汽车工程师说隔音 (工程师讲隔音)

自主品牌的SUV大受欢迎,因此雨后春笋般扎堆到这片红海里面,大家的选择可以很多,传统的只看三大件已经难以抉择,所以我们给你个小TIPS,一下就能分出高低,还能体现出这品牌的实力如何,我说的就是NVH。

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NVH是什么鬼?简单来说就是汽车安不安静,这也是普通车与豪华车的主要区别,近期有一款全民好评的自主SUV GS8要冲击20万的自主天花板,但是15-20万的区间可是合资SUV的天地,单靠三大件还不够,车必须安静并且有高级感,物超所值才是我们想要的。GS8是传祺也是广汽研究院正向NVH的研发车,所以祺技万里行活动除了验证耐久性之外,也在考验NVH。没想到的是,从广州出发经过长沙和武汉,工程师却走到湖南大学、武汉理工大学,跟教授、学生切磋NVH。拆车君节选了最精彩、最有营养的几大问题,看了大概就知道正向NVH有多难,但这是我们从业十多年来技术含量最高的一次Q&A,所以将问答分为三类,自己对号入座吧,第一类普通人能获益,第二类高智商人群能看懂,第三类神级汽车读者!

第一类人群

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Q:在NVH领域,个人感觉最近长安做得也不错,那么广汽研究院,怎么在振动噪声控制和声音品质方面,发挥自己的优势?

A:声品质是我们现在研究很重要的一个项目,但在国内很难找到合作对象,声音的大小可以客观地测量,但声品质用哪些量去表示,本身就是一个技术问题。至于说长安的势头很猛,这个也是有道理的。因为长安从2008年开始就推动NVH能力建设,所以在NVH行业,我们对长安也是比较尊重的。但是我个人认为,这几年传祺有后来追上的感觉。

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这个应该是可以用数据来验证的,长安有与GS8同级别的CS95,它可能是明年三月上市,尽管比GS8晚了半年,大家有兴趣的话可以测试一下。实际上,刚才列举的实测数据是与汉兰达的对比,GS8 NVH水平是可以媲美汉兰达的。但在NVH这个行业,我也很高兴看到现在各个主机厂都对此很关注,长安应该是最早关注的,现在我觉得做得好的就是传祺,希望自主品牌的NVH能越做越好。

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Q:传统燃油汽车、混合动力汽车、纯电动汽车,在NVH开发的流程有什么不同?这三类车的技术难题有什么一样呢?

A:新能源汽车,大家可能以为没有了发动机的噪声源,NVH就好做。但我们发现纯电动车麻烦更多,为了掩盖发动机噪声,路噪和风噪的要求就更高。还有电机的电磁噪声,解决起来很费劲,所以也不要小看新能源车。至于混合动力车,我们最近就碰到一个很大的难处,我们原来怠速的发动机是700rpm,但是到混动时,发动机要给电池充电,这时转速调高到1300rpm,就是40Hz,这个频率是我们模态设计中模态最集中的频段,比如说方向盘、后背门等。这些都是新能源车NVH开发的难点。

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Q:现在有一种主动降噪技术,有没有可能放到汽车上?

A:像刚才提到的怠速1300转的混动车,我们就使用了主动降噪技术,就是在耳边装一个扬声器,用相位相反的声音把这个噪声抵消掉,这个车还在开发阶段。现在已经量产的例子有通用的昂科威,这个不是一个新技术,20年前NISSAN公司就有这个技术,后来一直没有大量运用的原因,就是如果被动控制噪声技术已经很成熟了,主动降噪的必要性就小了。

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Q:国内汽车企业的NVH技术,和日本的汽车企业技术,有没有差距?如果有,差距主要在哪里?你在国内做了很多成功的案例,能不能把你觉得做得最成功最得意的一件跟我们分享?

A:我是比较注重NVH性能设计的,在性能设计的细节上,广汽还要再加深,因为这是一个体系的问题,需要时间和经验的积累。另外一个需要深入的是声品质提升,这也是比较难的问题。比如发动机里面会听到一些不悦耳的声音,如何将它消灭掉,这个我们自主品牌还有点差距。举个例子,先开上GA8,再回过头来开宝马,你闭着眼睛也能感觉到谁是传祺谁是宝马,所以这个差距还是有的。所以我一直强调声品质,现在我们能把振动做小,把噪声降低,但怎么把声音做得好听,还是需要研究。

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至于回国之后做的最得意的事,还是把广汽研究院NVH开发团队带起来了。我去广汽的时候,我们团队还不到30人,现在是一百多人。随着这些年的努力,大家的经验也丰富起来了,而且也形成了人才梯队。我们这个团队现在一年开发三四款车,应该说已经很有实力了,所以我最高兴的事就是我们现在这个团队。我相信在我们这个团队的努力下,传祺车的NVH水平会越来越高。

第二类人群

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Q:该怎么处理振动和噪声的关系呢?因为振动是低频的,噪声是高频的,怎样通过发动机的悬置和底盘的研究,去降低振动和处理振动和噪声的关系?

A:振动和噪声,在中低频段,控制好振动就相应地降低了噪声。实际上,我刚提到的怠速噪声,基础是把怠速振动先控制好,因为噪声是振动大就发声大,所以这点是完全不矛盾的,这种噪声称之为结构噪声。我们在前期,比如说悬置、副车架摆臂的衬套件,就进行模态解耦,比如说发动机的动力总成,这个模态它有六阶刚体模态,要把这六阶刚体模态相互解耦,而且它们距离怠速频率要离的很远。解耦率我们计算的时候,一般要优化到百分之九十以上。解耦率可以匹配得很好,但就会跟耐久性有矛盾,实际上,解耦率在百分之八十以上就可以了,所以首先把振动做好,把隔振做好,不论对振动减小和噪声减小,都是一致的。然后除了振动噪声之外,就是空气声音,例如路噪开发中,除了要减小轮胎的振动,还要把轮胎本身的噪声降低。空气噪声主要是中高频,我们主要通过声学、隔声部件把它隔掉。

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Q:在底盘橡胶件刚度设计中,NVH性能和操稳性能会有矛盾,这时听哪方的意见?

A:车的所有性能都需要在同一个车上体现,所以一个车的各个性能需要平衡。这点非常重要。一般来说,底盘橡胶件衬套刚度大,有利于操稳;刚度小,有利于NVH,或舒适性。如何去平衡,就要看一个车的定位是偏于运动性,还是舒适性。比如GS8,我们就是偏向于舒适性。就是说平衡的时候,以用户的期望、或车型的定位为标准去做取舍。当然,平衡就是兼顾,不会是单纯追求某一个性能。这就需要我们NVH工程师准备好充足的理由和数据来支持自己的观点,这是需要NVH工程师的功底。

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Q:保持NVH的量产一致性是比较难的,请问广汽是如何做的?

A:的确,NVH性能受制造精度的影响比较大,尤其是橡胶件的一致性对整车NVH影响很大。我们是从两个方面去控制。一方面,在设计阶段,我们要充分验证设计的鲁棒性。比如悬置刚度,我们会考虑到生产时刚度的偏差,对上偏差和下偏差都要验证。设计允许的偏差越大,说明设计的稳健性越好。另一方面,控制制造阶段的一致性,对一些关键零部件会按流程做检查。在生产的精细化方面广汽是非常优秀的。

第三类人群

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Q:在轮胎六分力测试方面,路噪的传递路径,有许多不同的子系统和部件,在每个子系统之间对部件分开测试,还是在整个系统中的测试?

A:我们做传递路径分析测试,或者叫TPA测试的时候,不做六分力的测试,主要是测振动和噪声。比如在路噪的TPA测试中,首先在整车状态下,在轮芯、摆臂和副车架与车身连接点车身侧布置振动加速度传感器,在人耳旁布麦克风测量声压。然后在整备车身状态(整车除去底盘系统)下,在安装点处,测不同方向的振动传递函数VTF,然后用逆矩阵法分析出各传递路径的贡献量。

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Q:我们在做整车NVH的时候,噪声有很多不同来源,我们做噪声分离的算法和测试的时候,有没有一些经验可以交流?

A:我们在做详细的TPA之前,先可以粗略地测试分析哪些是主要的振动或噪声源,特别是这个车内噪声主要是由结构噪声引起的、还是空气噪声引起?这样,可以在整车状态下,在主要可能的结构传递的路径(比如轮芯)、以及空气噪声源(比如排气尾口、发动机旁等处)分别测试振动和噪声,让后用OTPA的方法分析哪些是主要路径。明确这个主要路径之后,可以做详细的TPA分析。TPA分析非常复杂,在实际解决问题中应用不是很多。在实际工作中,我们主要用频率分析的方法来先推测哪些是主要路径。当然,理解好TPA和OTPA的原理,对理解噪声形成的机理非常有用。

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总结:

我们估计第一类和第二类的朋友最多,神级玩家也肯定有,但这个并不重要,因为只要知道正向NVH的难度有多高就可以了,所以车好不好,三大件已经不能满足,自主品牌往上走, NVH就是重中之重,也是体现主机厂竞争力的核心技术之一。

早些年我们经常听到电动车要弯道超越了,但对于广汽传祺这些做正向研发的企业来说,多年来积累的经验并非一份PPT、一张字正腔圆的嘴巴就能绕过去,就像NVH一样,无论电动车还是混合动力,只要想走高端,时间的沉淀怎可能少,所以GS8的高端路线注定要成功,而背后的功臣就是广汽研究院。(完)