今天和大家聊点儿硬货——NVH。这三个字母可是不明觉厉,无论是键盘车手还是资深工程师,都对其无比追崇,但依然很少有人能把这个东西说清楚,误区很多,更多则是片面、简单去理解。
我也不是专家,写这篇文章之前,还去广汽研究院上了一堂“大课”,老师是广汽研究院首席技术总监兼NVH部长徐仰汇先生。这课我是收获满满,从理论到实践,我看到了广汽在研究如何提升NVH这件事上的专业和认真劲儿,但依然不敢说“懂了”……
问题一:不明觉厉的NVH究竟是什么鬼?
NVH就是Noise(噪声)、Vibration(震动、抖动)和Harshness(声振粗糙度),特别解释一下这个Harshness,实际上国内目前对其没有统一的定义,应该说指的是我们的噪声振动以外,还能感受到的一些不舒服的振动噪声。
比如说我们这里边通常把异响,例如座椅关节、中控台里面发出的不可描述、不可量化,甚至难以捕捉的声音,就把它归在这个里面。还有声音品质,最好的例子就是排气管声音,好听的就叫“冲上云霄的刺激快乐”,不好听的就是Harshness了。
再说说造成NVH差的原因是什么,首先是动力系统引起的问题,发动机、变速箱、进排气,振动相关的;第二大类就是不平的路面,从路面基地来的问题,就是我们的路面噪音或者路面振动。第三大类就是高速行驶起来这个风引起的NVH问题。所以一个车NVH好不好,这三方面都要考察,好的NVH在这三个方面都不应该有短板。
问题二:为什么越豪华的车对NVH要求越高?
大概有三个原因,首先肯定是豪华车用户要求高,对车子的平顺性(这里说的平顺性,不仅是指传统理解上只考量传动部分工作品质的要求,还考虑车子对震动处理的抚平抑制能力),隔音性都有更进一步的要求,而NVH则是考量舒适性的一个非常主要的内容。以广汽研究院的标准,NVH里面对路面振动、空调舒适性、座椅的舒适性这几类是重点考虑的,应该说关于车子品质的90%感知变量,都是NVH给体现出来的。
另外,豪华车对NVH要求高,还因为车子的档次上去了,装备会越来越丰富负责,出问题的机会比低档车更高。试想一张只有手动最简单调节机构的座椅和一张带12向电动调节,又可以加热又能通风的真皮座椅,同样在汽车上颠个十几万公里,用好几年,哪个更容易产生异响?所以豪华车的NVH本身就比低档次难做得多,对零件的精度配合度要求高得多。
最后一点是最难的,就像那张座椅一样,NVH受制造水平影响最大。虽然汽车上各个零件的品质都与制造水平相关,但是这个NVH尤其敏感。还有许多相关件都有大影响,举例发动机和车身连接的悬置,如果刚度在设计范围以外,很可能就引起车身的振动、噪声问题。所以实际上一部车能有好的NVH水平,肯定说明它的设计精细化程度是比较高,“各零件精度高,匹配度好,NVH优秀”,这才是豪华车的“标准配置”呢!
问题三:是不是只要隔音棉越多,就能造一部很安静的车出来?
这是个对NVH理解的经典误区,好多人都以为静音是很容易实现的:隔音棉越多,车子就安静了,但真的是这样吗?
答案肯定是不行的。因为车内噪声有两大来源,一个是空气噪声,一个是结构噪声。空气噪声你靠隔音棉还是有效的,你可以花重金,不惜重量、不惜成本,把吸音的东西铺天盖地地捂上去,但这样车子最多只能安静一半。
还有另一半,无论你加多少隔音棉,绝对消不掉的,是结构噪声!举例你用降噪耳机把耳朵捂起来,世界瞬间就能安静,别人说话你也听不见,但任何时候,只要你把上下牙齿开合碰撞一下,捂紧耳朵的情况下牙齿的撞击声更加声声入耳——来自骨架,机械部分的震动和噪声,靠隔音材料根本抵挡不了。
结构噪声比例最大是来自传统系统,因为发动机运转时有各种冲击力,不仅自身是整部车动静最大的零件,震动还会辐射到全车,引起各种钣金件的振动,在耳边形成的声压,坏消息是,这个声压是无论你加多少吸音棉也没用的。
实验室数据也能证明这点,吸音棉一般只对400赫兹以上的高频有效,但结构噪声多半都在200赫兹以下,中低频的噪声是只有靠控制结构噪声,结构振动方面的措施来解决,现在大家很多人一听静音就觉得隔声做得很好,其实只是对了一半,而且只是最没技术含量的那一半。
问题四:皮尺厂看起来能山寨一切,为何唯有NVH偷不来?
其实这个问题并不严谨,因为NVH不是一件具体的装备,而是对整车开发、标定、装备水平的全面评价,而这些关乎“造车内功”的高层次“秘笈”,哪怕皮尺厂一比一把模仿对象“复印”出来,NVH作为“灵魂”,是绝对偷不来的,就像土匪抢来的良家少女,“你得到了她的身体,却永不可能得到她的灵魂”。
接这个话题,我们顺便聊聊“正向开发“和“逆向开发”有什么不同。等等,岔开一下,总觉得发明“逆向开发”这个名词的人好伟大,生生就把“山寨”一词给美化了,有点像军队把“撤退”叫做“反向进攻”,做任何事情,要骗人先骗自己,士气很重要啊!
所谓的“正向开发”,例如现在所有的广汽传祺汽车,使用的是很标准的流程。简单说说这个流程:在概念阶段,要进行整车目标值的设定,基于这个整车的设定,再进行开发策略的设定,这就是所谓的市场定位。有了目标值之后,就要制定出如何达到目标值的方法,把整车目标值层层分解到各个系统去,各系统分别进行设计、仿真,最后再把它集成到整车验证、调校。
所谓“正向”,其含义就是前期有目标值设定、目标值的详细分解,中间有子系统的仿真、分析,然后再到整车的调校,这三个过程。如果“逆向”的话,实际上就是从第三个阶段才开始。也就是说,前面两个步骤,逆向过程是一无所知,各个零件如何标定,标准如何,如何达成,最重要是零件间如何才不会干涉,这些全部都是不知道的。
如果我们再往前倒个10年,甚至5年,包括现在也还有一些主机厂,觉得哪个车在市场卖得好,拿着皮尺,照着别人的结构,反正总能做出类似的东西,虽说单个零件都挺像样,哪怕都采购同一个供应商,但拼起来无论如何就不如人家好。
正因为前期功课全落下,当然搞不清楚人家为什么看起来模样都差不多,但NVH就比你好?“皮尺”的过程,就是盲人摸象,根本不知道匹配数据原理,只有到把车装出来了,有什么问题再去找问题,去调校,所以实际上皮尺厂搞NVH的逆向,最多就是在一个最后阶段的查找问题,像救火队一样尽力补救的过程,但充其量也只能用“隔音棉管够”的低级套路。
广汽研究院NVH部长徐仰汇先生表示,正向和逆向,至少差了2/3的工作量。正向开发需要在前期做大量的标定,调教,匹配,这些工作做好了,理论上最后整车是可以一次达标,不用“救火”的。广汽现在对新车NVH开发要求现在是完全按照世界领先标准来做,讲究一次做好,基本上不允许在后面做过多的调试,因为只要前期工作有效,后期才能“不救火”达标。
“山寨车是不可能有一个高水平的NVH”,这句话之所有可以理直气壮地说出来,就因为山寨车前期没有目标,没遵循开发一个整车的行业规律,中间没有一个仔细的仿真验证过程,哪怕用再高大上的零件,只是一个物理堆积,NVH肯定不好,而且车子NVH衰退速度极快,开个几年,听起来就像散架得差不多了。
问题五:为什么江湖上把NVH比喻成一门“玄学”?
这是个深奥的话题,徐仰汇部长说了一堆深奥的数据:决定NVH水准几何,主要来自三个方面,分别是“整车模态”、“发动机的转动频率”,还有“噪声”。“模态”这个词是专业名词,大概可以理解成零件本身的基础物理状态,例如震动频率、扭转强度之类的。
从实验开发的角度,车身结构里边,影响NVH的模态,需要避开几个红区频率,如果任何零件的频率与之重叠,产生共振,NVH就会严重恶化。首先,车架部分模态,根据不同的车型需求,大体要避开70、120、130赫兹的频率,而车子跑起来时候,其实轮胎本身就有自己声音模态,大概在210赫兹左右。
“基本上,这四个模态是我们在做路噪时候的禁区”,广汽NVH部长徐仰汇说到。如何达成呢,这就要求车子匹配的时候,如车身,副车架本身的软连接部分,一定要错过这几个声腔的模态,还包括摆臂的模态。一般摆臂的模态,我们要做到250赫兹以上,就是为了错开轮胎的声腔模态。
怎样,有没有被这堆数字绕晕?说NVH是玄学,多少是因为这其中有太多专业知识,开发过程面对的敌人都是看不见摸不着,是与零件的物理属性战斗的过程,而且,这个过程,经常“声东击西”,别说一般车主不理解,有时候连专业工程师都头大。
说个真实的故事,传祺刚刚上市的GS3,在NVH开发过程中发现发动机涡轮有一阵奇怪的“啸叫”声,这就让徐仰汇和他的团队好生奇怪:“GS3和我们很快要推出的GA4(轿车),它两个是共平台的,发动机增压器什么都是一样的,但只有GS3有这个问题。
后来一通找,分析啸叫声的频率,发现和发动机没任何关系,你肯定觉得很奇怪,“涡轮发出的噪声居然不是涡轮发出来的”,这话怎么听怎么拗口。但事实就是如此,经过排查,结果发现是排气管的第二个吊钩把噪声给传递上去了。为什么是第二个吊钩呢?就因为GS3排气管的走向相比GA4做了一点变化,排气管模态的变化引起了增压器的啸叫,这够不够“声东击西”?
NVH不像做安全,一撞,发现重梁有问题,那肯定是重梁这一块是主要的问题点了,强度哪儿不够,哪儿破裂了,肯定是这个地方要么焊点不足,要么钣金不够。但是NVH总是最后一个完成交卷的。说NVH玄,还是工况繁多,怠速、加速、路面、噪声、振动、风噪、啸叫……总之,NVH永无止境,永远不完美。
问题六:纯电动车没了吵闹的发动机,那NVH是不是闭眼都能优秀?
很多人都会这样认为,电动车不是未来趋势么?没了汽油发动机,是不是NVH就可以很容易做了?
当然不是!某种程度上,反而更难做了,没了发动机声音的“掩护”,风噪和路噪就要求更严格了,路噪这个东西,路面输入是公平的,根本没法改,所以要把路噪控制做得比汽油车更好。
另外,虽然没了汽油发动机,但还是有电动机啊,电机噪声不大,但依然会带来讨厌的啸叫,这个很难解决,基本上只能是降级,不能全部消除这个东西,所以电动车大概就是这几点比较难的地方。为了降低电机啸叫,NVH部门要做好多事,包括这个电动控压机的布置方式,放在车身上,固定点,哪儿好都有讲究。
另外还有一个现在汽车界同样很火的技术,就是铝合金车身。其实,这玩意儿对于NVH部门来说是又爱又恨,爱其相比传统钢材,很多铝合金零件都是一体铸造,模态是很好的,有利于结构噪声的控制,但铝合金车身,隔声量是一个大缺陷。举例地板材料,广汽研究院做了个试验,要达到同样的隔声标准,钢板只需要0.8毫米的、0.7毫米厚,如果换成全铝的,用到1.6毫米厚的铝板,隔声量还和薄一半的钢板差了6个分贝左右。
显然这个问题业界都已经了解,你看看凯迪拉克和奔驰,他们在搞铝车身的时候,把地板和前围还是维持着钢板,键盘侠在喷人家“偷工减料”,其实这就是为了提升NVH的举措,连一些曾经追求“全铝合金车身”科技的品牌,在其许多新车上,都已经看到是“钢铝混合”车身,很大程度也是在轻量化和NVH之间平衡的结果。
问题七:神神叨叨地说了一大堆,来点实际的,一般小白用户,怎样才能在买车时试试NVH的优劣?
既然你已经知道,判断NVH优劣需要考量“结构噪声”和“空气噪声”两部分,所以你去4S店试车时,不要只看漂亮的销售美眉卖力地,在展厅展车中和你示范开关门时的噪声隔绝效果,还得让车开起来,而且把速度开上去。
专家的意见,就是用在粗糙路面(例如混凝土马路)上把车速开到100km/h,这个车速下,路面的、风噪的、发动机的、悬挂的、空调压缩机的,等等全方位零件都可以考察得到,如果一部车在这种路面上以100km/h巡航依然宁静舒适,这部车肯定不会太差,放心买吧!
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