从诊断到解决方案 - 快速

室内噪声问题该怎么办?通过应用先进的工具和方法,可以快速开发和验证车辆内部噪声的原因,从而得出解决方案。

汽车行业的工程师在减少噪声、振动与平顺性(NVH)的同时,继续面临着缩短产品上市时间的压力。由于在汽车结构中有成千上万的组件相互作用,因此很难预测和设计噪声。工程师必须预见问题,并拥有正确的工具和专业知识,以在最后阶段识别和解决NVH问题。

作者:EDMAR BAARS
联合创始人
Vibroacustica

试错法不成功
在一个案例中,Vibroacustica得以帮助已经工作了几个月的客户取得一些成功,并确定了汽车内部噪声问题的根源,该问题是对暖通空调(HVAC)系统进行改装之后出现的。转速在1300到1500 rpm时,内部噪声增加了大约10 dB。

工程师试图弄清楚噪声的来源是HVAC系统本身还是传播声音的路径。HVAC噪声传播涉及多个源和路径以及耦合在一起的多个固有频率。因此,很难通过传统的试错法来确定主要的噪声源和主要路径。

源路径贡献法
自2010年以来,Vibroacustica一直是Brüel & Kjær的合作伙伴,并为整个拉丁美洲提供工程服务,专门从事噪声、振动和热力学应用。其在制冷压缩机方面也具有丰富的经验。

Vibroacustica工程师与其客户的工程师们密切配合,并采用包括源路径贡献(SPC)法、实验模态分析和运行变形(ODS)分析等在内的先进方法来全面理解该问题。

SPC法是识别噪声原因和指示遵循方向的基础。采用这种方法,工程师即可以了解HVAC系统产生的振动如何在接收器位置产生影响,并能够追溯噪声具体的根本原因。

阶次及其频率:频率120到130 Hz之间的阶次为5.8,因为压缩机有五个活塞,倍率比为1.16

了解原因
了解问题的原因对于实现成功的解决方案至关重要。工程师使用能量传播图来观察能量如何以噪声的形式从能源传播到车辆内部。该图帮助他们阐述他们的假设并应用SPC法。

根据能量传播图,建立了一个假设图,该图给出了可能导致问题的原因。

查找最佳响应
使用这些方法,工程团队发现问题的主要原因是新型压缩机的排气脉冲高,激发了冷凝器的固有频率以及前机架的固有频率。

改变结构动力传输路径的方法有很多:改变底盘、改变冷凝器和/或改变散热器/冷凝器组件垫。但是,团队知道采用这种解决方案通常更复杂,效率也更低,因为他们可能会冒着将问题转移到另一个轮换或频率上的风险。另一种解决方案是减少激励,即减少到达电容器的脉冲。

评估了十个不同体积的消声器配置,以满足130 Hz附近的15 dB衰减标准

考虑到可用的时间,工程师决定在压缩机和冷凝器之间的高压管道中引入一个被动消声器。通过使用声学有限元法的数值模拟来定义体积。对降噪进行了模拟,并对具有不同体积的几种消声器配置进行了评估,以满足在130 Hz附近的15 dB衰减标准。

经过验证的解决方案
为了确认提出的解决方案,制造了一个样机并在车辆上进行了测试。内部声压级结果显示,转速在1350 rpm时的噪声下降了10 dB。因此,所提出的解决方案成功地将内部声级降低到了与空调系统关闭时同样的水平。

 

在短短10天之内,工程师就能够清楚地识别出车辆内部噪声的主要原因,并根据样机试验来开发和验证解决方案,从而证明对这些类型的问题应用相关方法论和模拟的显著优势。
当交流电打开和关闭时,测量车辆内部总声压级与发动机转速成关系。

实际上,Vibroacustica继续在不同情况下应用这些解决方案来解决问题、进行基准测试和加深对问题的了解。正如Edbro Baars(Vibroacustica的创始人之一)解释的:“我们使用SPC方法来估计激励力,然后用这些力来模拟内部噪声并通过模拟来开发噪声控制解决方案,从而得出内部噪声级和频谱。SPC方法是一种无价的工具,它可以识别主要路径和解决方案、评估修改、比较子系统灵敏度并估计激振力。”