记者探秘汽车企业NVH实验室 是什么让车子“静”下来?

汽车新闻广州日报2019-04-03 13:53
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  全媒体记者探秘汽车企业NVH实验室

  是什么让车子“静”下来?

  探秘实验室(一)

  实验室就像是一个“孵化器”,所有的创新设计,所有脑洞大开的想法最终都要经过实验室的检验才能落地。谈起实验室,相信神秘是绝大多数人的第一印象:一群穿着白大褂的专家,身边都是些叫不出名目的实验器材,在做着各种各样高深莫测的测试……为了揭开这道神秘面纱,全媒体记者将走进汽车、家居的实验室,看看专业工程师如何降低汽车的噪音、增加家具的耐久度、在高寒高温下测试汽车的性能……

  本期,记者首先探秘了汽车企业的NVH实验室。所谓NVH,就是噪声、振动与声振粗糙度的简称,简单来说就是要让汽车开起来安静,它也是汽车内在品质最综合的表现。也许对于用户来说,车内振动和车内噪音给用户的感受是最直接的,“安静”就是“安静”。而对汽车工程师来说,还可以分拆为来自“噪音”“振动”和“声振粗糙度”的影响。假如大伙有机会去参观汽车研发中心,那么一定不要错过NVH实验室。因为NVH性能开发是一项非常复杂的系统工程,综合反映汽车的内在品质,能综合反映一家汽车企业的研发技术和制造精细化。

  文、图、表/广州日报全媒体记者 周伟力

  【知多点】

  什么是NVH?

  噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写。

  噪声(Noise)主要指乘客听到的车内噪声,包括发动机噪声、进排气噪声、轮胎噪声、风噪声、传动系齿轮啮合噪声、车内面板振动辐射噪声等。另外,还有车外噪声,亦即汽车行驶中对交通环境的辐射噪声。

  振动(Vibration)主要指乘客感觉到的方向盘、地板和座椅等的抖动,通常由发动机和不平路面的激励引起。

  声振粗糙度(Harshness)通常指乘客感受到的异响、声品质(不悦耳)和汽车非平稳运动、颠簸、冲击(不平顺)等。

  优秀还是卓越?测试调校说了算

  完成NVH的性能设计,工作只完成了三分之一,剩下两部分是“仿真分析”和“测试调校”。顾名思义,“仿真分析”便是通过科技的手段进行仿真分析。这事听起来简单,做起来困难:采用什么样的仿真工具,建立什么样的数据模型,采用什么样的分析方法,如何确定仿真精度在合理范围之内……这一切,离不开丰富的经验、专业的造诣和整体把控能力。

  据了解,从传祺GS8到GM8,广汽传祺高端车型的乘坐舒适性获得业内一致好评,而NVH就是其最为突出的卖点。这其中,“仿真分析”是关键一环。对NVH进行正向研发,需要具备整车路噪、车内风噪、整车传动系统NVH、异响仿真等高难度仿真工作的能力。更为关键的是,整车仿真的精度也达到比较高的水平,整车模态与试验结果相比,误差要控制在2%以内。

  完成NVH性能设计和仿真分析之后,就需要制造出样车,进行关键的“测试调校”。NVH开发最大挑战之处在于,即便在每一个环节都做到最好,但仍需要通过测试,进行反复的调校,最终才能呈现出预期的综合性能。

  “测试调校”又分两大环节,一是试验室测试,二是NVH专用测试路面。可以将前者看成是武侠小说里的“少林寺十八铜人阵”,闯过去,意味着能力全面,没有短板。后者显然便是“实战”,只有在“实战”中脱颖而出,将遗留问题全部解决,并确保生产一致性,才有闯荡“江湖”的资本。所谓“生产一致性”,就是整车性能和效果不能只停留在试验室阶段,还要出现在最终量产车型上。

  汽车工程师是如何工作的

  汽车工程师是如何工作的:在NVH领域,风噪是扎在很多人心里的一根针。与发动机噪音、路噪不同,汽车在高速行驶时,这两种噪声源会趋于稳定,因此在听觉上会减弱。这个时候,风就成为了一个“最不安分”的因素——要么迎面撞上前风挡,发出一阵阵“噗噗”的噪音,要么切过后视镜尾侧,带来“呼呼”声和“嘶嘶”漏气的声音。

  这是一个成因极其复杂、多变的课题,关联造型设计、密封、生产精度等多个技术领域,还有最难以捉摸、不稳定的气候因素。后视镜0.5毫米的安装偏差,都可能导致风噪声偏大。如何解决?事实上没有别的办法,只有深入探究风噪产生的根源和传递路径,不断地试验、梳理和总结。几十轮的迭代优化、横跨多个技术领域的反复沟通协调、一次次的推翻重演,可能最终只能让风噪水平改善1~3个百分点。为了确保试验数据的精准性,需要不停地进行道路测试。不达标、不妥协,这便是汽车工程师们工作的主要内容。

  正是这种“锱铢必较”,才有更好的NVH性能呈现。以传祺GM8为例,在115项NVH性能客观指标中,GM8有94项优于同级新款标杆合资品牌车。其中,风噪实测值也非常理想,以120km/h行驶在高速路上时,车内噪声仅66dB,像会议室一样安静。

  被称为汽车研发的“玄学”

  在汽车研发领域,NVH被称为“玄学”,是因为影响NVH的因素多,像用户感受到方向盘抖动,原因不在方向盘装配不到位,而是由车尾部的排气管引起;安装在车门上的后视镜有0.5毫米的偏差,风噪音会明显偏大……影响噪音和震动的原因和复杂性非常广。首先,发动机、变速箱、进排气系统、不平路面、风、电子电器等都是它的振动噪声源。其次,振动和噪声形成的机理复杂,理论基础各异。再者,NVH性能受制造精度的影响很大,尤其是橡胶件的刚度控制难度较大。最后,还有最难以捉摸的、因人而异的驾驶习惯、保养维修和使用环境。

  “要开发出高质量NVH性能的车,不能仅靠后期的样车调校,而需要进行NVH的正向开发。”广汽研究院首席技术总监兼A产品线总监徐仰汇表示。从2012年加入广汽研究院后,徐仰汇全面负责NVH开发工作,建立并完善NVH正向开发流程,将NVH专业组进行细化,建立了整车NVH性能设计、车身NVH、路噪及底盘NVH等细分领域。

  其实。偷懒的做法不是没有,可以在完成车型研发之后,最后再进行后期调校;或通过与科技公司合作,采用包括主动降噪技术在内的黑科技。但徐仰汇告诉全媒体记者,NVH不仅仅是调校出来的,“一个完整的NVH正向开发流程包括NVH性能设计、仿真分析和测试调校,需要在研发之初,便进行整体规划。”

  良好的NVH是“群策群力”的成果

  那么,逆向开发可否用在NVH上?答案是否定的。逆向开发,NVH充其量只能做到“形似”,不可能做到“神似”,因为内在的品质看不到,无法复制。

  事实是,要开发好整车NVH性能,就必须做好前期的控制开发策略的制定,并把这些策略落实到汽车的设计、分析、试验整个过程,也就是说NVH开发必须有合理的、可操作的流程来保证实施。为做到这点,NHV实验室难以避免地要对“兄弟姐们”实验室提出“指标”要求。

  首先发动机要采用高刚性本体结构,使用静音链,并对曲轴扭转减震器进行精准调教,最终达到降低噪音和抑制噪音辐射的效果。其次,车身需要具备高刚度、低振动灵敏度、低噪声灵敏度的特性,以确保行驶中车身产生较小的震动和噪音。

  再次,车身要大面积采用阻尼减振垫材料、密不透声的隔声系统、多级隔振底盘系统和静音轮胎,以有效地抑制面板振动及辐射噪音。动力总成悬置布置形式也与NVH息息相关,动力总成与车身之间采用液压和橡胶悬置,能大量减少振动。

  为了降低风噪,NVH工程师还需要对微小的泄漏通道都进行了严格的密封,比如双道密封门、工艺孔堵盖等,促成优异的气密性。另外,底盘下护板的大面积使用,可有效减低底盘引起的风噪。与此同时,冷却风扇、燃油泵、空调压缩机等发声电器件都选用低噪声产品。

  汽车NVH试验室大揭秘

  我是老科,这次就让我来给大家解读一下汽车的NVH实验室吧。提及汽车试验室,多数人脑海里第一时间出现或许会是:一辆汽车摆放在巨大的隧道当中,隧道的另外一端摆放并运转一台庞大的风扇,工程师正在对汽车进行风洞测试。场面震撼,容易理解,有代入感。时至今日,风洞测试只是庞大汽车研发的一个环节。事实是,更富含科技感和含金量的试验室,比比皆是,像NVH性能开发便是其中之一。接下来,一起来看看NVH试验室的“少林寺十八铜人阵”。

  整车四立柱异响试验室

  在NVH诸多实验室中首当其冲是整车四立柱异响试验室。它可以模拟各种实际的恶劣路况和高低温极限工况,以便充分暴露整车的异响问题,为工程师提供一种便捷的异响查找及解决手段。

  其中,振动台可带动试验车振动,模拟粗糙路面、扭曲路面等不同路况。试验时,工程师坐在车内,听车在不同路面颠簸时是否有敲击声、摩擦声等异响。振动台的轴距和轮距可自动调节,可涵盖A0级到C级的乘用车。由于汽车的异响在不同温度下会有不同表现,需要在开发过程进行试验,而环境模拟舱温度和湿度可控,可模拟环境温度从-30℃~50℃。

  整车转毂消声室

  整车转毂消声室是集成转毂与消声室的多功能试验室,可以测试整车在实际行驶工况下的进排气噪声、发动机噪声、轮胎噪声、车内噪声和车外通过噪声等。

  试验室本体安装依撑着大弹簧安装,隔离周围的地基,避免了试验室周围的振动对测试状态的影响。整车转毂试验室属于半消声室,其四周和顶面挂着吸声尖劈,形成一个非常安静的声学环境,消除外界环境噪声对测试的影响,试验室的背景噪声低至13分贝(安静的图书馆噪声约40dB)。地下安装了直径1.8m的转毂,整车可以在转毂上行驶,模拟在实际道路上的行驶工况,如加速、减速和匀速行驶等。

  混响室及全消声室

  混响室是一个能在所有边界上全部反射声能,并在其中充分扩散,使各处能量密度均匀分布的试验室。混响室与消声室的区别就在于,消声室是吸收声音,而混响室是反射声音。

  混响室主要用来测定材料的吸声系数与隔声性能。例如,在车辆地板隔声量的测试中,通过混响室扬声器主动发声,声音穿过地板,传递至隔壁的全消声室,测量计算混响室与全消声室噪声差值,即为地板部件的隔声量。在全消声试验室,还可以测试空调风管、冷却风扇、燃油泵等部件的噪声。

  模态及噪声传函试验室、气密性试验室

  模态及噪声传函试验室,也是一个半消声环境的试验室,采用的是平板吸声结构。模态试验中,激振器作为激励,振动传递至车身或者零部件,采用振动传感器采集各点振动数据,这些数据经过可视化处理即可车身变形,即“模态”。

  气密性试验室是检查汽车车身各连接部位是否有泄漏现象的试验室。气密性试验中,气泵维持一定的气压,对车内空腔进行充气(烟雾),以检查车辆的密封性能,漏出气量越少,气密性就越好。

  声品质试验室&零部件异响实验室

  声品质试验室是年轻人最不能错过的一个实验室。该实验室对声音品质进行评价、分析的试验室。整个房间墙面做过有效的声学处理,能够有效隔绝外部声源,同时保证人耳处于最舒适的噪声环境内。声品质试验室采用专用的以万元计算的录音设备、耳机与音箱,每个耳机、音箱和配套的功放设备在频率响应和增溢都经过专业标定,目的是能够实现声音的真实再现。

  零部件异响试验室相对比较“枯燥”,其主要是对零部件级的异响测试、评价和异响解析。要确保上万个零件组装到一辆车上之后,不会因为装配问题和共振原因,产生预料之外的噪音和震动,必须进行反复的测试。

[责任编辑:沭阳新闻哥]

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