摘要：針對(duì)某搭載混合動(dòng)力系統(tǒng)的車型在混聯(lián)一擋小油門(mén)加速過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 2 200 r/min時(shí)出現(xiàn)嗡嗡聲。通過(guò)排查懸置、排氣、高壓線束管路等傳遞路徑，采用帶通濾波、階次分析等信號(hào)處理技術(shù)，確認(rèn)嗡嗡聲為發(fā)動(dòng)機(jī)四階噪聲通過(guò)高壓線束支架共振放大，經(jīng)過(guò)此結(jié)構(gòu)路徑傳遞到車內(nèi)。測(cè)試發(fā)現(xiàn)高壓線束支架模態(tài)為 150 Hz，與混聯(lián)一檔模式下四階共振。根據(jù)整車控制器的加速換擋點(diǎn)及模態(tài)避頻策略，提出支架模態(tài)目標(biāo)為 180 Hz，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)合測(cè)試結(jié)果建立仿真模型并優(yōu)化提升高壓線束支架系統(tǒng)模態(tài)，實(shí)車驗(yàn)證模態(tài)提升后四階轟鳴降低 3 dB(A)。

關(guān)鍵詞：高壓線束支架；混合動(dòng)力車；混聯(lián)一擋模態(tài)；四階轟鳴

噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度（Noise, Vibration,Harshness, NVH）是消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)乘用車時(shí)評(píng)價(jià)整車舒適性的重要性能指標(biāo)[1]。在乘用車售后市場(chǎng)，大約 30%的質(zhì)量問(wèn)題與汽車的 NVH性能有關(guān)，因此，整車 NVH 性能開(kāi)發(fā)已成為各主機(jī)廠的重要研發(fā)項(xiàng)目[2-3]。混合動(dòng)力車型在車型定位中比較高端，其加速噪聲作為整車 NVH 性能開(kāi)發(fā)重要組成部分，在迅速診斷及優(yōu)化混聯(lián)模式下，加速轟鳴問(wèn)題對(duì)提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義[4-5]。本文首先分析多個(gè)傳統(tǒng)車領(lǐng)域的傳遞路徑，包括懸置、排氣等，然后再排查高壓線束管路等混動(dòng)車新增傳遞路徑，確定車內(nèi)轟鳴為發(fā)動(dòng)機(jī)主階次通過(guò)高壓線束傳遞到車內(nèi)的結(jié)構(gòu)噪聲。采用階次分析診斷，確定高壓線束支架系統(tǒng)模態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 2 200 r/min 四階噪聲對(duì)應(yīng) 150 Hz 頻率共振。然后基于試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果校核有限元模型，通過(guò)加厚高壓線束支架腿部結(jié)構(gòu)、增加加強(qiáng)筋等方案，將模態(tài)提升到 190 Hz，避開(kāi)混聯(lián)一擋換擋點(diǎn)轉(zhuǎn)速。經(jīng)過(guò)實(shí)車驗(yàn)證四階轟鳴降低 3 dB(A)。

1 問(wèn)題調(diào)查

1.1 混聯(lián)模式

混動(dòng)車驅(qū)動(dòng)模式根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)是否參與驅(qū)動(dòng)分為串聯(lián)和混聯(lián)模式。串聯(lián)模式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力；混聯(lián)模式發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，通過(guò)換擋機(jī)構(gòu)提供兩個(gè)擋位的直驅(qū)模式，同時(shí)電機(jī)根據(jù)功率需求驅(qū)動(dòng)或者發(fā)電。

1.2 問(wèn)題描述

隨機(jī)選取四臺(tái)試驗(yàn)樣車進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，均發(fā)現(xiàn)在混聯(lián)一擋小油門(mén)加速過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 2 200 r/min 時(shí)車內(nèi)出現(xiàn)轟鳴（嗡嗡聲），初步判斷為發(fā)動(dòng)機(jī)主階次激勵(lì)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲。

為分析此問(wèn)題的頻率，在駕駛員右耳布置麥克風(fēng)，在懸置主被動(dòng)側(cè)、防撞板、高壓配電盒（Power Distribution Unit, PDU）支架等位置布置三向振動(dòng)傳感器，如圖 1 所示。試驗(yàn)路面為光滑瀝青路，小油門(mén)加速到 70 km/h。利用帶阻濾波技術(shù)，通過(guò)音頻回放對(duì)比確認(rèn)轟鳴問(wèn)題頻率為 150 Hz四階噪聲，如圖 2 所示。

 1.3 數(shù)據(jù)分析傳統(tǒng)燃油車內(nèi)低頻噪聲通常經(jīng)懸置、排氣吊鉤等路徑，激勵(lì)車身鈑金結(jié)構(gòu)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)輻射噪聲?？刂栖噧?nèi)低頻噪聲可以通過(guò)優(yōu)化傳遞路徑和優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)面板響應(yīng)。

分析車內(nèi)噪聲傳遞函數(shù)，發(fā)現(xiàn)均處于正常水平，在 150 Hz 頻帶附近無(wú)明顯噪聲峰值。排查主要傳遞路徑（懸置主被動(dòng)隔振、排氣吊耳主被動(dòng)側(cè)、空濾振動(dòng)、高壓線束系統(tǒng)支架等），在高壓線束系統(tǒng)支架上存在明顯的 150 Hz 左右共振帶，如圖 3 所示。

2 方案分析及制定

2.1 高壓線束系統(tǒng)支架改制驗(yàn)證

混聯(lián)一擋模式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 2 200 r/min 時(shí)，高壓線束支架四階振動(dòng)振幅達(dá)到 16 m/s2。初步推測(cè)支架模態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)四階激勵(lì)耦合共振，為進(jìn)一步確認(rèn)問(wèn)題產(chǎn)生機(jī)理，通過(guò)增加 2 kg 質(zhì)量塊改變支架模態(tài)及動(dòng)剛度，降低共振幅值，如圖 4 所示。高壓線束系統(tǒng)支架增加質(zhì)量改制后，進(jìn)行實(shí)車客觀測(cè)試分析及主觀評(píng)價(jià)：

1）車內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)低頻嗡嗡聲改善明顯，主觀評(píng)價(jià) 3 輛車均未復(fù)現(xiàn)嗡嗡聲；

2）在混聯(lián)一擋模式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 2 200 r/min時(shí)，駕駛員右耳 150 Hz 改善 4.5 dB(A)，對(duì)應(yīng)支架的 X 向降低 10 m/s2，Z 向降低 7 m/s2。增加支架質(zhì)量塊后，支架振動(dòng)幅值降低，動(dòng)剛度增加模態(tài)頻率降低，如圖 5 所示，實(shí)線為原狀態(tài)，虛線為加質(zhì)量塊。

2.2 支架模態(tài)測(cè)試

因車輛機(jī)艙布置結(jié)構(gòu)緊湊，支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用頻響函數(shù)的方式測(cè)試高壓線束系統(tǒng)支架模態(tài)。在整車約束狀態(tài)下支架模態(tài)為 155 Hz，如圖6 所示，四條曲線分別為 PDU 支架測(cè)點(diǎn) X 和 Z 向頻響曲線、防撞板測(cè)點(diǎn) X 和 Z 向頻響曲線。

基于整車控制器的加速工況換擋點(diǎn)，小油門(mén)混聯(lián)一擋工況發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 2 500 r/min 左右換擋進(jìn)混聯(lián)二擋。根據(jù)四階轉(zhuǎn)速避頻策略，并考慮頻率間隔，高壓線束系統(tǒng)支架模態(tài)目標(biāo)為大于 180 Hz。

2.3 支架有限元仿真優(yōu)化

建立支架系統(tǒng)有限元模型，其中鈑金采用殼單元，網(wǎng)格尺寸為 5 mm，支架連接采用剛性單元模擬螺栓連接，建立約束狀態(tài)的高壓線束系統(tǒng)支架有限元模型。有限元模型包括混動(dòng)變速箱總成、電機(jī)控制器、電源分配控制器、高壓線束支架、防撞板等結(jié)構(gòu)，如圖 7 所示。

 根據(jù)布置空間約束及調(diào)整優(yōu)化，支架 Z 向高度降低 10 mm，使支架小型化。再通過(guò)加強(qiáng)支架腿部寬度、支撐肋板、增加局部加強(qiáng)筋等方案，優(yōu)化高壓線束系統(tǒng)支架應(yīng)變能集中部位，如圖 8、圖9 所示。最終支架模態(tài)由 159 Hz 提升到 186 Hz，達(dá)到目標(biāo)要求。

3 效果驗(yàn)證

3.1 支架頻響驗(yàn)證

基于結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化數(shù)據(jù)，制作樣件裝車，測(cè)試驗(yàn)證高壓線束支架模態(tài)由155 Hz提升到190 Hz，如圖 10 所示。圖中實(shí)線為原狀態(tài)頻響曲線，虛線為優(yōu)化后樣件測(cè)試頻響曲線。

3.2 方案實(shí)車驗(yàn)證

對(duì)優(yōu)化樣件實(shí)車進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)及客觀測(cè)試，結(jié)果如下：

1）在混聯(lián)一擋模式小油門(mén)加速，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 000～2 300 r/min 及勻速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 2 200 r/min工況，主觀評(píng)價(jià) 3 臺(tái)優(yōu)化件樣車無(wú)轟鳴。2）客觀數(shù)據(jù)顯示，車內(nèi)駕駛員右耳由 56 dB(A)降低到 53 dB(A)，無(wú)明顯四階噪聲峰值；高壓線束系統(tǒng)支架四階振動(dòng)降低到 8 m/s2，無(wú)明顯四階振動(dòng)峰值，如圖 11 和圖 12 所示。

4 結(jié)語(yǔ)

1）混聯(lián)一擋小油門(mén)加速 2 200 r/min 工況轟鳴問(wèn)題，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)路徑（懸置、排氣吊鉤等）無(wú)明顯振動(dòng)峰值，高壓線束系統(tǒng)支架模態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)四階共振，放大了結(jié)構(gòu)傳遞噪聲。高壓線束較普通低壓線束的結(jié)構(gòu)剛度強(qiáng)隔振差，因此混動(dòng)車型要著重關(guān)注新的傳遞路徑。

2）混動(dòng)車混聯(lián)模式發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)扭矩高激勵(lì)大，因此要根據(jù)整車控制器的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速換擋點(diǎn)，避開(kāi)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的激勵(lì)頻率。本文提出高壓線束系統(tǒng)支架模態(tài)大于 180 Hz，作為前期支架設(shè)計(jì)參考。

3）在診斷轟鳴、異響等整車噪聲問(wèn)題時(shí)，階次分析及帶通濾波等信號(hào)分析處理技術(shù)，能夠快速有效識(shí)別問(wèn)題頻段。

作者：錢(qián) 平，陳志遠(yuǎn)，陳子洋，田子龍，任 超

作者單位：（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司 汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）