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汽车NVH综合技术:实车试验成果-噪声峰值完全消失

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:首先,进行实车测试实验。试验车为6人座的4缸柴油机车,排量为2000mL,用声级计测试车内噪声。实验是在平坦的水泥路上进行的,车窗全关,以5km/h的测试间隔,使用声级计对后排座椅处乘员耳边位置的声音进行测试。基于此,针对上述各个噪声峰值开展进一步的测试实验:将车辆置于底盘测功机上,测试驱动轴各部位的加速度振幅、传动轴的转矩振幅以及后排座椅处的噪声等。对该加强措施进行实车行驶实验,80km/h时峰值完全消失。

汽车NVH综合技术:实车试验成果-噪声峰值完全消失

首先,进行实车测试实验。试验车为6人座的4缸柴油机车,排量为2000mL,用声级计测试车内噪声。测试结果如图16-7所示。

实验是在平坦的水泥路上进行的,车窗全关,以5km/h的测试间隔,使用声级计对后排座椅处乘员耳边位置的声音进行测试。图中的实线是以最高档位行驶时,出现了25km/h、60km/h、80km/h共三个噪声峰值,而虚线则代表以3档行驶时,在15km/h、40km/h两个车速处出现了噪声峰值。3档的变速比为1.508,正好与最高档位的25km/h、60km/h两个车速相对应,即噪声峰值出现在相同的发动机转速。基于此,针对上述各个噪声峰值开展进一步的测试实验:将车辆置于底盘测功机上,测试驱动轴各部位的加速度振幅传动轴的转矩振幅以及后排座椅处的噪声等。图16-8所示为测试位置分布,图16-9为测试示意。

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图16-7 车内噪声(C特性)

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图16-8 测试位置分布

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图16-9 振动测试示意

1.25km/h时峰值

如图16-7所示的测试结果,在某个车速时车内噪声出现较高的峰值,给乘员的耳膜一种强烈压迫的感觉。包含峰值车速在内的车辆加速过程中,对车内噪声和后车轴附近各部位的振动同时测试,结果如图16-10所示。下面对测试结果做简要说明。

①车内噪声的幅值和板簧安装支架的振动幅值,显示出1∶1的比例关系,而它们的振动频率和传动轴的转矩变动相同,是发动机旋转速度的2倍。

②板簧或者后桥前端的缠绕振动峰值所对应的车速范围,比噪声峰值对应的车速范围更宽。换句话说,车内噪声或者板簧支架振动的峰值是引起板簧、后桥振动峰值的对应车速的一部分。

③噪声峰值对应的25km/h的车速,以板簧为首,后车轴关联的振动波形显示出完美的34Hz的正弦波,认为是接近于共振状态。这个状态中的板簧、后桥壳体以及后桥总成的振动模态如图16-11所示。图16-12所示为此时的板簧振动波形。

为了确认各个部位的影响,又进行了以下三个试验。

①为了改变驱动系统的扭转刚度,在传动轴的万向节处安装弹性联轴器,以及将离合器的扭转刚度降低一半,均没有效果。

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图16-10 25km/h附近后桥振动及车内噪声测试结果

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图16-11 后车轴附近25km/h时的振动模态

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图16-12 25km/h时板簧的振动波形

②为了降低板簧的弯曲刚度,去除半数的小板簧,噪声的峰值虽然略有变动,但峰值的频率几乎没有变化。

③改变发动机悬置的弹性刚度及减衰系数,也没有效果。

接下来,使用电磁激振器,在后桥前端位置加以振幅一定的激励,并同时改变激励的频率,板簧的振幅和车内噪声的测试结果如图16-13a所示。板簧的振动峰值为31Hz,车内噪声的峰值为34Hz。这个结果与车辆行驶状态下的测试结果(图16-10)相比,是高度一致的。板簧的振动峰值虽然包含了车内噪声的峰值范围,但二者的峰值频率略有差距。另外,再查看车身的响应特性,对板簧安装支架施以相同振幅的激励,得到了图16-13b的结果。该结果同图16-13a以及车辆行驶实验结果完全相同,出现了34Hz的噪声峰值,且整体上呈现十分相似的波形。

从以上的实验得知,25km/h车速对应的峰值,是由后车轴附近的缠绕振动引起的,此时后车轴附近处于共振状态,振动的能量被放大,并通过板簧支架传递到车身,引起车身板件的共振,从而引起了车内轰鸣噪声。

2.60km/h时峰值

①断开离合器,使发动机处于空转状态,并不断提高转速,当发动机转速达到2200r/min(对应60km/h的车速)时,车内噪声出现峰值。

②测试60km/h车速时驱动轴的振动,没有得到振动的峰值。

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图16-13 激振器加振试验

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图16-14 车身的白噪声激励实验

从以上实验得知,造成噪声峰值的原因不是驱动系统的振动,认为是发动机气体爆发时所产生的空气传播噪声。为了验证这一点,在发动机舱内架设一个传声器,以白噪声的形式激励,测得车内的噪声如图16-14所示。图16-14b为传声器放在Ⅳ位置,以恒定的输出进行变频扫描激励,当达到与车速60km/h时发动机爆发频率相当的74Hz时,车内噪声出现了一个峰值。图16-14a是保持出现74Hz噪声峰值的激励不变,对车厢内各个位置的声压进行测试。以此观察,显然是1/2波长的定常波引起了车厢内的声腔共鸣,将传声器移动到行李箱内时,进行与图16-14b相同的实验,结果74Hz的峰值位置略有变动,由此可以推断是车身板件在声激励下的振动。

3.80km/h时峰值

“1.”中所述,在测试驱动轴各部位的振动时,在此车速下发动机部位上下方向的弯曲振动拥有较大的峰值,以发动机旋转速度2倍的频率在振动。在发动机位置用激振器激励,可以知道此处有100Hz和130Hz两个固有模态。图16-15为没有加强板时的测试结果。

其次,在缸体与变速器壳体的连接处用加强板加强,以增加连接刚度。此时,上述的两个模态提高到164Hz和290Hz。图16-15中同时列出了带加强板后的测试结果。对该加强措施进行实车行驶实验,80km/h时峰值完全消失。80km/h车速相当的发动机转速的2倍约为100Hz时,即发动机的C2次成分,可以推断它是发动机气体爆发产生的冲击,或者是由传动轴万向节夹角引起的动力总成的弯曲共振造成的。

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图16-15 发动机激振试验

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