某乘用车起步噪声分析与优化

覃有实，潘宇倩

（1. 广西工业职业技术学院，南宁 530001； 2.柳州工学院，柳州 545616）

前言

随着汽车的快速发展，汽车的NVH问题愈发受到关注，用户对汽车的舒适性要求提高[1]。车辆起步时，发动机转速处于上升阶段，车速不高，车身受到的激励主要来自于动力总成及传动系统，发动机的噪声随转速的升高不断增大[2]。丰田公司针对混合动力ESS车型的起步噪声，分析了发动机在起步时的激励主要来源于起动反作用力和缸压波动及发动机的转矩波动，通过控制进气门正时、延迟点火、增加喷油量、活塞初始位置控制等措施来减小起步的振动噪声[3-6]。福特通过控制发动机转速和电机转矩补偿来减小起动噪声[7]。汪江等通过研究了传动系统在等速驱动轴传递转矩时，驱动轴有轮毂轴承交界面产生相对滑动，产生噪声[8]。

解决汽车的振动噪声问题的关键是查明振源所在，并对振源的激励进行控制，但是整车作为一个复杂的系统，部件众多，并与其他部件有着各种的连接，需要NVH人员了解汽车的构造，各系统部件的振动噪声性能，掌握相关的方法，这样才能有效、快速的查明振动噪声源所在。常用的噪声源识别方法有：频谱分析法、分别运转消去法、声压分析法、信号分析法、声全息、传递路径分析法、仿真等[9]，在实际应用中，通常是多种并行来识别和诊断问题。本文针对某乘用车起步噪声大问题，采用主观评价、频谱分析、传递路径法等方法从声源、传递路径方面分析导致起步噪声问题的因素，并针对问题点提出了优化方案，有效的解决起步噪声大问题。

1 起步噪声大问题定义与分析

搭载N15T+CVT的多个平台车型发现在车辆在起步时，其噪声较大，不线性，较对标车型差。

针对提出的起步噪声大问题，为锁定问题的原因，测试某车型乘用车（测试车）与对标车在起步的驾驶员右耳、后排乘客噪声、座椅振动。测试工况为D档，油门开度为30 %，50 %，100 %。选取50 %油门开度，驾驶员右耳处坎贝尔图如图1所示，各车的起步过程中转速如图2所示。

从图1的坎贝尔图可以看出在起步工况下，测试车的2阶噪声能量较对标车大，为结构噪声，且存在有转速下降的情况，在350 Hz左右存在共振带（图中的红框部分）。

图1 50 %油门起步工况驾驶员右耳噪声

从图2的起步工况下各车型发动机转速可以看出测试车的液力变矩器结合过程转速较对标车高，液力变矩器在结合过程中转速下降太大，达到400~500 rpm，对标车只有约200 rpm。液力变矩器结合过程，时间太长，达到2 s左右，对标车只有约1 s。

图2 起步工况发动机转速

针对起步工况下的结构声，针对50 %油门开度的起步工况，采集发动机各悬置的主、被动端振动数据，对数据进行处理后发现左悬置与后悬置的Z向隔振率不足，小于20 dB，其振动衰减较差，发动机传递到车身侧的振动能量多。

整车作为一个复杂系统，其受多种振动噪声源的激励，每种激励都可能通过不同的路径传递到响应点。通过测试的方法获取悬置到车内的传递函数，发现后悬置至车内响应点的传递函数上存在350 Hz左右的峰值，如图3所示，与起步工况的车内声压的低频轰鸣频带对应。

图3 悬置到车内的传递函数

结合上面分析可得测试车起步噪声大的主要原因：①在起步过程中加速结构声较大，主要体现为发动机的2阶噪声；②低频存在轰鸣；③加速声音和转速线性度差。

2 方案整改与验证

依据以上的原因，结合公司整车NVH开发的经验库，制定初步的整改方向：①优化悬置，改善传递路径；②在前围处加静音钢板，减小发动机辐射至车内的噪声；③优化标定，增加线性度。

2.1悬置整改

对隔振率小于20 dB的左、后悬置进行调制，修改悬置橡胶硬度，从而调整悬置刚度，主要针对悬置的Z向刚度。悬置整改结果如图4、5所示。左、后悬置优化后皆能减小350 Hz左右轰鸣声，但是在200~300 Hz之间，声音变得粗糙。对于2阶结构噪声，左、后悬置优化后都使其增大了，其中在对后悬置的优化效果进行主观评价时，还存在“突突声”，认为该方案对于起步噪声效果不理想。

图4 左悬置整改结果对比

2.2在前围处加静音钢板

为验证是否是发动机辐射声传递到车内，在前围防火墙处加静音钢板，相当于在传递路径中增强了隔声效果，同时减小发动机辐射噪声的传播，其结果如图6所示，可以看出加静音钢板后，起步工况的2阶噪声能量减小，且350 Hz左右的轰鸣声降低，优化后的整体效果较为明显，在整个频带中噪声能量都减小了，效果优于悬置整改发方案。

图6 加静音钢板效果

2.3标定优化

标定因素主要影响起步加速声和转速线性度问题。

图5 后悬置整改结果对比

在标定策略中增加滑膜功能，并调整液力变矩器的结合过程，转速调低，转速波动调低，结合时间调短。标定优化的转速效果如图7所示，TC结合过程提前，比优化前更早进入结合，结合过程也更为平稳，液力变矩器的转速与发动机转速趋势较为一致。

图7 增加化膜功能对比

整改标定后的结果如图8所示，可以看出标定优化后的效果较为明显，发动机2阶噪声明显减小，标定优化后的4阶噪声能量也降低了，主观评价时标定优化的线性度较原状态好，超越对标车1。

图8 标定优化后起步噪声效果

3 结束语

针对某乘用车起步过程中噪声大、不线性问题，综合运用主观评价、传递路径分析以及频谱分析技术，确定了问题的主要原因：1）在起步过程中加速结构声较大，2）低频存在轰鸣，3）加速声音和转速线性度差。针对问题点进行了悬置优化、加静音钢板和标定优化三种方案验证，其中加静音钢板和标定优化方案效果最佳，建议加静音钢板和标定优化方案结合，减小起步噪声大问题，提高整车NVH品质。