基于TEST.LAB的空压机噪声诊断与试验研究

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1、×3×第*期陈志勇等,基于TEST.LAB的空压机噪声诊断与试验研究基于TEST.LAB的空压机噪声诊断与试验研究*作者简介：陈志勇，1980年生，博士，讲师，主要研究方向：汽车系统动力学与控制。国家自然科学基金资助项目（编号51205158）；中国博士后科学基金面上资助项目（编号2013M541294）。摘要为寻找某国产轿车空调开启时车内噪声较大及怠速车内出现间歇性异常噪声问题，通过LMS公司的Test.lab对样车及其压缩机系统进行了试验诊断与分析，试验内容包括样车摸底试验、压缩机安装状态的刚体模态试验、压缩机在消声室中的台架试验等，最终确定压缩机噪声较大原因为

2、空调管路制冷剂冲击导致的管路振动噪声向车内的直接传递，间歇性异常噪声问题原因为压缩机工作频率与发动机8阶工作频率的拍频。根据诊断结果，提出了相应的两项改进措施，并用Test.lab对改进后的样车进行了试验验证，结果表明改进效果比较明显。关键词汽车；空压机；噪声；试验诊断；Test.lab中图分类号U463.8×3×第*期陈志勇等,基于TEST.LAB的空压机噪声诊断与试验研究引言随着乘客对车辆振动噪声要求的不断提高，NVH特性逐渐成为车辆乘坐舒适性的一个重要评价指标。空调压缩机作为汽车空调系统的心脏，在车辆温度调节的过程中起着相当重要的作用，但其同时也作为一个不可忽

3、略的振动源，影响着整车的乘坐舒适性[1-2]。轴向活塞式压缩机目前广泛应用于汽车空调系统上，由于活塞的往复惯性力和制冷剂在压缩机及管路中的振动，使得压缩机噪声往往成为除了发动机噪声外的第一大噪声源，这一问题在汽车怠速或低速时表现的尤为突出[3-6]。空调压缩机负荷随着环境温度的升高而变大，负荷增大往往噪声也会增大，在夏季高温地区，异常的压缩机噪声更加令驾驶者难以接受，使汽车的驾驶舒适性急剧下降[7-10]。本文针对某自主品牌轿车空调开启时车内噪音较大且怠速时出现周期约为3秒的间歇性异常噪声等问题，通过LMS公司的Test.lab对整车及台架进行问题诊断和试验研究，提

4、出改进方案并进行方案验证。1噪声异常问题描述问题样车如图1所示，其所用空调压缩机为7缸变排量轴向活塞式压缩机。图1问题样车为了分析异常噪声原因，对问题样车进行了摸底试验，试验工况为怠速空调开关，和驻车发动机升转速空调开关，在压缩机本体、车内乘员座椅导轨布置加速度传感器，在车外压缩机近场和车内驾驶员右耳处布置传声器测量加速度信号和声压信号，如图2所示。图2测试传感器位置怠速工况开关空调车内声压值分别为46.75dB(A)和43.76dB(A)，如图3所示，可以看出空调开启后车内噪声提高3dB(A)，造成车内噪声环境恶化。×3×第*期陈志勇等,基于TEST.LAB

5、的空压机噪声诊断与试验研究图3怠速工况空调开关车内声压值为了研究噪声的频率成分，进行噪声源的识别，对车内噪声进行了谱分析，如图4，可以看出车内噪声101.5Hz峰值达到43.6dB(A)，甚至高于发动机二阶工作频率峰值，怠速开空调压缩机工作频率为：图4车内噪声与压缩机振动频谱为了进一步确认噪声来源，提取了压缩机本体振动加速度频谱，如图4所示，可以看出，压缩机本体振动以其工作频率101.5Hz峰值最高，由此可以基本确认，怠速空调开启时车内噪声明显升高是由压缩机引起。针对车内间歇性异常噪声问题，对车内声压信号进行了时域跟踪，如图5所示，并针对101.5Hz进行了频率切

6、片，如图6所示。图5车内噪声时域跟踪图图6车内噪声101.5Hz频率切片从图6可以看出，车内101.5Hz频率噪声随时间呈周期为3秒、幅值为3dB(A)的变化，这是造成车内间歇性噪声的原因。2问题诊断与研究针对怠速空调开启车内噪声101Hz峰值最高问题，需要进行压缩机及其支架系统的模态试验，以验证是否共振引起振动噪声问题，测试状态为压缩机在整车安装状态，在压缩机本体上布置8个三向加速度传感器，以力锤激励，测试频响函数进行压缩机刚体模态的计算。第一阶刚体模态振型如图7所示，其它阶模态振型限于篇幅没有列出。模态频率如表1所示。表1压缩机刚体模态频率模态阶次123456模

7、态频率/Hz136161169184247356图7压缩机第一阶刚体模态模态测试结果显示，第一阶刚体模态频率为136Hz，远大于压缩机怠速时工作频率101.5Hz，所以排除压缩机共振可能。由于膨胀阀连接空调低压管路，是空调管路振动传递到车身的直接通道，为了进一步振源诊断，测试了膨胀阀位置振动信号，如图8所示。×3×第*期陈志勇等,基于TEST.LAB的空压机噪声诊断与试验研究图8膨胀阀位置振动频谱从台架试验数据可以看出，压缩机工作频率切片仅有约1dB(A)的幅值变化，压缩机本身没有产生间歇性异常噪声。考虑到怠速时发动机8阶工作频率为100Hz，推断车内间歇性异常