汽车NVH测试评价方法

文 | 大友科技北京总部 张满良 安宏伟 崔玉祥

汽车NVH测试评价方法

文 | 大友科技北京总部 张满良 安宏伟 崔玉祥

本文针对汽车NVH 测试评价，分别从汽车NVH 关注点、评价要求和条件做了介绍，并就汽车车内噪声、动力总成悬置隔振和支架共振频率、悬挂隔振特性等方面进行了较详细的实例评价。

NVH对标；支架共振频率；动力总成悬置隔振；悬挂振动传递率；主观评价；客观测试

引言

近年来，由于市场客户要求的提高、市场竞争程度的激烈和产品性能的提升，使得制造厂家对汽车NVH的性能越来越重视，具有良好NVH性能的汽车是他们的目标。整个产品开发过程中，建立可靠的NVH评价能力是NVH性能开发的基础和必要手段。NVH 评价一般用于对标分析、问题诊断和产品验证。

常规的评价方法有主观评价、客观测试评价、CAE仿真评价、声音品质评价。

·主观评价：通过汽车驾驶操作，对其进行主观感受，采用打分或分级的方式对整车和系统的NVH水平进行定性评价。主要用于对标分析和问题诊断。

·客观测试评价：采用测试的方式，对车辆的NVH水平进行定量评价。用于对标分析、问题诊断和产品试验验证。

·CAE 仿真评价：通过CAE仿真的方式，对车辆的NVH 水平进行预测评估，目前主要是车身结构和空腔模态、单位力输入的振动和噪声传递特性分析评价，一般为对比评价。一般用于对标分析和产品设计验证。

本文主要从客观测试出发，举例介绍了车内噪声、动力总成悬置、悬架隔振的评价方法，以供相关的人士参考。

1.车NVH关注点

要做好NVH评价，首先要确定NVH 的关注点。关注点一般从用户、专业人士、市场竞争需要、性能提升需要等角度来确定。

1.1.户关注点：主要是整车NVH特性，如常用驾驶工况下车内噪声大小、座椅、地板、方向盘、后视镜等触觉和视觉感受到的振动大小。

1.2.业人士关注点：除用户关注点外，还要关注在一些非常用驾驶工况和一些极限驾驶工况下的整车、系统和部件的NVH特性。

1.3.场竞争需要的关注点：竞争对手的产品在哪些NVH特性方面超过自己的产品，这些特性在市场上是否是其竞争优势。该关注点一般仅局限于某些关键特性。

1.4.能提升需要的关注点：现有产品在哪些NVH特性方面还不足，需要改善。在新一代产品中是否将其作为卖点。

NVH关注点也可从车身、底盘悬挂、动力传动系统和关键模态4个方面来考虑：

对车身系统，关注的NVH现象有轰鸣声、仪表板振动/抖动、方向盘振动、座椅振动、机-电系统噪声、空调暖风系统噪声（HVAC）、车外噪声、风噪声。

对底盘悬挂系统，关注的NVH现象有道路“轰隆”声、减震器 “咯咯”声、动力转向系的“嘶嘶”、“呜呜”声和异响、制动噪声/振动、方向盘抖动/摆动。

对动力传动系统关注NVH现象有发动机噪声、发动机振动/抖动、启动/熄火时的噪声和振动、发动机附件噪声、排气/进气系统噪声、变速箱噪声、桥噪声（后轮驱动）等。

整车和系统的模态分布与NVH共振特性有非常密切的关系，因此需要关注的关键模态有车身的垂直扭转和弯曲、空腔纵向、转向柱弯曲模态等；底盘系统的车架或副车架弯曲和扭转、悬挂上前后偏频、悬挂下垂直同向跳动和反向跳动等模态；动力总成系统的刚体、弯曲、传动轴弯曲、排气系统弯曲模态等。

2.车NVH评价条件

评价条件对于做好NVH评价，保证重复性、一致性和可比性非常关键，所以应建立统一的评价条件。一般从以下方面考虑：

2.1.试车辆要求

车辆保养完好，满足车辆技术条件，完成磨合里程至少500公里；

2.2.试场地要求

测试评价场地应在国家级试验场或具有同等条件的试验场地进行，评价路面包括平滑路面、粗糙路面和冲击路面，路面均应保持干燥、清洁、无积水和积雪。 平滑路面应选择尽量长的直线道，粗糙路面选择如试车场的小卵石路或乡村路，冲击路面选择减速带路面等。

2.3.候环境要求

测试评价环境应符合GB/T 12534-90《汽车道路试验方法通则》3.4的规定。环境噪声应低于被测噪声10dB；

2.4.辆载荷条件

试验载荷按轻载、半载、满载两种状态进行测试评价。轻载状态定义为整备质量加一名驾驶员；半载状态定义为整备质量和一名驾驶员，再加一名测试工程师和仪器设备质量。 满载状态定义为满载设计载荷，满足轴载质量设计技术要求。载荷可以是乘员，也可以是人体模型，人体模型需摸拟人体状态固定可靠。

2.5.辆工作工况

测试评价一般分为定置和行驶工况。主要工况有怠速、定置转速扫描、高档低速、急加速、缓加速、滑行、匀速、匀速。

3.车NVH评价方法实例介绍

由于NVH评价方法内容很多，限于篇幅，本文的重点在车内噪音、动力总成悬置、悬挂隔振等方面介绍。

针对某个乘用车，我们做了车内噪声评价、动力总成悬置和支架的测试评价。载荷为满载，测试在国内某试验场进行。测试以3档为例。

3.1.内噪音评价

车内噪音评价分怠速、匀速、加速和减速噪音。测点以车内驾驶员和成员耳旁为主。本文以匀速和急加速、缓加速、滑行为例进行评价。测点在驾驶员和乘员耳旁。

3.1.1.速车内噪声测试

匀速噪声评价按车速分中低速和高速。对乘用车来说，一般中低速指80km/h以下，主要评价发动机、排气引起的结构和空气穿透噪声；而高速则指80km以上，主要评价风噪和轮胎噪声传到车内的空气声。测试路面为平滑路面。测试项目为车内声压级（dBA）、响度（Sones）、语音清晰度指数（AI %）等。

本文仅对该乘用车的声压测试进行测试，结果如表1，总体看车内噪音较差，特别是中低速，根据1/3倍频谱分析，主要集中在315Hz的倍频带内，这与发动机有很大的关系。

3.1.2.速和滑行噪声

加速噪声分急加速（WOT）、缓加速（Part-load），主要评价发动机辐射噪声、进排气噪声。滑行主要评价传动系、道路噪声。

对该乘用车在急加速、缓加速、滑行行驶条件下测量，测点为驾驶员耳旁、副驾驶员耳旁、左后乘员耳旁和右后乘员耳旁，各测点总噪声级（20Hz-1000Hz）结果见图3 。对其进行阶次后处理分析，分别提取第2、3、4、5、6阶。以第4、6阶为例，其贡献见图4和图5。

评价结论：

① 车内噪音在WOT时比缓加速和和滑行时声压级高很多，特别在低速时；

② 在WOT时，4、6阶有很高的共振量级，对低速时的总声压级贡献很大。在后座也有很高的二阶噪声。在高速时前座有很高的二阶噪声;

③ 在WOT时，高的共振量级与悬置支架共振和差的悬置衰减相对应。

3.2.力总成悬置和支架评价

动力总成悬置分怠速、定置加速、急加速、缓加速、滑行负荷条件下测试评价，测点为左悬、右悬、后悬置的主被动边的X、Y、Z三个方向的垂直加速度。本文以急加速、缓加速、滑行为例进行评价。

3.2.1.悬置评价

左悬置主被动边在急加速、缓加速、滑行负荷条件下振动加速度及隔振效果见图6。对其进行阶次后处理分析，得到发动机边和车身边的第2、3、4、5、6阶次贡献。以急加速为例，发动机和车身边阶次贡献分别见图9和图10。发动机边支架共振频率见表2。

表1.内噪声测试结果

表2.动机边支架共振频率

表3.加速时在2500r/min时主被动边6阶振动

从附图8 可看出，在急加速时 2500 r/min（250 Hz ）6阶车身边的峰值，与车内噪声的峰值一致。急加速时在2500 r/min时主被动边6阶振动见表3。

评价结论：

支架共振频率刚好处于可接受边缘； WOT时有差的悬置衰减从而引起车内峰值噪音 。

3.2.2.悬置评价

右悬置主被动边在急加速、缓加速、滑行负荷条件下振动加速度及隔振效果见附图5，对其发动机和车身边分别进行与左悬置相同的阶次贡献分析，分析结果如下：

发动机边支架没有明显共振。但在X、Y、Z三个方向3500r/min（6阶350Hz）附近存在一个小峰，但量级较小。振动主要由发动机2阶支配，特别是Z向。 Z向在6000r/min 的量级大约70 m/s2，在可以接受的范围内。在4700r/min（2阶）存在一个峰，这可能与发动机附件的共振有关，但与车内噪声关系不大。

车身边振动在3500r/min（6阶350Hz）有明显的峰，特别是急加速，缓加速也比较明显，但该峰在发动机边不明显。见表4。

评价结论：

① 在急加速时，悬置衰减都很差。

② 车内噪声的峰值与悬置隔振性能差也有关系。

3.2.3.悬置评价

后悬置主被动边在急加速、缓加速、滑行负荷条件下振动加速度及隔振效果见图8，对其发动机和车身边分别进行与左悬置相同的阶次贡献分析，分析结果如下：

发动机边支架在X、Y向有很强的共振。共振频率见表5。共振频率大约为230Hz，有点太低，为不可接受。在3950r/min 6阶、4700r/min 5阶、5800r/min 4阶 Z方向都有很尖的峰，频率大约为395 Hz。230 Hz的峰与车内噪声相关性很高。

表4.悬置主被动边在3500r/min 6阶急加速时的振动

表5.振转速与共振峰

表6.悬置在X方向主被动边 2800 r/min 5阶的振动

表7.0km/h 传递率测量结果

车身边的结果显示，对于X方向与发动机边有相同的峰值。对于急加速、缓加速和滑行工况下，后悬置在共振处有很差的振动衰减。见表6。

评价结论：

① 对于发动机边和车身边，振动峰值与车内噪音的峰值相关性很高。

② 后悬置支架频率太低，悬置隔振也很差，从而引起车内噪声的有较大的峰值。

3.3.挂隔振特性评价

悬挂的隔振特性与车内振动车内振动和道路噪声有很密切的关系。评价一般分为低速粗糙路（试验场中等强度的可靠性路面，激励频率较低，如小卵石路）和中速C级以上公路（如年久失修的沥青路或较平的乡村路）。本文的评价分别在某试验场的卵石路乙和某地的乡村路上进行，按照前后悬挂上、下传递率表示。在卵石路上在满载和半载工况下进行了测量评价，见表7：

在乡村路上的测试进行了不同的两台车对标测试，车速60km/h，载荷为半载。从图1、图2中可看出，甲车（图中红线）在（39～50）Hz有差的隔振率，超过0.4，且存在峰值；右前悬100Hz以上隔振很差。从图1、2中可看出，乙车（图中绿线）右前悬在100Hz以下有良好的隔振率，左前悬在200Hz之内有非常好的隔振效果。总体优于甲车。

4.束语

NVH特性的评价对于汽车NVH性能开发具有重要的意义，也是其工作的基础。本文只是针对有限的几项NVH特性介绍了较详细的评价方法，实际上汽车NVH评价方法具有非常广泛的内容，对于汽车整车的每个NVH子特性以及每个子系统和部件都应建立科学的、可靠和一致的评价方法。要做好NVH评价工作，有经验的人才培养、良好的测试分析设备、知识和数据的不断积累是至关重要的。

[1] GB/T 12534-90《汽车道路试验方法通则》

[2] GB/T 18697-2002《声学汽车车内噪声测量方法》

[3] Antonio Vecchio, Herman Van der Auweraer，Erik Verhaeven,Guido Lenaers， “NHV Testing on Modern Vehicle Power Train Technologies”，2004 SAE International

[4] Hadi, R. and Sachdeva, “Effect of mounting strategy on vehicle NVH”, SAE Technical Paper, No. 2003-01-1467 (2003).

The Test Evaluation Methods for Vehicle NVH Performance

This paper introduces briefly about vehicle NVH evaluation methods from vehicle NVH concerns,evaluation requirements and conditions. Detailed evaluation are presented case by case for the interior noise, powertrain mount vibration isolation and bracket resonant frequencies, suspension system vibration transmissibility.

NVH benchmarking；mount bracket resonant frequency；powertrain mount vibration isolation；suspension vibration transmissibility；subjective evaluation；objective testing

男，汉族，高级工程师，1963年4月生。大友科技北京总部技术总监。1983年7月毕业于西安交通大学应用数学专业。曾先后在东风汽车公司、美国福特汽车公司、美国通力汽车公司北京代表处、比利时LMS公司北京代表处、北汽福田汽车公司从事NVH测试和CAE分析工作多年。