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乘用车涡轮增压器噪声整车试验与控制
2019-09-10 14:08:22· 来源：测控视界
涡轮增压发动机车型相对于同排量自然吸气车型具有更强动力、更低油耗的优点，因而备受消费者青睐。但是，可有发现你的爱车在加速时莫名而来的口哨声？杂乱的气流
涡轮增压发动机车型相对于同排量自然吸气车型具有更强动力、更低油耗的优点，因而备受消费者青睐。但是，可有发现你的爱车在加速时莫名而来的口哨声？杂乱的气流声？收油时突然出现的泄气声？在此，跟大家分享整车上涡轮增压器噪声的试验与控制方法。
增压器噪声类型及成因
同步噪声
又可分为同步振动噪声和同步脉动噪声。同步振动噪声是由于转子动不平衡所致，同步脉动噪声是由于叶轮各叶片之间的差异造成压气机出口压力波动所致。
次同步噪声
叶轮高速旋转时，由于机油的黏度,中间转子与轴承之间的油膜产生振荡,并通过中间体壁对外辐射噪声。
Hiss噪声
压气机运行曲线过于临近喘振区域，如图，使增压空气发生动荡紊乱所致。
泄气噪声
再循环阀（RCV）打开进行泄压保护时，高压气体快速通过泄气管路时产生的瞬间冲击噪声。
BPF噪声
又称叶轮噪声，是由于叶轮叶片经过舌尖部分时,较大的压力变化对叶轮产生激振作用, 引起叶片周期性振动而产生的噪声。
增压器噪声特点
同步噪声
增压器介入后就有可能出现，加速工况较明显，易引起抱怨。增压器介入时机与标定相关，一般在1500-2000r/min转速段，频率在0-4000Hz范围。
次同步噪声
频率范围为600Hz-1200Hz，较少引起抱怨。
Hiss噪声
宽频的气流噪音，主要出现在发动机油门瞬时加速段，易引起抱怨。
泄气噪声
类似于气体瞬间膨胀的爆炸声，频率范围500Hz-20000Hz，易引起抱怨。
BPF噪声
频率特征是，式中，n为增压器转速，N为叶片数，K为谐次，频率一般在8-20kHz，较少引起抱怨。
增压器噪声控制方法
同步噪声
01、对于同步振动噪声，主要控制方法是降低其转子总成的不平衡量，也就是所谓的 G值（重力加速度），各厂家的方案是对其进行双面动平衡去重控制，全转速段监控 G值。
02、对于同步脉动噪声，主要控制方法是加强叶轮的质量控制，提升叶片间的一致性，减少脉冲值。各厂家的策略是把叶轮由铸造改为铣削，提升叶轮的精度。
次同步噪声
01、减小中间体轴承与中间轴间的油膜厚度，以减小油膜振荡幅度，从而降低振动能量，但需保证中间轴承与中间转子油膜压力建立满足要求，两者不会卡滞。
02、降低轴承与中间体壁的接触面积，以降低油膜振荡通过中间体壁对外辐射。
Hiss噪声
01、控制噪声源，主要是使增压器的工作曲线远离喘振曲线, 包括电喷标定、大压叶轮、可变截面涡轮增压器 (VTG) 结构优化、涡旋进气结构优化及叶型优化等方案。
02、控制传播路径，包括整车声学包、包裹管道及增加消声器等方案。
泄气噪声
01、采用外置式泄气管路及RCV阀，同时在泄气管路中涂覆隔声橡胶。
02、在增压器压前和压后管路中增加谐振腔，同时增加连接管路的厚度。
03、优化发动机与整车标定，保证节气门开闭时间与RCV阀开启时间较优的配合，避免较大的气流冲击。
BPF噪声
01、增加叶轮的叶片数，避开人耳敏感噪音频率段。
02、调整叶尖与喉口或是调整盘叶片的间隙。
03、优化叶片叶形。
增压器噪声试验特点
◢ 增压器各类型噪声有其自身特点，试验前可据经验初步判断属于哪一类增压器噪声。
◢ 增压器工作温度高，对其振动及近场噪声的测量，需注意传感器类型及安装位置选择。
◢ Hiss噪声及泄气噪声都为宽频带噪声，试验数据上难以量化对比；同步噪声，次同步噪声及BPF噪声频率也多用三维谱图的颜色深浅对比，不便于用二维曲线对比分析。
◢ 由于增压器噪声难以量化，整车增压器噪声目标值不易设定。
案例
此处，分享两个案例：增压器同步噪声解决方案、Hiss噪声解决方案。案例中试验在襄阳达安汽车检测中心有限公司进行。
案例一 增压器同步噪声
问题描述：主观评价样车在3档、4档轻踩油门及全油门加速工况下，发动机转速1500-3000r/min转速段出现口哨声。
试验测点：驾驶员右耳噪声、增压器近场噪声、增压器本体振动。
试验设备：传声器、高温加速度传感器、数据采集模块、声音回放系统。
增压器本体振动X、Y方向与Z方向有同样特征，此处不予给出。运用声音回放系统对驾驶员右耳噪声进行滤波回放，发现口哨声频率为2800Hz左右(如上图中红色方框中特征线)；增压器近场噪声及本体振动都有与车内噪声对应的特征，可初步断定该口哨声是由增压器所导致的同步噪声。
方案验证：测量该样车增压器转子动不平衡量为a1，选取另一台动不平衡量为a2（a2 < a1）的增压器，换装后进行试验验证，结果如下图。换装增压器后，驾驶员右耳处同步噪声明显减小，主观评价可接受。
图 驾驶员右耳噪声
解决方案：选取一系列动不平衡量的增压器，试验测量结合主观评价，挑选出同步噪声可接受的增压器，综合考虑成本及成品率，确定增压器动不平衡量目标G值。
案例二 增压器Hiss噪声
问题描述：样车3、4档全油门工况下， 发动机转速1500-2500r/min转速段车内气流杂音明显，2000r/min处尤为突出，不可接受。
试验测点：驾驶员右耳噪声、压气机近场噪声、进气口噪声。
试验设备：传声器、数据采集模块、声音回放系统。
运用声音回放系统，滤除驾驶员右耳噪声6000Hz以上频率后，气流杂音消失；再根据1500-2500r/min转速段驾驶员右耳噪声频率特征，推断气流杂音频率为6000-10000Hz。压气机近场噪声及进气口噪声有与驾驶员右耳噪声对应的频率特征，可判断该气流杂音为增压器Hiss噪声。
方案验证：针对上述问题频率，设计阻性消声器安装于压前进气管路中，驾驶员右耳噪声问题频率显著减小，主观评价无明显增压器Hiss噪声。
解决方案：增压器优化难度较大，考虑成本及方案可行性，采用压前进气管路中加装消声器方案。
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