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此类汽车空调风门异响问题,究竟该如何解决

2020-04-25 00:11:07·  来源:汽车异响BSR  
 
汽车空调的通风系统包括内外循环的通道、HVAC、风管及出风口,除车身侧进风口以外,其余主体部分几乎全部位于乘员舱内。因此,在这一系统中,任何部位产生的噪声
汽车空调的通风系统包括内外循环的通道、HVAC、风管及出风口,除车身侧进风口以外,其余主体部分几乎全部位于乘员舱内。因此,在这一系统中,任何部位产生的噪声和异响问题都将是极易辨识且无法容忍的。然而汽车内饰造型设计既要追求科技感又需兼顾设计感,随着这种造型美学诉求与性能需求并存的发展趋势,使通风系统也成为产品设计工程师、性能开发工程师、造型工程师和总布置工程师争夺的一块高地。所以,为满足科技感和体验感,一些附加的结构和设计必然会导致某些稀奇古怪的噪音和异响问题。
 
这篇文章给大家介绍的异响问题仍属于常规的气动声学范畴,但问题的现象和解决方案却十分典型。
 
问题现象
 
问题来源于一款常规能源的轿车,其表现为:在整车状态的任何空调模式下,鼓风机工作在3档风量以上(共7档),内外循环风门执行切换任务的时候,当风门关闭到接近最小开度时就出现了一种啸叫噪声,随着风门开度的增大啸叫逐渐消失。HVAC单体在系统台架上,在外循环进气口加载一部分背压,内外循环风门切换时整车上的异响问题复现,具体如以下视频所示:
 
问题分析
从客观测试的噪声频谱上分析,问题频率是呈规律分布的,分别以1230Hz、2300Hz、3330Hz、4300Hz为中心频率的宽频噪声,其过程由于受背压负载的影响,内循环开启时声音由强到弱,内循环关闭时声音由弱到强变化。
 
Fig. 1 异响频谱特征图
解决方案
这个问题的优化方案为将风门外圈密封胶条剪成锯齿状,如下图所示,该问题的优化方案看似很简单,却十分有效。
 
Fig.2 风门密封胶条优化方案
机理分析
该类问题属于典型的气动噪声问题,可以通过CFD手段从流场上进行分析。啸叫产生的机理在于剪切层附近不断产生拟序涡结构并脱落,脱落的拟序涡结构随流场向后移动并且不断扩散、破裂、融合,这个过程会产生较为规则的压力脉动,进而辐射到远场后产生比较规则的声压变化,因此,会在噪声频谱上出现特征明显的噪声频带,从而产生啸叫现象。将密封胶条改为锯齿状结构,是由于改变了流流场结构,从而消除了啸叫问题。
用这种锯齿结构来规避气动噪声问题,在汽车空调通风系统中有着广泛的应用,如风门密封条、出风口内框和出风口挡板等部件,如下图所示:
 
Fig. 3 出风口边框结构
 
Fig. 4 出风口挡板结构
 
 
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