某匹配自动变速箱样车动力总成悬置对比试验研究.docx
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某匹配自动变速箱样车动力总成悬置对比试验研究
某匹配自动变速箱样车动力总成悬置对比试验研究
北汽福田汽车股份有限公司辛雨
摘要：
某车型样车匹配自动变速箱后，样车噪声性能超出预期指标。
为解决此问题，改变动力总成悬置后悬置（三点悬置，后悬置位于变速箱上部）刚度，并考察使用不同悬置时匹配自动变速箱样车动力总成悬置隔振性能，以及不同悬置下样车噪声情况。
在两台不同后悬置样车的动力总成悬置发动机侧和车架侧布置测点，在定置怠速、定置缓加速、道路缓加速、道路急加速等不同工况下进行测试。
对两样车的试验结果进行隔振能力对比，并对衰减后车架侧的振动进行对比。
试验对比结果表明，采用较软悬置的样车对振动衰减大，衰减后车架侧振动小。
通过在两台样车的进气口、排气口、车前一米（表征发动机噪声）、主驾内耳、副驾内耳、后排左乘客内耳、后排右乘客内耳等测点布置传声器，在定置试验、道路试验等不同工况下测量样车车内、车外噪声情况。
对两样车车内和车外噪声情况进行对比，发现采用较软悬置样车噪声较小。
通过试验分析，可知采用较软动力总成后悬置隔振性能好，样车的车外车内噪声小。
建议该车型汽车正式生产时采用较软悬置，以达到较好的噪声性能。
关键词：
噪声动力总成悬置隔振性能
0引言
随着国内汽车工业的快速发展以及人们对汽车质量及舒适性要求的提高，汽车的卓越性能和优良品质成为汽车制造商追求的目标。
对车外噪声，国际上及我国都出台了加速行驶噪声标准和定置噪声标准[1-3]；而车内噪声也已成为影响人们对汽车质量的印象及购车选择的重要因素之一。
对于汽车工业而言，噪声控制问题日益显示出其重要性。
自20世纪80年代以来，国际上的汽车厂家投入大量人力致力于降低车外、车内噪声[4]。
无论是车外还是车内噪声，发动机和变速箱都是其最主要的激励源之一。
车内和车外噪声一部分是来自发动机和变速器，通过支承和支架传到与车身相连的结构件上，再从车身大面积的辐射出来的结构噪声；另一部分是从发动机室和排气系统辐射出来的噪声，也与发动机的支承有关[5]。
动力总成悬置起到支承动力总成的质量、限制动力总成最大位移的作用；还起到双重隔振的作用：
即阻止作为振源的发动机向车架传递振动力的积极隔振作用，和阻止路面不平激励传给发动机冲击和振动的消极隔振作用[6]。
由动力总成悬置的作用可知，车内和车外噪声的大小与动力总成悬置的性能是存在很大关系的。
本文对某匹配自动变速箱的样车进行悬置隔振性能、车外噪声情况、车内噪声情况试验对比研究，给出了隔振性能和噪声性能较好的样车，对后期该车型样车生产提供了参考依据。
1项目来源及目的
公司某越野型/家用型轿车匹配手动变速箱时，噪声性能达标，而匹配自动变速箱后，振动与噪声性能不能达到预定指标，因此需要对其进行整改。
经过前期CAE分析等手段优化处理，将该样车后悬置刚度降低可以使噪声振动性能提高。
在公司试制部门生产出样车后，须对两台不同动力总成悬置的样车进行NVH试验，以对比两台样车的悬置隔振性能、车内车外噪声情况。
该对比试验结果将对该车型样车正式生产提供依据。
2试验样车描述
详细样车描述见表1。
两样车除后悬置刚度不同外，其余状态一致。
508样车后悬置刚度为250N/mm，525样车后悬置刚度为300N/mm。
表1样车描述表
整车
车型
越野型/家用型轿车
VIN号
样车1：
AA000508；样车2：
AA000525
发动机
发动机
发动机型号
4G15S
生产厂家
东安
额定功率（kw）/转速（r/min）
76kW/6000rpm
最大扭矩（N.m）/转速（r/min）
130Nm/4500
怠速转速，r/min
750±50rpm
最高转速，r/min
7000rpm
动力总成悬置
型式
三点支承
生产厂家
--
后悬置刚度
样车1：
250N/mm；样车2：
300N/mm
传动系
变速箱
型号
F4A4A
生产厂家
东安
档位速比
1挡
2.842
2挡
1.529
3挡
1
4挡
0.712
R档
2.48
3试验条件
3.1试验环境
试验主要在通州道路试验场进行，试验环境详见表2。
表2试验环境表
组别
试验项目
试验日期
试验地点
天气
气温（℃）
道路状况
载荷状况
试验一
车外噪声
2010.6
通州
阴
24
长直线
空载
试验二
发动机悬置
2010.6
通州
阴
26
长直线
空载
试验三
车内噪声
2010.6
通州
晴
25
长直线
空载
3.2试验仪器及其采样参数设定
应用比利时LMS公司的SCM05数据采集及分析系统，B&K及PCB公司的振动传感器、传声器若干。
系统的振动信号频率分辨率为0.5Hz，噪声信号频率分辨率为2Hz。
采用Hanning窗函数进行加窗处理，噪声信号采用A计权处理。
3.3测点布置
测点布置情况见表3。
表3.测点布置情况表
试验名称
测点名称
测点位置描述
备注
车外噪声
Intake:
01
进气噪声，进气口附近
Exhaust:
01
排气噪声，距离排气口45°方向0.5米
Front:
01
车前1米
发动机悬置
EMFLU:
01
发动机前方左边悬置发动机侧
EMFLD:
01
发动机前方左边悬置车架侧
EMFRU:
01
发动机前方右边悬置发动机侧
EMFRD:
01
发动机前方右边悬置车架侧
EMRU:
01
发动机后方悬置发动机侧
EMRD:
01
发动机后方悬置车架侧
车内噪声
Din:
01
主驾驶员内耳处
Pin:
01
副驾驶员内耳处
PRLin:
01
后排左侧乘客内耳噪声
PRRin:
01
后排右侧乘客内耳噪声
3.4试验工况
试验采用工况有：
怠速，定置缓加速；自动2档缓加速，自动3档缓加速，自动D档缓加速；自动2档急加速带档滑行，自动3档急加速带档滑行；匀速D档30km/h，40km/h，50km/h，60km/h，70km/h，80km/h，90km/h，100km/h等。
4试验结果
4.1动力总成悬置隔振能力
（1）怠速
由试验数据，经统计得到怠速时动力总成悬置对20-400Hz振动衰减量如表4所示。
由表4可知，怠速工况下，508样车后悬置对振动衰减比525样车大，例如X向大11dB，Z向大13dB。
因此怠速工况下，508样车的悬置较好。
表4怠速动力总成悬置对20-400Hz振动衰减量
508样车
525样车
（dB）
X向
Y向
Z向
（dB）
X向
Y向
Z向
左悬置
30
16
21
左悬置
20
8
24
右悬置
16
2
14
右悬置
27
24
16
后悬置
14
16
30
后悬置
3
9
17
（2）定置缓加速
表5为定置缓加速时动力总成悬置对20-400Hz振动的衰减量。
由表5可知，定置缓加速工况下，除X方向，508样车后悬置对振动衰减比525样车衰减的大，其中Z向衰减相差最大。
表5定置缓加速动力总成悬置对20-400Hz振动衰减量
508样车
525样车
（dB）
X向
Y向
Z向
（dB）
X向
Y向
Z向
左悬置
24-35
21-30
22-33
左悬置
--
--
--
右悬置
14-28
8-25
20-37
右悬置
23-32
9-25
13-29
后悬置
11-20
16-25
30-42
后悬置
13-33
5-24
1-17
由后悬置对比的overall图（图1）可明显发现，X方向525样车衰减较好；Y向508样车衰减较好，特别是在低转速时；Z向508样车明显好于525样车。
表6为后悬置20-400Hz振动范围的统计表，可发现Z向在发动机侧振动相差不大的情况下，车架侧振动508样车小得多。
由此可知，定置缓加速时，508样车悬置较好。
图1定置缓加速动力总成后悬置对比overall图
（依次为X向，Y向，Z向；红色508样车，绿色525样车；实线发动机侧，虚线车架侧）
表6定置缓加速动力总成后悬置各测点20-400Hz振动范围
508样车
525样车
（m/s2）
振动范围
最大值
（m/s2）
振动范围
最大值
发动机侧X向
0.67-125.38
125.38
发动机侧X向
1.04-364.95
364.95
发动机侧Y向
0.36-27.51
27.51
发动机侧Y向
0.54-111.81
111.81
发动机侧Z向
1.38-44.19
44.19
发动机侧Z向
1.72-45.00
45.00
车架侧X向
0.13-10.05
10.05
车架侧X向
0.17-7.70
7.70
车架侧Y向
0.05-3.38
3.38
车架侧Y向
0.17-6.07
6.07
车架侧Z向
0.02-0.65
0.65
车架侧Z向
0.33-30.46
30.46
（3）自动2档缓加速
表7为自动2档缓加速时动力总成悬置对20-400Hz振动的衰减量。
由表7可知，自动2档缓加速工况下，X向508样车对振动衰减比525样车小，Y向和Z向508样车对振动衰减比525样车大。
由图2和图3两样车后悬置振动overall图，可以看到以上分析结果，特别是后悬置的Z向，508样车进行了较好的衰减，而525样车整体衰减不好，在4510rpm和5730rpm附近甚至对振动进行了放大。
表7自动2档缓加速动力总成悬置对20-400Hz振动衰减量
508样车
525样车
（dB）
X向
Y向
Z向
（dB）
X向
Y向
Z向
左悬置
14-34
15-30
19-34
左悬置
15-35
5-19
25-37
右悬置
13-27
7-24
24-34
右悬置
21-28
11-22
13-21
后悬置
12-23
13-25
14-28
后悬置
4-26
3-19
-2～17
图2自动2档缓加速508样车动力总成后悬置振动overall图
（上面依次为X向，Y向，Z向；红色发动机侧，绿色车架侧；下面为转速）
图3自动2档缓加速525样车动力总成后悬置振动overall图
（上面依次为X向，Y向，Z向；红色发动机侧，绿色车架侧；下面为转速）
表8为自动2档缓加速时后悬置20-400Hz振动范围的统计表，可发现Z向508样车衰减较好，而525样车衰减较差。
由此可知，自动2档缓加速时，508样车悬置较好。
表8自动2档缓加速动力总成后悬置各测点20-400Hz振动范围
508样车
525样车
（m/s2）
振动范围
最大值
（m/s2）
振动范围
最大值
发动机侧X向
0.76-140.92
140.92
发动机侧X向
1.20-368.64
368.64
发动机侧Y向
0.53-24.96
24.96
发动机侧Y向
0.61-117.42
117.42
发动机侧Z向
1.99-44.94
44.94
发动机侧Z向
2.65-38.55
38.55
车架侧X向
0.21-8.02
8.02
车架侧X向
0.66-7.34
7.34
车架侧Y向
0.07-2.43
2.43
车架侧Y向
0.78-6.18
6.18
车架侧Z向
0.11-1.36
1.36
车架侧Z向
0.48-27.93
27.93
（4）自动3档缓加速
表9为自动3档缓加速时动力总成悬置对20-400Hz振动的衰减量（仅加速到4800rpm）。
由表9可知，自动3档缓加速工况下，X向508样车对振动衰减比525样车小，Y向和Z向508样车对振动衰减比525样车大。
525样车在Z向某些转速下甚至对振动进行了放大。
由表10（仅加速到4800rpm）可知，自动3档缓加速工况下，Z向525样车衰减很小。
因此自动3档缓加速工况下，508样车的悬置较好。
表9自动3档缓加速动力总成悬置对20-400Hz振动衰减量
508样车
525样车
（dB）
X向
Y向
Z向
（dB）
X向
Y向
Z向
左悬置
19-40
16-28
17-27
左悬置
15-28
4-20
25-30
右悬置
13-25
2-20
22-28
右悬置
23-27
12-16
13-22
后悬置
6-18
10-23
11-26
后悬置
6-27
3-17
-3～16
表10自动3档缓加速动力总成后悬置各测点20-400Hz振动范围
508样车
525样车
（m/s2）
振动范围
最大值
（m/s2）
振动范围
最大值
发动机侧X向
0.79-20.40
20.40
发动机侧X向
1.06-86.17
86.17
发动机侧Y向
0.41-9.66
9.66
发动机侧Y向
0.59-28.60
28.60
发动机侧Z向
1.89-15.98
15.98
发动机侧Z向
1.56-31.33
31.33
车架侧X向
0.17-4.97
4.97
车架侧X向
0.58-4.75
4.75
车架侧Y向
0.07-1.65
1.65
车架侧Y向
0.65-7.58
7.58
车架侧Z向
0.08-1.39
1.39
车架侧Z向
0.43-30.24
30.24
综上所述，508样车后悬置对振动的衰减性能明显比525样车好，因此508样车后悬置较好。
4.2车外噪声
（1）怠速
怠速工况下，两样车车外噪声声压级对比如表11所示。
由表11可知，508样车车外噪声较小，二者最大相差3.61dB（A）。
表11怠速车外噪声20-6400Hz噪声声压级
508样车
525样车
（dB（A））
平均噪声值
（dB（A））
平均噪声值
发动机噪声
58.21
发动机噪声
61.82
进气噪声
63.14
进气噪声
64.66
排气噪声
58.02
排气噪声
60.05
（2）定置缓加速
图4为定置缓加速时两样车车外噪声声压级对比图。
由图4可统计出表12。
由图4和表12可知，定置缓加速工况时，在大部分转速下，508样车噪声比525样车小。
在最大值对比上，进气噪声508样车比525样车大2.31dB（A），排气噪声508样车比525样车大1.11dB（A）。
转速993rpm下508样车发动机噪声曲线中的峰值，可能是试验过程中出现的瞬间异响。
表12定置缓加速车外噪声20-6400Hz噪声声压级
508样车
525样车
（dB（A））
噪声值范围
最大值
（dB（A））
噪声值范围
最大值
发动机噪声
59.26-91.55
91.55
发动机噪声
60.11-91.94
91.94
进气噪声
63.05-97.64
97.64
进气噪声
63.15-95.33
95.33
排气噪声
57.92-85.90
85.90
排气噪声
57.91-87.01
87.01
图4定置缓加速两样车车外噪声对比overall图
（实线508样车，虚线525样车；红色进气，绿色排气，蓝色发动机噪声）
综上所述，总体上来说，508样车车外噪声较小。
在车外噪声方面，508样车悬置比525样车悬置好。
4.3车内噪声
（1）怠速
怠速工况下，两样车车内噪声声压级对比如表13所示。
由表13可知，508样车车内噪声较小，二者最大相差3.59dB（A）。
表13怠速车内噪声20-6400Hz噪声声压级
508样车
525样车
（dB（A））
平均噪声值
（dB（A））
平均噪声值
主驾内耳
45.99
主驾内耳
47.22
副驾内耳
46.52
副驾内耳
50.14
后排左乘内耳
46.22
后排左乘内耳
46.46
后排右乘内耳
47.09
后排右乘内耳
47.68
（2）定置缓加速
图5为定置缓加速时两样车车内噪声声压级对比图。
由图5可统计出表14。
由图5和表14可知，定置缓加速工况时，在大部分转速下，508样车噪声比525样车小3-4dB（A）。
在最大值对比上，后排右乘内耳噪声508样车仅比525样车大0.34dB（A），二者相差不大；而主驾内耳噪声508样车比525样车小10.22dB（A），相差悬殊。
表14定置缓加速车内噪声20-6400Hz噪声声压级
508样车
525样车
（dB（A））
噪声值范围
最大值
（dB（A））
噪声值范围
最大值
主驾内耳
44.28-79.78
79.78
主驾内耳
46.45-90.00
90.00
副驾内耳
45.63-81.14
81.14
副驾内耳
49.03-89.07
89.07
后排左乘内耳
45.39-79.66
79.66
后排左乘内耳
45.63-82.19
82.19
后排右乘内耳
45.93-81.31
81.31
后排右乘内耳
45.83-80.96
80.96
图5定置缓加速两样车车内噪声对比overall图
（实线508样车，虚线525样车；上面红色主驾内耳，绿色副驾内耳；
下面红色后排左乘内耳，绿色后排右乘内耳）
（3）自动2档缓加速
图6、图7分别是508样车和525样车自动2档缓加速时车内噪声overall图。
由两图可得到表15两车噪声声压级范围。
由图6、图7和表15可知，自动2档缓加速工况下，508样车车内噪声比525样车小。
二者最大相差7.47dB（A）。
表15自动2档缓加速车内噪声20-6400Hz噪声声压级
508样车
525样车
（dB（A））
噪声值范围
最大值
（dB（A））
噪声值范围
最大值
主驾内耳
50.68-79.13
79.13
主驾内耳
51.14-86.60
86.60
副驾内耳
49.92-81.25
81.25
副驾内耳
52.30-86.39
86.39
后排左乘内耳
50.53-78.94
78.94
后排左乘内耳
49.07-80.20
80.20
后排右乘内耳
50.74-80.27
80.27
后排右乘内耳
50.01-82.62
82.62
图6自动2档缓加速508样车车内噪声overall图
（红色主驾内耳，绿色副驾内耳；蓝色后排左乘内耳，黄色后排右乘内耳）
图7自动2档缓加速525样车车内噪声overall图
（红色主驾内耳，绿色副驾内耳；蓝色后排左乘内耳，黄色后排右乘内耳）
综上所述，总体上来说，508样车车内噪声比525样车小，特别是道路试验中缓加速时的主驾和副驾内耳噪声两样车相差较大。
在车内噪声方面，508样车悬置明显比525样车悬置好。
5结论及建议
从动力总成悬置隔振、车外噪声、车内噪声等各个方面对比的情况可以看到，使用508样车悬置能更好的衰减发动机振动，减小车外和车内噪声。
在二者选一的情况下，建议选用508样车后悬置，而不选用525样车后悬置。
6参考文献
[1]ECER51-02关于就噪声方面认证机动车辆（至少四轮）的统一规定
[2]GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》
[3]GB/T14365-1993《声学机动车辆定置噪声测量方法》
[4]庞剑等汽车噪声与振动北京理工大学出版社2006.6
[5]何渝生汽车噪声控制重庆大学出版社1994
[6]上官文斌等发动机悬置系统的优化设计汽车工程1992.2
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