動力傳動系統NVH性能優化

劉 勇

動力傳動系統NVH性能優化

劉 勇

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330000）

為了提升動力傳動系統噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH）性能，解決某車型的動力傳動NVH問題，文章分析了動力傳動系統NVH問題分類及離合器在減弱動力傳動系統NVH問題中的作用。探究了離合器的減振參數對于不同類型的NVH問題的影響，介紹了動力傳動NVH調校的通用性流程并且運用在解決實際工程問題過程中。通過調整離合器的減振參數，優化了某車型的動力傳動NVH問題，取得了良好的效果，為同類問題的研究提供了一定的借鑒。

動力傳動系統；噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH）性能；離合器；調校；性能優化

NVH性能是指車輛運行中的噪聲（Noise），振動（Vibration）與聲振粗糙度（Harshness）[1]。隨著人們對汽車舒適性需求的不斷提高，客戶購車過程中考慮汽車NVH性能的比重越來越大，提升汽車的NVH性能成為廠家提高產品競爭力的重要手段。NVH的來源主要有三大方面，空氣動力學（如風躁）、機械結構（如發動機，傳動系統）、電子電器（如電流聲，電機噪音）[2]。而作為車輛主要的振動和噪聲來源的動力傳動系統的NVH研究就顯得格外重要。

1 動力傳動NVH

1.1 動力傳動系統NVH問題分類

汽車動力傳動系的彎曲振動和扭轉振動不僅具有各自的固有振動特性，而且還彼此影響，形成振動耦合現象[3]。所以動力傳動系統的NVH問題比較復雜，需要系統性分析。動力傳動系統相關NVH問題可以總結為幾類，如起步抖動、蠕行異響、加速異響、減速異響、加速傳動系共振、減速傳動系共振等。

1.2 離合器在動力傳動NVH問題中的作用

離合器作為動力傳動系統中主要的減振零部件，對于改善動力傳動NVH問題有著重要作用。離合器的減振參數，如剛度、阻尼等的調整對于改善動力傳動系統的NVH問題有良好的效果。

針對怠速工況的異響，主要通過調整離合器預減振剛度或阻尼來解決；針對爬行工況異響，主要通過調整離合器一級減振剛度或阻尼來解決；加速/滑行/tipin（快踩油門）/tipout（快松油門）工況工作范圍為主減振區間，這些工況異響問題需通過調整主減振剛度或阻尼來解決，由于主減振彈簧要保證發動機最小1.2倍發動機承扭，剛度一般不建議減小，主要通過調整主減振阻尼值來減小扭振峰值。針對預減振剛度阻尼，怠速工況下，如由于減振能力不足導致的rattle（敲擊噪音），需要減小預減振剛度或阻尼（如熱車rattle），如由于承扭能力不足使彈簧處于完全壓并狀態（傳輸扭矩已經超過彈簧最大承扭能力，彈簧被壓死狀態）導致rattle，需要增大預減振剛度或者阻尼；針對1/2擋滑行工況，如由于一級減振承扭能力不足導致rattle，需要增大剛度或者阻尼；針對行駛/滑行/ tipin/tipout工況由于共振引起的rattle，需要增大阻尼來減小共振峰值，如非共振引起的rattle，一般由于阻尼過大未啟動減振效果，通過減小阻尼來優化。

2 動力傳動NVH調校流程

在項目開發過程中，可以通過調校離合器減振參數來優化動力傳動NVH問題，圖1是離合器調校的參考流程。

調校需求階段處于項目立項階段，根據項目定義及變更情況，初步判斷是否需要進行NVH調校工作，根據經驗，涉及到動力總成，整車最大總質量（Gross Vehicle Mass, GVM），底盤等變更均需進行調校。此階段需要將調校需求傳遞給項目組，申請樣車資源，供應商測試資源，組建由駕駛性主觀評估工程師，NVH工程師及零部件工程師組成的工作小組，并將調校計劃放入項目主計劃中。

圖1 調校流程圖

主觀評價對駕駛性的對標和指導駕駛性改善十分重要[4]。當項目首批驗證下車體的樣車裝車完成后，組織小組進行針對動力傳動系統NVH的專項駕評，如果存在相關的NVH問題，則確認需要進行NVH調校；如果狀態良好，則跳過NVH調校過程，直接驗證極限參數件。

參數調校的過程需在實車測試飛輪及一軸轉速波動，以及駕駛室內的噪聲值，根據測試的客觀數據來分析主觀駕評的問題，并根據不同的問題特點調整特定的參數。設置了新的參數后，制作樣件進行驗證，主客觀評估問題已優化至可接受范圍后，小組進行駕評確認，確認當前樣件狀態。如果小組意見仍然不可接受，則繼續優化直至接受。

由于制造公差的存在，離合器的減振參數是一個范圍，由于無法消除制造公差，需根據供應商的制造能力確認減振參數的公差，并驗證公差內上下極限的樣件是否滿足要求，極限件均滿足要求后即可凍結設計狀態。

3 工程應用

3.1 問題背景

公司開發某輕卡車型，在現有平臺匹配全新發動機變速箱。該改動相當于全新的動力總成系統，較易出現動力傳動系統的NVH問題，應當進行動力傳動NVH的調校開發。車輛具體參數如表1所示。

表1 車輛參數表

車輛NVH專項駕評中發現，存在滿載節氣門全開（Wide Open Throttle, WOT）工況4擋 1 500 r/min，5擋1 400 r/min左右傳動系統共振，造成駕駛室轟鳴嚴重，小組一致意見表示不可接受，需進行調校優化。

3.2 問題客觀測試準備

為了將問題客觀化以及有數據進行對比分析優化效果，需客觀測試各工況下動力傳動系統的各部件的轉速波動，如發動機、變速箱、傳動軸，并測試駕駛室內的噪聲情況。對車輛布置飛輪轉速傳感器，一軸轉速傳感器，輸出軸轉速傳感器，并在座椅滑軌上布置振動傳感器。如圖2、圖3所示。

圖2 變速箱傳感器布置圖

圖3 駕駛室傳感器布置圖

基本測試工況如表2所示，區分空載和滿載工況進行測試，結合主觀駕評結果，僅分析主觀駕評存在問題的工況。

表2 測試工況表

3.3 客觀測試結論

主觀駕評中，工況9、10存在問題，工況9、10的測試數據如圖4、圖5所示。圖4是發動機和一軸的角加速度表，可以清楚地看到一軸在1 500 r/min有一個明顯的角加速度峰值，達到2 058 rad/s2，與主觀駕評結果吻合。從圖5可以看到一軸角加速度峰值在1 400 r/min，達到3 237 rad/s2，與主觀駕評結果吻合。

圖4 原件滿載4擋WOT

圖5 原件滿載5擋WOT

3.4 參數優化調校

由于該問題存在于加速工況，屬于主減振區間，可調整主減振剛度來轉移共振區間，或者調整主減振阻尼來消除共振峰值。前文講過主減振剛度與發動機扭矩相關，一般不做減小。根據經驗及調整難度，選擇增大主減振阻尼來優化該問題。表3是原件及優化件的減振參數對比。

表3 離合器減振參數值

3.5 優化效果分析

優化后樣件測試結果如圖6、圖7所示，從圖中可以看到，4擋一軸角加速度的峰值從4擋 2 058 rad/s2降低到1 237 rad/s2，5擋一軸角加速度的峰值3 237 rad/s2降低到了1 436 rad/s2，優化效果十分明顯。對于優化件的駕評小組的打分也達到了6分以上，具體信息如表4所示。

在確定了合格的樣件后還需進行極限件測試，根據供應商公差控制能力及成本等因素綜合考量，設置二級阻尼值為75 Nm～135 Nm，并制作極限樣件駕評，駕評結果均為可接受。以此鎖定離合器設計狀態，批量生產10臺離合器并裝車駕評，駕評無問題，整個動力傳動NVH調校完成。

圖6 優化件滿載4擋WOT

圖7 優化件滿載5擋WOT

表4 優化效果對比

4 總結

通過分析離合器各減振參數對動力傳動NVH的不同問題的影響，建立了通用化的動力傳動NVH調校流程，并通過運用該流程對某車型的動力傳動NVH問題進行調校，客觀測試和主觀駕評均取得了良好的效果。對同類型的車輛動力傳動NVH性能開發具有一定的參考借鑒意義。

[1] 薛亮,黃森.汽車NVH 技術研究現狀與展望[J].汽車零部件,2013(5):78-81.

[2] 李小北.汽車傳動軸高頻嘯音NVH問題研究與解決[J].汽車實用技術,2020,45(5):69-72.

[3] 蔣國平,王國林,陳步達,等.車輛動力傳動系振動研究述評[J].江蘇理工大學學報(自然科學版),2000(3): 22-26.

[4] 關坤.乘用車雙離合變速箱NVH和駕駛性評價方法的應用[J].汽車科技,2020(1):55-61.

NVH Performance Optimization of Powertrain System

LIU Yong

( Jiangling Motors Company Limited, Nanchang 330000, China )

In order to improve the noise,vibration,harshness(NVH) performance of the powertrain system and solve the powertrain NVH problem of a vehicle model, the classification of the powertrain system NVH problem and the role of the clutch in reducing the powertrain system NVH problem are analyzed, and the influence of the damping parameters of the clutch on different types of NVH problems is introduced.This paper introduces the universal process of powertrain NVH adjustment, and in the process of solving practical engineering problems, the powertrain NVH problem of a certain vehicle model is optimized by adjusting the damping parameters of the clutch, which has achieved good results and provided a certain reference for the research of similar problems.

Powertrain system;Noise,vibration,harshness(NVH) performance;Clutch;Adjustment;Performance optimization

U463.21

A

1671-7988(2022)24-115-04

U463.21

A

1671-7988(2022)24-115-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.024.021

劉勇（1990—），男，碩士，工程師，研究方向為動力傳動系統，E-mail:287060853@qq.com。