基于NVH源問題分析流程解決某自動擋SUV動力系統嘯叫問題

譚芬 梁宗峰 常健 黃文

摘? 要：本文提出了一套NVH源問題分析整改流程，基于該流程，成功地解決了某款搭載CVT變速器的自動擋SUV車型動力系統嘯叫問題。該流程可有效縮短NVH問題的整改周期，節約問題整改成本，對整車NVH問題的整改具有一定的參考價值。

關鍵詞：NVH;變速器;動力系統;嘯叫

中圖分類號：U461.4? ? ?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1005-2550（2021）02-0038-05

Abstract： In this paper， a set of NVH issue analysis process is presented. And the whine issue of the power system of an automatic SUV matched with CVT is successfully solved based on the process. This process can effectively shorten the rectification cycle of NVH issue， and save the rectification cost of NVH issue， then it has certain reference value for the rectification of vehicle NVH issue.

Key Words： NVH; Transmission; Power System; Whine

1? ? ?前言

隨著汽車行業的發展，消費者在滿足整車動力性、經濟性等基本性能需求的基礎上，更加注重乘車舒適性。NVH（Noise噪聲、 Vibration振動 、Harshness聲振粗糙度）[1]是整車舒適性的一項重要性能指標，體現了汽車設計與制造的綜合質量水平。

近年來，車輛的NVH性能是各大整車企業和零部件企業重點關注的問題之一。據有關市場統計資料顯示，整車約有1/3的故障問題是與NVH問題相關，為解決NVH問題，各大車企投入了約20%的研發費用[2]。一輛車的NVH性能好壞，最終極的指標就是駕乘人員的駕乘感受，對于整車企業來說，建立一套實用的NVH問題分析、整改流程非常有必要。

本文基于提出的NVH源問題分析整改流程，對某自動擋SUV車型在特定工況下出現的動力系統嘯叫問題，通過對駕駛室和機艙布點進行NVH測試找到嘯叫的激勵源，對產生激勵源的零部件進行分析優化，最后再通過NVH測試進行問題驗收。

2? ? 整車NVH問題分析基礎

2.1? ?NVH問題處理流程

在整車上， NVH問題的產生一般有3要素，即激勵源、傳遞路徑和響應。激勵源主要包括發動機、變速器、傳動軸、輪胎、路面和風等[3]，它們產生的振動、噪音通過懸架、車架、車身、空氣等傳遞路徑傳入車內，嚴重影響了駕駛員和乘客的乘坐舒適性。NVH問題的響應主要表現為座椅、方向盤、地板的觸覺振動，駕駛員和乘客的耳旁噪聲，儀表板和后視鏡的視覺振動等現象[4]。

NVH問題的整改可從激勵源、傳遞路徑或響應進行優化控制，但動力系統產生的NVH問題一般需重點從激勵源處進行整改優化。根據多年的整車NVH問題整改經驗，本文針對NVH問題激勵源的查找及整改，提出了一套NVH源問題分析整改流程，如圖1所示：

2.2? ?動力系統嘯叫產生因素

汽車動力系統常見的NVH問題主要有：齒輪嘯叫、齒輪敲擊、主減速器齒輪撞擊、動力系統轟鳴等。其中，嘯叫為出現頻率較高的問題之一，嘯叫聲音主觀上聽起來像“口哨”聲或“尖叫”聲。產生嘯叫的因素很多，如變速器、發電機、正時鏈條、渦輪增壓器等，其中變速器上產生嘯叫的常見零部件有主減齒輪組、油泵、行星排、差速器等。

3? ? 某自動擋SUV動力系統NVH問題優化實例

3.1? ?NVH問題提出

某款搭載CVT變速器的自動擋SUV車型在勻速1500r/min工況下，在駕駛室內能聽到一個明顯的嘯叫聲，嚴重影響了整車的駕乘舒適性，若不解決，必將引起市場用戶抱怨。

3.2? ?NVH測試摸底

因該問題為駕駛員主觀感受，為進一步確認該問題是否真實客觀存在，需對整車進行NVH測試摸底，并初步鎖定嘯叫聲來源。

因該嘯叫聲與發動機轉速密切相關，根據2.1節的整車NVH問題主要激勵源分析，我們將問題原因主要鎖定在發動機艙。為證實這一猜測，我們對車內前排主駕右側（即駕駛員右耳位置）和發動機艙分別布置了噪聲傳感器（麥克風），如圖2和圖3所示：

兩個噪聲測點的測試結果如圖4所示。從測試結果可知，當發動機轉速穩定在1500r/min左右時，車內嘯叫頻率從900Hz逐漸上升到1100Hz，且發動機艙也存在同頻率的嘯叫，說明車內駕駛員聽到的嘯叫聲客觀存在，且嘯叫聲來源于發動機艙。

3.3? ?傳遞路徑分析

嘯叫在整車上的傳遞路徑形式主要有2種：結構傳遞路徑和空氣輻射路徑[5]。結構傳遞路徑的傳遞介質包括動力總成懸置、換擋拉索、車架和車身等零部件;空氣輻射路徑的傳遞介質為空氣，空氣通過主線束過孔、空調過孔、轉向管柱過孔等部位將嘯叫聲傳遞到車內。

經3.2節的NVH摸底測試，已確定本案例中的嘯叫聲來自發動機艙，嘯叫聲再通過結構傳遞和/或空氣輻射兩種路徑傳遞至車內。

3.4? ?激勵源查找

為從源頭上解決該嘯叫問題，需進一步查找產生嘯叫的激勵源，因此對整車再次進行NVH測試。

本次NVH測試的振動測試點分別選取了發動機艙里產生嘯叫可能性最大的幾個點，即渦輪增壓器、正時鏈條和變速器（傳感器布置在變速器的油冷器上）。測試結果如圖5所示：

將本次NVH測試結果與前面的NVH摸底測試結果進行比對，可發現在嘯叫頻率900Hz～ 1100Hz范圍內，變速器上的振動最明顯，因此可確認該嘯叫的激勵源來自變速器。

3.5? ?激勵源問題整改

將整車上發現的嘯叫問題和NVH測試結果反饋給變速器供應商，經供應商內部分析，初步確認該嘯叫為變速器內部齒輪所產生，并經過相應NVH測試，其中主減齒輪組的測試結果如圖6、圖7所示：

從圖6和圖7可看出，在34階存在帶寬為900-1100Hz的噪聲頻率，對應的從動輪轉速范圍為1611-1964r/min，且在該轉速范圍下主減齒輪組存在噪音峰值。由此，可確認變速器的主減齒輪組（圖8所示）存在NVH問題。

經分析確認，該車型的CVT變速器主減齒輪組的齒輪加工工藝不穩定，齒面產生不合理的波紋和扭曲，導致齒輪工作時出現嘯叫聲。將原齒輪供應商更換為加工工藝更穩定的新供應商后，通過對比測試分析，噪聲改善明顯，能平均降低4dB以上。

3.6? ?NVH測試驗收

將匹配有新主減齒輪組的新變速器更換至原車上進行NVH測試驗收，并參考前面的NVH摸底測試對車內前排主駕右側和發動機艙進行噪聲測試點布置，參考激勵源查找方式對變速器油冷器進行振動測試點布置，測試結果如圖9、圖10所示：

從以上兩圖可知，更換新變速器后，車內前排和發動機艙均無嘯叫聲，且變速器本體的振動也消失。因此，通過更換變速器主減齒輪組的齒輪供應商，提高齒輪加工工藝的穩定性，可有效解決該SUV在勻速1500r/min工況下的動力系統嘯叫問題。

4? ? 結束語

NVH性能的好壞直接影響了駕駛員和乘客的乘車舒適性，各整車企業對NVH性能高度重視。本文基于提出的NVH源問題分析流程，成功地解決了某款自動擋SUV車型在勻速1500r/min工況下出現的動力系統嘯叫問題。根據該流程，可有效避免查找問題原因的不必要彎路，縮短問題整改周期，節約問題整改成本，可以為整車NVH問題整改提供參考，具有一定的實用價值。

參考文獻：

[1]林逸，馬天飛，姚為民，等. 汽車NVH性能研究綜述. 汽車工程，2020，24（3）：177.

[2]楊可. 電動汽車NVH特點以及研究現狀[D]. 重慶理工大學，2017.

[3]魏燕欽. VH與汽車開發[DB/OL]. 2006-8-15.

[4]史文庫. 現代汽車新技術. 北京：國防工業出版社，2014：330-343.

[5]龐劍. 汽車動力傳動系統的NVH問題與控制[EB/OL]. https：//www.sohu.com/a/73727870_ 391226，2016-05-06/2020-11-10.