乘用車動力系統NVH試驗分析

尹紅光

摘要：在某款新開發A級乘用車整車底盤和動力系統調校過程中，以動力總成懸置和進排氣系統作為分析對象，介紹了動力總成系統懸置和進排氣系統的NVH分析方法論。文中引述大量實際測量數據，采用先進的分析方法得出系統調校改進方向。并且，本文是實際運用項目的總結，可操作性強，對提高我國汽車行業整車NVH試驗分析水平是一種很有價值的積累。

關鍵詞：NVH 發動機懸置 進/排氣系統 噪聲

隨著中國乘用車市場日臻成熟，轎車越來越廣泛地進入普通老百姓的家庭。隨著對汽車認識的深入，消費者對汽車的關注不再僅僅局限于靚麗的外形、寬闊的空間，而且越來越關注整車的駕駛性能、經濟性、安全性等等。整車NVH調校是提高駕駛舒適性、安全性非常關鍵的一步措施。

1.系統介紹

用于系統調校的車輛是一款開發中的A級MPV型前置前驅轎車，通過NVH調校，對比不同參數的關鍵件（懸置、進/排氣系統等）對整體性能的影響，選擇最優化的性能參數；同時對整車NVH性能進行綜合評估，提出修改方案，以達到符合法規、提高駕駛性能等要求。

進行NVH調校必須具備精確的數據采集分析設備和軟件。噪聲數據采集設備主要是麥克風。車內噪聲測量時將敏感麥克風分別安裝于以下四個測量點：

左前座外側耳部；

右前座外側耳部；

左后座外側耳部；

右后座外側耳部。

2.試驗方法和試驗數據分析

2.1 進/排氣系統NVH分析

2.1.1 進/排氣系統

進/排氣系統與車身固定結構所產生的振動噪聲可以按照3.1論述的試驗方法進行優化，本處不再贅述。但作為發動機工質更換的核心，新鮮空氣的吸入和燃燒廢氣的排出流動型式非常復雜，不僅受到進/排氣系統本身結構形式的影響，還與發動機工況、系統溫度場分布、外部環境等等復雜因素相關。因此，對進/排氣系統NVH進行系統仿真時邊界條件很難確定，仿真精度極低。因此由氣體流動產生的振動噪聲分析通常采用試驗的方法優化。

2.1.2 試驗方法

進/排氣系統氣體流動NVH分析通常把進氣系統（包括引氣管、空氣濾清器、進氣軟管）、排氣系統（排氣管、三元催化器、消聲器等）視為兩個獨立的黑箱，通過試驗對比黑箱產生的噪聲與理論無流動背景噪聲的差距，從而評價系統對噪聲的貢獻水平。如果差距過大，原系統消聲效果則有很大改進潛力，或者系統消聲效果不能滿足要求，可以有針對性地對系統進行改進。

為了得出無流動背景噪聲作為參考基線，試驗中引入“無限消聲器” 概念設備。所謂“無限消聲器”即一大體積消聲箱體，其消聲迷宮能大幅衰減泛頻噪聲。“無限消聲器”安裝于進氣系統前端、排氣系統后端，進入系統的氣體在進入進氣系統前獲得穩壓，進氣反射波和排氣脈沖進入外界環境前先通過“無限消聲器”，使聲波能量極大衰減達到消聲目的。

進/排氣系統NVH分析的主要指標是車內噪聲和車外噪聲。車內噪聲傳感器的布置和數據測量方法與發動機懸置NVH分析相同，即在四個乘員耳部外側位置布置麥克風，車輛在不同負荷下，使用三檔平穩加速使發動機轉速從1000r/min上升至6000r/min。所不同的是進/排氣系統試驗均在試驗場道路上進行，而不是臺架上。

車外噪聲測量數據采集麥克風安放以及試驗方法按照ECE R51標準進行。

2.1.3 結果分析

車內噪聲

圖7是三檔滿負荷車內噪聲試驗數據。根據試驗數據可得到以下結論：

1.安裝無限消聲器能有效抑制1000-2000r/min的進氣車內噪聲；

2.排氣系統無限消聲器對車內噪聲幾乎無影響；

3.原車引氣管長度正好處于1000-3000r/min的二階共振點；

4.原引氣管安裝于水箱橫梁下端，被發動機艙蓋遮擋，容易引入熱空氣；

5.原車空濾殼體在全范圍頻率均出現“喘振”現象；

針對以上分析采用以下措施，獲得了較好的進氣系統NVH性能：

1.引氣管加長70mm以上，并增加其剛度，避開1000r/min-6000r/min頻率內一階、二階反射共振；

2.將引氣管安裝于水箱橫梁上端以獲得環境溫度的進氣，防止進氣加熱；

3.增加空氣濾清器殼體剛度，抑制喘振噪聲。

車外噪聲

車外噪聲按照ECE R51標準測量，車輛使用2檔和3檔進行試驗，2檔時所測最高噪聲和3檔最高噪聲值相加除2，得到平均值即為最終結果。最終結果可以減去1dB測量系統允許誤差。下表是車外噪聲試驗數據，其中為抑制噪聲采取了各種對比方案，在此不詳述。

注：上表中數據未減去1dB系統允許誤差

原車初始值為77.7dB，法規限值為74dB。進/排氣輻射噪聲和發動機噪聲過大，使整車仍不能通過限值。進排氣系統都加裝上無限消聲器后能達到76.1dB，外部噪聲消弱1.6dB。降低輻射噪聲的措施就是加裝發動機艙底罩，從底部隔絕發動機噪聲外傳。將前述所有措施改進，即引氣管加長70mm、空濾殼體剛度加強，并增加發動機艙底罩，車外噪聲能達到75.3dB，考慮到測量儀器的誤差接受范圍約1dB，可以通過法規限值。另外，底部罩殼設計必須充分考慮隔音效果和發動機艙內熱流場分布。

3.結論

在本次樣車的NVH調校過程中，對動力系統進行了全面的試驗分析，采集了大量的試驗數據。在分析這些試驗數據的基礎上提出的針對性地改進措施。對提高整車操控性能、舒適性能以及噪聲法規通過性等，起到了至關重要的作用。

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