基于TEST.LAB的空壓機噪聲診斷與試驗研究

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1、×3×第*期陳志勇等,基于TEST.LAB的空壓機噪聲診斷與試驗研究基于TEST.LAB的空壓機噪聲診斷與試驗研究*作者簡介：陳志勇，1980年生，博士，講師，主要研究方向：汽車系統(tǒng)動力學與控制。國家自然科學基金資助項目（編號51205158）；中國博士后科學基金面上資助項目（編號2013M541294）。摘要為尋找某國產(chǎn)轎車空調(diào)開啟時車內(nèi)噪聲較大及怠速車內(nèi)出現(xiàn)間歇性異常噪聲問題，通過LMS公司的Test.lab對樣車及其壓縮機系統(tǒng)進行了試驗診斷與分析，試驗內(nèi)容包括樣車摸底試驗、壓縮機安裝狀態(tài)的剛體模態(tài)試驗、壓縮機在消聲室中的臺架試驗等，最終確定壓縮機噪聲較大原因為

2、空調(diào)管路制冷劑沖擊導致的管路振動噪聲向車內(nèi)的直接傳遞，間歇性異常噪聲問題原因為壓縮機工作頻率與發(fā)動機8階工作頻率的拍頻。根據(jù)診斷結(jié)果，提出了相應的兩項改進措施，并用Test.lab對改進后的樣車進行了試驗驗證，結(jié)果表明改進效果比較明顯。關鍵詞汽車；空壓機；噪聲；試驗診斷；Test.lab中圖分類號U463.8×3×第*期陳志勇等,基于TEST.LAB的空壓機噪聲診斷與試驗研究引言隨著乘客對車輛振動噪聲要求的不斷提高，NVH特性逐漸成為車輛乘坐舒適性的一個重要評價指標?？照{(diào)壓縮機作為汽車空調(diào)系統(tǒng)的心臟，在車輛溫度調(diào)節(jié)的過程中起著相當重要的作用，但其同時也作為一個不可忽

3、略的振動源，影響著整車的乘坐舒適性[1-2]。軸向活塞式壓縮機目前廣泛應用于汽車空調(diào)系統(tǒng)上，由于活塞的往復慣性力和制冷劑在壓縮機及管路中的振動，使得壓縮機噪聲往往成為除了發(fā)動機噪聲外的第一大噪聲源，這一問題在汽車怠速或低速時表現(xiàn)的尤為突出[3-6]?？照{(diào)壓縮機負荷隨著環(huán)境溫度的升高而變大，負荷增大往往噪聲也會增大，在夏季高溫地區(qū)，異常的壓縮機噪聲更加令駕駛者難以接受，使汽車的駕駛舒適性急劇下降[7-10]。本文針對某自主品牌轎車空調(diào)開啟時車內(nèi)噪音較大且怠速時出現(xiàn)周期約為3秒的間歇性異常噪聲等問題，通過LMS公司的Test.lab對整車及臺架進行問題診斷和試驗研究，提

4、出改進方案并進行方案驗證。1噪聲異常問題描述問題樣車如圖1所示，其所用空調(diào)壓縮機為7缸變排量軸向活塞式壓縮機。圖1問題樣車為了分析異常噪聲原因，對問題樣車進行了摸底試驗，試驗工況為怠速空調(diào)開關，和駐車發(fā)動機升轉(zhuǎn)速空調(diào)開關，在壓縮機本體、車內(nèi)乘員座椅導軌布置加速度傳感器，在車外壓縮機近場和車內(nèi)駕駛員右耳處布置傳聲器測量加速度信號和聲壓信號，如圖2所示。圖2測試傳感器位置怠速工況開關空調(diào)車內(nèi)聲壓值分別為46.75dB(A)和43.76dB(A)，如圖3所示，可以看出空調(diào)開啟后車內(nèi)噪聲提高3dB(A)，造成車內(nèi)噪聲環(huán)境惡化。×3×第*期陳志勇等,基于TEST.LAB

5、的空壓機噪聲診斷與試驗研究圖3怠速工況空調(diào)開關車內(nèi)聲壓值為了研究噪聲的頻率成分，進行噪聲源的識別，對車內(nèi)噪聲進行了譜分析，如圖4，可以看出車內(nèi)噪聲101.5Hz峰值達到43.6dB(A)，甚至高于發(fā)動機二階工作頻率峰值，怠速開空調(diào)壓縮機工作頻率為：圖4車內(nèi)噪聲與壓縮機振動頻譜為了進一步確認噪聲來源，提取了壓縮機本體振動加速度頻譜，如圖4所示，可以看出，壓縮機本體振動以其工作頻率101.5Hz峰值最高，由此可以基本確認，怠速空調(diào)開啟時車內(nèi)噪聲明顯升高是由壓縮機引起。針對車內(nèi)間歇性異常噪聲問題，對車內(nèi)聲壓信號進行了時域跟蹤，如圖5所示，并針對101.5Hz進行了頻率切

6、片，如圖6所示。圖5車內(nèi)噪聲時域跟蹤圖圖6車內(nèi)噪聲101.5Hz頻率切片從圖6可以看出，車內(nèi)101.5Hz頻率噪聲隨時間呈周期為3秒、幅值為3dB(A)的變化，這是造成車內(nèi)間歇性噪聲的原因。2問題診斷與研究針對怠速空調(diào)開啟車內(nèi)噪聲101Hz峰值最高問題，需要進行壓縮機及其支架系統(tǒng)的模態(tài)試驗，以驗證是否共振引起振動噪聲問題，測試狀態(tài)為壓縮機在整車安裝狀態(tài)，在壓縮機本體上布置8個三向加速度傳感器，以力錘激勵，測試頻響函數(shù)進行壓縮機剛體模態(tài)的計算。第一階剛體模態(tài)振型如圖7所示，其它階模態(tài)振型限于篇幅沒有列出。模態(tài)頻率如表1所示。表1壓縮機剛體模態(tài)頻率模態(tài)階次123456模

7、態(tài)頻率/Hz136161169184247356圖7壓縮機第一階剛體模態(tài)模態(tài)測試結(jié)果顯示，第一階剛體模態(tài)頻率為136Hz，遠大于壓縮機怠速時工作頻率101.5Hz，所以排除壓縮機共振可能。由于膨脹閥連接空調(diào)低壓管路，是空調(diào)管路振動傳遞到車身的直接通道，為了進一步振源診斷，測試了膨脹閥位置振動信號，如圖8所示?！?×第*期陳志勇等,基于TEST.LAB的空壓機噪聲診斷與試驗研究圖8膨脹閥位置振動頻譜從臺架試驗數(shù)據(jù)可以看出，壓縮機工作頻率切片僅有約1dB(A)的幅值變化，壓縮機本身沒有產(chǎn)生間歇性異常噪聲。考慮到怠速時發(fā)動機8階工作頻率為100Hz，推斷車內(nèi)間歇性異常