张旭

(山东理工职业学院,山东济宁 272100)

0 引言

车内噪声的存在，影响乘员对车内舒适性的感受，同时，长期置于一定的车内噪声中，对乘员的听力造成损害[1]。随着人们对汽车车内环境舒适性的要求不断提高，对车内噪声的控制要求也不断提高。这就要求在整车设计开发过程中，充分考虑车内舒适性并采取有效的控制措施，使车内的噪声水平满足舒适性要求。

进气系统作为主要噪声源之一，其必然也成为NVH(Noise、Vibration、Harshness)的重要研究控制对象。进气系统除了因气体流动引起的进气噪声，还有因进气系统与车身连接处的连接点动刚度不足引起的结构噪声。动刚度是在动载荷作用下抵抗变形的能力，动刚度不足会对整车乘坐舒适性和车身结构件的疲劳寿命产生十分不利的影响。动刚度对乘坐舒适性的影响,主要表现在NVH性能上[2-3]。本文作者针对车内噪声水平较差，对进气系统中空滤安装点动刚度进行加强，使得车内噪声水平改善。

1 测试方案与数据分析

对于汽车NVH性能来讲，3挡全油门(以下称3G WOT)是经常要考察的工况之一，在开发一部新车和评价其参考车的车内噪声时，WOT能快速检验和比较出汽车的噪声水平[4]。因此，文中是基于3G WOT工况进行排查验证。

试验设备：LMS的32通道数据采集系统SCMD5用来采集试验数据；LMS Test.Lab的Signature Testing-Advanced用于在线采集数据并对数据进行分析和处理；PCB三向振动传感器输出振动，BSWA麦克风输出噪声测试数据，小野Onosokki 传感器IP-296用于采集实车测试中发动机曲轴转速信号。

测试工况和实验条件：在道路实验中，测试地点选择在环境相对安静(环境噪声低于被测噪声10 dB以上)、地面较为平整的沥青道路上，在3G WOT工况下，对该车进行数据采集和分析，发动机曲轴转速追踪范围为1 000～5 000 r/min。试验载荷为：整备车身、采集数据工程师1名、专业驾驶员1名。测试时，车内无异物，避免出现异响。为保证数据的可靠性，需进行多次同工况采集，对一致性较好的数据进行平均计算[5]。

采样频率：振动信号采样频率为5 120 Hz，频率分辨率为1 Hz，谱线数为5 120 Hz；声压信号采样频率为10 240 Hz，频率分辨率为1 Hz，谱线数为10 240 Hz。

在进行问题排查测试之前，要对汽车排查前原状态进行测试，为排查过程中数据对比提供参考。文中测试主要针对进气系统安装点断开排查，断开安装点后，垫入海绵等物体以隔绝振动。在排查过程中发现，断开空气滤清器的3个(共3个)安装点车内前排噪声改善明显，测试结果对比如图1所示。由图可知，断开空滤安装点车内噪声总声压级下降。因此，怀疑空滤安装点动刚度较低。

图1 断开空滤安装点车内声学对比

2 空滤安装点动刚度测试

动刚度指的是同一位置、同一方向上的激励力与位移之比。原点动刚度主要能呈现的是在所关注的频率范围内该连接点局部区域的刚度水平，动刚度过低必然会引起更大的噪声，因此，该性能指标对整车的NVH性能有较大的影响。

空滤安装点的位置如图2所示。为了进一步确定空滤安装点的动刚度是否存在问题，对空滤安装点的动刚度进行测试。由于空滤前两个安装点的位置比较接近，且在同一个支架上，把前安装点的两个点作为一个点进行动刚度测试。测试采用LMS动态测试系统中的Impact Testing模块进行信号采集，在安装点位置安放一个三向振动传感器，对测点位置进行锤击采集数据，主要观察500 Hz以内的频率响应。空滤前、后安装点的动刚度测试结果如图3和图4所示。空滤前安装点Z向动刚度超出200 N/mm(目标要求)和50 N/mm，未达到目标要求；空滤后安装点Z向动刚度也超出200 N/mm(目标要求)和50 N/mm，未达到目标要求。空滤前、后安装点Z向动刚度均未达到目标要求，因此需要对其进行优化。

图2 空滤安装点位置

图3 空滤前安装点动刚度测试结果

图4 空滤后安装点动刚度测试结果

3 空滤安装点动刚度优化

根据动刚度测试结果，明确了空滤前、后安装点动刚度不足的问题。针对空滤前、后安装点的动刚度不足，采用CAE对其进行优化。在整车模型中对空滤安装点进行动刚度分析需要大量的求解时间，由于关注点为空滤安装点，为节省求解时间，提高效率，在已建立好的整车模型中，将含有空滤安装点的局部模型截取出来，在车身截断处加全约束模拟断面的边界条件，构建部分车身模型进行优化，局部模型如图2(a)所示。

由于空滤前、后安装点主要是Z向动刚度不足，因此采取优化措施主要提高Z向的动刚度。

优化措施：前安装点支架往Z向延长约50 mm，增加与前端模块连接；后安装点支架往Z向翻边约20 mm，同时增加与左前纵梁焊接。优化方案如图5所示。

图5 前、后安装点优化方案

4 优化方案验证

将新的优化方案应用于整车，对其优化效果进行验证，测试方法与前述测试方法相同，得到车内声学声压曲线和空滤前、后安装点Z向振动特性，并与原状态数据进行对比。车内声学对比如图6所示，由图可知，优化后的前排声学虽没有断开空滤安装点改善明显，但相比原状态已有很大改善。空滤前、后安装点Z向振动对比如图7所示，前、后安装点Z向振动幅值均减小，说明优化方案有效。

图6 优化前后车内声学对比

图7 空滤前、后安装点Z向振动特性对比

5 结论

(1)首先通过断开空滤安装点3挡全油门加速工况测试数据与原状态同工况测试数据进行对比，断开空滤安装点车内噪声水平较好，因此引出空滤安装点动刚度不足的猜想。

(2)通过安装点动刚度锤击测试，明确了空滤安装点动刚度不足的问题。

(3)针对空滤安装点动刚度不足的问题，利用整车局部模型对空滤安装点动刚度不足进行改进。

(4)将改进措施应用于实验车，最后通过测试验证，与原状态测试数据进行对比，车内噪声水平改善，提高了乘坐舒适性。