乘用车动力系统NVH试验分析

尹红光

摘要：在某款新开发A级乘用车整车底盘和动力系统调校过程中，以动力总成悬置和进排气系统作为分析对象，介绍了动力总成系统悬置和进排气系统的NVH分析方法论。文中引述大量实际测量数据，采用先进的分析方法得出系统调校改进方向。并且，本文是实际运用项目的总结，可操作性强，对提高我国汽车行业整车NVH试验分析水平是一种很有价值的积累。

关键词：NVH 发动机悬置 进/排气系统 噪声

随着中国乘用车市场日臻成熟，轿车越来越广泛地进入普通老百姓的家庭。随着对汽车认识的深入，消费者对汽车的关注不再仅仅局限于靓丽的外形、宽阔的空间，而且越来越关注整车的驾驶性能、经济性、安全性等等。整车NVH调校是提高驾驶舒适性、安全性非常关键的一步措施。

1.系统介绍

用于系统调校的车辆是一款开发中的A级MPV型前置前驱轿车，通过NVH调校，对比不同参数的关键件（悬置、进/排气系统等）对整体性能的影响，选择最优化的性能参数；同时对整车NVH性能进行综合评估，提出修改方案，以达到符合法规、提高驾驶性能等要求。

进行NVH调校必须具备精确的数据采集分析设备和软件。噪声数据采集设备主要是麦克风。车内噪声测量时将敏感麦克风分别安装于以下四个测量点：

左前座外侧耳部；

右前座外侧耳部；

左后座外侧耳部；

右后座外侧耳部。

2.试验方法和试验数据分析

2.1 进/排气系统NVH分析

2.1.1 进/排气系统

进/排气系统与车身固定结构所产生的振动噪声可以按照3.1论述的试验方法进行优化，本处不再赘述。但作为发动机工质更换的核心，新鲜空气的吸入和燃烧废气的排出流动型式非常复杂，不仅受到进/排气系统本身结构形式的影响，还与发动机工况、系统温度场分布、外部环境等等复杂因素相关。因此，对进/排气系统NVH进行系统仿真时边界条件很难确定，仿真精度极低。因此由气体流动产生的振动噪声分析通常采用试验的方法优化。

2.1.2 试验方法

进/排气系统气体流动NVH分析通常把进气系统（包括引气管、空气滤清器、进气软管）、排气系统（排气管、三元催化器、消声器等）视为两个独立的黑箱，通过试验对比黑箱产生的噪声与理论无流动背景噪声的差距，从而评价系统对噪声的贡献水平。如果差距过大，原系统消声效果则有很大改进潜力，或者系统消声效果不能满足要求，可以有针对性地对系统进行改进。

为了得出无流动背景噪声作为参考基线，试验中引入“无限消声器” 概念设备。所谓“无限消声器”即一大体积消声箱体，其消声迷宫能大幅衰减泛频噪声。“无限消声器”安装于进气系统前端、排气系统后端，进入系统的气体在进入进气系统前获得稳压，进气反射波和排气脉冲进入外界环境前先通过“无限消声器”，使声波能量极大衰减达到消声目的。

进/排气系统NVH分析的主要指标是车内噪声和车外噪声。车内噪声传感器的布置和数据测量方法与发动机悬置NVH分析相同，即在四个乘员耳部外侧位置布置麦克风，车辆在不同负荷下，使用三档平稳加速使发动机转速从1000r/min上升至6000r/min。所不同的是进/排气系统试验均在试验场道路上进行，而不是台架上。

车外噪声测量数据采集麦克风安放以及试验方法按照ECE R51标准进行。

2.1.3 结果分析

车内噪声

图7是三档满负荷车内噪声试验数据。根据试验数据可得到以下结论：

1.安装无限消声器能有效抑制1000-2000r/min的进气车内噪声；

2.排气系统无限消声器对车内噪声几乎无影响；

3.原车引气管长度正好处于1000-3000r/min的二阶共振点；

4.原引气管安装于水箱横梁下端，被发动机舱盖遮挡，容易引入热空气；

5.原车空滤壳体在全范围频率均出现“喘振”现象；

针对以上分析采用以下措施，获得了较好的进气系统NVH性能：

1.引氣管加长70mm以上，并增加其刚度，避开1000r/min-6000r/min频率内一阶、二阶反射共振；

2.将引气管安装于水箱横梁上端以获得环境温度的进气，防止进气加热；

3.增加空气滤清器壳体刚度，抑制喘振噪声。

车外噪声

车外噪声按照ECE R51标准测量，车辆使用2档和3档进行试验，2档时所测最高噪声和3档最高噪声值相加除2，得到平均值即为最终结果。最终结果可以减去1dB测量系统允许误差。下表是车外噪声试验数据，其中为抑制噪声采取了各种对比方案，在此不详述。

注：上表中数据未减去1dB系统允许误差

原车初始值为77.7dB，法规限值为74dB。进/排气辐射噪声和发动机噪声过大，使整车仍不能通过限值。进排气系统都加装上无限消声器后能达到76.1dB，外部噪声消弱1.6dB。降低辐射噪声的措施就是加装发动机舱底罩，从底部隔绝发动机噪声外传。将前述所有措施改进，即引气管加长70mm、空滤壳体刚度加强，并增加发动机舱底罩，车外噪声能达到75.3dB，考虑到测量仪器的误差接受范围约1dB，可以通过法规限值。另外，底部罩壳设计必须充分考虑隔音效果和发动机舱内热流场分布。

3.结论

在本次样车的NVH调校过程中，对动力系统进行了全面的试验分析，采集了大量的试验数据。在分析这些试验数据的基础上提出的针对性地改进措施。对提高整车操控性能、舒适性能以及噪声法规通过性等，起到了至关重要的作用。

参考文献：

[1]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社.

[2]林逸，马天飞，等.汽车NVH特性研究综述[J].汽车工程，2002（3）.

[3]Analytical and Experimental Development to Improve Powertrain System Induced Vehicle NVH Isuues[M].2006-01：1533.

[4]The Future of NVH Testing—An End Users Perspective [M].2005-01：2270.