及驗證，并借助CAE仿真分析工具，加快了解決問題的進度，通過優化右懸置主簧結構，解決某SUV車型起步異響問題。本問題案例希望能對類似起步噪聲問題提供解決思路。

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