乘用車城市工況制動系統振動噪聲試驗方法

王君帥　張新峰　杜天強　馬堯　竇瑞　劉曉東

摘 要：乘用車城市工況制動噪聲一直以來都是行業的熱點問題，也是行業的難點問題，如何縮短制動系統開發周期、加快制動系統研發進度，已經成為整車企業以及制動企業急需解決的難題。乘用車城市工況制動系統振動噪聲試驗方法主要圍繞制動噪聲與振動分類、試驗所需器材介紹、測試要求、試驗方法等內容進行介紹。詳細闡述乘用車城市工況制動系統道路的試驗方法以及過程中所有需求。

關鍵詞：城市工況 制動噪聲 道路試驗方法及評價 主觀評價

1 引言

隨著社會的進步和汽車的快速發展，人們對于物質生活水平逐步提高，汽車已經成為大眾出行最常用的交通工具。人們對其汽車的舒適性提出更高要求，其中乘用車制動系統振動噪聲直接影響駕乘人員的體驗，同時也是汽車行業內比較關注的行駛品質之一，也是制動系統開發的重難點課題之一。

乘用車城市工況行駛時，會受到路面環境、制動工況、駕駛習慣等不同影響，最能真切的反映現實用戶用車的環境以及狀況，制動系統在制動過程中不可避免地產生劇烈的振動和噪聲，噪聲一方面影響駕乘人員的舒適性，另一方面會加速摩擦片、制動盤的磨損，從而降低制動系統的使用壽命，增加維護保養的成本。

制動噪音是指汽車在制動過程中產生刺耳的尖叫聲或摩擦聲，制動噪音不僅會成為嚴重的的噪音污染，還會使得車內的乘員產生不舒服的感覺，影響駕駛員駕駛。乘客在城市工況行駛中，人們耳邊經常聽到尖銳刺耳的噪聲，這種噪聲就是制動系統噪聲。

2 試驗所需器材介紹

2.1 振動加速度傳感器

應使用頻響范圍在100Hz～16kHz、質量小于5g的單向振動加速度傳感器，傳感器最高工作溫度

不低于200℃，注意所選擇的加速度傳感器應不受電磁干擾。

2.2 車速測量儀器

車輛速度測量儀要求速度測試區間覆蓋1km/h～200km/h，準確度優于±2%，采集頻率不小于10Hz。

2.3 整車制動減速度傳感器

應使用測量范圍為±1g，準確度優于±5%。

2.4 壓力傳感器

量程不小于 10MPa，準確度優于±5%。

2.5 數據采集分析系統

使用多通道數據采集分析系統，應具有自動記錄制動噪聲的能力，A/D轉換分辨率不低于24bit。數據采集分析系統中應使用抗混濾波和高通濾波，以消除混疊和趨勢項的影響。

2.6 聲學測量

用于噪聲測量的測量系統應滿足GB/T 3785.1電聲學聲級計規定的1型儀器的要求，頻率范圍至少要覆蓋20kHz～20kHz的頻率范圍。每次測量前后，每個傳聲器必須用符合GB/T15173電聲學聲校準器規定的1級聲校準器進行校準。在沒有任何調整的條件下，兩次校準的偏差不超過1dB。如果超差，則測量結果無效。聲校準器每年檢驗一次。

3 測試要求

3.1 試驗道路選擇及駕駛員要求

乘用車城市工況道路的選?。涸囼炄锍虨?6000km，分為由典型城市路況、市郊路況、快速路或高速路況組成，城市工況道路試驗一個循環約200～220km。城市工況道路試驗一個循環用時約6～8小時，全程設置6～8個平價點，對于相應的試驗內容進行試驗（試驗點的區域盡可能設置在車流量比較小道路）。試驗路線接近實際用車的需求。

經過專業培訓的駕駛員，應具備分辨和評價不同類型的噪聲、制動抖動和非制動抖動的能力，經過專業培訓的駕駛員每天會按照兩個班次進行試驗，駕駛員駕駛路線安置之前設定好得路線駕駛，駕駛員駕駛習慣接近于普通大眾的駕駛方式，駕駛路線之前設定好的路線。試驗班次分為上午和下午兩個班次，試驗時間包括早高峰與晚高峰。

在整個試驗周期中，每輛車配備不少于2人，采用上下班循環的方式，交替完成試驗。路試時駕駛習慣模擬市場普通用戶的駕駛習慣，通過不同城市工況評價點，在不同評價點進行相應的噪聲試驗或者抖動試驗，試驗時試驗車輛的車窗需要打開，防止因為車窗原因，無法聽的制動噪聲。

3.2 試驗準備工作

試驗車輛的制動系統、懸架系統、傳動系統、輪胎系統、燈光、轉向及喇叭均按照整車技術條件調整到位，且懸架、轉向節、軸承及輪胎等關鍵應已鎖定。車輛完成四輪定位及輪胎動平衡調整，ABS系統功能可以正常工作，確保試驗安全。為接下來的整車路試試驗做好充分的準備工作。

3.2.1 試驗前準備工作

試驗采集設備包括：數據采集盒一個，電腦一臺，顯示屏，振動加速度傳感器4個，麥克風一個，車速測量儀一臺，減速度傳感器一個，壓力傳感器2個，電源模塊一個，溫度模塊一個，溫濕度傳感器一個，若干設備之間連接線。

試驗開始前，對于新盤、新摩擦片用千分尺進行厚度的測量、拍照，并做好試驗前數據記錄。試驗里程結束后，也要對試驗后盤、試驗后的摩擦片重新進行厚度的測量，并完成試驗后的數據記錄。

然后將剎車盤打孔，裝熱電偶，用于傳遞剎車盤溫度。建議在車輛右側，安裝花環以及制動壓力傳感器，用于檢測前后兩個輪制動壓力。將新盤、新摩擦片裝到試驗車輛上。將振動加速度傳感器沾到卡鉗殼體上，如下圖1所示。

試驗設備連接好后，在開始試驗之前首先對設備的連接狀態進行檢查，看看各個部件之間是否都已經連接完畢，電源模塊能不能正常的供電，電腦能夠正常開機，顯示屏是否可以正常顯示。檢查完畢后，開機打開數據采集的軟件，對軟件進行設定以及傳感器標定工作。

3.2.2 試驗軟件設定以及傳感器標定方法

首先對于噪聲傳感器與振動加速度傳感器進行標定，使噪聲傳感器的數值與標定器的數值一直。對于振動加速度傳感器標定用固定頻率蜂鳴發生器，對比振動加速度傳感器接受到是否為固定頻率，對于車輛的減速度標定，需要將車輛置于水平路面，將其設定為0。對于溫度傳感器的標定，首先用手持溫度測量設備，進行盤溫的測量，將熱電偶通過花環接入數采設備中，對比顯示器的溫度與手持溫度測量的溫度是否一致，若果存在不一致的情況，花環或者盤的熱點偶存在正負極接反的情況。

對于數據采集軟件進行設定，軟件設定主要設定傳感器觸發條件，與數據采集的頻率，建立樣車試驗采集的文件夾，將數據采集集中放在文件夾中，方便后期對于單班數據進行處理，單班的數據與主觀評價表的信息一致。以上所有設定完畢后，即可開始路試試驗，試驗車輛依次通過城市工況設定好的評價點，在各個評價點開展相應的試驗內容。試驗結束后，將試驗車輛開回基地，進行數據的拷取，針對客觀數據進行處理，生成單班報告。同時對比客觀數據與主觀評價表進行比對。之后對于傳感器進行檢查。試驗里程達到2000km，要進行拖滯力矩以及DTV的測量。

4 試驗方法

4.1 主觀評價表

主觀評價時將汽車收音機等音響系統關閉。使評價車輛處于怠速狀態，電動車、混合動力汽車使其處于上電狀態，并松開駐車制動，關閉發動機啟停及自動駐車功能。

主觀評價打分采用10分制評分方法，評價分數的最小單位為0.5分，必要時也可使用 0.25 分作為最小單位。當駕駛員經過評價點時，就要對主觀評價表內容給予客觀真實的分數。從主觀上反映乘用車的制動工況噪聲。如表1所示。

主觀評價表是從主觀方面對于噪聲反映，是客觀數據收集的補充部分。主觀評價表和客觀收集數據要求真實反映乘用車在城市路況制動系統噪聲

4.2 制動方法

4.2.1 不同制動方法的要求

①制動低鳴

車輛制動系統處于冷態狀態，將全部車窗下降約1/3，汽車以低于5km/h車速緩慢行駛，并輕微踩踏制動踏板，制動管路壓力不得高于0.3MPa。

②制動蠕動噪聲

對于自動擋車型，車輛置于平路，前進使用 D 擋，倒車使用R擋。對于手動擋車型，選擇較小坡路評價，擋位選擇空擋。關閉所有車窗，緩慢松開制動踏板，觀察蠕動噪聲發生情況。當蠕動噪聲發生后，保持制動壓力使噪聲盡可能持續。

③制動尖叫

將全部車窗下降約1/3，制動初速度控制在5km/h～15km/h以內，車輛以5個制動壓力以及6個駕駛方向尋找制動尖叫現象，并進行主觀評價。

前進制動壓力：0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、3MPa。

后退制動壓力：0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa。

駕駛方向：前進左轉、前進右轉、前進直行、倒車左轉、倒車右轉、倒車直行。

④制動抖動

車輛以120km/h初速度進行制動，控制制動壓力為1.5MPa，使車輛減速至80km/h，并進行制動抖動主觀評價。

不同制動方法對于，制動壓力、速度要求都不一樣。不同制動方法力求全面真實的反映乘用車城市工況制動系統噪聲。

4.3 制動方法

試驗每完成2000km路試，進行拖滯力矩、制動盤DTV、制動盤端面跳動等的測量，具體測量項見表2，拖滯力矩、制動盤端面跳動和 DTV 測量方法。

拖滯力矩前輪測量包括0bar、40bar的制動壓力測量，測量拖滯過程中最大值、最小值、平均值。后輪的測量包括0bar、40bar以及EPB的測量，測量拖滯過程中最大值、最小值、平均值。將測量結果記錄下來。

在DTV測量過程中探頭與剎車盤保持一定距離，約1mm-1.5mm之間，測試位置為制動盤邊緣向內10mm，測量要保持探頭與測量盤是垂直，不能有任何偏移，以免影響結果。測試圖片如圖２所示。

分別計算制動盤端面跳動和DTV值：

a）制動盤面與傳感器探頭的間隙變化幅度為該制動盤面的端面跳動值；

b）兩個間隙總和的變化幅度即為制動盤DTV值。

試驗結束需要對剎車盤、剎車片的厚度進行測量與實驗之前的數據進行對比，計算試驗過程中，剎車盤、剎車片的磨損量。

5 結束語

乘用車城市工況制動系統振動噪聲試驗方法是一項非常復雜的系統工程，涉及試驗路線選取，駕駛員專項培訓、測試設備、試驗方法等內容。評價需要客觀數據為主要依據，主觀評價表為參考，考察內容涉及制動系統噪聲、制動系統抖動、拖滯力矩、端面跳動以及DTV等，本文的主要工作，總結如下：

（1）形成一套乘用車城市工況制動系統振動噪聲試驗方法的測試規范，填補國內在城市工況制動路試相關空白。

（2）本試驗方法以及測試要求，為團標的制定提供參考，為國內整車企業以及零部件企業開展相應的試驗，提供參考和依據。

（3）主觀評價表、DTV的詳細介紹具體的使用以及測量方法。

相信在未來，會有更多的整車企業以及零部件企業加入到乘用車城市工況制動系統振動噪聲的路試當中，當然試驗方法以及測試裝備也會更加的完善，希望這個測試方法，可以在制動行業形成一套有效的團體標準，為下一步的發展打下良好的基礎。該測試試驗方法可以有效的縮短制動開發的試驗周期，有力推動產品設計，優化和驗證。助力整車企業和零部件企業的制動研發水平的提高。

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