某牵引车噪声问题分析

赵佳璇 李哲 武盼祥 李思航 沈新云

摘 要：文章以某款搭载国六柴油发动机的牵引车为研究对象，对该牵引车进行整车振动噪声测试，通过测试结果分析驾驶室内噪声较大的原因并制定优化方向;同时查明该牵引车带载加速时高频啸叫噪声来源于涡轮增压器，设计增压器压气机出口中冷管降噪方案并进行实车验证，解决了该高频噪声问题。研究对于新车型开发具有指导意义。

关键词：国六柴油机;降噪;增压器啸叫

中图分类号：U467  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）21-157-03

Abstrac： This article takes a traction vehicle equipped with a CHINA Ⅵ diesel engine as the research object， carry out NVH measurement of the vehicle. Based on test results， analyze the reasons for the loud noise in the cab and formulate optimization directions. At the same time， it is found that the high-frequency howling noise of the tractor during acceleration with load comes from the turbocharger. Design noise reduction scheme for intercooler pipe of turbocharger compressor outlet， then carry out vehicle verification， finally solved the problem of high frequency noise. The research is instructive for the development of new products.

Keywords： China Ⅵ diesel engine; Reduce noise; Turbocharger howling noise

CLC NO.： U467  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）21-157-03

引言

随着重卡行业的不断发展，用户对于重卡不再仅仅强调其功能性，对于舒适性的要求日益提高。车辆运行过程中产生的振动及噪声会影响驾乘人员精神和生理健康，整车振动噪声成为制约舒适性的重大因素。同时，车辆噪声还会产生环境污染，为控制这一污染源，各国法规对于车辆振动噪声的要求越来越严苛，因此，降低整车振动噪声，提升驾乘人员舒适性成为各主机厂关注的重点。

某款搭载国六柴油发动机的牵引车在性能试验过程中司机反馈定置怠速和加速过程中右耳噪声较大，且车辆带载加速时有啸叫噪声，因此对整车进行振动噪声测试寻找噪声源头。根据测试分析的结果提出降噪的优化方向，并制定解决方案，进行有效的工程治理，达到客户的要求。

1 某款国六牵引车定置噪声振动测试

1.1 怠速振动噪声分析

该牵引车在性能试验过程司机主观感受到定置怠速缓加速时右耳噪声较大，经过对驾驶室内噪声振动问题初步分析后制定测试方法，测试结果如下：

分析表内数据可以得知驾驶室内噪声的传递路径，即驾驶员右耳处感受到的噪声是通过噪声源与驾驶员右耳之间的声学路径传递的。这个路径一个标志性的指标是沿着路径传递的噪声高于驾驶员右耳处的噪声。即噪声是能量流动的过程，噪声从高分贝处流入低分贝处。从表1中可以看出主副驾脚部位置噪声较大，优化主副驾前围的隔音是降低车内噪声的一个优化方向。

从图2中可以观察到噪声峰值频率依次为155Hz、65Hz（6阶）、715Hz。

振動通常采用加速度、速度、位移等物理量来衡量。由于振动是噪声产生的原因，因此振动和噪声的研究是密不可分的。从图3中可以得出驾驶室内155Hz的噪声与驾驶室内座椅导轨及地板振动有关，降低驾驶室内振动可以从源头上降低驾驶室内的噪声，因此降低驾驶室内振动是降低驾驶室内噪声的一个优化方向。

1.2 缓加速振动噪声分析

从图4可以看出定置缓加速时司机右耳噪声在发动机转速为1900r/min时为72dB（A）;从图5中可以发现缓加速时3阶噪声以及600Hz、800Hz的噪声大;图6中可以发现司机座椅导轨有明显3阶振动;从图7中可以发现驾驶室内地板振动在600Hz、800Hz振动较大。因此可以得出与怠速时相同的结论，即驾驶室内振动与座椅导轨和地板振动有关，车内噪声峰值频率与车内振动相关性较大，降低车内振动是降低车内噪声的一个优化方向。

1.3 驾驶室隔振测试结果

从图8中可以看出低转速下驾驶室隔振较弱，中高转速下隔振小于15dB。通过隔振测试可以得出结论：提高驾驶室隔振有利于降低车内振动，从而降低车内噪声。

整车振动主要包括因行驶路面不平整导致的车身振动、发动机运转产生的往复惯性力导致车身振动、动力传动系统的扭转摆动，还有驾驶室内方向盘仪表盘等振动，其中动力总成振动对整车振动起到了较大贡献。因此，强化动力总成的隔振也是降低整车振动噪声的一个优化方向。

2 某款牵引车涡轮增压器噪声测试

针对司机反映该款牵引车带载加速时驾驶室内部可以听到高频的啸叫噪声，测试人员初步判断该噪声来源于涡轮增压器，经振动及噪声测试后得出如下结论：

带载加速时驾驶室内部可以听到的高频啸叫噪声为增压器BPF噪声。BPF噪声是叶轮扫气产生的气体涡流噪声。它的产生机理是叶轮叶片旋转中经过叶尖部分时，经过较大的压力变化，对叶轮振动产生较大的激振作用，引起涡轮叶片周期性振动而产生的噪声，当中冷管路为金属管时高频振动更容易辐射啸叫噪声。BPF噪声的基频为涡轮转频与叶片数乘积，同时考虑其谐波。

为了解决涡轮增压器高频啸叫噪声，在压气机出口中冷管处设计隔音降噪方案。目前，阻尼、隔振、降噪材料及结构在汽车噪声控制领域获得了极为广泛地应用，如阻尼涂层、泡沫材料等，这些已成为改善车辆NVH性能最主要的工程处理手段。本文研究中采用某品牌降噪材料包裹压气机出口中冷管，减少BPF噪声向外辐射以达到降低噪声的效果，随后进行实车验证。

涡轮增压器采用降噪材料前后测试结果如图9所示，从图中可以明显看出应用降噪材料后频率为11kHz～12kHz的啸叫噪声降低10dB，并且司机主观感受明显，驾驶室内啸叫声消失。

3 结论

（1）通过测试得出某牵引车定置怠速关闭空调情况下司机右耳噪声为59dB（A），定置缓加速情况下司机右耳噪声在发动机转速1900r/min时为72dB（A）;研究驾驶室内噪声传递路径，可以得出优化主副驾前围的隔音是降低车内噪声的一个优化方向;驾驶室内噪声和振动关系密切，可以降低驾驶室内振动并且优化驾驶室隔振以减少噪声。这些优化方向可以从源头改善振动特性降低噪声以及切断振动噪声传递的路径，改进涉及振动噪声传递的环节，使之对振动噪声具有明显的衰减作用。

（2）通过测试得出某牵引车带载加速时驾驶室听到高频的啸叫噪声为涡轮增压器的BPF噪声，使用降噪材料包裹增压器压气机出口金属中冷管能够将该啸叫噪声降低10dB，实车验证后主观感受啸叫声消失，问题得到解决。

（3）随着重卡行业的发展，对于整车噪声问题地研究已经由最初的对于发动机、变速箱等主要部件的研究扩大到对整车各个部件和方面的研究。未来重卡将向着更加环境友好、安全、舒适、低成本的方向发展，其中NVH性能占据很大比重。具有良好的NVH性能的整车不仅能够实现良好的动力性能，也可以提升用户的使用感受，在市场上将越来越受到用户的青睐，因此，对于主机厂来说，必须开发具有良好NVH性能的产品才可以符合当前市场的要求。

参考文献

[1] GB 17691-2018重型柴油車污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）.

[2] GB 1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法.

[3] GB/T 18697-2002声学汽车车内噪声测量方法.

[4] GB/T 14365-2017声学机动车辆定置噪声声压级测量方法.