张超，袁帅，时培伟，郭彬，亓宗磊，李艳君

(潍柴动力股份有限公司，山东潍坊 261061)

0 引言

随着科学技术的发展，人们对客车乘坐舒适性提出了更高的要求。噪声、振动、声振粗糙度(Noise，Vibration & Harshness， NVH)成为整车性能评价的重要指标。低频轰鸣是客车研发中常见的NVH问题，常常导致乘客头疼、焦虑甚至恶心、呕吐等不适感，因此成为客车研究开发阶段极力避免的现象[1-2]。

本文作者以某主机厂新配套客车为研究对象，基于声振测试、频谱分析对怠速轰鸣现象进行研究，确定轰鸣噪声由空调压缩机激励频率与车内声腔模态耦合频率引起。通过优化发动机悬置系统、加强空调压缩机支架刚度提升其固有频率避免共振，削弱了车内声振耦合作用，改善了车内轰鸣噪声。研究成果为解决客车轰鸣噪声现象提供了可借鉴方法，缩短研发周期，节省试验费用。

1 噪声源识别

1.1 客车轰鸣现象

某主机厂新配套客车(如图1所示)车内存在明显怠速轰鸣、压耳朵现象。依据GB/T 25982-2010《客车车内噪声限值及测量方法》对客车进行振动、噪声试验，A计权噪声值为64.99 dB(A)，高于噪声标准58 dB(A)，不满足要求。

图1 某客车照片

为消除客车怠速轰鸣现象，满足噪声标准，提高乘坐舒适度，需要确定噪声源位置并对声源、振动传播路径进行优化。

1.2 噪声源识别

根据频谱分析法来确定噪声源、噪声频率。

振动测点：动力总成隔振前后、车内座椅(驾驶员、前、中、后排)处、空调压缩机系统、车架等。

噪声测点：驾驶员耳旁、前、中、后排。

试验工况：定置情况下，对客车进行熄火、怠速、从怠速缓慢上升到最高空车转速3种工况下的振动、噪声试验(如图2、图3所示)。

图2 空调张紧轮支架振动测点

图3 驾驶员座椅噪声测点

此客车搭载六缸四冲程发动机，基于发动机工作噪声机制，由发动机引起的谐波阶次频率如式(1)[3-4]所示

(1)

式中：f为发动机谐波阶次频率，Hz；n为发动机转速，r/min；r为发动机谐波阶次。

图4为怠速工况下，客车驾驶员耳旁噪声频谱图。

图4 驾驶员耳旁噪声频谱图

发动机怠速700 r/min，主激励频率35 Hz(发动机3谐次)，由图4可知，车内轰鸣主要存在于70 Hz处，恰好为发动机怠速主激励频率的2倍(发动机6谐次)。

如图5所示，在动力总成隔振后测点存在70 Hz的共振，与轰鸣频率一致。而70 Hz对应的振动幅值，动力总成隔振前测点要小于隔振后测点，因此造成70 Hz轰鸣的共振与发动机无关，推断其来自车架、空调压缩机系统或者风扇系统的附件。

为了进一步确定噪声源，对空调压缩机系统、风扇系统、消声器等进行了振动试验。

图5 自由端悬置ColorMap图

试验发现，在空调压缩机张紧轮支架上存在70 Hz较大共振(如图6所示)，振动幅值达到38 mm/s，因此判断空调压缩机系统固有频率为70 Hz左右。怠速时，发动机6谐次激励频率亦为70 Hz，由此造成空调压缩机系统共振，振动通过车架传递到车内，又造成车内的声腔共振耦合，产生轰鸣[5]。

图6 空调张紧轮支架ColorMap图

通过以上分析可以确定，空调张紧轮支架为主要激励源。

2 改进措施及验证

2.1 改进措施

为消除客车怠速轰鸣噪声，根据上述试验结果，应该首先消除70 Hz噪声频率。改进方向主要从发动机悬置系统、空调张紧轮支架及车架这3个方面进行，实现对噪声源、传播路径的有效控制，改进措施(见图7—图9)主要为：

(1)发动机自由端悬置由楔形支撑改为45°斜置支撑；同时，隔振软垫刚度由750 N/mm降低到550 N/mm，提高悬置系统隔振性能。

(2)取消飞轮端悬置之间的连接，变速箱端由单点支撑改为两点支撑，加强发动机安装处车架刚度。

(3) 增大空调张紧轮支架固定螺栓的拧紧力矩，提高空调张紧轮支架刚度，提升其固有频率。

图7 自由端&飞轮端支架改进

图8 辅助支架改进

图9 空调张紧轮支架改进

2.2 试验验证

对改进完成的客车进行车内振动、噪声试验，试验条件、方法与原车相同。

对比整改前后空调张紧轮支架振动数据可知，整改后空调压缩机系统的固有频率提高到73 Hz(如图10所示)，避开了发动机6阶激励频率70 Hz，且振动幅值减小，同时传递到车内的振动减小。噪声实验结果如图11所示，车内轰鸣噪声得到改善，A计权噪声55.84 dB(A)，声压级降低了9.15 dB(A)，驾驶员耳旁噪声满足国家标准，怠速轰鸣现象消失。

图10 空调张紧轮支架ColorMap图

图11 改进前后驾驶员耳旁噪声值

试验结果表明，对客车的改进措施是有效的，不但消除了怠速轰鸣噪声，还降低了A计权噪声，满足国家噪声标准。

3 结论

针对某主机厂配套客车所出现的怠速轰鸣噪声现象，利用西门子公司的LMS.Testlab模块，对客车进行NVH试验，确定了主要噪声源为空调张紧轮支架。通过优化悬置系统、提高空调张紧轮支架固有频率等措施来消除轰鸣噪声，从而实现了对空调张紧轮支架源头上的噪声控制，降噪效果达到9.15 dB(A)，为消除轰鸣噪声现象提供了可借鉴的解决思路。