液壓懸置所引發的車內異響問題的解決方案 ①

何曉鳳

(安徽機電職業技術學院經濟與貿易學院，安徽 蕪湖 241002)

0 引 言

隨著發動機引起的振動和噪音對人們乘坐舒適性的影響越來越突出,使得汽車廠商越來越重視動力總成懸置系統的研究。

動力總成懸置系統是發動機減振降噪的重要組成部分，主要分為橡膠懸置和液壓懸置兩種。其中，普通橡膠懸置具有剛度偏大、阻尼不足和高頻動態硬化的缺點，不能滿足汽車在較寬頻率范圍內對懸置系統的隔振要求；而液壓懸置改善或克服了普通橡膠懸置剛度偏大、阻尼不足和高頻動態硬化的弱點，能較好滿足懸置系統要求的頻變與幅變特性。但液壓懸置由于結構相對復雜，不同的結構設計，直接影響到液壓懸置的隔振特性，因此，如何設計更有效隔振已成為汽車設計的重要課題。

1 車內異響問題排查及分析

某車型動力總成采用三點布置式懸置，其中，左懸置及后懸置為橡膠懸置，右懸置為液壓懸置。問題現象為，車輛啟動后，乘客在主駕駛位置和后排座處都能感覺到有規律性的“噠、噠、噠......”的異常聲響，聲響明顯，屬于中低頻噪聲，人耳感覺有些沉悶，類似于由零件或者其他部件干涉、碰撞引起的噪聲。

1.1 異響位置的確定

通過反復打開及關閉車門，初步判斷，確定該車的異常噪聲問題來源于發動機前艙，但不知道噪聲源的具體位置。因此，需要進一步的排查。

打開前艙發動機蓋后，通過主觀評價方法，進行反復辨別，發現在發動機右側，正時帶輪附近位置處存在與車內相似的異響特征。

初步確定聲源的大概位置后，借助客觀測試的方法，確定聲源的具體位置。由于無聲源照相機相關設備，通過測試正時帶輪附近不同位置的聲壓級，進而確定聲源的具體位置，如圖1所示。

圖1 測試位置

通過對測試的聲音信號，進行聲學回放及聲品質分析，判定異響聲為中低頻噪聲，頻帶范圍約在200～600Hz，主要成分在200～400Hz，如圖2所示。

通過對比三個測試位置的聲壓級，發現正時輪系附近不同位置點處的測試聲壓在200～400Hz范圍內，分布能量均較大，與聲壓信號分析的瀑布圖主要分布在200～400Hz情況，是吻合一致的。

總體來說，噪聲聲壓在不同位置點處的差異較大，如聲壓級在200～600Hz范圍內，“Position2”位置的幅值最小；聲壓級在400～600Hz范圍內，“Position1”位置的聲壓級與“Timing System”位置處相當，但是在200～400Hz范圍內的聲壓級小于“Timing System”，位于正時帶輪的下方，即“Timing System”位置處的噪聲幅值最大。

通過對比分析，說明位置“Position1”處是200～600Hz的噪聲源位置。不同測試位置的噪聲聲壓信號，如圖3所示。

圖2 噪聲信號瀑布圖

圖3 不同測試位置的噪聲聲壓對比

通過以上分析，確定噪聲源的具體位置，但由于該款動力總成，同時也用在相同平臺的不同車型上，而其余車型未出現該噪聲問題，因此可以排除是動力總成本身的原因。

通過上述圖1可以看出，右懸置支架布置在正時帶輪的附近的位置，與發動機殼體連接。作為噪聲源附近的傳遞路徑，因此有必要對發動機右懸置的振動情況，進行測試排查。以便確定是由于發動機右懸置支架存在共振，將發動機傳遞至車身的激勵放大；還是由于懸置剛度設計不足引起的隔振不足問題，不能很好的衰減發動機傳遞至車身的激勵，進而引起的駕駛艙內異響問題。

1.2 懸置振動測試分析

為了判斷發動機右懸置支架存在共振問題，將發動機傳遞至車身的激勵放大，在靠近右懸置支架的發動機殼體及右懸置主動側支架各布置一個加速度傳感器。為了清楚直觀的對測試結果進行對比，測試得到發動機殼體及右懸置支架的振動信號瀑布圖(如圖4所示)及振動頻響曲線(如圖5所示)。

圖4 發動機殼體(上圖)與右懸置主動

圖5 發動機殼體與右懸置主動側支架的振動

通過對振動測試結果進行對比，發動機殼體與右懸置主動側支架的振動，無明顯差異，右懸置主動側支架的Y向振動，在200～400Hz范圍內，略小于發動機殼體的振動，是由于載荷傳遞過程中的存在一定程度的衰減導致。因此，可以排除右懸置主動側的支架與動總激勵吻合，存在共振的可能性。故需要進一步排查，車身側懸置支架的振動情況[1-4]。

由于車身側懸置支架的振動情況，與懸置剛度及支架本身是否存在共振直接相關，涉及影響因素較多，特別是無法判斷傳遞至車身的振動激勵水平是否合理。為了簡易起見，分別進行正常及異常車輛的測試對比。其中，異常車輛為存在該異響問題的車輛，正常車輛為相同平臺，匹配相同動力總成，無此噪聲問題的車輛。測試得到正常及異常車輛的右懸置車身側支架的振動信號瀑布圖(如圖6所示)及振動頻響曲線(如圖7所示)。

圖6 正常(上圖)及異常(下圖)車輛

圖7 正常及異常車輛車身側支架的振動

通過對比分析，發現異常車輛的車身側懸置支架振動幅值在200～600Hz范圍內，三個方向的激勵均高于正常車輛。因此可以說明，異常問題車輛，發動機通過右懸置傳遞至車身的激勵力大于正常車輛。

由于異常車輛的車身側懸置支架振動幅值，在較寬的頻段范圍內均高與正常車輛，而不是某一單頻，存在明顯的高峰。初步判斷，車身側支架共振的可能性不大，而與懸置隔振的可能性更大。因此，需要進一步排查右懸置的隔振問題。

2 改進方案及試驗驗證

2.1 改進方案的確定

通過第三方懸置供應商，對右懸置的動剛度進行測量，發現問題車輛的右懸置Z向動剛度在200～600Hz范圍內動剛度偏高，導致該頻率范圍內的隔振率存在不足。通過進一步排查發現，是由于液壓懸置底部的解耦膜偏厚導致。

2.2 改進方案的驗證

將解耦膜優化后的懸置支架，對問題車輛進行替換。為了驗證方案的有效性，對更換優化方案的車輛分別進行主觀評價和客觀數據測試。主觀評價結果，車內異響聲音改善明顯。客觀測試，分別對比駕駛艙內的聲壓級瀑布圖，如圖8所示，聲壓頻響曲線對比結果，如圖9所示。

通過對駕駛員左耳噪聲信號時頻域及頻域分析對比，發現噪聲幅值在200～600Hz范圍內，改進后的件明顯比異常件低很多，尤其是200～400Hz特征改善最為明顯[5-6]。

圖8 改進前后的噪聲信號瀑布圖(右側為改進后)

圖9 改進前后的噪聲信號頻響曲線

之后，將之前存在異響問題的懸置，替換安裝到前面所述的同平臺無問題的正常車輛上。發現無問題的車輛在替換該懸置后，車內此異響的特征也明顯突出。進一步驗證了是由于問題車輛的右懸置動剛度偏高，激勵載荷衰減不足，導致車內出現異響問題。

3 結 語

(1)正時系統帶輪的下方產生了異響聲源，聲源的特征頻率是200～600Hz，其主要成分在200～400Hz之間。

(2)車內異響產生的根本原因在于發動機懸置的動剛度在200～600Hz之間偏高，而引起懸置動剛度偏高的主要因素是由懸置的解耦膜偏厚。