今天和大家聊點兒硬貨——NVH。這三個字母可是不明覺厲,無論是鍵盤車手還是資深工程師,都對其無比追崇,但依然很少有人能把這個東西說清楚,誤區(qū)很多,更多則是片面、簡單去理解。
我也不是專家,寫這篇文章之前,還去廣汽研究院上了一堂“大課”,老師是廣汽研究院首席技術總監(jiān)兼NVH部長徐仰匯先生。這課我是收獲滿滿,從理論到實踐,我看到了廣汽在研究如何提升NVH這件事上的專業(yè)和認真勁兒,但依然不敢說“懂了”……
問題一:不明覺厲的NVH究竟是什么鬼?
NVH就是Noise(噪聲)、Vibration(震動、抖動)和Harshness(聲振粗糙度),特別解釋一下這個Harshness,實際上國內(nèi)目前對其沒有統(tǒng)一的定義,應該說指的是我們的噪聲振動以外,還能感受到的一些不舒服的振動噪聲。
比如說我們這里邊通常把異響,例如座椅關節(jié)、中控臺里面發(fā)出的不可描述、不可量化,甚至難以捕捉的聲音,就把它歸在這個里面。還有聲音品質(zhì),最好的例子就是排氣管聲音,好聽的就叫“沖上云霄的刺激快樂”,不好聽的就是Harshness了。
再說說造成NVH差的原因是什么,首先是動力系統(tǒng)引起的問題,發(fā)動機、變速箱、進排氣,振動相關的;第二大類就是不平的路面,從路面基地來的問題,就是我們的路面噪音或者路面振動。第三大類就是高速行駛起來這個風引起的NVH問題。所以一個車NVH好不好,這三方面都要考察,好的NVH在這三個方面都不應該有短板。
問題二:為什么越豪華的車對NVH要求越高?
大概有三個原因,首先肯定是豪華車用戶要求高,對車子的平順性(這里說的平順性,不僅是指傳統(tǒng)理解上只考量傳動部分工作品質(zhì)的要求,還考慮車子對震動處理的撫平抑制能力),隔音性都有更進一步的要求,而NVH則是考量舒適性的一個非常主要的內(nèi)容。以廣汽研究院的標準,NVH里面對路面振動、空調(diào)舒適性、座椅的舒適性這幾類是重點考慮的,應該說關于車子品質(zhì)的90%感知變量,都是NVH給體現(xiàn)出來的。
另外,豪華車對NVH要求高,還因為車子的檔次上去了,裝備會越來越豐富負責,出問題的機會比低檔車更高。試想一張只有手動最簡單調(diào)節(jié)機構的座椅和一張帶12向電動調(diào)節(jié),又可以加熱又能通風的真皮座椅,同樣在汽車上顛個十幾萬公里,用好幾年,哪個更容易產(chǎn)生異響?所以豪華車的NVH本身就比低檔次難做得多,對零件的精度配合度要求高得多。
最后一點是最難的,就像那張座椅一樣,NVH受制造水平影響最大。雖然汽車上各個零件的品質(zhì)都與制造水平相關,但是這個NVH尤其敏感。還有許多相關件都有大影響,舉例發(fā)動機和車身連接的懸置,如果剛度在設計范圍以外,很可能就引起車身的振動、噪聲問題。所以實際上一部車能有好的NVH水平,肯定說明它的設計精細化程度是比較高,“各零件精度高,匹配度好,NVH優(yōu)秀”,這才是豪華車的“標準配置”呢!
問題三:是不是只要隔音棉越多,就能造一部很安靜的車出來?
這是個對NVH理解的經(jīng)典誤區(qū),好多人都以為靜音是很容易實現(xiàn)的:隔音棉越多,車子就安靜了,但真的是這樣嗎?
答案肯定是不行的。因為車內(nèi)噪聲有兩大來源,一個是空氣噪聲,一個是結構噪聲??諝庠肼暷憧扛粢裘捱€是有效的,你可以花重金,不惜重量、不惜成本,把吸音的東西鋪天蓋地地捂上去,但這樣車子最多只能安靜一半。
還有另一半,無論你加多少隔音棉,絕對消不掉的,是結構噪聲!舉例你用降噪耳機把耳朵捂起來,世界瞬間就能安靜,別人說話你也聽不見,但任何時候,只要你把上下牙齒開合碰撞一下,捂緊耳朵的情況下牙齒的撞擊聲更加聲聲入耳——來自骨架,機械部分的震動和噪聲,靠隔音材料根本抵擋不了。
結構噪聲比例最大是來自傳統(tǒng)系統(tǒng),因為發(fā)動機運轉(zhuǎn)時有各種沖擊力,不僅自身是整部車動靜最大的零件,震動還會輻射到全車,引起各種鈑金件的振動,在耳邊形成的聲壓,壞消息是,這個聲壓是無論你加多少吸音棉也沒用的。
實驗室數(shù)據(jù)也能證明這點,吸音棉一般只對400赫茲以上的高頻有效,但結構噪聲多半都在200赫茲以下,中低頻的噪聲是只有靠控制結構噪聲,結構振動方面的措施來解決,現(xiàn)在大家很多人一聽靜音就覺得隔聲做得很好,其實只是對了一半,而且只是最沒技術含量的那一半。
問題四:皮尺廠看起來能山寨一切,為何唯有NVH偷不來?
其實這個問題并不嚴謹,因為NVH不是一件具體的裝備,而是對整車開發(fā)、標定、裝備水平的全面評價,而這些關乎“造車內(nèi)功”的高層次“秘笈”,哪怕皮尺廠一比一把模仿對象“復印”出來,NVH作為“靈魂”,是絕對偷不來的,就像土匪搶來的良家少女,“你得到了她的身體,卻永不可能得到她的靈魂”。
接這個話題,我們順便聊聊“正向開發(fā)“和“逆向開發(fā)”有什么不同。等等,岔開一下,總覺得發(fā)明“逆向開發(fā)”這個名詞的人好偉大,生生就把“山寨”一詞給美化了,有點像軍隊把“撤退”叫做“反向進攻”,做任何事情,要騙人先騙自己,士氣很重要?。?/p>
所謂的“正向開發(fā)”,例如現(xiàn)在所有的廣汽傳祺汽車,使用的是很標準的流程。簡單說說這個流程:在概念階段,要進行整車目標值的設定,基于這個整車的設定,再進行開發(fā)策略的設定,這就是所謂的市場定位。有了目標值之后,就要制定出如何達到目標值的方法,把整車目標值層層分解到各個系統(tǒng)去,各系統(tǒng)分別進行設計、仿真,最后再把它集成到整車驗證、調(diào)校。
所謂“正向”,其含義就是前期有目標值設定、目標值的詳細分解,中間有子系統(tǒng)的仿真、分析,然后再到整車的調(diào)校,這三個過程。如果“逆向”的話,實際上就是從第三個階段才開始。也就是說,前面兩個步驟,逆向過程是一無所知,各個零件如何標定,標準如何,如何達成,最重要是零件間如何才不會干涉,這些全部都是不知道的。
如果我們再往前倒個10年,甚至5年,包括現(xiàn)在也還有一些主機廠,覺得哪個車在市場賣得好,拿著皮尺,照著別人的結構,反正總能做出類似的東西,雖說單個零件都挺像樣,哪怕都采購同一個供應商,但拼起來無論如何就不如人家好。
正因為前期功課全落下,當然搞不清楚人家為什么看起來模樣都差不多,但NVH就比你好?“皮尺”的過程,就是盲人摸象,根本不知道匹配數(shù)據(jù)原理,只有到把車裝出來了,有什么問題再去找問題,去調(diào)校,所以實際上皮尺廠搞NVH的逆向,最多就是在一個最后階段的查找問題,像救火隊一樣盡力補救的過程,但充其量也只能用“隔音棉管夠”的低級套路。
廣汽研究院NVH部長徐仰匯先生表示,正向和逆向,至少差了2/3的工作量。正向開發(fā)需要在前期做大量的標定,調(diào)教,匹配,這些工作做好了,理論上最后整車是可以一次達標,不用“救火”的。廣汽現(xiàn)在對新車NVH開發(fā)要求現(xiàn)在是完全按照世界領先標準來做,講究一次做好,基本上不允許在后面做過多的調(diào)試,因為只要前期工作有效,后期才能“不救火”達標。
“山寨車是不可能有一個高水平的NVH”,這句話之所有可以理直氣壯地說出來,就因為山寨車前期沒有目標,沒遵循開發(fā)一個整車的行業(yè)規(guī)律,中間沒有一個仔細的仿真驗證過程,哪怕用再高大上的零件,只是一個物理堆積,NVH肯定不好,而且車子NVH衰退速度極快,開個幾年,聽起來就像散架得差不多了。
問題五:為什么江湖上把NVH比喻成一門“玄學”?
這是個深奧的話題,徐仰匯部長說了一堆深奧的數(shù)據(jù):決定NVH水準幾何,主要來自三個方面,分別是“整車模態(tài)”、“發(fā)動機的轉(zhuǎn)動頻率”,還有“噪聲”?!澳B(tài)”這個詞是專業(yè)名詞,大概可以理解成零件本身的基礎物理狀態(tài),例如震動頻率、扭轉(zhuǎn)強度之類的。
從實驗開發(fā)的角度,車身結構里邊,影響NVH的模態(tài),需要避開幾個紅區(qū)頻率,如果任何零件的頻率與之重疊,產(chǎn)生共振,NVH就會嚴重惡化。首先,車架部分模態(tài),根據(jù)不同的車型需求,大體要避開70、120、130赫茲的頻率,而車子跑起來時候,其實輪胎本身就有自己聲音模態(tài),大概在210赫茲左右。
“基本上,這四個模態(tài)是我們在做路噪時候的禁區(qū)”,廣汽NVH部長徐仰匯說到。如何達成呢,這就要求車子匹配的時候,如車身,副車架本身的軟連接部分,一定要錯過這幾個聲腔的模態(tài),還包括擺臂的模態(tài)。一般擺臂的模態(tài),我們要做到250赫茲以上,就是為了錯開輪胎的聲腔模態(tài)。
怎樣,有沒有被這堆數(shù)字繞暈?說NVH是玄學,多少是因為這其中有太多專業(yè)知識,開發(fā)過程面對的敵人都是看不見摸不著,是與零件的物理屬性戰(zhàn)斗的過程,而且,這個過程,經(jīng)?!奥晼|擊西”,別說一般車主不理解,有時候連專業(yè)工程師都頭大。
說個真實的故事,傳祺剛剛上市的GS3,在NVH開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)發(fā)動機渦輪有一陣奇怪的“嘯叫”聲,這就讓徐仰匯和他的團隊好生奇怪:“GS3和我們很快要推出的GA4(轎車),它兩個是共平臺的,發(fā)動機增壓器什么都是一樣的,但只有GS3有這個問題。
后來一通找,分析嘯叫聲的頻率,發(fā)現(xiàn)和發(fā)動機沒任何關系,你肯定覺得很奇怪,“渦輪發(fā)出的噪聲居然不是渦輪發(fā)出來的”,這話怎么聽怎么拗口。但事實就是如此,經(jīng)過排查,結果發(fā)現(xiàn)是排氣管的第二個吊鉤把噪聲給傳遞上去了。為什么是第二個吊鉤呢?就因為GS3排氣管的走向相比GA4做了一點變化,排氣管模態(tài)的變化引起了增壓器的嘯叫,這夠不夠“聲東擊西”?
NVH不像做安全,一撞,發(fā)現(xiàn)重梁有問題,那肯定是重梁這一塊是主要的問題點了,強度哪兒不夠,哪兒破裂了,肯定是這個地方要么焊點不足,要么鈑金不夠。但是NVH總是最后一個完成交卷的。說NVH玄,還是工況繁多,怠速、加速、路面、噪聲、振動、風噪、嘯叫……總之,NVH永無止境,永遠不完美。
問題六:純電動車沒了吵鬧的發(fā)動機,那NVH是不是閉眼都能優(yōu)秀?
很多人都會這樣認為,電動車不是未來趨勢么?沒了汽油發(fā)動機,是不是NVH就可以很容易做了?
當然不是!某種程度上,反而更難做了,沒了發(fā)動機聲音的“掩護”,風噪和路噪就要求更嚴格了,路噪這個東西,路面輸入是公平的,根本沒法改,所以要把路噪控制做得比汽油車更好。
另外,雖然沒了汽油發(fā)動機,但還是有電動機啊,電機噪聲不大,但依然會帶來討厭的嘯叫,這個很難解決,基本上只能是降級,不能全部消除這個東西,所以電動車大概就是這幾點比較難的地方。為了降低電機嘯叫,NVH部門要做好多事,包括這個電動控壓機的布置方式,放在車身上,固定點,哪兒好都有講究。
另外還有一個現(xiàn)在汽車界同樣很火的技術,就是鋁合金車身。其實,這玩意兒對于NVH部門來說是又愛又恨,愛其相比傳統(tǒng)鋼材,很多鋁合金零件都是一體鑄造,模態(tài)是很好的,有利于結構噪聲的控制,但鋁合金車身,隔聲量是一個大缺陷。舉例地板材料,廣汽研究院做了個試驗,要達到同樣的隔聲標準,鋼板只需要0.8毫米的、0.7毫米厚,如果換成全鋁的,用到1.6毫米厚的鋁板,隔聲量還和薄一半的鋼板差了6個分貝左右。
顯然這個問題業(yè)界都已經(jīng)了解,你看看凱迪拉克和奔馳,他們在搞鋁車身的時候,把地板和前圍還是維持著鋼板,鍵盤俠在噴人家“偷工減料”,其實這就是為了提升NVH的舉措,連一些曾經(jīng)追求“全鋁合金車身”科技的品牌,在其許多新車上,都已經(jīng)看到是“鋼鋁混合”車身,很大程度也是在輕量化和NVH之間平衡的結果。
問題七:神神叨叨地說了一大堆,來點實際的,一般小白用戶,怎樣才能在買車時試試NVH的優(yōu)劣?
既然你已經(jīng)知道,判斷NVH優(yōu)劣需要考量“結構噪聲”和“空氣噪聲”兩部分,所以你去4S店試車時,不要只看漂亮的銷售美眉賣力地,在展廳展車中和你示范開關門時的噪聲隔絕效果,還得讓車開起來,而且把速度開上去。
專家的意見,就是用在粗糙路面(例如混凝土馬路)上把車速開到100km/h,這個車速下,路面的、風噪的、發(fā)動機的、懸掛的、空調(diào)壓縮機的,等等全方位零件都可以考察得到,如果一部車在這種路面上以100km/h巡航依然寧靜舒適,這部車肯定不會太差,放心買吧!
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