診断から解決まで – スピーディに

車内騒音の問題に対して、どのような対策が考えられるか？高度なツールと手法を適用することで、車内騒音の原因を迅速に特定・検証し、解決策を導き出すことが可能となります。

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自動車車業界のエンジニアは、騒音、振動、乗り心地（NVH）に関する車両設計を行いながら、市場投入までの時間を短縮するというプレッシャーを受け続けています。車両構造内で数千もの部品が相互に影響し合うため、騒音は予測が難しく、設計段階での対応も容易ではありません。エンジニアは問題を予測し、最終フェーズでNVHの問題を特定して解決するための適切なツールと専門知識が必要です。

試行錯誤では解決できなかった

ある事例では、Vibroacusticaは、数ヶ月にわたって作業していた顧客を支援し、ある程度の成功を収めて、暖房、換気、空調（HVAC）システムの変更時に始まった車内車騒音問題のソースを特定することができました。回転数1300～1500RPMでは、車内騒音が約10dB前後増加していました。

エンジニアは、騒音の原因がHVACシステム自体なのか、それとも音を伝達している経路なのかを把握しようとしていました。HVACの騒音伝搬は複数の発生源と経路、および複数の固有振動数が相互に結合することで生じます。そのため、従来の試行錯誤的手法では、主要な騒音源や主要な伝達経路を特定することは困難でした。

伝達経路解析

Vibroacusticaは2010年からブリュエル・ケアーのパートナーであり、ラテンアメリカ全域に向けてエンジニアリングサービスを提供しています。また、冷凍用コンプレッサーの設計・製造の経験も有しています。

Vibroacusticaのエンジニアは顧客のエンジニアと協力し、Source Path Contribution（SPC）手法、実験モード解析、実稼働振動形状（ODS）分析を含む高度な手法を適用して、問題を完全に理解しました。

SPC手法は、騒音の原因を特定し、取るべき方向性を示す上で基本でした。この手法により、エンジニアはHVACシステムから発生した振動が受信位置でどのような影響を及ぼすかを理解でき、騒音を特定の原因まで遡って追跡することができました。

次数とその周波数：120～130ヘルツの周波数で5.8の順序。コンプレッサーは5つのピストンを持ち、プーリー比は1.16であることに起因します。

最適な対応を見つける

問題の原因を理解することは、成功する解決策を導く上で不可欠です。エンジニアはエネルギー伝播マップを用いて、騒音として車内に伝わるエネルギーの流れを可視化しました。このマップにより、仮説の整理が可能となり、SPC法の適用につなげることができました。

エネルギー伝播マップから、問題を引き起こす可能性のある要因を示す仮説図が作成されました。

SPC手法を使用しています

We use the SPC methodology to estimate the operational forces and then use these forces to simulate internal noise and develop noise control solutions by simulation, looking for the internal noise level and spectrum.

Edmar Baars Co-founder Vibroacustica

最適な対応を見つける

これらの手法を用いて、エンジニアリングチームは、問題の主原因が新型コンプレッサーであることを突き止めました。新型コンプレッサーは吐出ガスの脈動が大きく、コンデンサーの固有振動数を励起し、さらにフロントシャーシの固有振動数と結合していました。

構造の動力伝達経路を変更するオプションは、シャーシの変更、コンデンサーの変更、ラジエーター/コンデンサーアセンブリパッドの変更など、いくつか存在しました。しかし、チームは、この種の解決策を追求することはしばしば複雑で効果が低く、別の回転数や周波数に問題を移してしまうリスクがあることを理解していました。代替の解決策としては、励起を抑制する、すなわちコンデンサーに伝わる脈動を低減する方法があります。

異なる容量の10種類のフィルター構成が評価され、約130 Hz付近で15 dBの減衰基準を満たすか確認されました。

限られた時間を考慮し、エンジニアはコンプレッサーとコンデンサー間の高圧配管にリアクティブアコースティックフィルターを導入することを決定しました。音響有限要素法による数値シミュレーションにより体積を定義しました。騒音低減効果をシミュレーションし、音量の異なる複数のフィルタ構成で、130Hz付近で15dB軽減基準を満たすかどうかを評価しました。

検証済みのソリューション

提案されたソリューションを確認するために、プロトタイプが構築され、車でテストしました。内部圧力レベルの結果は、1350 RPMで10dB低減しました。そこで提案された解決策は、エアコンディショニングシステムをオフにしたときと同じレベルまで内部の騒音レベルを下げることに成功しました。

わずか10日間で、エンジニアは車内部の騒音の主な原因を明確に特定し、プロトタイプタイプテストに基づいてソリューションを開発および検証することができ、この種の問題に関連する方法論とシミュレーションを適用することの大きな利点を示しました。

ACをオン/オフしたときのエンジン回転数と車内全体の音圧レベル

実際、Vibroacusticaはこれらの解決策をさまざまな状況で問題解決やベンチマーキング、課題の深い理解のために引き続き活用しています。Vibroacusticaの創設者の一人であるエドマール・ベアーズは次のように説明しています。「SPC手法で運用力を推定し、その力を利用して内部騒音をシミュレーションし、内部の騒音レベルとスペクトルを探してシミュレーションによる騒音制御ソリューションを開発しています。SPC法は、主となる伝達とソリューションの特定、修正の評価、サブシステムの感度の比較、加振力の推定を行うことができる非常に貴重なツールです」

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目次

試行錯誤では解決できなかった

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最適な対応を見つける

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