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乘用車渦輪增壓器噪聲整車試驗與控制
2019-09-10 14:08:22· 來源：測控視界
渦輪增壓發(fā)動機車型相對于同排量自然吸氣車型具有更強動力、更低油耗的優(yōu)點，因而備受消費者青睞。但是，可有發(fā)現(xiàn)你的愛車在加速時莫名而來的口哨聲？雜亂的氣流
渦輪增壓發(fā)動機車型相對于同排量自然吸氣車型具有更強動力、更低油耗的優(yōu)點，因而備受消費者青睞。但是，可有發(fā)現(xiàn)你的愛車在加速時莫名而來的口哨聲？雜亂的氣流聲？收油時突然出現(xiàn)的泄氣聲？在此，跟大家分享整車上渦輪增壓器噪聲的試驗與控制方法。
增壓器噪聲類型及成因
同步噪聲
又可分為同步振動噪聲和同步脈動噪聲。同步振動噪聲是由于轉(zhuǎn)子動不平衡所致，同步脈動噪聲是由于葉輪各葉片之間的差異造成壓氣機出口壓力波動所致。
次同步噪聲
葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，由于機油的黏度,中間轉(zhuǎn)子與軸承之間的油膜產(chǎn)生振蕩,并通過中間體壁對外輻射噪聲。
Hiss噪聲
壓氣機運行曲線過于臨近喘振區(qū)域，如圖，使增壓空氣發(fā)生動蕩紊亂所致。
泄氣噪聲
再循環(huán)閥（RCV）打開進行泄壓保護時，高壓氣體快速通過泄氣管路時產(chǎn)生的瞬間沖擊噪聲。
BPF噪聲
又稱葉輪噪聲，是由于葉輪葉片經(jīng)過舌尖部分時,較大的壓力變化對葉輪產(chǎn)生激振作用, 引起葉片周期性振動而產(chǎn)生的噪聲。
增壓器噪聲特點
同步噪聲
增壓器介入后就有可能出現(xiàn)，加速工況較明顯，易引起抱怨。增壓器介入時機與標(biāo)定相關(guān)，一般在1500-2000r/min轉(zhuǎn)速段，頻率在0-4000Hz范圍。
次同步噪聲
頻率范圍為600Hz-1200Hz，較少引起抱怨。
Hiss噪聲
寬頻的氣流噪音，主要出現(xiàn)在發(fā)動機油門瞬時加速段，易引起抱怨。
泄氣噪聲
類似于氣體瞬間膨脹的爆炸聲，頻率范圍500Hz-20000Hz，易引起抱怨。
BPF噪聲
頻率特征是，式中，n為增壓器轉(zhuǎn)速，N為葉片數(shù)，K為諧次，頻率一般在8-20kHz，較少引起抱怨。
增壓器噪聲控制方法
同步噪聲
01、對于同步振動噪聲，主要控制方法是降低其轉(zhuǎn)子總成的不平衡量，也就是所謂的 G值（重力加速度），各廠家的方案是對其進行雙面動平衡去重控制，全轉(zhuǎn)速段監(jiān)控 G值。
02、對于同步脈動噪聲，主要控制方法是加強葉輪的質(zhì)量控制，提升葉片間的一致性，減少脈沖值。各廠家的策略是把葉輪由鑄造改為銑削，提升葉輪的精度。
次同步噪聲
01、減小中間體軸承與中間軸間的油膜厚度，以減小油膜振蕩幅度，從而降低振動能量，但需保證中間軸承與中間轉(zhuǎn)子油膜壓力建立滿足要求，兩者不會卡滯。
02、降低軸承與中間體壁的接觸面積，以降低油膜振蕩通過中間體壁對外輻射。
Hiss噪聲
01、控制噪聲源，主要是使增壓器的工作曲線遠離喘振曲線, 包括電噴標(biāo)定、大壓葉輪、可變截面渦輪增壓器 (VTG) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化、渦旋進氣結(jié)構(gòu)優(yōu)化及葉型優(yōu)化等方案。
02、控制傳播路徑，包括整車聲學(xué)包、包裹管道及增加消聲器等方案。
泄氣噪聲
01、采用外置式泄氣管路及RCV閥，同時在泄氣管路中涂覆隔聲橡膠。
02、在增壓器壓前和壓后管路中增加諧振腔，同時增加連接管路的厚度。
03、優(yōu)化發(fā)動機與整車標(biāo)定，保證節(jié)氣門開閉時間與RCV閥開啟時間較優(yōu)的配合，避免較大的氣流沖擊。
BPF噪聲
01、增加葉輪的葉片數(shù)，避開人耳敏感噪音頻率段。
02、調(diào)整葉尖與喉口或是調(diào)整盤葉片的間隙。
03、優(yōu)化葉片葉形。
增壓器噪聲試驗特點
◢ 增壓器各類型噪聲有其自身特點，試驗前可據(jù)經(jīng)驗初步判斷屬于哪一類增壓器噪聲。
◢ 增壓器工作溫度高，對其振動及近場噪聲的測量，需注意傳感器類型及安裝位置選擇。
◢ Hiss噪聲及泄氣噪聲都為寬頻帶噪聲，試驗數(shù)據(jù)上難以量化對比；同步噪聲，次同步噪聲及BPF噪聲頻率也多用三維譜圖的顏色深淺對比，不便于用二維曲線對比分析。
◢ 由于增壓器噪聲難以量化，整車增壓器噪聲目標(biāo)值不易設(shè)定。
案例
此處，分享兩個案例：增壓器同步噪聲解決方案、Hiss噪聲解決方案。案例中試驗在襄陽達安汽車檢測中心有限公司進行。
案例一 增壓器同步噪聲
問題描述：主觀評價樣車在3檔、4檔輕踩油門及全油門加速工況下，發(fā)動機轉(zhuǎn)速1500-3000r/min轉(zhuǎn)速段出現(xiàn)口哨聲。
試驗測點：駕駛員右耳噪聲、增壓器近場噪聲、增壓器本體振動。
試驗設(shè)備：傳聲器、高溫加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、聲音回放系統(tǒng)。
增壓器本體振動X、Y方向與Z方向有同樣特征，此處不予給出。運用聲音回放系統(tǒng)對駕駛員右耳噪聲進行濾波回放，發(fā)現(xiàn)口哨聲頻率為2800Hz左右(如上圖中紅色方框中特征線)；增壓器近場噪聲及本體振動都有與車內(nèi)噪聲對應(yīng)的特征，可初步斷定該口哨聲是由增壓器所導(dǎo)致的同步噪聲。
方案驗證：測量該樣車增壓器轉(zhuǎn)子動不平衡量為a1，選取另一臺動不平衡量為a2（a2 < a1）的增壓器，換裝后進行試驗驗證，結(jié)果如下圖。換裝增壓器后，駕駛員右耳處同步噪聲明顯減小，主觀評價可接受。
圖 駕駛員右耳噪聲
解決方案：選取一系列動不平衡量的增壓器，試驗測量結(jié)合主觀評價，挑選出同步噪聲可接受的增壓器，綜合考慮成本及成品率，確定增壓器動不平衡量目標(biāo)G值。
案例二 增壓器Hiss噪聲
問題描述：樣車3、4檔全油門工況下， 發(fā)動機轉(zhuǎn)速1500-2500r/min轉(zhuǎn)速段車內(nèi)氣流雜音明顯，2000r/min處尤為突出，不可接受。
試驗測點：駕駛員右耳噪聲、壓氣機近場噪聲、進氣口噪聲。
試驗設(shè)備：傳聲器、數(shù)據(jù)采集模塊、聲音回放系統(tǒng)。
運用聲音回放系統(tǒng)，濾除駕駛員右耳噪聲6000Hz以上頻率后，氣流雜音消失；再根據(jù)1500-2500r/min轉(zhuǎn)速段駕駛員右耳噪聲頻率特征，推斷氣流雜音頻率為6000-10000Hz。壓氣機近場噪聲及進氣口噪聲有與駕駛員右耳噪聲對應(yīng)的頻率特征，可判斷該氣流雜音為增壓器Hiss噪聲。
方案驗證：針對上述問題頻率，設(shè)計阻性消聲器安裝于壓前進氣管路中，駕駛員右耳噪聲問題頻率顯著減小，主觀評價無明顯增壓器Hiss噪聲。
解決方案：增壓器優(yōu)化難度較大，考慮成本及方案可行性，采用壓前進氣管路中加裝消聲器方案。
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