汽車(chē)NVH測(cè)試評(píng)價(jià)方法

汽車(chē)NVH測(cè)試評(píng)價(jià)方法張滿(mǎn)良;安宏偉;崔玉祥【摘要】本文針對(duì)汽車(chē)NVH測(cè)試評(píng)價(jià)，分別從汽車(chē)NVH關(guān)注點(diǎn)、評(píng)價(jià)要求和條件做了介紹，并就汽車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲、動(dòng)力總成懸置隔振和支架共振頻率、懸掛隔振特性等方面進(jìn)行了較詳細(xì)的實(shí)例評(píng)價(jià).【期刊名稱(chēng)】《環(huán)境技術(shù)》【年(卷)，期】2011(000)006【總頁(yè)數(shù)】8頁(yè)(P43-50)【關(guān)鍵詞】NVH對(duì)標(biāo);支架共振頻率;動(dòng)力總成懸置隔振;懸掛振動(dòng)傳遞率;主觀評(píng)價(jià);客觀測(cè)試【作者】張滿(mǎn)良;安宏偉;崔玉祥【作者單位】大友科技北京總部;大友科技北京總部;大友科技北京總部【正文語(yǔ)種】中文近年來(lái)，由于市場(chǎng)客戶(hù)要求的提高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)程度的激烈和產(chǎn)品性能的提升，使得制造廠家對(duì)汽車(chē)NVH的性能越來(lái)越重視，具有良好NVH性能的汽車(chē)是他們的目標(biāo)。整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，建立可靠的NVH評(píng)價(jià)能力是NVH性能開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)和必要手段。NVH評(píng)價(jià)一般用于對(duì)標(biāo)分析、問(wèn)題診斷和產(chǎn)品驗(yàn)證。常規(guī)的評(píng)價(jià)方法有主觀評(píng)價(jià)、客觀測(cè)試評(píng)價(jià)、CAE仿真評(píng)價(jià)、聲音品質(zhì)評(píng)價(jià)。?主觀評(píng)價(jià)：通過(guò)汽車(chē)駕駛操作，對(duì)其進(jìn)行主觀感受，采用打分或分級(jí)的方式對(duì)整車(chē)和系統(tǒng)的NVH水平進(jìn)行定性評(píng)價(jià)。主要用于對(duì)標(biāo)分析和問(wèn)題診斷。?客觀測(cè)試評(píng)價(jià)：采用測(cè)試的方式，對(duì)車(chē)輛的NVH水平進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。用于對(duì)標(biāo)分析、問(wèn)題診斷和產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證。?CAE仿真評(píng)價(jià)：通過(guò)CAE仿真的方式，對(duì)車(chē)輛的NVH水平進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，目前主要是車(chē)身結(jié)構(gòu)和空腔模態(tài)、單位力輸入的振動(dòng)和噪聲傳遞特性分析評(píng)價(jià)，一般為對(duì)比評(píng)價(jià)。一般用于對(duì)標(biāo)分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證。本文主要從客觀測(cè)試出發(fā)，舉例介紹了車(chē)內(nèi)噪聲、動(dòng)力總成懸置、懸架隔振的評(píng)價(jià)方法，以供相關(guān)的人士參考。要做好NVH評(píng)價(jià)，首先要確定NVH的關(guān)注點(diǎn)。關(guān)注點(diǎn)一般從用戶(hù)、專(zhuān)業(yè)人士、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需要、性能提升需要等角度來(lái)確定。戶(hù)關(guān)注點(diǎn)：主要是整車(chē)NVH特性，如常用駕駛工況下車(chē)內(nèi)噪聲大小、座椅、地板、方向盤(pán)、后視鏡等觸覺(jué)和視覺(jué)感受到的振動(dòng)大小。業(yè)人士關(guān)注點(diǎn)：除用戶(hù)關(guān)注點(diǎn)外，還要關(guān)注在一些非常用駕駛工況和一些極限駕駛工況下的整車(chē)、系統(tǒng)和部件的NVH特性。場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需要的關(guān)注點(diǎn)：競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品在哪些NVH特性方面超過(guò)自己的產(chǎn)品，這些特性在市場(chǎng)上是否是其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。該關(guān)注點(diǎn)一般僅局限于某些關(guān)鍵特性。能提升需要的關(guān)注點(diǎn)：現(xiàn)有產(chǎn)品在哪些NVH特性方面還不足，需要改善。在新一代產(chǎn)品中是否將其作為賣(mài)點(diǎn)。NVH關(guān)注點(diǎn)也可從車(chē)身、底盤(pán)懸掛、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和關(guān)鍵模態(tài)4個(gè)方面來(lái)考慮：對(duì)車(chē)身系統(tǒng)，關(guān)注的NVH現(xiàn)象有轟鳴聲、儀表板振動(dòng)/抖動(dòng)、方向盤(pán)振動(dòng)、座椅振動(dòng)、機(jī)-電系統(tǒng)噪聲、空調(diào)暖風(fēng)系統(tǒng)噪聲（HVAC）、車(chē)外噪聲、風(fēng)噪聲。對(duì)底盤(pán)懸掛系統(tǒng)，關(guān)注的NVH現(xiàn)象有道路〃轟隆”聲、減震器〃咯咯”聲、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的“嘶嘶”、“嗚嗚”聲和異響、制動(dòng)噪聲/振動(dòng)、方向盤(pán)抖動(dòng)/擺動(dòng)。對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)注NVH現(xiàn)象有發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)/抖動(dòng)、啟動(dòng)/熄火時(shí)的噪聲和振動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)附件噪聲、排氣/進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲、變速箱噪聲、橋噪聲（后輪驅(qū)動(dòng)）等。整車(chē)和系統(tǒng)的模態(tài)分布與NVH共振特性有非常密切的關(guān)系，因此需要關(guān)注的關(guān)鍵模態(tài)有車(chē)身的垂直扭轉(zhuǎn)和彎曲、空腔縱向、轉(zhuǎn)向柱彎曲模態(tài)等；底盤(pán)系統(tǒng)的車(chē)架或副車(chē)架彎曲和扭轉(zhuǎn)、懸掛上前后偏頻、懸掛下垂直同向跳動(dòng)和反向跳動(dòng)等模態(tài)；動(dòng)力總成系統(tǒng)的剛體、彎曲、傳動(dòng)軸彎曲、排氣系統(tǒng)彎曲模態(tài)等。評(píng)價(jià)條件對(duì)于做好NVH評(píng)價(jià)，保證重復(fù)性、一致性和可比性非常關(guān)鍵，所以應(yīng)建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)條件。一般從以下方面考慮：試車(chē)輛要求車(chē)輛保養(yǎng)完好，滿(mǎn)足車(chē)輛技術(shù)條件，完成磨合里程至少500公里；試場(chǎng)地要求測(cè)試評(píng)價(jià)場(chǎng)地應(yīng)在國(guó)家級(jí)試驗(yàn)場(chǎng)或具有同等條件的試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行，評(píng)價(jià)路面包括平滑路面、粗糙路面和沖擊路面，路面均應(yīng)保持干燥、清潔、無(wú)積水和積雪。平滑路面應(yīng)選擇盡量長(zhǎng)的直線道，粗糙路面選擇如試車(chē)場(chǎng)的小卵石路或鄉(xiāng)村路，沖擊路面選擇減速帶路面等。候環(huán)境要求測(cè)試評(píng)價(jià)環(huán)境應(yīng)符合GB/T12534-90《汽車(chē)道路試驗(yàn)方法通則》3.4的規(guī)定。環(huán)境噪聲應(yīng)低于被測(cè)噪聲10dB；輛載荷條件試驗(yàn)載荷按輕載、半載、滿(mǎn)載兩種狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)。輕載狀態(tài)定義為整備質(zhì)量加一名駕駛員；半載狀態(tài)定義為整備質(zhì)量和一名駕駛員，再加一名測(cè)試工程師和儀器設(shè)備質(zhì)量。滿(mǎn)載狀態(tài)定義為滿(mǎn)載設(shè)計(jì)載荷，滿(mǎn)足軸載質(zhì)量設(shè)計(jì)技術(shù)要求。載荷可以是乘員，也可以是人體模型，人體模型需摸擬人體狀態(tài)固定可靠。2.5輛工作工況測(cè)試評(píng)價(jià)一般分為定置和行駛工況。主要工況有怠速、定置轉(zhuǎn)速掃描、高檔低速、急加速、緩加速、滑行、勻速、勻速。由于NVH評(píng)價(jià)方法內(nèi)容很多，限于篇幅，本文的重點(diǎn)在車(chē)內(nèi)噪音、動(dòng)力總成懸置、懸掛隔振等方面介紹。針對(duì)某個(gè)乘用車(chē)，我們做了車(chē)內(nèi)噪聲評(píng)價(jià)、動(dòng)力總成懸置和支架的測(cè)試評(píng)價(jià)。載荷為滿(mǎn)載，測(cè)試在國(guó)內(nèi)某試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。測(cè)試以3檔為例。內(nèi)噪音評(píng)價(jià)車(chē)內(nèi)噪音評(píng)價(jià)分怠速、勻速、加速和減速噪音。測(cè)點(diǎn)以車(chē)內(nèi)駕駛員和成員耳旁為主。本文以勻速和急加速、緩加速、滑行為例進(jìn)行評(píng)價(jià)。測(cè)點(diǎn)在駕駛員和乘員耳旁。速車(chē)內(nèi)噪聲測(cè)試勻速噪聲評(píng)價(jià)按車(chē)速分中低速和高速。對(duì)乘用車(chē)來(lái)說(shuō)，一般中低速指80km/h以下，主要評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣引起的結(jié)構(gòu)和空氣穿透噪聲；而高速則指80km以上，主要評(píng)價(jià)風(fēng)噪和輪胎噪聲傳到車(chē)內(nèi)的空氣聲。測(cè)試路面為平滑路面。測(cè)試項(xiàng)目為車(chē)內(nèi)聲壓級(jí)（dBA）、響度（Sones）、語(yǔ)音清晰度指數(shù)（AI%）等。本文僅對(duì)該乘用車(chē)的聲壓測(cè)試進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1，總體看車(chē)內(nèi)噪音較差，特別是中低速，根據(jù)1/3倍頻譜分析，主要集中在315Hz的倍頻帶內(nèi)，這與發(fā)動(dòng)機(jī)有很大的關(guān)系。速和滑行噪聲加速噪聲分急加速（WOT）、緩加速（Part-load），主要評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲、進(jìn)排氣噪聲。滑行主要評(píng)價(jià)傳動(dòng)系、道路噪聲。對(duì)該乘用車(chē)在急加速、緩加速、滑行行駛條件下測(cè)量，測(cè)點(diǎn)為駕駛員耳旁、副駕駛員耳旁、左后乘員耳旁和右后乘員耳旁，各測(cè)點(diǎn)總噪聲級(jí)（20Hz-1000Hz）結(jié)果見(jiàn)圖3。對(duì)其進(jìn)行階次后處理分析，分別提取第2、3、4、5、6階。以第4、6階為例，其貢獻(xiàn)見(jiàn)圖4和圖5。評(píng)價(jià)結(jié)論：車(chē)內(nèi)噪音在WOT時(shí)比緩加速和和滑行時(shí)聲壓級(jí)高很多，特別在低速時(shí)；在WOT時(shí)，4、6階有很高的共振量級(jí)，對(duì)低速時(shí)的總聲壓級(jí)貢獻(xiàn)很大。在后座也有很高的二階噪聲。在高速時(shí)前座有很高的二階噪聲；在WOT時(shí)，高的共振量級(jí)與懸置支架共振和差的懸置衰減相對(duì)應(yīng)。力總成懸置和支架評(píng)價(jià)動(dòng)力總成懸置分怠速、定置加速、急加速、緩加速、滑行負(fù)荷條件下測(cè)試評(píng)價(jià)，測(cè)點(diǎn)為左懸、右懸、后懸置的主被動(dòng)邊的X、Y、Z三個(gè)方向的垂直加速度。本文以急加速、緩加速、滑行為例進(jìn)行評(píng)價(jià)。懸置評(píng)價(jià)左懸置主被動(dòng)邊在急加速、緩加速、滑行負(fù)荷條件下振動(dòng)加速度及隔振效果見(jiàn)圖6。對(duì)其進(jìn)行階次后處理分析，得到發(fā)動(dòng)機(jī)邊和車(chē)身邊的第2、3、4、5、6階次貢獻(xiàn)。以急加速為例，發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)身邊階次貢獻(xiàn)分別見(jiàn)圖9和圖10。發(fā)動(dòng)機(jī)邊支架共振頻率見(jiàn)表2。從附圖8可看出，在急加速時(shí)2500r/min（250Hz）6階車(chē)身邊的峰值，與車(chē)內(nèi)噪聲的峰值一致。急加速時(shí)在2500r/min時(shí)主被動(dòng)邊6階振動(dòng)見(jiàn)表3。評(píng)價(jià)結(jié)論：支架共振頻率剛好處于可接受邊緣；WOT時(shí)有差的懸置衰減從而引起車(chē)內(nèi)峰值噪音。懸置評(píng)價(jià)右懸置主被動(dòng)邊在急加速、緩加速、滑行負(fù)荷條件下振動(dòng)加速度及隔振效果見(jiàn)附圖5，對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)身邊分別進(jìn)行與左懸置相同的階次貢獻(xiàn)分析，分析結(jié)果如下：發(fā)動(dòng)機(jī)邊支架沒(méi)有明顯共振。但在X、Y、Z三個(gè)方向3500r/min（6階350Hz）附近存在一個(gè)小峰，但量級(jí)較小。振動(dòng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)2階支配，特別是Z向。Z向在6000r/min的量級(jí)大約70m/s2，在可以接受的范圍內(nèi)。在4700r/min（2階）存在一個(gè)峰，這可能與發(fā)動(dòng)機(jī)附件的共振有關(guān)，但與車(chē)內(nèi)噪聲關(guān)系不大。車(chē)身邊振動(dòng)在3500r/min（6階350Hz）有明顯的峰，特別是急加速，緩加速也比較明顯，但該峰在發(fā)動(dòng)機(jī)邊不明顯。見(jiàn)表4。評(píng)價(jià)結(jié)論：在急加速時(shí)，懸置衰減都很差。車(chē)內(nèi)噪聲的峰值與懸置隔振性能差也有關(guān)系。懸置評(píng)價(jià)后懸置主被動(dòng)邊在急加速、緩加速、滑行負(fù)荷條件下振動(dòng)加速度及隔振效果見(jiàn)圖8，對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)身邊分別進(jìn)行與左懸置相同的階次貢獻(xiàn)分析，分析結(jié)果如下：發(fā)動(dòng)機(jī)邊支架在X、Y向有很強(qiáng)的共振。共振頻率見(jiàn)表5。共振頻率大約為230Hz，有點(diǎn)太低，為不可接受。在3950r/min6階、4700r/min5階、5800r/min4階Z方向都有很尖的峰，頻率大約為395Hz。230Hz的峰與車(chē)內(nèi)噪聲相關(guān)性很高。車(chē)身邊的結(jié)果顯示，對(duì)于X方向與發(fā)動(dòng)機(jī)邊有相同的峰值。對(duì)于急加速、緩加速和滑行工況下，后懸置在共振處有很差的振動(dòng)衰減。見(jiàn)表6。評(píng)價(jià)結(jié)論：對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)邊和車(chē)身邊，振動(dòng)峰值與車(chē)內(nèi)噪音的峰值相關(guān)性很高。后懸置支架頻率太低，懸置隔振也很差，從而引起車(chē)內(nèi)噪聲的有較大的峰值。掛隔振特性評(píng)價(jià)懸掛的隔振特性與車(chē)內(nèi)振動(dòng)車(chē)內(nèi)振動(dòng)和道路噪聲有很密切的關(guān)系。評(píng)價(jià)一般分為低速粗糙路（試驗(yàn)場(chǎng)中等強(qiáng)度的可靠性路面，激勵(lì)頻率較低，如小卵石路）和中速C級(jí)以上公路（如年久失修的瀝青路或較平的鄉(xiāng)村路）。本文的評(píng)價(jià)分別在某試驗(yàn)場(chǎng)的卵石路乙和某地的鄉(xiāng)村路上進(jìn)行，按照前后懸掛上、下傳遞率表示。在卵石路上在滿(mǎn)載和半載工況下進(jìn)行了測(cè)量評(píng)價(jià)，見(jiàn)表7：在鄉(xiāng)村路上的測(cè)試進(jìn)行了不同的兩臺(tái)車(chē)對(duì)標(biāo)測(cè)試，車(chē)速60km/h，載荷為半載。從圖1、圖2中可看出，甲車(chē)（圖中紅線）在（39~50）Hz有差的隔振率，超過(guò)0.4，且存在峰值；右前懸100Hz以上隔振很差。從圖1、2中可看出，乙車(chē)（圖中綠線）右前懸在100Hz以下有良好的隔振率，左前懸在200Hz之內(nèi)有非常好的隔振效果。總體優(yōu)于甲車(chē)。NVH特性的評(píng)價(jià)對(duì)于汽車(chē)NVH性能開(kāi)發(fā)具有重要的意義，也是其工作的基礎(chǔ)。本文只是針對(duì)有限的幾項(xiàng)NVH特性介紹了較詳細(xì)的評(píng)價(jià)方法，實(shí)際上汽車(chē)NVH評(píng)價(jià)方法具有非常廣泛的內(nèi)容，對(duì)于汽車(chē)整車(chē)的每個(gè)NVH子特性以及每個(gè)子系統(tǒng)和部件都應(yīng)建立科學(xué)的、可靠和一致的評(píng)價(jià)方法。要做好NVH評(píng)價(jià)工作，有經(jīng)驗(yàn)的人才培養(yǎng)、良好的測(cè)試分析設(shè)備、知識(shí)和數(shù)據(jù)的不斷積累是至關(guān)重要的?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】GB/T12534-90《汽車(chē)道路試驗(yàn)方法通則》GB/T18697-2002《聲學(xué)汽車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲測(cè)量方法》AntonioVecchio,HermanVanderAuwerae