长城汽车股份有限公司动力研究院河北省保定市071000长城汽车股份有限公司动力研究院河北省保定市071000
摘要：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。
关键词：NVH；发动机悬置；进/排气系统；噪声
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：①左前座外侧耳部；②右前座外侧耳部；③左后座外侧耳部；④右后座外侧耳部。
2、试验方法和试验数据分析
2.1悬置nvh分析
2.1.1发动机悬置
乘用车发动机悬置的布置形式有四点方式和三点方式两种，该试验样车采用四点方式。四点方式的4点分别为左、右、前、后，左、右悬置中心与动力总成轴向惯性中心重合或偏上，前、后悬置位于发动机下方。左、右悬置主要承力并衰减主要振动；前、后悬置主要用于轴向转动、摆脱约束。
2.1.2试验用悬置样件硬度选择
悬置的主要阻尼元件是橡胶、液压轴等，其功能是对动力总成主要振动的解耦，衰减发动机向车身传递的振动。当动力总成质量、质心和悬置安装点等物理参数确定后，根据这些边界条件可以计算出最佳隔振效果的悬置橡胶元件的理论刚度。设计悬置时，根据悬置结构形式调整橡胶硬度，以获得理想的刚度特性。
2.1.3试验方法
为有效测量出每处悬置对振动、噪声的贡献，采取移去测试目标悬置与车身连接的方式，在该点用独立支撑的方式支撑发动机，使之保持与整车原有的安装状态，但发动机振动不会传到车身上去。其它悬置按照正常方式安装，并正常传递振动.然后以固定的加速度将发动机转速从1000r/min缓慢加速至6000r/min，采集车内噪声数据。与4点均正常安装的悬置噪声特性进行对比，可得出被测试目标悬置对整车车内噪声贡献水平。
再重新安装已移去的悬置，移去另一目标悬置，按上述步骤重新测量车内噪声水平，直至所有悬置测量完毕。
测量时也可视排气系统与车神连接的橡胶元件为一独立的悬置，按相同的方法测量排气系统连接元件对车内噪声的影响。
2.1.4试验结果分析及改进措施
通过以上试验分析可知，对车内噪声贡献最大的悬置点是右悬置，为此以右悬置为例介绍后续试设计、计算、研究验调校方法。选择具有不同阻尼特性橡胶组件的右悬置，试验取硬度分别为35、40、45（原车）、55HS的4种样件，在4个悬置点布置振动传感器（3个方向），在试验场以3挡缓慢均匀加速，使发动机转速从l000r／min上升到6000r／min，分别测量车辆满载、半载、滑行时的“转速一振动”特性和车内噪声，综合对比评价不同硬度的右悬置振动噪声水平。硬度为40HS的右悬置在满载和滑行时，在常用转速范围内减振效果都非常理想。硬度为40HS的右悬置组件悬置侧和车身侧测得的振动对比，可以看出振动水平下降非常明显。尤其是单刚度特性橡胶悬置，欲获得好的车内噪声效果，必须结合隔音等措施综合考虑。3挡满载硬度为40HS的右悬置隔振效果通过以上分析可知硬度为40HS的右悬置组件降噪综合性能最佳。另外3点悬置按同样的试验和分析方法确定最优橡胶硬度。
2.2进/排气系统NVH分析
2.2.1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。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。
2.2.2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ECER51标准进行。
2.2.3结果分析
车内噪声：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引气管加长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ECER51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。
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。
结语：以动力总成悬置和进排气系统作为分析对象，介绍动力总成系统悬置和进排气系统的NVH分析方法论。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]范习民等著，基于系统工程原理的汽车NVH正向设计流程.机械工程与自动化，2008.
[2]郭荣，万钢等.车内噪声传递路径分析方法探讨[J].振动.测试与诊断，2010.