乘用车城市工况制动系统振动噪声试验方法

王君帅　张新峰　杜天强　马尧　窦瑞　刘晓东

摘 要：乘用车城市工况制动噪声一直以来都是行业的热点问题，也是行业的难点问题，如何缩短制动系统开发周期、加快制动系统研发进度，已经成为整车企业以及制动企业急需解决的难题。乘用车城市工况制动系统振动噪声试验方法主要围绕制动噪声与振动分类、试验所需器材介绍、测试要求、试验方法等内容进行介绍。详细阐述乘用车城市工况制动系统道路的试验方法以及过程中所有需求。

关键词：城市工况 制动噪声 道路试验方法及评价 主观评价

1 引言

随着社会的进步和汽车的快速发展，人们对于物质生活水平逐步提高，汽车已经成为大众出行最常用的交通工具。人们对其汽车的舒适性提出更高要求，其中乘用车制动系统振动噪声直接影响驾乘人员的体验，同时也是汽车行业内比较关注的行驶品质之一，也是制动系统开发的重难点课题之一。

乘用车城市工况行驶时，会受到路面环境、制动工况、驾驶习惯等不同影响，最能真切的反映现实用户用车的环境以及状况，制动系统在制动过程中不可避免地产生剧烈的振动和噪声，噪声一方面影响驾乘人员的舒适性，另一方面会加速摩擦片、制动盘的磨损，从而降低制动系统的使用寿命，增加维护保养的成本。

制动噪音是指汽车在制动过程中产生刺耳的尖叫声或摩擦声，制动噪音不仅会成为严重的的噪音污染，还会使得车内的乘员产生不舒服的感觉，影响驾驶员驾驶。乘客在城市工况行驶中，人们耳边经常听到尖锐刺耳的噪声，这种噪声就是制动系统噪声。

2 试验所需器材介绍

2.1 振动加速度传感器

应使用频响范围在100Hz～16kHz、质量小于5g的单向振动加速度传感器，传感器最高工作温度

不低于200℃，注意所选择的加速度传感器应不受电磁干扰。

2.2 车速测量仪器

车辆速度测量仪要求速度测试区间覆盖1km/h～200km/h，准确度优于±2%，采集频率不小于10Hz。

2.3 整车制动减速度传感器

应使用测量范围为±1g，准确度优于±5%。

2.4 压力传感器

量程不小于 10MPa，准确度优于±5%。

2.5 数据采集分析系统

使用多通道数据采集分析系统，应具有自动记录制动噪声的能力，A/D转换分辨率不低于24bit。数据采集分析系统中应使用抗混滤波和高通滤波，以消除混叠和趋势项的影响。

2.6 声学测量

用于噪声测量的测量系统应满足GB/T 3785.1电声学声级计规定的1型仪器的要求，频率范围至少要覆盖20kHz～20kHz的频率范围。每次测量前后，每个传声器必须用符合GB/T15173电声学声校准器规定的1级声校准器进行校准。在没有任何调整的条件下，两次校准的偏差不超过1dB。如果超差，则测量结果无效。声校准器每年检验一次。

3 测试要求

3.1 试验道路选择及驾驶员要求

乘用车城市工况道路的选取：试验全里程为16000km，分为由典型城市路况、市郊路况、快速路或高速路况组成，城市工况道路试验一个循环约200～220km。城市工况道路试验一个循环用时约6～8小时，全程设置6～8个平价点，对于相应的试验内容进行试验（试验点的区域尽可能设置在车流量比较小道路）。试验路线接近实际用车的需求。

经过专业培训的驾驶员，应具备分辨和评价不同类型的噪声、制动抖动和非制动抖动的能力，经过专业培训的驾驶员每天会按照两个班次进行试验，驾驶员驾驶路线安置之前设定好得路线驾驶，驾驶员驾驶习惯接近于普通大众的驾驶方式，驾驶路线之前设定好的路线。试验班次分为上午和下午两个班次，试验时间包括早高峰与晚高峰。

在整个试验周期中，每辆车配备不少于2人，采用上下班循环的方式，交替完成试验。路试时驾驶习惯模拟市场普通用户的驾驶习惯，通过不同城市工况评价点，在不同评价点进行相应的噪声试验或者抖动试验，试验时试验车辆的车窗需要打开，防止因为车窗原因，无法听的制动噪声。

3.2 试验准备工作

试验车辆的制动系统、悬架系统、传动系统、轮胎系统、灯光、转向及喇叭均按照整车技术条件调整到位，且悬架、转向节、轴承及轮胎等关键应已锁定。车辆完成四轮定位及轮胎动平衡调整，ABS系统功能可以正常工作，确保试验安全。为接下来的整车路试试验做好充分的准备工作。

3.2.1 试验前准备工作

试验采集设备包括：数据采集盒一个，电脑一台，显示屏，振动加速度传感器4个，麦克风一个，车速测量仪一台，减速度传感器一个，压力传感器2个，电源模块一个，温度模块一个，温湿度传感器一个，若干设备之间连接线。

试验开始前，对于新盘、新摩擦片用千分尺进行厚度的测量、拍照，并做好试验前数据记录。试验里程结束后，也要对试验后盘、试验后的摩擦片重新进行厚度的测量，并完成试验后的数据记录。

然后将刹车盘打孔，装热电偶，用于传递刹车盘温度。建议在车辆右侧，安装花环以及制动压力传感器，用于检测前后两个轮制动压力。将新盘、新摩擦片装到试验车辆上。将振动加速度传感器沾到卡钳壳体上，如下图1所示。

试验设备连接好后，在开始试验之前首先对设备的连接状态进行检查，看看各个部件之间是否都已经连接完毕，电源模块能不能正常的供电，电脑能够正常开机，显示屏是否可以正常显示。检查完毕后，开机打开数据采集的软件，对软件进行设定以及传感器标定工作。

3.2.2 试验软件设定以及传感器标定方法

首先对于噪声传感器与振动加速度传感器进行标定，使噪声传感器的数值与标定器的數值一直。对于振动加速度传感器标定用固定频率蜂鸣发生器，对比振动加速度传感器接受到是否为固定频率，对于车辆的减速度标定，需要将车辆置于水平路面，将其设定为0。对于温度传感器的标定，首先用手持温度测量设备，进行盘温的测量，将热电偶通过花环接入数采设备中，对比显示器的温度与手持温度测量的温度是否一致，若果存在不一致的情况，花环或者盘的热点偶存在正负极接反的情况。

对于数据采集软件进行设定，软件设定主要设定传感器触发条件，与数据采集的频率，建立样车试验采集的文件夹，将数据采集集中放在文件夹中，方便后期对于单班数据进行处理，单班的数据与主观评价表的信息一致。以上所有设定完毕后，即可开始路试试验，试验车辆依次通过城市工况设定好的评价点，在各个评价点开展相应的试验内容。试验结束后，将试验车辆开回基地，进行数据的拷取，针对客观数据进行处理，生成单班报告。同时对比客观数据与主观评价表进行比对。之后对于传感器进行检查。试验里程达到2000km，要进行拖滞力矩以及DTV的测量。

4 试验方法

4.1 主观评价表

主观评价时将汽车收音机等音响系统关闭。使评价车辆处于怠速状态，电动车、混合动力汽车使其处于上电状态，并松开驻车制动，关闭发动机启停及自动驻车功能。

主观评价打分采用10分制评分方法，评价分数的最小单位为0.5分，必要时也可使用 0.25 分作为最小单位。当驾驶员经过评价点时，就要对主观评价表内容给予客观真实的分数。从主观上反映乘用车的制动工况噪声。如表1所示。

主观评价表是从主观方面对于噪声反映，是客观数据收集的补充部分。主观评价表和客观收集数据要求真实反映乘用车在城市路况制动系统噪声

4.2 制动方法

4.2.1 不同制动方法的要求

①制动低鸣

车辆制动系统处于冷态状态，将全部车窗下降约1/3，汽车以低于5km/h车速缓慢行驶，并轻微踩踏制动踏板，制动管路压力不得高于0.3MPa。

②制动蠕动噪声

对于自动挡车型，车辆置于平路，前进使用 D 挡，倒车使用R挡。对于手动挡车型，选择较小坡路评价，挡位选择空挡。关闭所有车窗，缓慢松开制动踏板，观察蠕动噪声发生情况。当蠕动噪声发生后，保持制动压力使噪声尽可能持续。

③制动尖叫

将全部车窗下降约1/3，制动初速度控制在5km/h～15km/h以内，车辆以5个制动压力以及6个驾驶方向寻找制动尖叫现象，并进行主观评价。

前进制动压力：0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、3MPa。

后退制动压力：0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa。

驾驶方向：前进左转、前进右转、前进直行、倒车左转、倒车右转、倒车直行。

④制动抖动

车辆以120km/h初速度进行制动，控制制动压力为1.5MPa，使车辆减速至80km/h，并进行制动抖动主观评价。

不同制动方法对于，制动压力、速度要求都不一样。不同制动方法力求全面真实的反映乘用车城市工况制动系统噪声。

4.3 制动方法

试验每完成2000km路试，进行拖滞力矩、制动盘DTV、制动盘端面跳动等的测量，具体测量项见表2，拖滞力矩、制动盘端面跳动和 DTV 测量方法。

拖滞力矩前轮测量包括0bar、40bar的制动压力测量，测量拖滞过程中最大值、最小值、平均值。后轮的测量包括0bar、40bar以及EPB的测量，测量拖滞过程中最大值、最小值、平均值。将测量结果记录下来。

在DTV测量过程中探头与刹车盘保持一定距离，约1mm-1.5mm之间，测试位置为制动盘边缘向内10mm，测量要保持探头与测量盘是垂直，不能有任何偏移，以免影响结果。测试图片如图２所示。

分别计算制动盘端面跳动和DTV值：

a）制动盘面与传感器探头的间隙变化幅度为该制动盘面的端面跳动值；

b）两个间隙总和的变化幅度即为制动盘DTV值。

试验结束需要对刹车盘、刹车片的厚度进行测量与实验之前的数据进行对比，计算试验过程中，刹车盘、刹车片的磨损量。

5 结束语

乘用车城市工况制动系统振动噪声试验方法是一项非常复杂的系统工程，涉及试验路线选取，驾驶员专项培训、测试设备、试验方法等内容。评价需要客观数据为主要依据，主观评价表为参考，考察内容涉及制动系统噪声、制动系统抖动、拖滞力矩、端面跳动以及DTV等，本文的主要工作，总结如下：

（1）形成一套乘用车城市工况制动系统振动噪声试验方法的测试规范，填补国内在城市工况制动路试相关空白。

（2）本试验方法以及测试要求，为团标的制定提供参考，为国内整车企业以及零部件企业开展相应的试验，提供参考和依据。

（3）主观评价表、DTV的详细介绍具体的使用以及测量方法。

相信在未来，会有更多的整车企业以及零部件企业加入到乘用车城市工况制动系统振动噪声的路试当中，当然试验方法以及测试装备也会更加的完善，希望这个测试方法，可以在制动行业形成一套有效的团体标准，为下一步的发展打下良好的基础。该测试试验方法可以有效的缩短制动开发的试验周期，有力推动产品设计，优化和验证。助力整车企业和零部件企业的制动研发水平的提高。

参考文献：

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