增压器Hiss噪声优化设计

范平丽，陈园明

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

随着汽油价格的不断攀升，汽车生产厂商在寻求各种不同的方法来改进车辆的燃油经济性。其中的措施之一就是在减小发动机体积的同时采用增压技术。而在汽车上使用增压器带来的挑战中包括如何控制由增压器引起的噪声问题。由于增压器最高转速可达每分钟30多万转，其叶轮与气流之间的相互作用，转子的动不平衡以及浮环轴承的油膜震荡等因素，使增压器在运行过程中会产生各种噪声，这些噪声会大大降低车内声学品质，造成对驾驶员和乘客的噪声干扰，所以对增压器噪声的控制是一件迫在眉睫的事情。

比较常见的增压器噪声主要包括：同步噪声、次同步噪声、BPF噪声以及Hiss噪声等，随着人们对于增压器噪声的研究逐渐加深，像同步噪声、次同步噪声、BPF噪声等的解决方式基本掌握，而对于Hiss噪声的理解还较少。本文将针对某增压车型出现的Hiss噪声进行研究，并提出解决方案，设计高频消声器进行消声。

1 Hiss噪声的机理

Hiss噪声是一种常见的增压器噪声，主要发生在发动机油门瞬时加速，增压器转速在相对短的时间内快速提升的情况下。它的主要频谱特征是频带较宽，出现的频率可能在0～20000Hz的范围内。

对于发动机而言，动力性，尤其是低速时的动力性一直是发动机追求的目标，而为了保证发动机在低速时获得较高的动力性，则在低速时增压器的运行曲线必然接近喘振线，则在发动机油门瞬时加速时，增压器运行曲线会越过喘振线，从而发生瞬态喘振，此时产生的噪声就是Hiss噪声。总而言之，为了提高发动机的低速动力性，则增压器低速时的运行曲线必然接近喘振线，从而在油门瞬时加速时，必然会产生Hiss噪声。

降低或消除Hiss噪声最有效的方法是使压气机耗气线远离喘振线，但是降低扭矩又是发动机设计开发所不愿看到的，因此采用被动手段，增加消声器是一种常用的手段。

2 摸底测试

2.1 测试说明

针对某增压车型（手动挡）进行摸底测试，根据分析，Hiss噪声主要发生在发动机油门瞬时加速，根据噪声发生的最常见工况，定义本次测试的工况：3挡全负荷加速至4000rpm。为了测试增压器的噪声，一般在三个地方布置麦克收集音频数据，分别在发动机进气口、增压器近场以及车内主驾右耳三个点。麦克布置情况如图1所示。

2.2 测试结果

图2所示的是3挡全负荷加速工况时，在进气口测试的噪声频谱。从图中可以看到，约在1000～17000Hz的宽频范围内出现了明显的Hiss噪声，峰值频率达到80dB以上。为了降低噪声困扰，提升乘坐舒适性，必须对增压器噪声进行降噪处理。

3 噪声优化

3.1 消声器设计方案

从摸底测试的结果来看，该增压器的噪声不仅宽频，而且高频，频率范围涵盖1000～17000Hz。一般插入式消声器的消声频率更高，但是消声频率会更窄一些，而穿孔式消声器主要用于消除中高频噪声或峰值噪声。因此，为了在1000～17000Hz的频率范围内实现消声，需要选择插入式+穿孔式消声器组合起来进行消声。本文在压气机前端设计了一个包含七个腔体的高频消声器（如图3所示），其中腔体 1、2、5、6、7 为穿孔结构。

3.2 效果验证

为验证优化效果，根据设计方案制作快速成型件，然后装车进行NVH测试。测试工况与摸底测试时相同。

图4所示的是安装高频消声器前后，在3挡全负荷加速工况时，在进气口测试的噪声频谱对比。从图中可以看到，安装消声器后，进气口噪声衰减明显，主要体现在1000～17000Hz范围内，优化效果非常明显。

4 结语

图1 测点布置情况

图2 3挡全负荷加速工况噪声频谱

图3 高频消声器结构示意图

图4 3挡全负荷WOT加速至4000rpm工况噪声频谱（装高频消声器）

本文以某增压机型为研究对象，针对其存在的噪声问题进行摸底测试，发现该机型存在明显的hiss噪声，然后针对其噪声频率段设计相应的高频消声器，根据设计方案制作样件，并最终进行试验验证。结果显示，该消声器对于该机型存在的hiss噪声有良好的消声作用，改善效果非常明显。