某车型液压助力转向泵噪声的测试与分析.pdf

测 试 试 验 汽 实用技术 AUTOMOB I LE APPL I ED TEC[ t NOI 0GY 2 0 l 5 年 第9 期 201 5 N0．9 1 0 ． 1 6 6 3 8 ／ 3 ． c n k i ． 1 6 7 1 7 9 8 8 ． 2 0 1 5 ． 0 9 ． 0 3 8 某车型液压助力转向泵噪声的测试与分析 吴炜加，黄启涌，陈文波 广汽本田汽车有限公司，广东 广州 5 1 0 7 0 0 摘 要文章介绍了对某车型液压助力转向泵工作噪声进行试验测试和阶次分析的方法与结果。通过对量产件与市 场返回件的噪声对比测试，分析其噪声阶次、噪声峰值及对应发动机转速，逐步找出影响助力转向泵噪声最为关键 的因素与性能水平，并最终得到峰值噪声对应的特征频率，为寻求改善方案提供了试验数据支持。 关键词液压助力转向泵；阶次分析 ；噪声测试 ；特征频率 中图分类号U 4 6 3 ． 2 文献标识码A文章编号 1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 5 O 9 1 1 6 0 4 M e a s ur e me nt a nd Ana l y s i s o f t he No i s e o f A Ty pe o f Hy dr a u l i c Po we r S t e e r i ng Pump Wu We 0 i a ， H u a n g Q i y o n g ， C h e n We n b o G u a n g q i Ho n d a Au t o mo b i l e C o ． ， L t d ． ， G u a n g d o n g Gu a n g z h o u 5 1 0 7 0 0 Ab s t r a c t De s c rib e t h e t e s t me t h o d s a n d d a t a r e s u l t s o f the wo r k i n g n o i s e o f t h e h y d r a u l i c p o we r s e fin g p u mp r u n n i n g o n a t y p e o f v e h i c l e ． An a l y z e t h e n o i s e o r d e r , p e a k n o i s e a n d the c o r r e s p o n d i n g e n g i n e s p e e d t h r o u g h the c o mp a ris o n o f the n o i s e l e v e l b e t we e n t h e m a s s p r o d u c t i o n p u mp s a n d ma r k e t - r e t u r n e d o n e s ． Th e n g r a d u a l l y fi n d o u t t h e mo s t c r i t i c a l f a c t o r s a ffe c t i n g the n o i s e l e v e 1 ． An d e v e n t u a l l y c a l c u l a t e t h e p e a k - n o i s e - c o rre s p o n d i n g e i g e n fr e q u e n c y , wh i c h i s u s e f u l t o i mp r o v e t h e d e s i g n ． Ke y wo r d s Hy d r a u l i c p o we r s t e e r i n g p u mp； Or d e r a n a l y s i s ； No i s e t e s t ； Ei g e n f r e q u e n c y C LC N0． U4 6 3 ． 2 D o c u me n t C o d e A Ar t i t i e I D 1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 l 5 0 9 - l l 6 - O 4 引言 某车型全新改款上市以来销量 良好，但随后陆续收到一 些市场反馈，认为在发动机低转速时能听到有别于发动机噪 声的 “ 嗡嗡嗡”响声，转动方向盘时尤其明显。经初步分析， 响声来源于该车型转 向系统 中装备 的液压助力转向泵，如图 1 、 图2所示。 特约店对有关车辆助力转向泵进行了全面检查， 包括对助力转 向油 的油量 、油质 、油管，以及 皮带轮、安装 手法、螺栓扭力等进行确认或调整，该响声无明显改善。对 部分车辆更换新 的助力转 向泵 ，响声仍无 明显 改善 。 随后对该车型的助力转向泵展开进一步调查。在该车型 的全新改款中，轴距、车重有所增加，但同时却要求车辆的 转向操控更加精准有力。要满足这对矛盾的要求，就必须大 作者简介吴炜加 ，就职于广汽本 田汽车有限公司。 力提升助力转向泵的转向性能指标。于是全新开发的助力转 向泵中的容积、油压和流量都有所提高，泵中的叶片数量减 少，转子厚度减小，高压流出口位置变更等，如图 3所示。 因此，转向性能的提升带来了噪声舒适性方面的一些损失， 但其噪声水平完全满足国标及欧美相关法规对于车内噪声的 要求 。 图 1 某车型所用液压助力转向泵 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5 年第 9 期 吴炜加 等某车型液压助力转向泵噪声的测试与分析 1 1 8 关注 0 2 的曲线。 首先对 2 0个量产件进行整车测试， 图 8给出了前 5个的 曲线用 以示意 。 图8 前 5 个量产件的O 随转速变化曲线 将全部 2 O个泵在 1 0 o 0 I M～2 O o 0 R 1 ， M范围内的噪声峰 值及对应转速提取出来， 得到表 1 ， 其对应的散点分布如图9 所示 。 表 1 量产件 的 O。 峰值及对应转速 图 9 量产件 的 O 峰值及对应转速散点分布 图 由图表可以看到量产车助力转向泵的最大噪声水平，其 峰值 d B A 全部分布在区间 3 7 ，4 3 之内，平均值为 4 O ． 0 d B A ；峰值对应的发动机转速 R P M则主要分布在区 间 l 1 2 5 0 ，1 3 5 0 与区间 2 1 5 0 0 ，1 5 6 0 之内。 2 _2市场返回件的噪声测试 随机挑选 1 0个市场返回件换装到同一台试验车上， 按照 相同的工况进行测试。得到其 O2 随转速的变化曲线、O 2 r 峰 值及对应转速数据表与散点分布图分布如图 9 、表 2与图 1 0 所示 。 图 1 O前 5个 市场 返回件 的 O 随转速变化 曲线 表 2 市场返 回件的 O 峰值及对应转速 图 1 1 市场返回件的 O 峰值 及对应 转速散点分布 图 由图表可以看到市场返回助力转向泵的最大噪声水平， 其峰值 d B A 全部分布在区间 3 8 ，4 4 之内，平均值 为 4 1 ． 7 d B A ；峰值对应的发动机转速 R P M则主要分布 在区间 1 2 5 0 ，1 3 5 0 之内，及与量产件转速区间 1 相同。 2 ． 3测试结果的比较与分析 将2 0 个量产件与 1 0 个市场返回件的峰值分布放到一起， 如图 1 2所示，可以清楚看到二者的异同。 图 1 2 所有 3 0个件的 O。 峰值及对应转速散点分布 图 之所 以量产件 02 峰值 噪声出现在两个转速 区间内，而 市场返回件却只出现在其中一个区间内，是因为区间 2 1 5 0 0 ，1 5 6 0 对应的发动机转速比区间 1 1 2 5 0 ，1 3 5 0 要高，在区间 2出现的 O 2 r 峰值噪声更容易被包括发动机噪 声在内的总声压级所掩蔽， 相对而言不容易对顾客造成困扰， 所 以在市场返 回件 中没有 出现峰值噪声分布在区间 2 1 5 0 0 ，1 5 6 0 这种情况。因此，我们只需要关注 02 T 峰值 转速出现在区间 1的情况就可以了。 接下来进一步关注转速区间 1内的分布状况。由图 1 2 可以看到，在转速区间 l内挑选转速分布最集中的狭小区间 3 1 3 3 0 ，1 3 4 5 进行分析，区间 1 中有 2 2个数据，而在非 常狭小的区间3内就包含了其中8个，这 8 个数据对应转速 的平均值为 n 1 3 3 9 R P M， 该转速下所对应的0 2 噪声的频 率为 f n ／ 6 0 O2 其中，n为发动机转速，将 n a v e 1 3 3 9 R P M，O 2 2 3 ． 8 7 5 带入计算， 得到 f 5 3 3 H z ，即助力转向泵上导致 02 峰值噪声 的某个部件的特征频率在 5 3 3 H z附近。根据这个特征频率， 可以进一步找出共振部件加以改善以降低噪声峰值。 3 、结论 由于市场反馈某车型液压助力转向 下转第1 2 8页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 O l 5 午第9 期 尹文杰多态开关技术对提高汽车燃油经济性的研究 1 2 8 计算得，3 7 5马力发动机的换挡加速的百公里油耗为 9 7 ． 4 L ／ 1 0 0 k m，2 9 0马力发动机为 7 0 ． 2 L ／ 1 0 0 k m。按百分比换 算，汽车中载时，限制 3 7 5马力发动机最大输出扭矩到 2 9 0 马力发动机，其换档加速时百公里油耗可节省 2 8 ． 0 。 2 ． 6 加速时间对 比 通过多态开关限制发动机 的最大输 出功率 ，可 以降低汽 车加速时的油耗，同时也会使汽车后备功率降低，加速时间 变长。多态开关作用下 ，加速换挡百公里油耗和加速 时间的 对 比见表 1 。 表 1 加速油耗和加速时 间对 比 发动机 空载 中载 满载 功率 换 加速 换挡加速百 换捎加速百 加速时 百公里油 加速时 公艉漓耗 加速时 公里油耗 马 力 间 s 间 s 问 【 s 耗 I J l 0 O k m f J 0 0 k in U1 【 x 】 k m 3 7 5 9 9 2 3 5 6 9 74 5I 7 9 4 3 8 49 2 9 0 7 2 7 5 4 3 7 0 2 8 6 8 2 4 o 5 70 8 9 2 从加速时间对比分析可得，换挡加速时间变长是相对同 一 载荷工况下不同功率的发动机而言。空载 2 4 0马力、中载 2 9 0马力与满载 3 7 5马力发动机的加速时间基本相当，也即 是根据汽车载荷限制发动机的最大输出扭矩，只是损失了汽 车 因载荷变 小而增加 的动力性 ，汽车的动力性仍能够保证 。 3 、结论 当汽车加速行驶时，发动机多态开关技术在一定程度上 可降低燃油消耗量，提高汽车的燃油经济性。同时，也会导 致加速时间变长，但不影响整车的动力性指标。在实际使用 中，驾驶员可根据汽车的负载状态，选择多态开关合适的档 位，降低汽车的油耗。 参考文献 [ 1 ]余志生． 汽车理论 第 2版 [ M】 ． 北京 机械工业 出版社， 1 9 9 9 ． [ 2 】王望予． 汽车设计 第 4版 [ M] ． 北京 机械工业 出版社， 2 0 0 4 ． [ 3 】张志涌． 精通 MAT L AB[ M] ． 北京 北京航空航天大学 出版社， 2 0 0 0 ． [ 4 ]蓝擎欧Ⅱ I 柴 油机使用 保养说 明书 WP 1 0 ／ WP 1 2 ． 潍柴 动力股份有 限公司． 上接第 1 1 8页 泵工作噪声明显，因此需要对其进行测试分析。本文首先从 助力泵结构入手计算出其各阶理论阶次 O1 、O2 与 O3 等， 为在测试分析中应用阶次分析做准备。 然后在整车上对 2 0个助力转 向泵量产新件进行 噪声测 试，从其结果中提取出各阶实际阶次 O 、O 2 与 O ， 等，并 进一步分析出影响感官舒适性最主要的因素是在发动机转速 处于 1 0 0 0 R P M2 0 0 0 R P M 区间 内的 0 2 峰值噪声水平 ， 做 出 其峰值噪声与其对应转速的散点分布图。 对 1 O个市场返回件 也做相应的测试与数据处理，并得到相应的峰值分布图。比 较二者之间的异同，从中分析提取出峰值分布最为集中的发 动机转速。最后使用 0 与转速计算出峰值噪声所对应的特 征频率 。 在下一步的工作中，可以以此为基础，从助力转向泵中 找出特征频率对应的部件，对其进行结构、质量、刚度等参 数变更，从而避开共振，降低峰值噪声。 后续根据测试分析得到的特征频率找到 了产生峰值 噪声 的部件是助力转向泵的皮带轮。 在此基础上进行 了相应的对策变更 通过改变 了其轮辐 形状、降低刚度、增加质量，更改叶片泵设计参数等设计变 更。从而降低特征频率，错开了共振的峰值噪声。此外还结 合品质制造，提高工程制造精度等综合措施。初步测结果显 示其变更能将噪声控制在 4 0 d B A 的目标之内，但仍需要进 一 步严格验证， 并在安装到实车上之后接受最终的用户检验。 参考文献 [ 1 】HO NDA S e r v i c e T r a i n i n g P a c k a g e HS T C C 3 4 o _ Th e S t r u c t u r e a n d m a i n t e n a n c e o f P o we r S t e e r i n g S y s t e m ． Ho n d a M o t o r Co ． ， Lt d 1 9 9 2． 9． [ 2 】庞剑， 谌 刚， 何华 ． 汽车噪声 与振动 理论与应用 [ M] ． 北 京 北京 理工 大学出版 社 2 0 0 6 0 6 ． [ 3 ]李玉琴， 邓飞， 颜尧， 程飞， 吴健． 汽车动力转向系统匹配性能分析[ J ] ． 汽车 工程 2 0 0 9 0 2 ． 【 4 】E l l i o t*D R ， C r o wt h e r P J ,Be n e t t C J ．De v e l o p me n t o f a P r a t i c a l Me t h o d f o r the S u b j e c t i v e A p p r a i s a l o f T o t a l V e h i c l e N V H Re f i n e me n t ． S AE 9 5 1 2 8 5 ． [ 5 ]王孚懋， 任勇生， 韩宝坤． 机械振动与噪声分析基础[ M] ． 北京 国防 工业 出版社。 2 0 0 6 1 1 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m