乘用車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)NVH試驗(yàn)分析

尹紅光

摘要：在某款新開(kāi)發(fā)A級(jí)乘用車(chē)整車(chē)底盤(pán)和動(dòng)力系統(tǒng)調(diào)校過(guò)程中，以動(dòng)力總成懸置和進(jìn)排氣系統(tǒng)作為分析對(duì)象，介紹了動(dòng)力總成系統(tǒng)懸置和進(jìn)排氣系統(tǒng)的NVH分析方法論。文中引述大量實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，采用先進(jìn)的分析方法得出系統(tǒng)調(diào)校改進(jìn)方向。并且，本文是實(shí)際運(yùn)用項(xiàng)目的總結(jié)，可操作性強(qiáng)，對(duì)提高我國(guó)汽車(chē)行業(yè)整車(chē)NVH試驗(yàn)分析水平是一種很有價(jià)值的積累。

關(guān)鍵詞：NVH 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置 進(jìn)/排氣系統(tǒng) 噪聲

隨著中國(guó)乘用車(chē)市場(chǎng)日臻成熟，轎車(chē)越來(lái)越廣泛地進(jìn)入普通老百姓的家庭。隨著對(duì)汽車(chē)認(rèn)識(shí)的深入，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的關(guān)注不再僅僅局限于靚麗的外形、寬闊的空間，而且越來(lái)越關(guān)注整車(chē)的駕駛性能、經(jīng)濟(jì)性、安全性等等。整車(chē)NVH調(diào)校是提高駕駛舒適性、安全性非常關(guān)鍵的一步措施。

1.系統(tǒng)介紹

用于系統(tǒng)調(diào)校的車(chē)輛是一款開(kāi)發(fā)中的A級(jí)MPV型前置前驅(qū)轎車(chē)，通過(guò)NVH調(diào)校，對(duì)比不同參數(shù)的關(guān)鍵件（懸置、進(jìn)/排氣系統(tǒng)等）對(duì)整體性能的影響，選擇最優(yōu)化的性能參數(shù)；同時(shí)對(duì)整車(chē)NVH性能進(jìn)行綜合評(píng)估，提出修改方案，以達(dá)到符合法規(guī)、提高駕駛性能等要求。

進(jìn)行NVH調(diào)校必須具備精確的數(shù)據(jù)采集分析設(shè)備和軟件。噪聲數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要是麥克風(fēng)。車(chē)內(nèi)噪聲測(cè)量時(shí)將敏感麥克風(fēng)分別安裝于以下四個(gè)測(cè)量點(diǎn)：

左前座外側(cè)耳部；

右前座外側(cè)耳部；

左后座外側(cè)耳部；

右后座外側(cè)耳部。

2.試驗(yàn)方法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.1 進(jìn)/排氣系統(tǒng)NVH分析

2.1.1 進(jìn)/排氣系統(tǒng)

進(jìn)/排氣系統(tǒng)與車(chē)身固定結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲可以按照3.1論述的試驗(yàn)方法進(jìn)行優(yōu)化，本處不再贅述。但作為發(fā)動(dòng)機(jī)工質(zhì)更換的核心，新鮮空氣的吸入和燃燒廢氣的排出流動(dòng)型式非常復(fù)雜，不僅受到進(jìn)/排氣系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)形式的影響，還與發(fā)動(dòng)機(jī)工況、系統(tǒng)溫度場(chǎng)分布、外部環(huán)境等等復(fù)雜因素相關(guān)。因此，對(duì)進(jìn)/排氣系統(tǒng)NVH進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)邊界條件很難確定，仿真精度極低。因此由氣體流動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲分析通常采用試驗(yàn)的方法優(yōu)化。

2.1.2 試驗(yàn)方法

進(jìn)/排氣系統(tǒng)氣體流動(dòng)NVH分析通常把進(jìn)氣系統(tǒng)（包括引氣管、空氣濾清器、進(jìn)氣軟管）、排氣系統(tǒng)（排氣管、三元催化器、消聲器等）視為兩個(gè)獨(dú)立的黑箱，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比黑箱產(chǎn)生的噪聲與理論無(wú)流動(dòng)背景噪聲的差距，從而評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)噪聲的貢獻(xiàn)水平。如果差距過(guò)大，原系統(tǒng)消聲效果則有很大改進(jìn)潛力，或者系統(tǒng)消聲效果不能滿(mǎn)足要求，可以有針對(duì)性地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

為了得出無(wú)流動(dòng)背景噪聲作為參考基線(xiàn)，試驗(yàn)中引入“無(wú)限消聲器” 概念設(shè)備。所謂“無(wú)限消聲器”即一大體積消聲箱體，其消聲迷宮能大幅衰減泛頻噪聲?！盁o(wú)限消聲器”安裝于進(jìn)氣系統(tǒng)前端、排氣系統(tǒng)后端，進(jìn)入系統(tǒng)的氣體在進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)前獲得穩(wěn)壓，進(jìn)氣反射波和排氣脈沖進(jìn)入外界環(huán)境前先通過(guò)“無(wú)限消聲器”，使聲波能量極大衰減達(dá)到消聲目的。

進(jìn)/排氣系統(tǒng)NVH分析的主要指標(biāo)是車(chē)內(nèi)噪聲和車(chē)外噪聲。車(chē)內(nèi)噪聲傳感器的布置和數(shù)據(jù)測(cè)量方法與發(fā)動(dòng)機(jī)懸置NVH分析相同，即在四個(gè)乘員耳部外側(cè)位置布置麥克風(fēng)，車(chē)輛在不同負(fù)荷下，使用三檔平穩(wěn)加速使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?000r/min上升至6000r/min。所不同的是進(jìn)/排氣系統(tǒng)試驗(yàn)均在試驗(yàn)場(chǎng)道路上進(jìn)行，而不是臺(tái)架上。

車(chē)外噪聲測(cè)量數(shù)據(jù)采集麥克風(fēng)安放以及試驗(yàn)方法按照ECE R51標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2.1.3 結(jié)果分析

車(chē)內(nèi)噪聲

圖7是三檔滿(mǎn)負(fù)荷車(chē)內(nèi)噪聲試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得到以下結(jié)論：

1.安裝無(wú)限消聲器能有效抑制1000-2000r/min的進(jìn)氣車(chē)內(nèi)噪聲；

2.排氣系統(tǒng)無(wú)限消聲器對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲幾乎無(wú)影響；

3.原車(chē)引氣管長(zhǎng)度正好處于1000-3000r/min的二階共振點(diǎn)；

4.原引氣管安裝于水箱橫梁下端，被發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋遮擋，容易引入熱空氣；

5.原車(chē)空濾殼體在全范圍頻率均出現(xiàn)“喘振”現(xiàn)象；

針對(duì)以上分析采用以下措施，獲得了較好的進(jìn)氣系統(tǒng)NVH性能：

1.引氣管加長(zhǎng)70mm以上，并增加其剛度，避開(kāi)1000r/min-6000r/min頻率內(nèi)一階、二階反射共振；

2.將引氣管安裝于水箱橫梁上端以獲得環(huán)境溫度的進(jìn)氣，防止進(jìn)氣加熱；

3.增加空氣濾清器殼體剛度，抑制喘振噪聲。

車(chē)外噪聲

車(chē)外噪聲按照ECE R51標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量，車(chē)輛使用2檔和3檔進(jìn)行試驗(yàn)，2檔時(shí)所測(cè)最高噪聲和3檔最高噪聲值相加除2，得到平均值即為最終結(jié)果。最終結(jié)果可以減去1dB測(cè)量系統(tǒng)允許誤差。下表是車(chē)外噪聲試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中為抑制噪聲采取了各種對(duì)比方案，在此不詳述。

注：上表中數(shù)據(jù)未減去1dB系統(tǒng)允許誤差

原車(chē)初始值為77.7dB，法規(guī)限值為74dB。進(jìn)/排氣輻射噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲過(guò)大，使整車(chē)仍不能通過(guò)限值。進(jìn)排氣系統(tǒng)都加裝上無(wú)限消聲器后能達(dá)到76.1dB，外部噪聲消弱1.6dB。降低輻射噪聲的措施就是加裝發(fā)動(dòng)機(jī)艙底罩，從底部隔絕發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲外傳。將前述所有措施改進(jìn)，即引氣管加長(zhǎng)70mm、空濾殼體剛度加強(qiáng)，并增加發(fā)動(dòng)機(jī)艙底罩，車(chē)外噪聲能達(dá)到75.3dB，考慮到測(cè)量?jī)x器的誤差接受范圍約1dB，可以通過(guò)法規(guī)限值。另外，底部罩殼設(shè)計(jì)必須充分考慮隔音效果和發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)熱流場(chǎng)分布。

3.結(jié)論

在本次樣車(chē)的NVH調(diào)校過(guò)程中，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了全面的試驗(yàn)分析，采集了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在分析這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提出的針對(duì)性地改進(jìn)措施。對(duì)提高整車(chē)操控性能、舒適性能以及噪聲法規(guī)通過(guò)性等，起到了至關(guān)重要的作用。

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