汽车空调降噪案例分析

蔡亲文

【摘要】：随着人们生活水平的提高，对汽车乘坐舒适性的要求也不断提高，汽车NVH的开发和控制已经是汽车的开发过程的重点。汽车振动和噪声的特性是影响汽车乘坐舒适性的一个重要因数。汽车空调系统的风道吹风噪音表现尤为突出，乘员听久了会产生不舒适感和厌倦感。相对合资品牌车，自主品牌车空调噪音普遍比较大，及时解决空调噪音问题，提升自主品牌的质量已经是刻不容缓的课题。本文描述某自主品牌车型存在空调噪音大问题，结合CFD分析与制作RP整改件方法，充分利用汽车消音室测试，最终解決空调噪音大问题。

【关键词】CFD分析；涡壳；流场流线图；流场矢量图

1 空调噪音现象及客观测试结果

主观评价对比一台自主品牌A车型与一台合资品牌B车型的空调吹风噪音情况。评价方法为：原地怠速，只开鼓风机。

A车型表现为：吹面模式中高风量时，出风“沙沙”噪音偏大，且最大出风量时，稍有刺耳风燥声；其余模式中高风量时，出风“呜呜”共振噪音较大。

B车型变现为：出风量比A车型大，且风声较为清晰无明显噪音。

客观评价对比一台自主品牌A车型与一台合资品牌B车型的空调吹风噪音情况。实验工况与条件如下：

1）数据采集设备：HEAD人工头试验设备、SQuadriga Ⅱ。

2）试验地点：汽车消音室

3）试验工况：内循环冷模式吹面工况、内循环冷模式吹面吹脚工况、外循环热模式吹脚工况、外循环热模式吹脚除霜工况、外循环热模式除霜工况。

4）空调系统风量档位电压值汇总表

经测试各模式下，各风挡的噪音对比，A车型比B车型，噪音大4～9dB。

2 问题分析

通过主客观评价的情况，可以看出A车型空调风道内部有压损，存在涡流现象。因此存在某个风挡存在刺耳风燥声与共鸣噪声现象。

针对目前空调风道内产生的涡流噪声，有多个文献标明通过CFD的仿真分析结合试验测试的验证来降低系统噪声及提升声品质的案例，主要工作步骤分为两步：

（1）运用fluent与专业的声学软件Sysnoise计算稳态流场或瞬态流场，根据流场分析和声场分析得到的风道表面噪声源分布情况改进该风道的结合结构再次进行仿真分析直至满足基本一致性的要求；

（2） 按照优化后的结构制造样件进行测试和验证。

3计算边界条件

转速：2850r/min

风量：373m3/h

3.1计算结果分析

图1 内部流场流线图

3.2 分析结论

通过CFD分析发现，鼓风机出口至蒸发芯体进口段气流絮乱（图1所示），有扰流需要调整压风结构或涡壳做扩腔处理。

4 解决方案

通过首轮CFD计算及现场测听，噪音较大区域集中在鼓风机出口至蒸发器进口段。通过研究讨论，提出三种优化方案：

方案1：壳体不变，蜗舌位置减短；

方案2：壳体不变，蜗舌位置加长短；

方案3：优化风机出口至蒸发器进口结构，蜗舌位置减短；

结果CFD分析，发现方案3最佳，以下是具体分析情况。

4.1 原样件与方案3计算分析结果

图2原样件蜗壳截面速度矢量 图3方案3蜗壳截面速度矢量

原样件鼓风机出口至蒸发器进口段气流不流畅，两端存在涡流，且速度主流区相对蒸发器中心存在偏移，且风机出口速度高，易产生噪声。

方案3的速度主流区较为理想，且速度分布均匀，涡流区也明显减小，但仍然有局部区域存在涡流。

5 实验验证及结论

根据方案3的CFD网格优化空调箱体的3D数据，并制作RP件。RP件装车、整改前零件装车、合资品牌车分别做整车的NVH测试。实验方法参考上述的客观评价方法。

空调箱体整改件实车检测，噪音声压级比原车有很大改善，噪音值降低 4～9dB。整改件与某合资车声压级对比，略优于某合资车，整体达到客观评价目标。

参考文献：

[1]李祥峰.《汽车空调》，刊名：ISBN 7-5606-1722-0/U·0004，2006年