基于NVH源问题分析流程解决某自动挡SUV动力系统啸叫问题

谭芬 梁宗峰 常健 黄文

摘  要：本文提出了一套NVH源问题分析整改流程，基于该流程，成功地解决了某款搭载CVT变速器的自动挡SUV车型动力系统啸叫问题。该流程可有效缩短NVH问题的整改周期，节约问题整改成本，对整车NVH问题的整改具有一定的参考价值。

关键词：NVH;变速器;动力系统;啸叫

中图分类号：U461.4     文献标识码：A     文章编号：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

随着汽车行业的发展，消费者在满足整车动力性、经济性等基本性能需求的基础上，更加注重乘车舒适性。NVH（Noise噪声、 Vibration振动 、Harshness声振粗糙度）[1]是整车舒适性的一项重要性能指标，体现了汽车设计与制造的综合质量水平。

近年来，车辆的NVH性能是各大整车企业和零部件企业重点关注的问题之一。据有关市场统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是与NVH问题相关，为解决NVH问题，各大车企投入了约20%的研发费用[2]。一辆车的NVH性能好坏，最终极的指标就是驾乘人员的驾乘感受，对于整车企业来说，建立一套实用的NVH问题分析、整改流程非常有必要。

本文基于提出的NVH源问题分析整改流程，对某自动挡SUV车型在特定工况下出现的动力系统啸叫问题，通过对驾驶室和机舱布点进行NVH测试找到啸叫的激励源，对产生激励源的零部件进行分析优化，最后再通过NVH测试进行问题验收。

2    整车NVH问题分析基础

2.1   NVH问题处理流程

在整车上， NVH问题的产生一般有3要素，即激励源、传递路径和响应。激励源主要包括发动机、变速器、传动轴、轮胎、路面和风等[3]，它们产生的振动、噪音通过悬架、车架、车身、空气等传递路径传入车内，严重影响了驾驶员和乘客的乘坐舒适性。NVH问题的响应主要表现为座椅、方向盘、地板的触觉振动，驾驶员和乘客的耳旁噪声，仪表板和后视镜的视觉振动等现象[4]。

NVH问题的整改可从激励源、传递路径或响应进行优化控制，但动力系统产生的NVH问题一般需重点从激励源处进行整改优化。根据多年的整车NVH问题整改经验，本文针对NVH问题激励源的查找及整改，提出了一套NVH源问题分析整改流程，如图1所示：

2.2   动力系统啸叫产生因素

汽车动力系统常见的NVH问题主要有：齿轮啸叫、齿轮敲击、主减速器齿轮撞击、动力系统轰鸣等。其中，啸叫为出现频率较高的问题之一，啸叫声音主观上听起来像“口哨”声或“尖叫”声。产生啸叫的因素很多，如变速器、发电机、正时链条、涡轮增压器等，其中变速器上产生啸叫的常见零部件有主减齿轮组、油泵、行星排、差速器等。

3    某自动挡SUV动力系统NVH问题优化实例

3.1   NVH问题提出

某款搭载CVT变速器的自动挡SUV车型在匀速1500r/min工况下，在驾驶室内能听到一个明显的啸叫声，严重影响了整车的驾乘舒适性，若不解决，必将引起市场用户抱怨。

3.2   NVH测试摸底

因该问题为驾驶员主观感受，为进一步确认该问题是否真实客观存在，需对整车进行NVH测试摸底，并初步锁定啸叫声来源。

因该啸叫声与发动机转速密切相关，根据2.1节的整车NVH问题主要激励源分析，我们将问题原因主要锁定在发动机舱。为证实这一猜测，我们对车内前排主驾右侧（即驾驶员右耳位置）和发动机舱分别布置了噪声传感器（麦克风），如图2和图3所示：

两个噪声测点的测试结果如图4所示。从测试结果可知，当发动机转速稳定在1500r/min左右时，车内啸叫频率从900Hz逐漸上升到1100Hz，且发动机舱也存在同频率的啸叫，说明车内驾驶员听到的啸叫声客观存在，且啸叫声来源于发动机舱。

3.3   传递路径分析

啸叫在整车上的传递路径形式主要有2种：结构传递路径和空气辐射路径[5]。结构传递路径的传递介质包括动力总成悬置、换挡拉索、车架和车身等零部件;空气辐射路径的传递介质为空气，空气通过主线束过孔、空调过孔、转向管柱过孔等部位将啸叫声传递到车内。

经3.2节的NVH摸底测试，已确定本案例中的啸叫声来自发动机舱，啸叫声再通过结构传递和/或空气辐射两种路径传递至车内。

3.4   激励源查找

为从源头上解决该啸叫问题，需进一步查找产生啸叫的激励源，因此对整车再次进行NVH测试。

本次NVH测试的振动测试点分别选取了发动机舱里产生啸叫可能性最大的几个点，即涡轮增压器、正时链条和变速器（传感器布置在变速器的油冷器上）。测试结果如图5所示：

将本次NVH测试结果与前面的NVH摸底测试结果进行比对，可发现在啸叫频率900Hz～ 1100Hz范围内，变速器上的振动最明显，因此可确认该啸叫的激励源来自变速器。

3.5   激励源问题整改

将整车上发现的啸叫问题和NVH测试结果反馈给变速器供应商，经供应商内部分析，初步确认该啸叫为变速器内部齿轮所产生，并經过相应NVH测试，其中主减齿轮组的测试结果如图6、图7所示：

从图6和图7可看出，在34阶存在带宽为900-1100Hz的噪声频率，对应的从动轮转速范围为1611-1964r/min，且在该转速范围下主减齿轮组存在噪音峰值。由此，可确认变速器的主减齿轮组（图8所示）存在NVH问题。

经分析确认，该车型的CVT变速器主减齿轮组的齿轮加工工艺不稳定，齿面产生不合理的波纹和扭曲，导致齿轮工作时出现啸叫声。将原齿轮供应商更换为加工工艺更稳定的新供应商后，通过对比测试分析，噪声改善明显，能平均降低4dB以上。

3.6   NVH测试验收

将匹配有新主减齿轮组的新变速器更换至原车上进行NVH测试验收，并参考前面的NVH摸底测试对车内前排主驾右侧和发动机舱进行噪声测试点布置，参考激励源查找方式对变速器油冷器进行振动测试点布置，测试结果如图9、图10所示：

从以上两图可知，更换新变速器后，车内前排和发动机舱均无啸叫声，且变速器本体的振动也消失。因此，通过更换变速器主减齿轮组的齿轮供应商，提高齿轮加工工艺的稳定性，可有效解决该SUV在匀速1500r/min工况下的动力系统啸叫问题。

4    结束语

NVH性能的好坏直接影响了驾驶员和乘客的乘车舒适性，各整车企业对NVH性能高度重视。本文基于提出的NVH源问题分析流程，成功地解决了某款自动挡SUV车型在匀速1500r/min工况下出现的动力系统啸叫问题。根据该流程，可有效避免查找问题原因的不必要弯路，缩短问题整改周期，节约问题整改成本，可以为整车NVH问题整改提供参考，具有一定的实用价值。

参考文献：

[1]林逸，马天飞，姚为民，等. 汽车NVH性能研究综述. 汽车工程，2020，24（3）：177.

[2]杨可. 电动汽车NVH特点以及研究现状[D]. 重庆理工大学，2017.

[3]魏燕钦. VH与汽车开发[DB/OL]. 2006-8-15.

[4]史文库. 现代汽车新技术. 北京：国防工业出版社，2014：330-343.

[5]庞剑. 汽车动力传动系统的NVH问题与控制[EB/OL]. https：//www.sohu.com/a/73727870_ 391226，2016-05-06/2020-11-10.