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汽车头条

舒适性如何造就 带您了解汽车的新第三极“NVH”

沈欣 2019年01月09日 13:57

到底什么是汽车品质?相信很多人有不同的看法,有人会认为是材质,有人会认为是汽车装配水平或者接缝,有人还会认为是乘坐舒适性的感受,总之,品质这个词在每个人理解中都略有不同。

其实,随着中国汽车整体质量水平持续提升,自主品牌与合资品牌在质量水平上差距也越来越小,而中国消费者在买车这个问题上除了要求新车没什么大的质量问题外,对车辆的乘坐舒适性也提出了更高的要求。谈到乘坐舒适性,不得不谈到NVH这门“汽车玄学”。NVH是噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写。它给汽车用户最直接的感受,就是乘坐的舒适性和静谧性。

相比之前的发动机技术和底盘技术,NVH技术的控制已经成为了衡量汽车企业技术端口产品质量的第三极。

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整车NVH性能好不好,往往和发动机标定策略、悬置设计、传动系统匹配、车身刚度等密切相关。NVH是衡量汽车制造质量的一个综合性指标,直接反映了汽车的品质。在竞争加剧的汽车行业,不少车企如长安吉利,北汽等都投入巨资,把提升NVH性能做成卖点。

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汽车NVH特性的研究国内外并没有统一的客观评价方法。一般是将汽车的NVH特性分为十个等级,通过专家实际乘坐的感受来评价好坏。对于普通消费者来说,NVH还停留在概念上。NVH不像发动机参数一样,写在车主手册里。老司机这样描述NVH:怠速时,在车内,把手按在面板上,抖动细小均匀,无不规则颤动;基本听不到发动机噪声,完全凭个人体验和经验。

不过,如果拆分一下NVH的测定办法,也是可以从数据上客观反应车辆的品质特点的,而这次,我们就在北京汽车研究院的帮助下,通过测试北京汽车绅宝智行这款车,了解到了NVH对于车辆品质优劣的重要性。

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首先,我们先拆分一下NVH这个词,噪声(Noise)、振动(Vibration)与声振粗糙度(Harshness)。

噪声,是人感到厌烦的声音,而我们能听到的声音范围主要在20Hz–20000Hz之间,主要是由频率、幅值和声音品质决定。低于20Hz的是次声波,高于20000Hz的是超声波。振动,是人身体感受到的物体运动,我们感知到较敏感的振动范围主要在0.5Hz–50Hz,主要是由频率、幅值和方向决定。微风中荡漾的船,频率较低,人们感受不到振动。当频率较高时,相同的振动能量下,振幅就会变小,人们感受也不明显。声振粗糙度,是粗糙、刺耳、不协调的感受,是噪声和振动的混合效果,主要和发动机及路面激励力相关。

NVH的设计开发就是要抑制车辆运转及行驶过程中产生的振动和噪声,打造舒适、静谧的驾乘空间。

我们首先测试了一下北京汽车绅宝智行的车内噪音,使用便携测试仪测试,车外声音达到了64.6分贝,而进入车内,关上车门,音乐声明显有所减弱,车内仅有33.6分贝。车内外的数据整整相差了31分贝,其噪声隔绝和吸收的能力十分不错。

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国内也有一些企业将车内噪音低作为卖点,之前别克君越,上汽MG都测过自己的产品,在怠速情况下车内噪音只有36分贝左右,而此次北京汽车绅宝智行做的测试,也显示出在车辆怠速情况下,车内噪音也可以控制在36分贝以下,而这是一款车内噪音控制良好的高品质产品的特征之一。

如何能够控制这些噪音?北京汽车研究院的负责人介绍说,整车对车身涂胶,车门防水膜,空腔隔断等多个“漏点”进行优化,升整车密封性。这样的设计,将嘈杂隔离驾驶舱外,车内安静舒适,即使在嘈杂的市区,车内的乘客不用提高嗓音来交谈,完全不用担心外界噪音的影响,而这只是其中之一。

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北京汽车绅宝智行为例,全车共有21处高性能声学包装,大面积采用了环保性能和吸声性能都非常好的双组份雪丽棉,还具备防潮防霉的特点,与吸声性能较差、容易吸湿发霉的单组份吸音棉或废纺毡材料有很大区别。

而通过研究,匀速行驶噪声的主要包括动力系统的振动结构噪声和空气辐射噪声、胎噪、路噪以及风噪。从传递路径上对这些影响因素做分类,绅宝智行也是从这些方面来提升NVH性能,这也是这款车能够更好解决车内噪声问题的主要原因之一。

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例如在高速公路上行驶的时候,能够测试的绅宝智行车内噪音在40公里/小时和90公里/小时相差不多,只有4分贝左右的浮动,其中绅宝智行60km/h匀速噪声的指标仅为58分贝,优于同级车60分贝以上的标准,匀速车内噪声较CS55低2~3.5dB,相当于C-ECAP银牌水平。

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这就是因为在研发之初,北京汽车研究院对于绅宝智行的后视镜、A柱区域的造型结构提出了优化方案,降低了风噪对NVH静谧的影响。最后经风洞试验调校,设计出让消费者满意的风噪性能。此外,整车还采用了较厚的翼子板隔音棉、双层车门密封条、门槛梁密封条等多项措施,最大程度地阻断、衰减了风噪。

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了解了减小车内噪音的各种办法,我们再来说说振动,这个很多车主都深有体会,有一些车在怠速的情况下车档把和方向盘一直抖个不停,而这只是车辆振动的最直观的体现,在使用过程中,还能感受到振动带来的车辆部分零件刺耳的低频和高频噪音,而振动和噪音又是密不可分的。

根据振动和噪音产生的位置,我们来看看北京汽车绅宝智行为了降低这些让人烦的东西,都做了哪些工作。

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发动机的燃烧噪声,这个很好理解,可燃混合气在气缸中燃烧产生的气缸压力通过活塞、连杆、曲轴、主轴承传到机体或者引起结构表面的振动而辐射出来的噪声,称之为燃烧噪声。打个简单的比方,就像是爆竹爆炸产生的声音,只不过燃烧噪音在气缸内通过其他机构传出来了。

绅宝智行为了降低发动机进气噪声,在进气系统管路上,共设计有三个不同频率的谐振腔。谐振腔的频率是经过精心调校的,针对特定的噪声频率专门开发的。空滤器的壳体往往也是进气噪声较大的辐射源,增加空滤器壳体刚度能够有效降低进气辐射噪声。绅宝智行专门针对空滤器壳体进行了优化,壳体刚度达到300N/mm。

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还有重要的振动和噪声的来源是机械噪声,由于机械设备运转时,部件间的摩擦力、撞击力或非平衡力,使机械部件和壳体等发声体产生无规律振动而辐射出的噪声。

齿轮变速箱、织布机、球磨机、车床等发出的噪声是典型的机械噪声。提高机器制造的精度,改善机器的传动系统,减少部件间的撞击和摩擦,正确地校准中心调整好平衡,适当地提高机壳的阻尼等,都可以使机械振动尽可能地减低,这也是从声源上降低噪声的办法。

而在这方面,在设计之初,绅宝智行采用车身结构CAE仿真优化分析,对车身结构进行优化设计,使得整备车身结构模态提升至30Hz,车身大钣金模态提升至70Hz以上,进行合理避频设计,有效避免车辆在各工况下的共振轰鸣。

动力总成悬置采用了较大的悬置尺寸,橡胶量较同级别车型多20%,其隔振性能达到25dB以上,远超行业普遍要求20dB,有效地隔离了动力总成噪声。车身地板铺满厚度达到3mm的阻尼材料,优秀隔声减震技术的应用,实现了从喧嚣到静谧的阻断和衰减。

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空气动力噪声是另一个很多用户都了解的问题,而这与车身设计有直接的关系。

一般说来,空气动力噪声是直接向大气辐射的。主要可以分成进气噪声、排气噪声和风扇噪声。当然,一般车上的排气管上都会有消音装置,将大部分的排气噪声给消除了。而城乡结合部有些非主流小青年非常喜欢干的事情就是将排气管上的消音装置给拆了,自以为那种排气噪声就是赛车的声音,真是太天真了。

你也许会说,发动机的声音这么大,是不是电动车声音就小了?确实,电机由于不需要燃烧,燃烧和进排气噪音是没有的,机械结构也比发动机简单,机械噪音也更小。因此电动机的噪声确实比发动机小很多,但电机的电磁噪声是一种高频的噪声,而人耳对这种频率的噪声更加敏感,听起来更不舒服。因此电机噪声的优化也是一门很大的学问。

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在空气动力噪声方面,绅宝智行在数据阶段就对风噪进行了仿真分析,对外后视镜、A柱区域的造型结构进行了优化。在实车阶段,到同济大学风洞试验室进行了风阻、风噪的测试。为了降低风噪,绅宝智行增加了较厚的翼子板隔音棉,采用了双层车门密封条,增加了门槛梁密封条等多项措施。

绅宝智行采用了SAAB 95的悬架结构,具有优秀的操稳性能,同时为了兼顾车辆舒适性,采用了双级隔振结构,能够有效隔离路面传递至车身的振动激励,降低车辆行驶时的振动和路噪,使得乘客感受到如沙发般的路振体验。为了降低路噪,我们还对轮胎进行了五轮优化调校,选用的佳通轮胎柔中带刚,刚柔并济,既保证了轮胎的耐用性,又兼顾了舒适性;轮辋重达12.2kg,侧向刚度达到同级别车领先水平。

此外,绅宝智行采用了双边共两个排气口的排气消声器,排气口隐藏式设计,消声器容积达到29L,可以提供优秀的消声效果,怠速时排气口噪声低至50dBA。

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还有我们熟悉的胎噪,胎噪是车辆在高速行驶时,轮胎与路面磨擦所产生的,视路况车况来决定胎噪大小,路况越差胎噪越大,另外柏油路面与混泥土路面所产生的胎躁有很大区别(主要通过:四车门、后备箱、前叶子板、前轮弧产生和传递)。

 

 舒适性如何造就 带您了解汽车的新第三极“NVH”

一般来说,胎噪主要由三部分组成:一是轮胎花纹间隙的空气流动和轮胎四周空气扰动构成的空气噪音,二是胎体和花纹部分震动引起的轮胎震动噪音,特别是一些轮胎的材质偏硬,特别容易让车主感受到路噪;三是路面不平造成的路面噪音,特别是行驶在坑坑洼洼的路面时,胎面与地面的磨擦、冲击产生噪音,并与挡泥板、翼子板等部件的震动形成共鸣放大传入车内。这就相当于路面在唱难听得要死的歌,这些部件就是麦克风放大之后传到了车内。

要想降低胎噪,可以采用花纹经过特殊设计的低噪音轮胎。也可以做隔音,通过阻隔胎噪向驾驶舱的传播来减少胎噪等等。

所以,在控制轮胎所产生的噪音方面,绅宝智行匹配了高性能的佳通轮胎,并进行了五轮优化调校,既保证了轮胎的耐用性,又兼顾了舒适性。轮辋的侧向刚度更是达到了同级领先水平,可以减少轮胎受路面激励的振动向悬架传递,坐在车内的乘客,几乎感觉不到路面的振动,长时间驾驶更舒适。

NVH是自主品牌迈向高端品质的必经之路,是众多品牌的必争之地,虽然现在行业没有相关的标准,但NVH是每个整车企业都在努力的方向,长安吉利,上汽,北汽都是中国自主品牌的标杆企业,也是NVH控制最突出的企业,而他们仍然在继续努力。

(来源:车问网)

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