汽车空调系统异响诊断研究

摘要

汽车空调系统是用于改善车内环境和乘坐舒适性的系统。但其在多种工况条件下能够引起异响，反而会降低乘坐舒适性。这些异响具有不同的主观表现形式和客观频谱特征，其产生原因也不尽相同。为便于描述，本文将在发动机特定转速下产生的车内啸叫异响称为“定速异响”、将空调开启时产生的车内冲击异响命名为“吸合异响”、将空调开启后产生的车内持续性轰鸣异响命名为“启动异响”。这三者是本文所采用的某款国产SUV样车的空调系统主要异响形式，也是市面上其他许多车型所普遍存在的问题。-对于空调系统异响问题的诊断和解决，根据“源-传播路径-接收者”的基本模型，可以从三个方面来考虑。首先，无论异响的表现形式如何，其根本原因皆不外乎空气声、结构振动、管路流体脉动三种能量形式的相互转化和传播。对于空调系统来说，这几种能量形式的产生来源是压缩机，并且还受到发动机、发电机等前端轮系上主要零部件的影响。但由于压缩机发动机等在出厂前已经经过严格的调试，很难再改动，因此从源头上进行控制的思路可行性不大。其次，从接收者方面进行控制和改善属于被动控制，治标不治本。因此，最有效、直接的方式是对传播路径进行诊断和控制。但是，目前国内大部分汽车企业基本还不具备快速诊断和解决空调系统异响问题的能力，由于缺乏系统、完整、具有逻辑性的诊断方法，往往耗费较大人力物力，导致效率低下、成本高昂。
　　本文以某款国产SUV作为研究样车，分别对上述三种异响形式进行了诊断和研究。首先对不同工况下采集的车内噪声信号进行稳态功率谱分析、升速谱阵分析、阶次分析等，确定车内异响的大致转速、频率、频谱特征等；通过互动滤波和主观评判等方法对异响目标进行认证。其次，针对压缩机工作噪声通过空气声传递路径影响车内的可能性进行了排查，研究了从发动机舱到车内的声传递函数，并将其作为汽车声学包装水平高低的评判标准。然后对空调系统重要的零部件和声、振、脉传播路径----空调低压管进行了运行模态分析研究，查找其在异响工况下的工作模态频率及振型，找出在异响模态频率下管路运动较为剧烈的点。进而，针对前端轮系上和空调系统中具有非独立性的若干振动部件和测点，进行了优先级排序分析，找出异响频率上优先级最高的振动部件和测点，从而避免了非独立性的影响。进而对发电机支架和压缩机衔铁分别进行了试验模态分析和理论模态仿真，并阐述其影响压缩机工作啸叫和导致车内定速异响的过程。另外，通过选取适当的母小波和小波参数进行小波能量谱分析，以及运用传统试验方法等，阐明了车内吸合异响和启动异响的发生原因。最后，总结整理出一套完善、系统、可行的空调系统异响诊断试验方法，希望能够为以后的工作提供参考，快速地诊断出问题根本，提高企业生产效率。

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封面

中文摘要

英文摘要

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1 绪 论

1.1 空调系统异响诊断的目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 汽车空调系统概述

2.1 空调系统的结构及原理

2.2 空调系统的功率流简图

2.3 空调系统异响诊断的难点

2.4 本章小结

3 实车空调定速异响诊断

3.1 异响确认及频谱特征

3.2 空气声传播路径评估

3.3 空调管路运行模态分析（OMA）

3.4 结构振动传播路径评估

3.5 改进措施的应用与验证

3.6 本章小结

4 实车空调吸合异响与启动异响诊断

4.1 空调吸合异响与启动异响的特征

4.2 空调吸合异响诊断及改进

4.3 空调启动异响诊断及改进

4.4 本章小结

5 汽车空调系统异响总结及诊断试验流程

5.1 汽车空调系统异响形式总结分类

5.2 汽车空调系统异响诊断试验流程

5.3 汽车空调系统异响诊断试验检表

6 总 结

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目