一种汽车HVAC系统降噪方法与流程

一种汽车hvac系统降噪方法
技术领域
1.本发明涉及汽车供热通风与空气调节系统(以下简“hvac系统”)nvh领域，尤其涉及基于传递函数匹配的汽车hvac系统管路传递振动和噪声问题解决方法。


背景技术：

2.hvac系统为乘用车必备系统，主要作用为调节车内温度，让驾乘感受更舒适。汽车hvac系统通常安装在防火墙钣金内侧。空调高、低压金属管穿过防火墙与空气压缩机连接。空调进、出水金属管穿过防火墙与水泵连接，水泵刚性固定在发动机本体上。
3.为避免空压机振动传递给车身，通常在管路与防火墙钣金处加充分隔振措施，并且保证hvac系统本体不直接与车身钣金刚性连接。由于空压机本体振动较小，这些措施可以有效隔断振动传递，不引起nvh问题。
4.为降低发动机本体振动传递，通常会设计两处结构进行振动隔离，首先会在水泵与进、出水硬管之间增加一段橡胶软管进行隔振，然后在防火墙钣金处采用epdm进行隔振。但由于发动机本体振动剧烈，软管长度有限，并且水泵和水流本身也存在脉冲激励，振动很难被充分衰减。同时，由于防火墙钣金通常为0.8-1.0mm薄板，hvac壳体为大面积薄壁塑料，都极易被激励，产生nvh问题。
5.目前，缺乏一种利用传递函数匹配方式，解决汽车hvac系统引发怠速噪声问题的方法。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是实现一种解决汽车hvac系统管路传递振动和噪声问题的方法。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于传递函数匹配的汽车hvac系统降噪方法，包括以下步骤：
8.1)台架约束边界；
9.2)识别进、出水管路前端频率响应函数以及近场位置的噪声频谱；
10.3)识别蒸发器壳体中心点频率响应函数以及近场位置的噪声频谱；
11.4)识别整车边界下防火墙钣金频率响应函数；
12.5)将2)—4)中结果基于频域进行对比，记录耦合峰值的频率；
13.6)识别整车边界进、出水管路前端到车内主、副驾人耳处基于频域的噪声传递函数；
14.7)将6)中结果与5)中曲线峰值频率进行对比，记录耦合峰值的频率，对耦合峰值频率进行避频处理。
15.所述汽车hvac系统包括水泵、hvac总成，所述水泵的进出水口连接有橡胶管路，两根所述橡胶管路连接两根金属管路一端，所述金属管路另一端连接hvac总成进出水口，所述金属管路穿过汽车的防火墙钣金，所述水泵由发动机驱动工作。
16.所述1)中，将hvac总成弹性约束，近似形成自由边界约束；
17.所述hvac总成刚体模态不高于20hz。
18.所述2)中，以力锤两根金属管路，分别施加20-400hz脉冲激励，识别进、出水管路前端频率响应函数以及距激励点5mm位置的噪声频谱。
19.所述3)中，以力锤对hvac总成蒸发器处最大面积壳体中心点施加20-400hz脉冲激励，识别壳体中心点频率响应函数以及距激励点5mm位置的噪声频谱。
20.所述4)中，识别整车边界下防火墙靠近水管位置的频率响应函数。
21.所述7)中，对耦合峰值频率进行避频处理方法如下：
22.若进水管路或出水管路存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：
23.a、橡胶管路、金属管路管壁加厚；
24.b、橡胶管路、金属管路管径改变；
25.c、增加与hvac壳体固定点；
26.d、进、出水管路相互支撑；
27.若防火墙钣金存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：
28.a、防火墙钣金增加阻尼；
29.b、防火墙钣金降低隔振epdm刚度，或者增大面积增加衰减；
30.c、防火墙钣金加厚，或进行结构加强；
31.若hvac总成存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：
32.a、hvac总成的壳体局部加筋；
33.b、hvac总成的壳体增加阻尼材料，衰减振动、噪声幅值。
34.所述7)中除进水管路、出水管路、防火墙钣金、hvac总成之外存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：
35.a、优化水泵连接软管刚度；
36.b、优化水泵连接管路造型。
37.所述7)中，在处理时将汽车hvac系统中各部分进行分离，分离程度满足半功率带宽的要求。
38.本发明是一种hvac总成单体振动和噪声传递函数测试方法，在基于已有衰减结构的基础上，通过对进、出水管路、防火墙钣金及hvac壳体模态控制和匹配，解决因进、出水金属管振动传递导致的整车异常噪声问题。
附图说明
39.下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
40.图1为问题模型示意图；
41.图2为问题模型分析示意图；
42.上述图中的标记均为：1、发动机；2、水泵；3、橡胶管路；4、金属管路；5、防火墙钣金；6、hvac总成。
具体实施方式
43.下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件
的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
44.本发明是一种hvac总成6单体振动和噪声传递函数测试方法，在基于已有衰减结构的基础上，通过对进、出水管路、防火墙钣金5以及hvac壳体的模态控制和匹配，解决因进出水金属管振动传递导致的整车异常噪声问题。
45.如图1所示，本方法应用的环境结构中，车外具有发动机1、水泵2、橡胶管路3、金属管路4，车内具有hvac总成6，车内外之间通过防火墙钣金5间隔，防火墙钣金5也具有一定的隔音作用，发动机1驱动水泵2工作，水泵2的进出水口分别连接两根橡胶管路3，两根橡胶管路3分别连接两根金属管路4，两根金属管路4的另一段分别连接至hvac总成6进出水口，由水泵2提供hvac总成6循环动力，两根金属管路4穿过防火墙钣金5连通车内外。
46.其中发动机1、水泵2、水流脉动为激励源，橡胶管路3和金属管路4为路径，金属管路4振动及噪声辐射、防护墙钣金振动及噪声辐射、hvac总成6壳体噪声辐射为响应，一般来说，激励源乘以路径等于响应，具体如图2所示。
47.基于传递函数匹配的汽车hvac系统降噪方法具体包括以下步骤：
48.步骤1、将hvac总成6近似自由，自由边界约束，自由边界约束是指汽车hvac系统确保其刚体模态不高于20hz；
49.步骤2、识别进、出水管路前端频率响应函数以及近场位置的噪声频谱，进、出水管路为两组相互连接的橡胶管路3和金属管路4，识别方式是以力锤对进/出水金属管路4分别施加20-400hz脉冲激励，识别管路前端频率响应函数以及距激励点5mm位置的噪声频谱；
50.步骤3、识别hvac总成6中蒸发器大面壳体中心点频率响应函数以及近场位置的噪声频谱，识别方法是以力锤对hvac总成6蒸发器处最大面积壳体中心点施加20-400hz脉冲激励，识别壳体中心点频率响应函数以及距激励点5mm位置的噪声频谱；
51.步骤4、识别整车边界下防火墙(靠近水管位置)频率响应函数，具体是识别整车边界下防火墙(靠近水管位置)频率响应函数(前期可采用仿真分析结果)；
52.步骤5、将步骤2—步骤4中结果基于频域进行对比，记录耦合峰值的频率；
53.步骤6、识别整车边界进、出水管路前端到车内主、副驾人耳处基于频域的噪声传递函数；
54.步骤7、将步骤6中结果与步骤5中曲线峰值频率进行对比。记录耦合峰值的频率，对耦合峰值频率进行避频处理。
55.对耦合峰值频率进行避频处理的具体方式如下：
56.若进水管路或出水管路存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：
57.a、橡胶管路3、金属管路4管壁加厚；
58.b、橡胶管路3、金属管路4管径改变；
59.c、增加与hvac壳体固定点；
60.d、进、出水管路相互支撑；
61.若防火墙钣金5存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：
62.a、防火墙钣金5增加阻尼；
63.b、防火墙钣金5降低隔振epdm刚度，或者增大面积增加衰减；
64.c、防火墙钣金5加厚，或进行结构加强；
65.若hvac总成6存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：
66.a、hvac总成6的壳体局部加筋；
67.b、hvac总成6的壳体增加阻尼材料，衰减振动、噪声幅值。
68.其他部分(除进水管路、出水管路、防火墙钣金5、hvac总成6之外存在耦合峰值的频率)存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：
69.a、优化水泵2连接软管刚度，降低刚度有利于隔振；
70.b、优化水泵2连接管路造型，利用其x向弯曲刚度，避免激励防火墙敏感方向。
71.通过步骤7中给出的对比方法和处理措施，将汽车hvac系统中各模态进行分离，建议分离程度满足半功率带宽的要求，解决因进出水金属管振动传递导致的整车异常振动和噪声问题。
72.上述步骤可以进行多次处理，循环完成对系统各个部分的调整，直至整体达到预设理想要求，从而完成解决汽车hvac系统引发怠速噪声问题。
73.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种汽车hvac系统降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：1)台架约束边界；2)识别进、出水管路前端频率响应函数以及近场位置的噪声频谱；3)识别蒸发器壳体中心点频率响应函数以及近场位置的噪声频谱；4)识别整车边界下防火墙钣金频率响应函数；5)将2)—4)中结果基于频域进行对比，记录耦合峰值的频率；6)识别整车边界进、出水管路前端到车内主、副驾人耳处基于频域的噪声传递函数；7)将6)中结果与5)中曲线峰值频率进行对比，记录耦合峰值的频率，对耦合峰值频率进行避频处理。2.根据权利要求1所述汽车hvac系统降噪方法，其特征在于：所述汽车hvac系统包括水泵、hvac总成，所述水泵的进出水口连接有橡胶管路，两根所述橡胶管路连接两根金属管路一端，所述金属管路另一端连接hvac总成进出水口，所述金属管路穿过汽车的防火墙钣金，所述水泵由发动机驱动工作。3.根据权利要求2所述汽车hvac系统降噪方法，其特征在于：所述1)中，将hvac总成弹性约束，近似形成自由边界约束。4.根据权利要求3所述汽车hvac系统降噪方法，其特征在于：所述hvac总成刚体模态不高于20hz。5.根据权利要求1-4中任一所述汽车hvac系统降噪方法，其特征在于：所述2)中，以力锤两根金属管路，分别施加20-400hz脉冲激励，识别进、出水管路前端频率响应函数以及距激励点5mm位置的噪声频谱。6.根据权利要求5所述汽车hvac系统降噪方法，其特征在于：所述3)中，以力锤对hvac总成蒸发器处最大面积壳体中心点施加20-400hz脉冲激励，识别壳体中心点频率响应函数以及距激励点5mm位置的噪声频谱。7.根据权利要求6所述汽车hvac系统降噪方法，其特征在于：所述4)中，识别整车边界下防火墙靠近水管位置的频率响应函数。8.根据权利要求1或7所述汽车hvac系统降噪方法，其特征在于：所述7)中，对耦合峰值频率进行避频处理方法如下：若进水管路或出水管路存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：a、橡胶管路、金属管路管壁加厚；b、橡胶管路、金属管路管径改变；c、增加与hvac壳体固定点；d、进、出水管路相互支撑；若防火墙钣金存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：a、防火墙钣金增加阻尼；b、防火墙钣金降低隔振epdm刚度，或者增大面积增加衰减；c、防火墙钣金加厚，或进行结构加强；若hvac总成存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：a、hvac总成的壳体局部加筋；b、hvac总成的壳体增加阻尼材料，衰减振动、噪声幅值。
9.根据权利要求8所述汽车hvac系统降噪方法，其特征在于：所述7)中除进水管路、出水管路、防火墙钣金、hvac总成之外存在耦合峰值的频率，采用以下部分或全部方法处理：a、优化水泵连接软管刚度；b、优化水泵连接管路造型。10.根据权利要求9所述汽车hvac系统降噪方法，其特征在于：所述7)中，在处理时将汽车hvac系统中各部分进行分离，分离程度满足半功率带宽的要求。

技术总结
本发明揭示了一种基于传递函数匹配的汽车HVAC系统降噪方法，包括以下步骤：1)台架约束边界；2)识别进、出水管路前端频率响应函数以及近场位置的噪声频谱；3)识别蒸发器壳体中心点频率响应函数以及近场位置的噪声频谱；4)识别整车边界下防火墙钣金频率响应函数；5)频域进行对比，记录耦合峰值的频率；6)识别整车边界进、出水管路前端到车内主、副驾人耳处基于频域的噪声传递函数；7)曲线峰值频率进行对比，记录耦合峰值的频率，对耦合峰值频率进行避频处理。本发明是一种HVAC总成单体振动和噪声传递函数测试方法，在基于已有衰减结构的基础上，通过对进、出水管路、防火墙钣金及HVAC壳体模态控制和匹配，解决因进、出水金属管振动传递导致的整车异常噪声问题。传递导致的整车异常噪声问题。传递导致的整车异常噪声问题。


技术研发人员：王涛 战勇刚 姜娟
受保护的技术使用者：奇瑞汽车股份有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/14