NVH是指Noise(噪聲),Vibration(振動)和Harshness(聲振粗糙度),由於以上三者在汽車等機械振動中是同時出現且密不可分,因此常把它們放在一起進行研究。
基本介紹
- 中文名：NVH靜音
- 簡介：指Noise(噪聲),Vibration(振動
- 主要通過：對骨架結構、發動機懸置技術
- 客車噪聲：分為車外噪聲與車內噪聲
定義,靜音的原理,靜音技術詳解,套用前景,
定義
NVH是指Noise(噪聲),Vibration(振動)和Harshness(聲振粗糙度),由於以上三者在汽車等機械振動中是同時出現且密不可分,因此常把它們放在一起進行研究。宇通客車博士後工作站一直致力於此領域的研究，目前已取得階段性成果，主要通過對骨架結構、發動機懸置技術、隔音裝置技術的改良以及發動機熱管理系統，從噪聲源、傳遞路徑和結構回響三個方面進行控制，使車內噪聲降低了2～3dB，乘客在車內相當於清晨在15米外聽海浪的聲音。
據有關統計資料表明，城市噪聲的75%來源於交通噪聲，而交通噪聲主要是汽車噪聲，它嚴重地污染著城市環境，對人們的生活、工作和健康也產生了日益嚴重的影響。所以噪聲的控制，不僅關係到乘坐舒適性、車的耐久性和安全性，而且還關係到環境保護。
西方已開發國家早在上世紀60年代起就對車輛噪聲給予了足夠的重視，著手汽車噪聲控制的研究和制定限制噪聲的法規。美國、日本和歐洲等國家和地區,從上世紀70年代起每隔一段時間就修訂一次相關的法規或標準，並且每修訂一次都將噪聲值下降2～3dB。隨著近年來社會環保力度的加大，國內外法規對於汽車噪聲水平要求越來越嚴格，我國客車行業整體噪聲水平偏高，如何降低客車的噪聲水平已經成為我國客車行業的主要攻關難題。
低噪聲客車產品的設計製造作為產品開發的主要目標之一，圍繞該目標在汽車噪聲源識別、振動源診斷、車內外噪聲控制、車內噪聲測量等方面開展了大量的理論分析和試驗研究工作，繪製了客車頻率規劃圖譜，在產品開發初期預測並控制客車的振動噪聲水平。經過不懈的研究和試驗已在客車噪聲控制上取得了階段性的成果靜音技術。
靜音的原理
客車噪聲的產生
客車噪聲分為車外噪聲與車內噪聲。車外噪聲是指汽車各部分噪聲輻射到車外空間的噪聲，主要有發動機噪聲、排氣噪聲、輪胎噪聲、制動噪聲和傳動系噪聲等。車內噪聲是指車廂外的汽車各部分噪聲通過各種途徑傳入車內的那部分噪聲以及汽車各部分振動傳遞路徑激發車身各部件的結構振動向車廂內輻射的噪聲，這些噪聲聲波在車內空間聲學特性的制約下，生成較為複雜的混響聲場，從而形成車內噪聲。
客車噪聲是不可避免的，但卻是可以被控制的。當然，需要採取適當的措施才可以有效的控制客車噪聲。
噪聲控制
根據客車的噪聲源分布情況，在客車上首次實現分區域吸聲隔聲結構設計，同時與同濟大學聲學所共同進行吸聲降噪材料的性能測試和研究，並結合不同聲源的能量分布特性，充分利用材料達到降噪效果；為了抑制結構噪聲，購置了國際主流的專用結構分析有限元軟體，引進國內知名的結構分析專家作為顧問，最佳化結構布置，提高車身的剛度；為了抑制氣動噪聲，宇通重金引進專職做CFD（流體動力學計算分析）研究工作的2位博士後，在如何控制氣動噪聲方面做了大量卓有成效的工作。
為了量化客車的車內噪聲水平，投入重金購買德國先進的噪聲測試分析設備，對每款車型進行測試分析，建立了車內噪聲資料庫；投入重金購置了比利時36通道模態測試分析設備，使結構在工作過程中是如何振動可視化；同時宇通計畫購置聲學成像系統，使客車噪聲分布情況能夠一目了然。
客車振動控制
針對路面不平度激勵，對影響平順性的輪胎、懸架、座椅等傳遞環節進行了深入細緻的研究，針對不同用戶的車輛運行工況，在產品設計初期優選輪胎的花紋，匹配不同的懸架結構，委託重慶公路研究所對座椅的振動傳遞特性進行測試分析和改進，保證傳遞到乘員的振動最小，提高乘坐舒適性。宇通客車自主開發了動力總成懸置系統匹配分析平台，在產品開發初期最佳化發動機懸置系統，最大限度的衰減發動機傳遞到車架的振動，減小結構的振動，提高產品壽命。宇通2006年引進了德國IST道路模擬機、六自由度振動試驗台和懸架性能試驗台，為客車的振動控制提供了強有力的分析手段。
通過客車振動噪聲研究，制定了宇通客車車內噪聲測試規範和宇通客車車內噪聲限值標準，編制了客車結構設計模態頻率規劃圖譜和動力總成懸置匹配規範。
靜音技術詳解
一、掌控噪聲源泉和傳遞路徑，為控制客車噪聲提供基礎保障
客車作為人們出行的主要交通工具之一，其乘坐舒適性直接影響著人們的出行質量，振動噪聲水平是衡量乘坐舒適性的關鍵指標。宇通客車基於振動噪聲理論，主要通過對骨架結構、發動機懸置技術、隔音裝置技術的改良以及發動機熱管理系統，從噪聲源、傳遞路徑和結構回響三個方面進行控制。
通過詳細地分析客車的噪聲源及其發聲機理、頻譜特性等，對噪聲源進行歸類控制；在傳遞路徑控制方面開發許多新結構如複合夾層結構、分區域布置等來控制噪聲的傳遞路徑，抑制噪聲能量的傳遞；在結構回響方面，基於有限元分析技術，最佳化結構布置，提高材料利用率和車身剛度，防止共振發生。
二、客車頻率規劃技術，合理布置車身結構的動態剛度指標，抑制結構噪聲
客車上各個系統是相互聯繫在一起的，比如排氣系統、傳動系統、懸架系統等與車身的連線，進氣系統、排氣系統與發動機相連線等。相連線的系統的模態一定要分開，否則它們之間會發生共振，比如發動機懸置系統的模態頻率不能與車身的模態頻率一樣。
在客車開發過程中，各個系統的開發既相互關聯又相對獨立。為了在產品開發初期避免系統出現共振，工程人員會規定各系統的模態頻率範圍並製成表格，標出各個系統的模態頻率，並把相連線系統或部件的模態頻率分開。
模態規劃就是給每個系統提供一定的頻率範圍。在車輛開發過程中，用模態頻率規劃表指導各子系統的設計，並調節各個系統之間的關係，即其中一個系統的頻率發生變化的時候，根據這張表來調整與之相連繫統的模態頻率分布。模態頻率規劃標與整車噪聲與振動目標一起成為車輛振動噪聲設計最重要的指南。
根據對客車骨架的模態頻率規劃分析，調整模態頻率分布，從而合理布置車身結構的動態剛度指標，防止結構噪聲發生。
三、發動機懸置設計，有效衰減發動機振動向車體傳遞
為對原始懸置進行最佳化設計，宇通通過發動機懸置設計，有效衰減發動機振動向車體傳遞。
通過原懸置隔振性能摸底測試、懸置設計參數測試，項目組在軟體ADAMS平台上開發出動力總成懸置設計平台，該平台只要在對話框輸入發動機質量和慣性參數，可自動最佳化各橡膠懸置塊的剛度和安裝位置，使傳遞到車架的振動能量得到有效地衰減，控制車體振動與噪聲，提高乘坐舒適性。
同時，對懸置軟墊供應商提出懸置供貨技術要求，相同安裝尺寸懸置剛度要求系列化。
四、根據客車噪聲在位置上的分布規律，分區域隔聲降噪技術，效果明顯
客車車內後部主噪聲源為發動機，對於客車生產企業來說，如何最好的隔離發動機噪聲傳到車內是降低後置客車車內後部噪聲的主要途徑。
根據客車噪聲這一分布規律，工作組對客車車內後部的結構和材料上著手，對後備倉體（車內後部地板結構、後備倉體中的後圍蒙皮、後倉體及側圍交接處）和車內地板處進行最佳化設計，同時優選吸聲降噪材料（採用阻燃、高吸聲性能、隔熱的材料），有效降低了車內後部噪聲。
這種分區域隔聲降噪技術，效果明顯。目前該客車後部降噪設計結構方案已套用在ZK6127H等車型上，降噪效果顯著。
五、根據客車噪聲能量在頻率上的分布特點，優選吸聲降噪材料，切斷噪聲傳遞路徑
（1）車外加速噪聲頻譜分析
後備倉體降噪主要是靠吸聲隔聲來降低噪聲，而不同的吸聲隔聲材料在不同的頻率範圍內的作用都不相同，因此在選取吸聲材料之前了解噪聲頻率分布就顯得非常必要，為此前期博士後工作站對典型基礎車型進行了車外加速噪聲頻譜分析和車內噪聲頻譜分析得出：影響車外加速噪聲水平的噪聲主要為高頻噪聲。
（2）車內噪聲頻譜分析
對於車內噪聲，我們常常發現其雖然滿足標準，但是在車內仍然有令人不舒服的壓耳聲，這可以通過分析車內噪聲的頻譜來給出解釋。由噪聲頻譜圖可知，①車內噪聲是以300Hz以上的中高頻噪聲為主，這就是我們感受到的常規意義上的噪聲，後備倉體降噪主要考慮降低此部分噪聲；②車記憶體在由車體振動引起的在100Hz以下低頻結構噪聲，即是我們有時感受到的壓耳聲，降低此部分噪聲要靠提高車體剛度或增加結構阻尼。
根據車內、外噪聲頻譜分析，宇通博士後工作組採取了一系列的措施。
◆吸聲隔聲結構設計
吸聲和隔聲的觀點對同一結構的要求是矛盾的，在吸聲的要求上，結構的內面應沿厚度方向最大消耗聲能，而在隔聲的要求上，結構外表面則要求最大的聲波反射，因此在對後備倉體進行降噪結構設計時，對於車內噪聲，主要考慮隔聲設計同時兼顧吸聲，為了降低後備倉噪聲傳入車內，後備倉體首先採用鋼板密封，而且對接封處都要塗膠密封，以防噪聲泄漏到車內，然後再貼上吸聲材料；對於車外噪聲，由於結構原因需要不能完全隔聲，在能隔聲的基礎上重點保證吸聲結構。
吸聲結構中聲能的損耗主要是由於材料細孔中的空氣摩擦和這些細孔的孔壁的導熱性造成的，而對於中低頻噪聲的吸收，主要是靠材料的振動來實現，後備倉體吸聲材料外固定用鋁網可視為穿孔共振吸聲體。吸聲結構的布置如下圖所示，其中的吸聲材料要對中高頻噪聲有較好的吸聲效果，而外側穿孔板除了用於固定裝飾吸聲材料外，還要有共振吸聲作用；
優選發動機倉體所採用的吸聲材料厚度，對目前採用鋁網的密度、板厚、網孔直徑、網孔中心距都做了精密的設計計算，使鋁網板的共振頻率接近後置發動機低頻噪聲的中心頻率，對中低頻噪聲的吸收起到的良好的效果。
根據噪聲能量在頻率上的分布特點、吸聲隔聲材料的測試報告及前期研究成果，從降低車外加速噪聲和車內噪聲及隔離機艙熱量三個方面綜合考慮，通過最佳化結構，優選吸聲降噪材料等措施切斷噪聲傳遞路徑。
◆吸聲材料吸聲係數及結構隔聲性能測試
為了掌控客車廣泛使用的幾種材料的隔聲吸聲性能，合理利用材料，宇通委託同濟大學聲學所對所用材料進行了吸聲係數和隔聲量測試，從材料的吸聲、隔聲量、阻燃、隔熱等性能和成本兩方面考慮其綜合性價比，優選出最符合要求的吸聲和隔聲材料，並在宇通客車中推廣使用。
六、發動機熱管理系統節油降耗，同時有效降低噪聲
發動機熱管理系統是宇通博士後工作站通過對發動機及其附屬檔案設備能耗的大量實驗和數據分析，套用自身多項先進技術成果，獨家研發的提升發動機燃油使用率、工作環境，有效降低發動機附屬檔案能耗的能量並延長使用壽命的管理和最佳化系統。該系統能夠從節能降耗、運行更可靠、延長發動機及附屬檔案使用壽命三個方面起到降低油耗，減少維修費用的目的，並保障車輛的可靠運行。
（1）燃油燃燒更充分
通過最佳化客車發動機進排氣系統，對發動機進排氣阻力進行最佳化，給發動機最佳的空氣燃油比例，實現燃油的更充分的燃燒，提升了燃油使用率，達到節省燃油的目的。
通過改進發動機溫控系統，保證發動機在最適宜的溫度環境80°C-95°C下工作，從而最大限度地發揮動力效能，並有效延長發動機壽命。
我們形象的把發動機溫控系統稱之變頻空調，當發動機溫度達到一定溫度後，它通過精確地控制散熱風扇，使風扇的轉速與發動機的轉速成幾何級數關係。此外，採用發動機熱管理系統可以使風扇的工作時間減少到原工作時間的1/3以下。由於風扇是整車的主要噪聲源之一，所以降低了風扇的轉速和工作時間就能夠顯著降低風扇的噪聲，從而降低整車的噪聲。
（2）倉體散熱更科學
通過對發動機倉體空氣流動路徑的測量與倉體內結構布置的改進，提高車輛通過結構來改善倉體散熱的能力，儘量減少附屬件做工，並在一定程度上也起到了降低附屬件做工發出的噪聲。
根據運行中車輛倉體內部溫度分布的研究，將易高溫老化的零部件的位置進行最佳化，提高發動機倉體內各部件的壽命。
（3）動力利用更有效
通過對發動機附屬檔案的最佳化管理，使發動機所產出的能量，在冷卻風扇、氣泵、空調壓縮機等附屬耗能設備中得以最合理的分配、套用，減少了能量的無效損耗，將更多能量集中供給客車行駛，這在無形中也有效降低了附屬耗能設備所發出的噪聲。
發動機熱管理系統能使客車百公里節約燃油1～3升，同時有效降低噪聲，經過近一年的實際測試，得到了許多客戶的認可，目前已經有近萬輛宇通客車採用了發動機熱管理系統。
目前，NVH靜音技術現已在部分客車上投入使用，同時也得到了客戶的認可，在投入市場前工作組對該車進行了噪聲測試，在國標規定車速下駕駛區噪聲在65dB以下。價值連城活動中，神行劍以良好的性能和低噪音得到客戶的廣泛好評。在濟南站活動舉辦期間，濟南交運集團機務處孟處長試乘神行劍ZK6127H時，明確表示感到該車的噪聲明顯低於同類其他車型。
套用前景
隨著我國經濟水平的日益提升，人們對生活質量的要求也越來越高，出差或假期旅遊期間，豪華舒適的客車已經成為人們首選的交通工具，而噪聲作為衡量乘客舒適性的關鍵指標也引起了客運企業（特別是旅遊及團體客戶）的高度重視，許多客戶已經開始把客車噪聲值作為選擇購買的條件之一。
一切噪聲源於振動，振動能夠引起某些部件的早期疲勞損壞，從而降低汽車的使用壽命；振動噪聲水平是衡量乘坐舒適性的關鍵指標；過高的噪聲既能損害駕駛員的聽力，還會使駕駛員迅速疲勞，從而對汽車行駛安全性構成了極大的威脅。因此振動、噪聲和舒適性這三者是密切相關的，既要減小振動，降低噪聲，又要提高乘坐舒適性，保證產品的經濟性，使汽車噪聲控制在標準範圍之內。
主要通過對骨架結構、發動機懸置技術、隔音裝置技術的改良以及發動機熱管理系統，從噪聲源、傳遞路徑和結構回響三個方面進行控制，使車內噪聲降低了2～3dB，乘客在車內相當於清晨在15米外聽海浪的聲音，滿足了目前我國乘客和客運企業需求。宇通客車NVH靜音技術有效地減小客車振動、降低客車噪聲，同時能提高車的耐久性、安全性和乘坐舒適性，從而進一步保證產品的經濟性，提升客運企業品牌。
