某SUV 车型低速液压转向啸叫分析与优化

2019-09-11吕运川郭德亮

汽车实用技术 2019年16期

吕运川，郭德亮

（众泰汽车工程研究院，浙江杭州 310000）

前言

随着现代汽车工业技术的发展，许多车企基于整车成本压力仍采用液压助力转向（HPS），HPS 性能的好坏不仅直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性还对整车驾驶舒适性产生较大影响。另外，随着国内行业NVH 性能整体水平的不断提升，液压助力转向系统噪声逐渐成为整车备受关注的关键NVH 性能之一，尤其是发动机低转速下液压系统的啸叫噪声使乘客心理产生烦躁不适感，其严重程度会影响到车型上市和企业品牌的质量口碑。

本文结合实例某SUV 车型在发动机低转速行驶时液压助力转向系统出现明显“呜呜”啸叫噪声。采用断开排除、滤波分析和阶次切片分析方法确定了转向油壶安装支架和转向高压油管隔震管夹为噪声传递的主要路径。通过优化油壶安装支架和转向高压油管隔震管夹降低结构振动激励，有效降低啸叫10.6dB(A)，主观车内HPS 噪声达到7.0 分水平。

1 问题描述

某SUV 车型小油门加速800rpm～1300rpm 车内出现明显“呜呜”啸叫噪声。主观评价5.0 分不能接受，且声音令人产生烦躁感。

2 原因分析

为了分析问题产生原因，首先确定“呜呜”啸叫阶次。在消音室定义车辆测试工况模拟整车低速行驶，定义的工况为定置P 档，发动机测试转速为750rpm～3000rpm 升速，缓踩油门，每次油门开度一致。从图1 采集到的车内噪声彩色频谱图可知750rpm～1800rpm 区间12.8 阶阶次能量突出，用LMS 后处理Replay & Filter 模块滤波回放，滤掉12.8 阶后车内“呜呜”啸叫消失，由此可断定啸叫阶次为12.8 阶。图1横坐标频率为225Hz 时纵坐标对应的转速为1054rpm，由发动机旋转附件泵工作频率计算公式(1)可以求出附件泵的传动比i。

图1 车内驾驶员右耳colormap 图

发动机旋转附件泵工作频率的计算公式如下：

式中：f 为附件泵的工作频率；k 为简谐次数；npump为附件泵的叶片数；nengine为发动机的转速，i 为泵的传动比。

本车型SUV 液压转向泵的传动比1.28，泵的叶片数为10 片，将工作频率225Hz，发动机转速1054rpm 以及泵的叶片数10 代入公式（1）可以求出i 为1.28，由此初步推断“呜呜”啸叫声是液压转向系统噪声。

为了进一步确定噪声源，用断开法将液压转向泵皮带拆除，隔离转向系统不工作。同时采用阶次切片分析方法将12.8阶噪声从colormap 图中提取出来进行针对性的阶次噪声分析。如图2，拆除皮带后车内12.8 阶噪声大幅下降，由此可以断定“呜呜”啸叫声是液压转向系统噪声。

图2 原状态与拆掉皮带后车内12.8 阶噪声对比

动力转向系统常常趋向引起严重的噪音。主要的噪音源通常是泵，阀也是个噪音源。噪音源通常分为三类：空气传播噪音（ABN）、结构传播的噪音（SBN）、流体传播的噪音（FBN）[1]。

其中ABN 与泵的本体辐射噪声和整车的前围隔声量有关。SBN 其主要传播路径有①高低压管路与车身或副车架的连接点。②转向油壶支架车身安装点。③发动机悬置：液压转向泵和发动机通过发动机悬置一起安装在车体或车架上，然后传递到车身上[2]。④通过转向系统中的转向管柱传递到方向盘。⑤通过空调高低压管以及暖风水管传递到HVAC，HVAC 传递到CCB 横梁，横梁再通过安装点传递到车身结构上。FBN 是液体中的压力波动，它是SBN 的一个主要来源，从而也是ABN 的主要原因。FBN 可以沿着液压管路传播很远。

本文主要从SBN 这个主要传递路径进行排查和制定优化方案。运用断开法，将高低压管路隔震管夹的安装点逐个断开排查贡献最大的隔震管夹。通过以上方法确定了高压管路与转向机本体连接的隔震管夹对12.8 阶啸叫贡献最大。

图3 高压管路隔震管夹断开噪声改善效果图

如图3，高压管路隔震管夹断开后1000rpm 左右12.8 阶噪声峰值降低10.5dB(A)。在此基础上继续断开油壶安装支架，750rpm～2000rpm 区间声压级都有不同程度改善，且都满足目标值曲线33.0dB(A)，见图4。

图4 油壶安装支架断开噪声改善效果图

3 整改措施及方案验证

通过对液压转向噪声传递路径进行分析，得出高压管路隔震管夹和油壶安装支架是啸叫主要的传递路径。因此对高压管隔震管夹进行优化，见图5（左图）原隔震橡胶结构单一无特殊降噪结构特征、隔震性能有限、性能不稳定。优化后的管夹见图5（右图），固定支架牢靠、胶块锯齿与高压管的接触面积小，管路振动具有弹性缓冲空间，不存在原状态隔震橡胶因螺丝安装扭矩过度和高压管装配公差带来的挤压变形问题，性能更稳定，具有突出的隔震降噪效果，能有效降低管路传递到副车架和车身的振动，显著降低车内转向啸叫噪音。