某车型匀速行驶路噪控制研究

刘志鹏

摘要：某轿车匀速行驶过程中，主观评价后排路噪声较大，且噪声频谱显示198-222Hz频段存在噪声峰值，严重影响车内乘坐舒适性。采用车内噪声试验测试与分析、FTA分析、传递路径贡献量分析等方法对路噪产生的原因进行研究，确定為后悬架上控制臂车身侧安装硬点局部动刚度不足引起，通过在后悬架上控制臂加装动态吸振器、在车身侧安装点附近钣金空腔内填充结构胶，后排路噪改善明显，主、客观评价均得到高度认可，问题得以解决。

关键词：路噪；动刚度；动态吸振器；结构胶

1 引言

目前，汽车舒适性已逐渐受到乘客的重视，较好NVH性能已成为每个汽车品牌成功上市的必要条件。随着汽车技术在国内的发展和应用，国内品牌汽车的整车NVH水平也已得到较高提升。通常，汽车主要噪声振动源为动力传动系统、风激励、路面激励[1]，且随着车速增加主要激励源在不断发生变化，因此，进行噪声治理时必须找到主要噪声激励源，有的放矢，进行合理降噪。

汽车匀速行驶过程中，发动机运行平稳，噪声贡献量较小，主要噪声源为路噪、风噪。其中，低速40-80km/h行驶路面噪声较明显，尤其粗糙路面，高速行驶则被风噪掩盖[2]。路噪过高时往往会引起顾客身体不适，易产生抱怨，同时对整车声品质感影响更大，因此，路噪性能提升已成为一个紧迫课题。

2 路噪机理分析

路噪特指由轮胎和路面激励引起，经轮毂单元、悬架结构传递至车身而引起的结构辐射噪声，主要与轮胎、悬架、车身等相关[3]，路面激励引起的噪声主要通过各匀速行驶工况或空挡滑行工况来考查，判断依据是在500Hz以下是否存在较窄的声音峰值或出现较大的振动。

3 问题描述

某款新研发的轿车，在试制车阶段，主观评价中提出车内路噪感较明显，尤其后排，此噪声特性类似于“砰砰”的敲鼓声，车内驾乘舒适性较差。进行实车测试，采集匀速40km/h、50km/h、60km/h、80km/h、100km/h五种车速下车内噪声数据，分析数据得出各个匀速下均存在198-222Hz噪声峰值，与主观评价车内路噪感强烈对应。此时将车型投放市场，必将引起顾客抱怨，影响车辆销售以及公司信誉，因此，必须彻底消除匀速行驶车内路噪大的问题。

4 原因分析

4.1 试验测试

在试验场道路上对车内前、后排噪声进行测试，前排驾驶员右耳、副驾驶左耳位置、后排左侧及后排右侧四点布置麦克风，空调关闭状态，各车速40km/h、50km/h、60km/h、80km/h、100km/h下匀速工况行驶。

198-222Hz频带存在噪声峰值，车内表现为路噪感强烈，经公式f=c/2πr（c为声速、r为所配轮胎中心线的半径）计算，该频率范围与轮胎声腔模态相吻合，轮胎的声腔模态是轮胎的固有特性，若被激励则主要通过轮毂、悬架系统经车身安装硬点传入车内形成结构辐射噪声。因轮胎型号已确定，更换将影响轮胎其他性能，影响整车开发周期，且从轮胎源头消除声腔模态技术尚处摸索阶段，本文从传递路径角度考虑衰减优化。

5 优化及验证

根据噪声传递特性可知，解决本文路噪问题可从源头、路径两方面共同衰减振动，且主要从后悬架控制臂至车身该条传递路径进行优化，如下所述：

方案一、提高后悬架上控制臂车身侧安装点动刚度，衰减该安装点Y向振动响应，从路径上减少结构路噪的传递。测试显示上控制臂车身侧安装点4、5的动刚度分别为2800N/mm、2600N/mm，动刚度明显不足，甚至低于该安装点悬架衬套的刚度，导致衬套无法起到衰减振动的作用，一般要求车身侧刚度与衬套刚度的比值应不低于20dB[1]。且结合仿真分析可知，该安装点动刚度确实不满足要求。

因后悬架上控制臂车身侧安装点与车身形成密闭空腔，该方案为通过在安装点附件的车身钣金内、外空腔内填充一种结构胶，如图9所示，以加强安装点处的钣金，从而提高车身处侧安装点动刚度，减少安装点Y向振动响应，减弱结构路躁的传递。

验证结果显示：（1）填充结构胶后上控制臂车身侧安装点4、5的动刚度分别提高了189.3%和350%，见图1；（2）上控制臂车身侧安装点至车内NTF在关心频段下降5dB左右，；（3）安装点处Y向振动幅值降低明显；（4）驾驶员和后排乘客位置198-222Hz噪声峰值降低2-3dB（A），特使是在中低速40km/h车速下的改善达到了5dB（A）。

方案二、从减小激励源角度衰减该路径Y向的振动。结构路噪主要以振动的形式，由轮毂通过悬架系统传入车体。因此，降低后悬架上控制臂本体的振动，对振动进行衰减，可以有效减少振动的传递，从而抑制车内结构路噪。该方案为通过在后控制臂本体增加动力吸振器（技术参数：中心频率220±10Hz，带宽为100±10Hz），衰减其Y向振动，减少传递至车内的结构路躁。

验证结果显示：在后悬架上控制臂和转向节臂连接处Y向安装动力吸振器，所示，极大改善了后排乘客的198-222Hz的噪声峰值，所示。经主观评价，路噪改善也较明显。

最终，同时实施方案一、方案二进行效果验证，结果显示在试验测试的五种车速下，198-222Hz频段内峰值衰减明显，驾驶员内耳平均下降4dB（A）、左后排内耳平均下降6dB（A），且主观评价时，车内前、后排路噪问题改善，能达到甚至超越标杆车水平.

6 结论

（1）针对某车型匀速工况车内路噪大的问题，通过试验测试、FTA分析、传递路径贡献量分析确定是因后悬架上控制臂与车身连接点动刚度不足导致，尤其是后悬架上控制臂安装点4的Y向，结合路径衰减、降低激励源两方面同时优化，效果较佳。

（2）通过本文研究表明，在进行悬架系统设计、悬架车身侧安装点设计时，需要注意不仅要关注悬架杆件之间与车身局部的模态规避，还要注意悬架杆件与轮胎空腔模态避频，另外，悬架车身侧安装点局部结构的设计，尽量采用刚度较大的断面结构，以衰减来自轮胎和路面至悬架传递路径上的激励。

参考文献：

[1] 庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[2] 庞剑.汽车车身噪声与振动控制[M].北京：机械工业出版社，2015.

[3] 王万英，靳晓雄，彭为等.轮胎振动噪声结构传递路径分析[J].振动与冲击.2010，29（06）：88～91.