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摘 要：某SUV量产车型售后客户抱怨发动机转速3000～4000rpm时车内加速噪声大，通过主观评价及客观数据分析发现该转速段内存在轰鸣声。借助模态试验和仿真相结合的方法分析了轰鸣声的形成原因，识别了轰鸣声的主要传递路径，确认了副车架模态对车内轰鸣声的影响。通过采用在前挡板和纵梁连接处增加支架的优化方案，有效解决客户抱怨的车内加速噪声大的问题。
关键词：轰鸣声；模态试验；传递路径分析
中图分类号：U467.1 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2018）05-0095-04
Abstract： A SUV production models customers complained about the cabin acceleration noise when the engine speed at 3000～4000rpm， through subjective evaluation and objective data analysis found that there is a booming noise at the speed segment. With the help of the combination of modal test and simulation， the cause of booming noise was analyzed， the main transmission path of booming noise was identified， and the influence of sub-frame mode on the booming noise was verified. Two brackets were added between front bezel and stringer connection， through the program effectively solve the customer complaints of the car acceleration noise problem.
Key Words： booming noise； modal test； transfer path analysis
1 前言
随着乘用车迅速普及，消费者对车内舒适性的关注度及要求日益增高，尤其是容易明显感知的声学舒适性。加速是客户最常使用的工况之一，加速时车内噪声的线性度及柔和度是客户重点关注指标。轰鸣声是加速时车内噪声问题的主要表现之一，整车加速噪声的提升主要集中在改
善车内噪声的线性度，消除轰鸣声。传递路径分析、相关性分析、模态分析[1-2]等方法常被运用到轰鸣声的产生机理研究上，通过上述相关方法确定轰鸣声的振动激励来源。优化车内轰鸣声主要從传递路径入手，重点降噪方法有改变声腔模态和结构模态分布、改变传动轴的固有特性、安装扭转减振器、改变副车架结构、优化悬架等[3]。
某款小型SUV售后一季度市场调研显示，顾客最烦恼的问题共175个，其中声学舒适性问题占32%（车速稍快时，发动机噪音大/行驶时噪音偏大），而车内加速噪声大占声学舒适性问题的37.5%。本文针对售后市场抱怨的车内加速噪声大的问题，首先通过主观评价将客户抱怨语言转化为工程技术语言，识别出客户抱怨的主要问题为加速3000～4000rpm时车内存在轰鸣声。其次从传递路径角度识别出车内轰鸣声的主要来源。最后给出在前挡板和纵梁连接处增加支架的优化方案，提升了车内声学舒适性，快速降低市场抱怨。
2 问题分析
某小型SUV加速行驶时，售后市场反馈车速稍快时，发动机噪音大/行驶时噪音偏大。为快速响应市场反馈，拟采用复现顾客实际使用的工况进行主观评价和客观测量。主观评价及客观测试工况为3档全油门加速，发动机转速范围为1000～5000rpm。主观评价加速过程中，发动机转速在3000～4000rpm车内噪声偏大并伴随轰鸣声，复现客户抱怨问题。图1给出了车内前排驾驶员左耳及后排乘客右耳处声压级测试曲线。
由图1可知：在3档加速工况下，2个噪声测点声压级在发动机转速3000～4000rpm内偏大，尤其3500rpm左右存在噪声峰值，主观评价为轰鸣声，表现为该转速下的2阶噪声存在峰值，影响乘坐舒适性。
对于搭载四缸发动机的车辆，车内轰鸣声主要由发动机2阶激励引起，通过悬置系统、排气吊钩、传动轴、副车架等路径将振动传递至车身引起车身壁板结构共振并辐射噪声。针对售后抱怨的加速过程中发动机转速3500rpm左右（发动机2阶点火激励频率为116.7Hz）车内存在噪声峰值的问题，通过整车结构传递路径分析，结合前期开发阶段NVH调教经验，初步判断该噪声峰值可能由底盘部分零部件共振导致。对底盘相关零部件进行模态测试，测试结果表明副车架安装一阶弯曲模态为116.8Hz，见图2，与发动机3500rpm下的点火激励频率接近，容易产生共振，振动经车身板件传递，产生辐射噪声，最终导致车内噪声在发动机转速3500rpm附近产生噪声峰值。
3 副车架优化方案
图3给出了悬置和副车架的安装示意图。左右悬置均安装在副车架上，造成副车架的安装模态偏低。加速过程中，动力总成的激励经悬置衰减传递至副车架，激起副车架的固有模态产生共振，导致车内产生噪声峰值。
由于该SUV车型是量产车型，从改进周期和成本的角度考虑，首先运用CAE仿真手段，对前舱车架及副车架进行建模分析，给出前舱车架及副车架安装模态阵型，详见图4和图5所示。根据CAE分析结果，受到空间布置等影响，给出以下两个优化方案：（1）前舱纵梁与防火墙搭接处加强；（2）副车架本体加强。
3.1 纵梁与前挡板连接处加强方案 从实车改进的快速实现性角度考虑，在前挡板与纵梁连接处左右各增加一支架，见图6。从CAE分析结果可以看出，增加支架后副车架上振动响应在130Hz以前、150-230Hz均有改善，为保证方案的有效性，需实车进一步验证效果。
3.2 副车架加强方案
在副车架上增加一个槽钢，尺寸为270×65×30，增加此槽钢，理论计算副车架安装模态提高2Hz，振动峰值改善不明显。且此方案影响整车通过性，且开发周期较长，因此不建议采用此方案。
4 优化方案实施验证
基于CAE分析结果及建议，按照优化方案1制作样件并装车验证。图9给出了优化方案1的副车架模态测试结果。优化后的副车架一阶弯曲模态提高10Hz。图10给出了优化前后车内前后排噪声测试结果对比曲线。
从图10可以看出，2000rpm以上加速車内前后排噪声均明显改善，2000rpm～4000rpm的2阶噪声前排平均降低3.5dB（A），后排平均降低1.0dB（A）。主观评价加速过程车内噪声相比原状态提高1分，改善明显。
为保证优化方案的一致性，实车改制3台不同配置的车进行一致性验证。3台车客观测试结果及主观评价结果均与首台改制样车一致。因此，针对该车型顾客抱怨的加速车内噪声大的问题，采用纵梁与前挡板连接处增加支架的优化方案有效。
5 结语
通过对某SUV车型加速过程中车内噪声大问题的分析，确定副车架为问题部件，综合考虑各种因素的影响，给出了合理的解决方案及思路，可以为解决类似工程问题提供参考。
参考文献：
[1]王登峰，李未，陈书明等.动力总成振动对整车行驶平顺性的传递路径分析[J].吉林大学学报（工学版），2011，41 （S2）：92-97.
[2]HAYASHI K， YAMAGUCHIS S， ZMATSUDA A.Analysis of booming noise in light -duty truck cab [J]. SAE Review， 2000，21 （2）：255- 257.
[3]王志亮，刘波，王磊.轿车轰鸣声产生机理与分析方法研究[J].噪声与振动控制，2008（2）：79-81
[4]宋百忠，王海林，刘强，杨安志，赵福全.发动机舱结构对加速工况车内噪声的影响.汽车技术，2013，1：8-10.
[5]王若平，张旭，夏仕朝，李文武.某MPV 车内轰鸣噪声试验分析与降噪改进[J].重庆理工大学学报（自然科学），2018（ 1）：28-34.
关键词：轰鸣声；模态试验；传递路径分析
中图分类号：U467.1 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2018）05-0095-04
Abstract： A SUV production models customers complained about the cabin acceleration noise when the engine speed at 3000～4000rpm， through subjective evaluation and objective data analysis found that there is a booming noise at the speed segment. With the help of the combination of modal test and simulation， the cause of booming noise was analyzed， the main transmission path of booming noise was identified， and the influence of sub-frame mode on the booming noise was verified. Two brackets were added between front bezel and stringer connection， through the program effectively solve the customer complaints of the car acceleration noise problem.
Key Words： booming noise； modal test； transfer path analysis
1 前言
随着乘用车迅速普及，消费者对车内舒适性的关注度及要求日益增高，尤其是容易明显感知的声学舒适性。加速是客户最常使用的工况之一，加速时车内噪声的线性度及柔和度是客户重点关注指标。轰鸣声是加速时车内噪声问题的主要表现之一，整车加速噪声的提升主要集中在改
善车内噪声的线性度，消除轰鸣声。传递路径分析、相关性分析、模态分析[1-2]等方法常被运用到轰鸣声的产生机理研究上，通过上述相关方法确定轰鸣声的振动激励来源。优化车内轰鸣声主要從传递路径入手，重点降噪方法有改变声腔模态和结构模态分布、改变传动轴的固有特性、安装扭转减振器、改变副车架结构、优化悬架等[3]。
某款小型SUV售后一季度市场调研显示，顾客最烦恼的问题共175个，其中声学舒适性问题占32%（车速稍快时，发动机噪音大/行驶时噪音偏大），而车内加速噪声大占声学舒适性问题的37.5%。本文针对售后市场抱怨的车内加速噪声大的问题，首先通过主观评价将客户抱怨语言转化为工程技术语言，识别出客户抱怨的主要问题为加速3000～4000rpm时车内存在轰鸣声。其次从传递路径角度识别出车内轰鸣声的主要来源。最后给出在前挡板和纵梁连接处增加支架的优化方案，提升了车内声学舒适性，快速降低市场抱怨。
2 问题分析
某小型SUV加速行驶时，售后市场反馈车速稍快时，发动机噪音大/行驶时噪音偏大。为快速响应市场反馈，拟采用复现顾客实际使用的工况进行主观评价和客观测量。主观评价及客观测试工况为3档全油门加速，发动机转速范围为1000～5000rpm。主观评价加速过程中，发动机转速在3000～4000rpm车内噪声偏大并伴随轰鸣声，复现客户抱怨问题。图1给出了车内前排驾驶员左耳及后排乘客右耳处声压级测试曲线。
由图1可知：在3档加速工况下，2个噪声测点声压级在发动机转速3000～4000rpm内偏大，尤其3500rpm左右存在噪声峰值，主观评价为轰鸣声，表现为该转速下的2阶噪声存在峰值，影响乘坐舒适性。
对于搭载四缸发动机的车辆，车内轰鸣声主要由发动机2阶激励引起，通过悬置系统、排气吊钩、传动轴、副车架等路径将振动传递至车身引起车身壁板结构共振并辐射噪声。针对售后抱怨的加速过程中发动机转速3500rpm左右（发动机2阶点火激励频率为116.7Hz）车内存在噪声峰值的问题，通过整车结构传递路径分析，结合前期开发阶段NVH调教经验，初步判断该噪声峰值可能由底盘部分零部件共振导致。对底盘相关零部件进行模态测试，测试结果表明副车架安装一阶弯曲模态为116.8Hz，见图2，与发动机3500rpm下的点火激励频率接近，容易产生共振，振动经车身板件传递，产生辐射噪声，最终导致车内噪声在发动机转速3500rpm附近产生噪声峰值。
3 副车架优化方案
图3给出了悬置和副车架的安装示意图。左右悬置均安装在副车架上，造成副车架的安装模态偏低。加速过程中，动力总成的激励经悬置衰减传递至副车架，激起副车架的固有模态产生共振，导致车内产生噪声峰值。
由于该SUV车型是量产车型，从改进周期和成本的角度考虑，首先运用CAE仿真手段，对前舱车架及副车架进行建模分析，给出前舱车架及副车架安装模态阵型，详见图4和图5所示。根据CAE分析结果，受到空间布置等影响，给出以下两个优化方案：（1）前舱纵梁与防火墙搭接处加强；（2）副车架本体加强。
3.1 纵梁与前挡板连接处加强方案 从实车改进的快速实现性角度考虑，在前挡板与纵梁连接处左右各增加一支架，见图6。从CAE分析结果可以看出，增加支架后副车架上振动响应在130Hz以前、150-230Hz均有改善，为保证方案的有效性，需实车进一步验证效果。
3.2 副车架加强方案
在副车架上增加一个槽钢，尺寸为270×65×30，增加此槽钢，理论计算副车架安装模态提高2Hz，振动峰值改善不明显。且此方案影响整车通过性，且开发周期较长，因此不建议采用此方案。
4 优化方案实施验证
基于CAE分析结果及建议，按照优化方案1制作样件并装车验证。图9给出了优化方案1的副车架模态测试结果。优化后的副车架一阶弯曲模态提高10Hz。图10给出了优化前后车内前后排噪声测试结果对比曲线。
从图10可以看出，2000rpm以上加速車内前后排噪声均明显改善，2000rpm～4000rpm的2阶噪声前排平均降低3.5dB（A），后排平均降低1.0dB（A）。主观评价加速过程车内噪声相比原状态提高1分，改善明显。
为保证优化方案的一致性，实车改制3台不同配置的车进行一致性验证。3台车客观测试结果及主观评价结果均与首台改制样车一致。因此，针对该车型顾客抱怨的加速车内噪声大的问题，采用纵梁与前挡板连接处增加支架的优化方案有效。
5 结语
通过对某SUV车型加速过程中车内噪声大问题的分析，确定副车架为问题部件，综合考虑各种因素的影响，给出了合理的解决方案及思路，可以为解决类似工程问题提供参考。
参考文献：
[1]王登峰，李未，陈书明等.动力总成振动对整车行驶平顺性的传递路径分析[J].吉林大学学报（工学版），2011，41 （S2）：92-97.
[2]HAYASHI K， YAMAGUCHIS S， ZMATSUDA A.Analysis of booming noise in light -duty truck cab [J]. SAE Review， 2000，21 （2）：255- 257.
[3]王志亮，刘波，王磊.轿车轰鸣声产生机理与分析方法研究[J].噪声与振动控制，2008（2）：79-81
[4]宋百忠，王海林，刘强，杨安志，赵福全.发动机舱结构对加速工况车内噪声的影响.汽车技术，2013，1：8-10.
[5]王若平，张旭，夏仕朝，李文武.某MPV 车内轰鸣噪声试验分析与降噪改进[J].重庆理工大学学报（自然科学），2018（ 1）：28-34.