汽车NVH-技术研究与应用现状

汽车NVH技术研究与应用现状东北大学车辆工程1002班白国星20102255摘要：汽车的NVH技术研究如何解决车辆运行中的噪声、振动、舒适性的问题，汽车NVH性能是评价整车性能重要指标之一。其中NVH性能测试技术自然成为汽车工程界关注的焦点。NVH性能测试流程大致如下：首先，运用整车NVH性能摸底测试方法验证轿车NVH主观感受；其次，介绍传递路径分析基本原理，并构建基本分析模型，结合传递路径分析方法与国际先进的声振数据测试系统，对可能产生问题的路径进行了声振测试、分析，并通过排除法得出该工程问题的初步诊断结论；最后，在分析、总结工程实例基础之上，建立起了整车NVH性能测试与分析一般技术流程，为工程上解决相关整车NVH问题提供参考和依据，提出整车NVH性能测试技术流程研究的意义。主题词：汽车;噪声;振动;NVH技术AutoNVHtechnologyresearchandapplicationstatusAbstract:AutoNVHtechnologyresearchhowtosolvethevehiclenoise,vibration,theproblemofcomfort,andautoNVHperformanceisoneoftheimportantindicatorsofperformanceevaluation.TheNVHperformancetesttechnologynaturehasbecomethefocusofautomotiveengineering.:NVHtestingprocessisroughlyasfollows.First,usethevehicleNVHperformancebaselinetestmethodsvalidationsedanNVHsubjectivefeeling;Secondly,introducingthebasicprincipleoftransferpathanalysis,andbuildingabasicanalysismodel,combiningtransferpathanalysismethodwiththeinternationaladvancedacousticdatatestingsystem,testandanalysistheproblemofpathwhichmaybeproduced,andthroughtheexclusionmethodobtaintheengineeringproblems'conclusionpreliminary;Finally,basedontheanalysis,summarizestheengineeringexamples,establishingtheharshnessNVHofthevehicleperformancetestandanalysisofthegeneraltechnicalprocess,providingareferenceandthebasisforengineeringvehicleNVHproblems,puttingforwardthevehicleNVHthesignificanceofperformancetestingtechnologyprocessKeywords:Car;Noise;Vibration;NVHtechnology1目录1引言............................................................................................................................12现代汽车NVH技术的发展......................................................................................13汽车NVH问题的研究方法......................................................................................34汽车NVH性能测试技术流程..................................................................................44.1NVH性能摸底测试.........................................................................................44.2传递路径分析...................................................................................................54.2.1传递路径分析基本原理.........................................................................54.2.2传递路径试验测试分析.........................................................................64.2.3整车NVH性能测试初步诊断结论......................................................64.3一般技术流程...................................................................................................65汽车NVH控制与改善措施......................................................................................66结语............................................................................................................................77参考文献....................................................................................................................711引言近年来人们环境、健康意识不断提高，人们越来越关注车辆的舒适度及声品质，较高噪声和振动的车辆不仅对周围环境产生声污染，同时也危害驾驶员和乘客的健康。随着人们对汽车乘坐舒适性期望越来越高以及世界各国有关环境保护的法规越来越严格，在竞争激烈的汽车市场上，提高车辆噪声水平已成为新的竞争焦点和技术发展方向，当前汽车NVH（Noise,Vibration&Harshness）研究也愈发受到相关科研机构和汽车生产厂家的重视。汽车的NVH特性是研究如何解决和降低车辆运行中的噪声、振动、舒适性的问题。汽车NVH性能可能受很多因素影响，振动和噪声可以是来自多方面的。工程上解决整车NVH性能问题时，很重要的一个环节就是对整车进行测试，通过一系列工程方法得出初步诊断结果。该环节必须引起高度重视，因为一旦初步诊断出错，接下来的工作都会因此而变得毫无意义，大大降低工作效率。2现代汽车NVH技术的发展传统意义上噪声控制就是降低声音的大小，仅仅考虑声级的大小和频率成分，20世纪80年代后，汽车界开始使用声品质，声品质主导的NVH开发，如发动机的声音、喷气飞机的声调组成或电动剃须刀的声学表现，都体现了声音品质某个方面。对产品声音品质的感知是表征其特点的一个重要因素。声品质不再局限于噪声的削减，塑造恰当的产品声音是一个复杂的任务，产品开发过程涉及多个步骤及工具。被国际学术界广泛认同的完整声品质定义首先由BLAUER给出：“声品质是在特定技术目标或任务内涵中声音的适宜性，声品质中定义的‘声’不是指声波这样一个物理事件，是由人耳对声音事件的听觉感知过程，并最终做出的主观判断。”汽车行业内部的声品质问题已经由最初的整车、发动机等主要部件的研究，进入各个部件和方面的研究。未来汽车的发展，环保、安全、舒适、低成本是主线，而这些主线中NVH性能占据很大比重。统计表明整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关的。良好的NVH匹配，不仅能够实现良好的动力学特性也能节省生产成本。20世纪60—70年代，西方各主要汽车公司开始关注汽车的NVH问题，我国NVH研究起步较晚，自主品牌发展到现在只有10多年的时间，从国际NVH水平来看，日本在这方面做得最好，美国也不错，欧洲次之。各国政府在NVH法规方面，并没有过于严格的规定，大多来自于顾客对车辆性能日益苛刻的要求，欧洲法规要求轿车通过噪声小于74dB，中国M2柴油机为77dB，M1类柴油机机车为75dB。良好的NVH特性可以提高汽车部件由于振动引起的早期失效风险，提高部件的可靠性。相比于国外，我国NVH水平存在着一定的差距。比如空调开时车辆怠速的噪声值，日本、北美车辆为43～45dB，而我国本土车辆往往达到50dB。汽车是一个由激励源（发动机、变速器、路面等）、振动传递器（由悬挂系统、悬置系统和边接件组成）和噪声发射器（车身）组成的系统。它包含3大声品质问题：（1）动力系统的声品质控制技术；（2）车身声品质控制技术；（3）电器系统的声品质控制技术。一般来说车辆的噪声源，主要包括：发动机，变速箱，排气系统，高速行驶时的风噪声、轮胎噪声。其他任何运动的部件都有可能发出噪声。车辆的振源，主要包括：发动机，传动系统，不平的路面。2国内企业中NVH能力已达到了一定的水准，如上海通用/泛亚汽车技术中心，有一定的开发能力，其余合资企业在国内的NVH工作主要就是物理试验认证；而国内自主品牌大多处在样车试验改进（通常与国外试验咨询公司合作）阶段，CAE能力及其与试验的糅合仍需加强。其他企业的现状如下：（1）上汽同济噪声与振动工程中心、同济大学汽车学院的NVH实验室硬件一流，且比较完备，其消声室（带低噪声转毂）为远东最大，达到1200m3，混响室为268m3，测试系统为LMS等主流设备；（2）奇瑞常规的NVH试验工程及研究与合肥工业大学的噪声振动实验室合作，而针对部分产品的NVH性能提升，主要通过与国外试验咨询公司合作的方式来完成。如：通过与意大利Prototipo试验公司的合作，针对东方之子与新旗云等车型的NVH方面多个小项目进行改进，提升产品竞争力的同时也大大提高了技术人员的水平。奇瑞已具有4套LMS的振动噪声测试系统等主流设备，成立了NVH科室，CAE方面有专门NVH分析人员；（3）一汽的NVH试验能力较早就已建立。其中噪声试验室是按国际标准所建，包括：整车噪声试验室；动力总成噪声试验室。其中整车噪声试验室为半消声室，可以进行整备质量500～12000kg，轴距在2.2～6.5m范围的各类轿车、轻型车、中型卡车、厢式车、大客车等车型的车外、车内噪声试验，动力总成噪声试验；也可以进行最大功率200kW、最大扭矩400N·m、最高转速7500r/min的发动机及其动力总成振动噪声试验研究；（4）二汽NVH方面起步较早，有专门的NVH研究组织，其消声室为6.8m×5.2m×6.0m，混响室5.6m×6.7m×5.8m。早在1996—1998年，叶志刚曾带领其团队对“乘用车内噪声试验研究分析及控制”做了比较深入的研究，其成果在东风汽车公司乘用车产品开发中得到应用，解决了乘用车车内噪声大的问题，取得了较好的效果。该项目在车身结构分析及控制中创造性应用结构声响感度函数较好地解决了发动机悬架对车内噪声的影响，后获2001年中国汽车工业科学技术进步奖；（5）重庆长安主要与朗德科技合作，2006年新建立