SUV車型加速過程車內轟鳴聲問題分析

趙海東，花國慶，劉華林

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241006）

隨著汽車行業的不斷發展，汽車在人們日常生活中越來越普及，顧客對車輛舒適性的追求已引起各車企的高度關注，它已是顧客購車重要的因素之一。噪聲、振動、聲振粗糙度（Noise,Vibration, Harshness, NVH）性能是影響整車舒適性的重要因素之一，也是客戶可感知性最強的項目之一。2020年J.D.Power公司聯合調研中發布的新車質量研究（Initial Quality Study, IQS）報告指出：汽車行業NVH抱怨已上升到客戶調研中的TOP10抱怨范圍內。各主機廠都投入大量資源來解決車內噪聲問題。

汽車車內噪聲是多種噪聲融合的聲音，包含行駛路面噪聲，風噪聲、發動機運轉聲、排氣聲、進氣聲及各機械部件的運轉聲音（燃油泵、發電機、真空泵等），當前控制車內噪聲，改善車內聲音的品質感是當前汽車產品重點研究和解決的課題。進氣系統除了基本的進氣、過濾空氣的作用外，其布置位置、氣流流場的管道聲學設計對整車NVH的影響越來越重要。

1 問題描述

某新款運動型多用途汽車（Sport Utility Vehicle,SUV）無級變速技術（Continuously Variable Transmission, CVT）車型在開發過程主觀評價活動中識別到，車輛在加速過程中，當發動機轉速在2 100 r/min和2 700 r/min附近時，在車內呈現出不同程度轟鳴聲，車內前排與后排感知性均非常明顯，讓人產生煩躁、不舒服的感覺。

2 原因分析

2.1 問題測試

為了對問題準確測試，問題測試選擇在專用試驗跑道測試，在前、后排各布置麥克風，以3擋全油門加速工況行駛，測試結果如圖1(a)所示。

在后排右側乘客右耳布置麥克風，以前排相同的工況，測試后排噪聲情況，其結果如圖1(b)所示。

圖1 前后排轟鳴聲客觀測量

從圖1中可以明顯看出，在加速過程中發動機轉速達到2 100 r/min和2 700 r/min附近分別出現明顯噪聲峰值，與主觀評價相符，主客觀問題表現一致。

2.2 路徑排查與分析

經過對樣車進行主觀評價，初步懷疑為進氣系統引起，客觀測試轟鳴出現的頻率為70 Hz和90 Hz之間，為了進一步鎖定原因，對進氣系統開展排查（進氣屏蔽、分離）測試，驗證其影響。經主觀評價驗證，進氣系統屏蔽后其轟鳴弱化較大幅度。因此可判定，進氣系統噪聲是產生轟鳴的原因[1]。隨即對進氣系統開展聲傳遞損失分析、管道聲學模態分析，通過加霍姆赫茲諧振腔等方案來驗證方案可行性[2]。

3 解決方案與效果評估

3.1 解決方案

考慮到改善的效果和經濟效益的平衡，需對進氣系統進行優化[3]，擬定4種方案：

方案1：采用原狀態空氣濾清器，同時加長引氣管，如圖2所示。

圖2 方案1

方案2：采用原狀態進氣引氣管，并加長干凈管，同空氣濾清器上殼體配合優化，如圖3所示。

圖3 方案2

方案3：加長引氣管，并加長干凈管，同時空氣同空氣濾清器上殼體配合優化，如圖4所示。

圖4 方案3

方案4：加長干凈管并保留原空氣濾清上、下諧振腔，如圖5所示。

圖5 方案4

3.2 進氣系統降噪設計后實車降噪驗證

經過驗證，方案3整體效果明顯，車內前排駕駛員左耳（Driver Left Ear, DLE）測點在2 100 r/min、2 700 r/min和3 200 r/min附近2階噪聲分別降低3.5 dB(A)、6.4 dB(A)、2.0 dB(A)；車內后排右后側乘客右耳（Right Rear Right Ear, RRR） 測點在2 100 r/min～3 000 r/min范圍內2階噪聲峰值整體下降明顯，2 100 r/min附近降低5.6 dB(A)，2 500 r/min～3 000 r/min平均降低5.4 dB(A)。

4 關聯性能影響評估與驗證

經整車主觀評價，整車改善效果明顯，主觀評價由5.5分（接受邊緣的）提升到6.5分（較滿意的），改進后加速噪聲可以接受。客觀表現見圖6。

圖6 前后排整改前后客觀表現

4.1 引氣口位置變更與發動機進氣溫度變化情況

由于引氣口布置位置變化，發動機進氣來源出現變動，需要對前艙溫度場進行確認，測量不同工況下發動機進氣溫度的差異。經過數據采集，進氣溫度變化幅度較小，在可接受范圍內，方案具備可行性。如表1所示。

表1 引氣口位置變更與發動機進氣溫度變化情況

4.2 對進氣阻力的影響

空氣濾清器進氣效率直接影響發動機的動力輸出，通過制作樣件測試進氣阻力，空氣濾清器進氣阻力上升8.4%，對發動機動力輸出有一定影響。從空氣濾清器進氣效率看，經評估衰減幅度較小，在可接受范圍內，方案具備可行性[4]。

4.3 進氣系統變更對動力性影響

通過對測量發動機加速扭矩、起步加速時間及低速加速時間評估進氣系統變更對動力性影響，經實車測量，變更后發動機扭矩相對衰減3 Nm～5 Nm，整車起步0～100 km/s加速時間衰減0.2 s；30～70 km/h加速時間衰減0.2 s，整體衰減幅度有限，正常駕駛感知性較弱，處于可接受范圍，方案具備可行性。

4.4 進氣系統變化對排放的影響

整車污染物排放為國家法規項，按國標GB 18352.6—2016（國六b）標準，對整車排放做最后確認，如表2所示，結果為合格（污染物限值百分比≤90%）。

表2 進氣系統變化對排放的影響結果

5 結論

隨著汽車工業的蓬勃發展，消費者日趨理性化，對汽車產品的認知越來越專業化，從最基本的安全、可靠性需求，到現在的追求駕乘舒適、方便實用。這些變化對整車的質量要求也越來越高，這就需要我們不斷提升產品本身的設計水平，交付給顧客一個更有競爭力的產品。本文通過系統驗證表明，改進進氣口位置，加長進氣管道，可改變進氣系統的流場，提高進氣系統聲傳遞損失，從而有效降低進氣噪聲，進而解決整車加速行駛過程出現的轟鳴聲問題[5]。另外從整車法規、競爭力維度進行可行性驗證，選擇了最優的解決方案。本文從問題排查與確認，到方案的選擇，給出了合理的思路，為解決類似的工程問題提供有效參考。然而如何在后續新產品上更有效地降低車內噪聲，提高駕乘舒適感，仍需我們從事產品質量管理、設計開發同行不懈的努力。