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摘 要：某小型SUV在急加速时车内有明显的增压器涡轮Hiss噪声。通过对中冷管（靠近涡轮侧）近场5cm处噪声测试，确定涡轮Hiss噪声由中冷管壳體辐射传播，锁定问题频段。对此频率段噪声进行压后宽频消声器设计并验证。结果表明，增加相应频段（1600～2600）Hz的压后宽频消声器后涡轮Hiss噪声降低明显，且主观评价从5.5分提升到7分。
关键词：Hiss噪声 辐射 宽频消声器
Analysis and Optimization of Hiss Noise Problem
Wang Weixia Guo Mengmeng Gu Jiayin Xiang Fuquan Li Chunyan Zhai Lianqing
Abstract：A small SUV has obvious supercharger turbo Hhiss noise in the car during rapid acceleration. Through the noise test of the intercooler tube （near the turbine side） 5cm in the near field， it is determined that the turbine hiss noise is radiated by the intercooler tube shell， and the problem frequency band is locked to design and verify the post-compression broadband muffler for this frequency band noise. The results show that the turbo hiss noise is significantly reduced after increasing the compression broadband muffler of the corresponding frequency band （1600～2600） Hz， and the subjective evaluation is improved from 5.5 to 7 points.
Key words：hiss noise， radiation， broadband muffler
1 引言
随着汽车用户的增多，越来越多的用户更加专业、更加关注驾乘舒适度，因此主机厂也越来越重视汽车对于用户的体验和感知质量。汽车噪声性能作为汽车用户可直接感知的性能之一，受到越来越多的主机厂和用户的关注。
涡轮增压发动机能较大的提升汽车动力性和经济性，因而越来越受到主机厂和用户的青睐，但由于增压器每分钟十几万甚至几十万的工作转速，不可避免的会带来涡轮增压器的工作噪声。此工作噪声大幅增加了车内的噪声，从而严重影响客户的驾乘舒适性，甚至令其产生抱怨。
本文通过对某小型SUV的Hiss噪声问题进行测试并分析，然后对该问题进行有针对性的改进，提高了车内噪声品质，改善了驾乘舒适性。
2 涡轮Hiss声排查
某款装备涡轮增压发动机的小型SUV在三档全油门加速试车过程中发现车内有明显的Hiss噪声。按汽车商品性主观评价评分标准进行主观评价[1]，主观评价仅为5.5分。
Hiss噪声是增压器噪声中常见的种类之一，主要是在发动机低转速加速时，因增压器转速在较短的时间内快速上升所引起的一种噪声[2]。Hiss噪声是一种类似流体通过开口泄漏时所发出的声音，例如高压锅的水蒸气通过出气阀所发出的“嘶嘶”噪声，这种明显具有高频能量的噪声就被称之为Hiss噪声（又称whoosh声），其产生机理是，压气机叶片气体分离产生的紊流噪声，为一种轻度喘振现象，发动机对低速大扭矩的追求，增压器运行曲线进入轻度喘振区域，此时进气流速较小，压气机叶片根部发生气体分离，产生紊流噪声[3]。其频率一般为（1000～3000）Hz。
针对发动机涡轮Hiss噪声的解决方案主要有三个方向：一是从根源上消除噪音的产生;二是在中冷管壳体上包覆吸声材料阻隔噪声;三是增加消音元件，消除或降低噪声。
因本文所述车型所采用的发动机为已量产产品，若从源头消除噪声，整改工作较为困难且成本较高。因而排查此噪音传播路径，对进气系统近场辐射噪声进行测试，由图1可知，中冷管近场5cm处噪声与车内前排内耳噪声对应，判断此Hiss噪声由压后中冷管（靠近涡轮侧）辐射传播，其贡献频率为（1600～2600）Hz，此频段内辐射噪声超标20dB（A）以上。因此针对此频段内噪声对症下药。
3 Hiss噪声优化措施
由上文可知，本案例可选解决方案有通过吸收或阻隔噪声以及增加消声器两种方案进行。但通过吸声材料进行吸收噪声方案成本较高，综合考虑成本因素，本文案例选择增加相应频率的宽频消声器的方式对涡轮Hiss噪声进行优化。进气系统消声元件通常采用宽频抗性消声器[4]，其作为汽车上常用消声元件，对提升车内声品质有较大用途。
根据所测问题段频率及噪声值，进行宽频消声器设计，要求此消声器消声频率在（1600～2600）Hz内，其传递损失≥20 dB（A），将此消声器加装在压后中冷管上（靠近涡轮侧）。
下图2所示为针对此问题所需而设计的一款压后消声器的传递损失分析结果：
由分析结果可见，所设计的压后宽频消声器主要消声频率范围为（1550～2660）Hz，该频段范围内传递损失大于20 dB（A）。满足设计目标。
然后对所设计的压后宽频消声器进行测试，该样件在（1550～2660）Hz内传递损失大于20dB（A）。样件实测传损曲线与分析曲线一致，均满足设计要求。
4 增加压后消声器效果验证
加装上文所述压后宽频消声器后噪声测试结果：三档全油门加速噪声测试结果显示：中冷管（靠近涡轮侧）5cm处辐射噪声明显降低（图3）;车内前排司机内耳处噪声明显降低，在（1400～2600）Hz内，司机内耳噪声降低最高5dB（A）（图4）。说明加装压后宽频消声器是合理且有效的。
对整车进行三档全油门加速车内前排内耳处语言清晰度（AI）测试，测试结果（图5）显示，增加压后宽频消声器后相比于原始状态，车内前排语言清晰度（AI）在（1500～3000）rpm提升近10%AI，大幅提升了整车加速车内声品质。且主观评价5.5分的基础上提升了1.5分。客观测试及主观评价均证明，加装压后宽频消声器的方案非常有效的降低了车内Hiss噪声。
5 进气系统噪声优化总结
本文仅研究了进气压后消声器对于消除增压器Hiss噪声效果的影响，对于无法或不便于从源头消除噪音的情况下，增加相应频率段的消声器对于消除发动机增压器噪音有明显效果。重点在于锁定噪音频率段后，提出目标需求，并进行相应的结构设计，通过CAE分析、样件测试等手段，确保样件符合设计目标，最终通过实车测试及主观评价验收以确认设计是否有效解决问题。本案例说明在增压器出口后加装宽频消声器方案是合理且有效的，为后续解决同类噪声问题及进一步的研究与优化提供参考。
参考文献：
[1]宋文强.《汽车商品性主观评价方法》 [M] 汽车工程 2018.12.
[2]刘培培，程源，卢生林.《汽车发动机涡轮增压器Hiss噪声分析与改进》 [M] 汽车工程师 2017（10）.
[3]李世伟.《进气系统压气机whoosh噪声优化》 [M] 上海汽车 2018.04.
[4]马大猷.《噪声与振动控制工程手册》 [M] 机械工业出版社 2002.03.
[5]庞剑.《汽车噪声与振动：理论与应用》 [M] 北京理工大学出版社 2006.03.
关键词：Hiss噪声 辐射 宽频消声器
Analysis and Optimization of Hiss Noise Problem
Wang Weixia Guo Mengmeng Gu Jiayin Xiang Fuquan Li Chunyan Zhai Lianqing
Abstract：A small SUV has obvious supercharger turbo Hhiss noise in the car during rapid acceleration. Through the noise test of the intercooler tube （near the turbine side） 5cm in the near field， it is determined that the turbine hiss noise is radiated by the intercooler tube shell， and the problem frequency band is locked to design and verify the post-compression broadband muffler for this frequency band noise. The results show that the turbo hiss noise is significantly reduced after increasing the compression broadband muffler of the corresponding frequency band （1600～2600） Hz， and the subjective evaluation is improved from 5.5 to 7 points.
Key words：hiss noise， radiation， broadband muffler
1 引言
随着汽车用户的增多，越来越多的用户更加专业、更加关注驾乘舒适度，因此主机厂也越来越重视汽车对于用户的体验和感知质量。汽车噪声性能作为汽车用户可直接感知的性能之一，受到越来越多的主机厂和用户的关注。
涡轮增压发动机能较大的提升汽车动力性和经济性，因而越来越受到主机厂和用户的青睐，但由于增压器每分钟十几万甚至几十万的工作转速，不可避免的会带来涡轮增压器的工作噪声。此工作噪声大幅增加了车内的噪声，从而严重影响客户的驾乘舒适性，甚至令其产生抱怨。
本文通过对某小型SUV的Hiss噪声问题进行测试并分析，然后对该问题进行有针对性的改进，提高了车内噪声品质，改善了驾乘舒适性。
2 涡轮Hiss声排查
某款装备涡轮增压发动机的小型SUV在三档全油门加速试车过程中发现车内有明显的Hiss噪声。按汽车商品性主观评价评分标准进行主观评价[1]，主观评价仅为5.5分。
Hiss噪声是增压器噪声中常见的种类之一，主要是在发动机低转速加速时，因增压器转速在较短的时间内快速上升所引起的一种噪声[2]。Hiss噪声是一种类似流体通过开口泄漏时所发出的声音，例如高压锅的水蒸气通过出气阀所发出的“嘶嘶”噪声，这种明显具有高频能量的噪声就被称之为Hiss噪声（又称whoosh声），其产生机理是，压气机叶片气体分离产生的紊流噪声，为一种轻度喘振现象，发动机对低速大扭矩的追求，增压器运行曲线进入轻度喘振区域，此时进气流速较小，压气机叶片根部发生气体分离，产生紊流噪声[3]。其频率一般为（1000～3000）Hz。
针对发动机涡轮Hiss噪声的解决方案主要有三个方向：一是从根源上消除噪音的产生;二是在中冷管壳体上包覆吸声材料阻隔噪声;三是增加消音元件，消除或降低噪声。
因本文所述车型所采用的发动机为已量产产品，若从源头消除噪声，整改工作较为困难且成本较高。因而排查此噪音传播路径，对进气系统近场辐射噪声进行测试，由图1可知，中冷管近场5cm处噪声与车内前排内耳噪声对应，判断此Hiss噪声由压后中冷管（靠近涡轮侧）辐射传播，其贡献频率为（1600～2600）Hz，此频段内辐射噪声超标20dB（A）以上。因此针对此频段内噪声对症下药。
3 Hiss噪声优化措施
由上文可知，本案例可选解决方案有通过吸收或阻隔噪声以及增加消声器两种方案进行。但通过吸声材料进行吸收噪声方案成本较高，综合考虑成本因素，本文案例选择增加相应频率的宽频消声器的方式对涡轮Hiss噪声进行优化。进气系统消声元件通常采用宽频抗性消声器[4]，其作为汽车上常用消声元件，对提升车内声品质有较大用途。
根据所测问题段频率及噪声值，进行宽频消声器设计，要求此消声器消声频率在（1600～2600）Hz内，其传递损失≥20 dB（A），将此消声器加装在压后中冷管上（靠近涡轮侧）。
下图2所示为针对此问题所需而设计的一款压后消声器的传递损失分析结果：
由分析结果可见，所设计的压后宽频消声器主要消声频率范围为（1550～2660）Hz，该频段范围内传递损失大于20 dB（A）。满足设计目标。
然后对所设计的压后宽频消声器进行测试，该样件在（1550～2660）Hz内传递损失大于20dB（A）。样件实测传损曲线与分析曲线一致，均满足设计要求。
4 增加压后消声器效果验证
加装上文所述压后宽频消声器后噪声测试结果：三档全油门加速噪声测试结果显示：中冷管（靠近涡轮侧）5cm处辐射噪声明显降低（图3）;车内前排司机内耳处噪声明显降低，在（1400～2600）Hz内，司机内耳噪声降低最高5dB（A）（图4）。说明加装压后宽频消声器是合理且有效的。
对整车进行三档全油门加速车内前排内耳处语言清晰度（AI）测试，测试结果（图5）显示，增加压后宽频消声器后相比于原始状态，车内前排语言清晰度（AI）在（1500～3000）rpm提升近10%AI，大幅提升了整车加速车内声品质。且主观评价5.5分的基础上提升了1.5分。客观测试及主观评价均证明，加装压后宽频消声器的方案非常有效的降低了车内Hiss噪声。
5 进气系统噪声优化总结
本文仅研究了进气压后消声器对于消除增压器Hiss噪声效果的影响，对于无法或不便于从源头消除噪音的情况下，增加相应频率段的消声器对于消除发动机增压器噪音有明显效果。重点在于锁定噪音频率段后，提出目标需求，并进行相应的结构设计，通过CAE分析、样件测试等手段，确保样件符合设计目标，最终通过实车测试及主观评价验收以确认设计是否有效解决问题。本案例说明在增压器出口后加装宽频消声器方案是合理且有效的，为后续解决同类噪声问题及进一步的研究与优化提供参考。
参考文献：
[1]宋文强.《汽车商品性主观评价方法》 [M] 汽车工程 2018.12.
[2]刘培培，程源，卢生林.《汽车发动机涡轮增压器Hiss噪声分析与改进》 [M] 汽车工程师 2017（10）.
[3]李世伟.《进气系统压气机whoosh噪声优化》 [M] 上海汽车 2018.04.
[4]马大猷.《噪声与振动控制工程手册》 [M] 机械工业出版社 2002.03.
[5]庞剑.《汽车噪声与振动：理论与应用》 [M] 北京理工大学出版社 2006.03.