浅谈空调降噪技术研究和分析

0 概述

汽车噪声产生部位很多，而空调系统是引起重大噪声的部件之一。汽车空调系统在使用过程中，因工作时产生明显的车内噪声，很容易被驾乘人员辨识，从而产生抱怨。如何使汽车空调降噪是空调设计者亟需关注和解决的问题，也是空调行业重点研究的课题。

1 空调噪声分析

（1）空调系统主要由压缩机总成、冷凝器总成、HVAC 总成、膨胀阀、管路、过渡风道、线束几个部分组成。在空调系统在长时间使用过程中，各部件以及部件之间或多或少的产生一些噪声。空调系统压缩机、冷凝器、蒸发器、鼓风机及管路系统有轻微噪声是正常的，但是如果噪声过大或存在异响，说明空调系统有故障，需要及时处理。

（2）空调噪声种类主要有振动声、喇叭声、鸟叫声、啸叫声等，按照声源的不同，系统噪声可分为气体噪声、固体噪声以及液体噪声。按照声源不同，噪声可以分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声。

（3）空调噪声的发生表象上看是由于膨胀阀产生的，但实际上绝大部分是由系统共振等原因引起的。压缩机是空调系统的心脏，提供空调系统运行所需的动力，作为动力源的压缩机也是整个空调的噪声源。因此，空调系统降噪首先要从源头上遏制振动的产生，其次通过改善膨胀阀的性能减少系统共振的产生。

2 空调降噪方法

2.1 压缩机降噪

空调压缩机噪声控制主要是优化压缩机结构设计、降低声音传递路径过程中的噪声。目前压缩机结构设计优化的难度较高，一般采用降低声音传递路径过程中的噪声方法，如：压缩机管路噪声控制、材料性能研究等。

2.1.1 管路降噪

（1）噪声的传输和扩散主要是管道的设计和连接安装的问题，在空调管路中增加消音器是一个比较简单和实用的方法。作为汽车空调系统常用的降噪元件，消音器的种类较多，需合理匹配选用，最大化发挥消音器的功能。由于噪声源来自于压缩机排气口，在其排气口的管路上加装消音器，可以从源头上遏制噪声的产生。压缩器排气口的噪声为气体喷射时产生，气体喷射产生的噪声与喷射孔的孔径成反比。如果减小喷射孔径，噪声将会加大，但是如果将孔径降低到毫米级，喷射的噪声频率将会降低到人耳敏感的范围，所以将大喷口改为相同面积的小喷口便可以起到降噪的效果。

（2）改进风道布置和风管结构。风道布置力求顺直，避免复杂的局部管件。对风管弯头、三通管接头、变截面过渡段、调节风门等应做成流线型、渐缩型或设置导流叶片，以减小气流阻力和避免引起气流的涡流。

（3）改进风管之间的连接结构。可以将风道的吸、排风口设置成适当长度的喇叭形管，同时管道内部尽量光顺，有足够的截面尺寸，在空气分配器出风口尽可能增加出风格栅面积或导流板和分流板，以减少空气动力噪声。除了在风机进、出口设置减振软管外，在风管穿过车壁的部位也应选择用软管连接。

（4）空调管路加装减震垫。汽车在路面不平的道路上行驶，发动机会产生振动，压缩机也会随之振动，同时压缩机本身也会产生机械噪声，这些噪声通过连接压缩机与蒸发器的低压管，传递到车舱内，为了阻隔或减低这些噪声的传递，低压管的管夹内的衬垫设计成内齿型，由于管夹与支架的固定采用柔性连接，在管夹和支架之间需增加减震垫。

2.1.2 利用吸声、隔声材料降噪

为提升声学结构的综合性能，经常将吸声、隔声和阻尼材料共同复合组成复合材料产品。由于不同声学材料具有不同的降噪频率特性，将两种或者多种材料复合使用，主要组分为0.6 ～50%聚氯乙烯PVC、20 ～95%的填充材料以及4 ～60%的增塑剂。在空调鼓风机的进风口、空气分配器以及部分风管内粘贴吸声材料，可利用材料的吸声效果来降低噪声。吸声材料大都是疏松多孔的，如：玻璃棉、泡沫塑料、矿碴棉、毛毡、石棉绒等。

2.2 膨胀阀降噪

在空调系统中，膨胀阀处在冷凝器与蒸发器之间，是制冷剂由液态变为气态的一个关键装置，空调系统中不同频率振动所产生的噪音都会以不同的声音模式表现在膨胀阀的出口处。空调系统膨胀阀出口处就会产生各类噪声，主要有喇叭声、鸟鸣声、啸叫声等。

（1）喇叭声频率一般在400-600Hz，属于高频噪声，在所有的空调系统中均有可能发生。特别是在压缩机开启、关闭以及平稳工作阶段都可能发生。它是由制冷剂通过膨胀阀内部各种启闭件时振动引起的。这种现象在系统高负荷工作时发生更为频繁。引起的原因为膨胀阀垂直方向的共振。解决的方法是在膨胀阀内部加装阻尼夹和减小钢珠直径来实现。

（2）鸟鸣声属于中等频率噪声，峰值一般在900-1000Hz，产生原因为空调系统在高温与高湿度环境下，制冷剂的运动与膨胀阀水平方向产生的共振。可将膨胀阀内部双顶针改为单顶针结构，并加装顶杆套得方法来减少共振。

（3）啸叫声的频率峰值在2000-5000Hz，任何空调系统都可能发生的现象。一般开始于压缩机的启动阶段，是由制冷剂气体冲击膨胀阀低压侧的顶针而引起的。这种情况频发于高负荷工况下的空调开启阶段。通过加装顶杆套、增加膨胀阀顶针的直径可以降低膨胀阀的初始容量，从而改善膨胀阀的制冷剂供给，实现噪音降低的目的。

3 结束语

随着消费者对整车舒适性要求的提高，以及车载导航等新功能对噪声要求的影响，需要对空调系统降噪技术进行系统深入的研究和分析，不断提升驾乘感受，为汽车在激烈的市场竞争中增添卖点。