陶明飞，丁春林，王瑞峰

（华域三电汽车空调有限公司，上海 200233）

整车发动机与压缩机共振分析与改善

陶明飞，丁春林，王瑞峰

（华域三电汽车空调有限公司，上海 200233）

通过改变发动机转速或者调解压缩机的皮带轮外径大小来改变调整传动比，以此在设计初期来避开两者的共振频率，改善车辆在空调压缩机开启后的振动噪音。

压缩机；共振；噪音；传动比

前言

目前随着社会经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高，汽车已经走进了寻常百姓家，汽车的保有量也在不断提高。随着车辆的普及，人们对于车辆的舒适性要求也越来越高，其中对于噪音的要求也日益受到用户的关注和重视，并成为了各大整车厂的核心竞争力的一种表现。

随着汽车空调在车辆上的普及，汽车空调引起的振动噪音也日益被重视起来。而在空调系统中，压缩机作为系统的心脏，由于其机械运动的原理，必然会产生一定的振动，正常情况下，在汽车空调压缩机开启后，乘客所感受到的噪音不会特别明显，但如果压缩机的振动频率与发动机的振动频率在某一阶次接近时就会发生共振，从而产生异常噪音，使乘客感到不适。

本文以某款轿车作为研究对象，该车型使用旋转斜盘式定排量压缩机，经反馈在怠速开启空调时，车内能听到明显的“嗡嗡”的异响声，空调关闭，则异响消失。

1 现象排查

使用专门的 NVH测试软件对该车进行现场噪音测试，现场抱怨噪声复现：怠速空调开启，车内有低频“嗡嗡”声，空调关闭则“嗡嗡”声消失。空调开启与关闭时在200Hz附近噪音差异高达18dB（A），如图1：

图1

将测试文件滤波分析，确认“嗡嗡”声为 110~300Hz，时频对比分析发现开关空调差异明显，抱怨噪声频率为191Hz附近，如图3。

图2

2 分析与解决

2.1 原因分析

经确认抱怨频率为191Hz，而理论计算压缩机转速与发动机转速传动比为1.55，发动机怠速转速725rpm，压缩机名义转速为725*1.55=1124rpm，压缩机缸数为10缸，压缩机工作名义主频为 （1124/60）*10=187Hz。

发动机为4缸机型，理论计算发动机16倍频为（725/60）*16=193Hz，和“嗡嗡”声频率基本对应。

通过分析发现：

发动机16阶工作频率为：725/60*16=193Hz；

压缩机10阶工作频率为 ：（ 725*1.55/60）*10=187Hz；

两者工作频率接近（仅相差6Hz），存在拍频现象，该拍频现象是由于两个频率接近，一般相差2-9Hz的振动/噪音信号在特定波长叠加、消减后产生周期性忽大忽小的变化，从而使人产生不舒服的感觉。

2.2 解决措施

根据上述的模态以及测试分析，该车型怠速开空调时发生的“嗡嗡”声是由于发动机与压缩机的工作频率接近从而产生的拍频现象，只要将该共振现象移出其怠速工况，就可以对该抱怨进行改善。

根据常规的设计要求，为了避免拍频现象的产生，要求两者至少相差 10Hz以上，如果按照此要求进行设计，只需调整传动比即可实现。为此，考虑到在保证空调制冷性能不受影响以及改动成本小、实施便利的前提下，我们制定了调整压缩机皮带轮的外径方案进行验证：压缩机皮带轮外径由φ110mm增大为φ113mm；通过上述措施将传动比由原来的1.55调整为1.51；调整传动比后发动机与压缩机的相关工作频率如下：

发动机16阶工作频率为：725/60*16=193Hz；

压缩机10阶工作频率为 ：（ 725*1.51/60）*10=182Hz；

两者工作频率相差11Hz，符合两者至少相差10Hz以上的设计要求，按此方案我们重新准备了压缩机样品并在实车上再次进行了NVH测试，测试结果如图3、图4。

图3

图4

通过测试软件分析发现，空调关闭和开启状态时原本抱怨的191Hz附近的突跳点消失，对应的亮点明显降低，空调开启与关闭噪音差异由原先的18dB（A）降低到6dB（A），拍频现象大为好转，噪音水平降低了很多。

3 结语

在此次对怠速开空调振动异响的问题解决过程中，得到以下结论：

1）在发动机怠速开空调出现“嗡嗡”声，是由于压缩机的工作频率与发动机的工作频率相接近引起的拍频现象；

2）怠速时的拍频现象与发动机与压缩机的传动比设计不合理有关，应在设计初期评估相关工作频率，避开共振频率段；

3）所进行的分析研究仅针对于解决怠速工况下的振动噪音，可能并不适用于其他转速工况。但可以可定其他转速情况下发生的类似共振拍频现象也可以按此类方式就行分析解决。

[1] 李冰,陈江平.汽车空调压缩机轰鸣噪声的解决方法[C].上海市制冷学会2007年学术年会论文.

[2] 黄锁成,靳晓雄,张立军.汽车空调用压缩机的振动和噪声分析[J].汽车技术,2003(5).

[3] 顾灿松,邓国勇,何森东.汽车空调系统异响引起的车内噪声研究与解决[J].汽车技术,2008(11).

Complete engine and compressor resonance analysis and improvement

Tao Mingfei, Ding Chunlin, Wang Ruifeng
( China national three electric car air-conditioning co., Shanghai 200233 )

By changing the engine speed or mediation compressor pulley diameter size to adjust the transmission ratio, so early in the design to avoid the resonance frequency of the two, to improve the vehicle vibration noise in air conditioning compressor is turned on.

compressor; Resonance; Noise; Transmission ratio

CLC NO.: U464.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-184-02

U464.9 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)12-184-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.061

陶明飞，就职于华域三电汽车空调有限公司。