振动平台在整车异响解析方面的应用

摘要：针对汽车异响问题，利用整车振动平台进行全方位异响检证，介绍了主机厂异响解析方法和流程，并开发了一种新的整车异响解析方法和流程，该方法能有效快速地检证和解析整车内饰件、外饰件、底盘类的异响，快速模拟顾客使用初期的车况，运用多个路谱进行杂音检证，充分显在化顾客在使用过程中的异响，提高了工作效率，实现新车型机能品质的快速熟成。

引言随着乘客和驾驶员对驾驶舒适性的要求不断提高，整车NVH水平越来越受顾客的关注。在车身振动和噪声的作用下，乘员舒适性的主观感受的变化特性，就是汽车的NVH特性。NVH是指噪声(Noise)、振动(Vibration)和声振粗糙度(Harshness)。随着汽车不断地轻量化、经济化设计，汽车变得更加省油，续航能力更强，操控性能更好，但在一定程度上使得整车异响发生率增大。同时，汽车新装备、新结构的增加也会新发一些复合型的异响。在过去，传统异响解析方法是整车在特定跑道上跑行，通过不同特性的跑道检证并解析整车异响，针对内饰件的异响通过跑道解析往往可以解决，但针对车外例如发动机舱、底盘、尾灯、前后保险杠的异响往往难以一次性准确解析，同时在跑道上，由于驾驶员、天气等不定因素的影响，往往多次跑行才能复现异响，导致解析效率大大下降，因此导入四立柱振动平台对整车异响全方位检证。振动设备为提高解析准确率和解析速率，提高整车NVH水平，加速新车型快速品熟有重要意义。

1 背景及试验平台介绍

1.1 背景

最新对中国67个汽车品牌中的汽车调查显示，中国汽车行业新车质量问题，一共有233个问题点，平均每百辆车有95个抱怨问题。在中国，消费者抱怨最多的前10个问题中，有6项属于异响相关的问题，包括胎噪声过大、风噪声过大、风扇/鼓风机噪声过大、刹车有噪声、座椅产生杂音异响、发动机异响。市场抱怨中杂音比例逐年上升，如图1所示。

图1 市场抱怨比例汽车在生产过程中，由于流水线作业，每个岗位的不同操作人员难以保证装配一致性问题，同时汽车各个零件也会有精度品质的波动，当然每一辆车在出厂时都会经过一系列的检查。针对异响方面的检查，国内大部分主机厂均采用实车跑道跑行，有的只是定期对车内异响进行抽检。中国道路环境复杂多样，在特定检证道路跑行能够检出的异响是不够全面的，市场上抱怨的问题具有一定的特定性，诸如高温高寒的极限温度环境、乡村城镇道路等。异响检证显在化不充分、不全面，课题封闭不彻底，导致量产初期异响新发不断，课题再发率高，是新车型品熟阶段面临的问题。不断完善新车型杂音检证条件，加入更多的检证道路和环境条件，提高杂音异响的显在化能力，对于保证新车型品质至关重要。实车跑行检查由于车辆是在行进过程中，驾驶员必须时刻保持车辆的行进状态，提高了主驾驶位置异响解析难度。汽车发动机舱内结构复杂，管路之间的干涉碰撞异响，在车内由于仪表台、隔音材料的影响，异响传递路径复杂，无法直接在车外进行解析。对比三厢车、两厢车的尾门及尾灯在一般坏路或者扭力下降路的激励下发出的杂音异响更直接影响车内的噪声水平，被车内乘客和司机抱怨。对于诸如尾灯、后视镜、发动机舱、底盘零件等外部零件，若能够在车辆振动过程中，直接接近振动发声源进行解析，将有助于提高解析效率，节省时间成本。不需要司机进行驾驶操作，甚至可以拆除中控仪表后再进行深入解析，寻找异响源。据统计，车辆的异响抱怨集中发生在购车6个月以内，而主机厂生产的车辆，从下线到顾客手中，实际行驶的路程一般不会超过50 km，由于工艺的原因，有的杂音和异响在出厂后会很快消除，如玻璃胶未干导致的前挡玻璃异响、玻璃升降异响等，而有的却会在车辆行驶一定路程后才显现出来的异响，如制冷系统内部异响、仪表台异响、减震器异响等。站在顾客的角度，快速模拟顾客前期使用习惯，检证车辆的NVH性能，需要司机在道路上长时间连续驾驶，需要投入较大的人力和时间。振动平台在整车异响解析方面的应用对整车品质、工作效率的提高有重要意义。

1.2 整车振动平台介绍

MTS 320 型轮胎耦合道路模拟机通过对车辆轮胎施加垂直力，在测试实验室中测得与在原始路况下几乎完全相同的作动器位移数据。如图2所示，振动平台系统硬件分为3个系统，分别为冷却系统、作动系统和控制系统。动力源为210 MPa的高压油，精密加工的电液三级伺服阀具有流量高、响应快速和失真低的性能，能够有效输送大容量液压油以满足耐久性测试的要求。

图2 MTS系统介绍振动平台可用于结构耐久性测试、下线生产质量测试、驾乘舒适度测试、异响测试、赛车开发，国内外大多数主机厂均配备振动设备，振动平台工作示意图如图3所示。

图3 振动平台工作示意计算机软件中的路谱信号，经控制器转换为油源伺服阀的开闭信号，高压油在管路中往复推动作动缸中的活塞，实现作动缸上下运动，模拟出整车行驶的振动状态；液压油源中的高压油泵产生的多余热量通过换热器传导到冷却系统中。

1.3 过往异响检证思路

在新车型阶段，对试制车进行跑道跑行，根据再发防止和未然防止检证清单，提取异响项目，现状分析——针对异响项目进行跑道再次跑行，寻找异响源进行解析，针对解析结论确定实施对策，最后进行对策效果的确认。异响项目的解析和封闭是一个不断PDCA的过程，其流程如图4所示，但在C-效果确认阶段需要多次跑道跑行，耗时较长。汽车在检证跑道上行驶时，受到的路面激励较大，驾驶条件恶劣，发动机噪声、胎噪、路噪和风噪一定程度影响对异响的评定。同时受到驾驶员操作、天气环境等不可重复的因素影响，容易导致异响不再现，而判定为对策有效，进而课题流出至下一阶段。

图4 两种检证模式的比较

1.4 整车振动平台解析思路

将整车振动平台运用于异响解析，首先提取异响的多个激励条件，将车辆放在整车振动平台上，按照与激励条件匹配的路谱条件进行振动试验，记录异响再现的路谱，进行异响解析和对策实施，在效果验证阶段，只需单独验证异响再现的特定路谱即可快速有效地确定对策实施的效果，无需多次的跑道跑行，不受驾驶员、环境等条件的制约，无胎噪、路噪等噪声干扰。

2 MTS道路模拟试验

2.1 使用目的的确认

MTS振动平台作为专业的道路模拟试验平台，在主机厂内的品质改善活动主要有两种目的：市场初期耐久检证与动态不良再现。市场初期耐久检证：根据2013—2018 POWER发布的中国新车质量研究(IQS)报告统计，一辆新车的异响抱怨，有70%发生在0～2 000 km的社会道路跑行。所以为了防止车辆在经历社会道路的初期耐久后爆发相关市场投诉，在新车型试做与量产车辆抽查中，会利用MTS道路模拟试验平台，对车辆进行等效2 000 km社会道路的初期耐久检证。使用MTS道路模拟试验平台进行相关耐久检证，相比实车道路检证，有许多优势(表1)。表1 MTS模拟试验与道路试验对比(初期耐久)

动态不良再现：车辆量产阶段，在新车下线后，经过整车检查部门动态检查后，发现有相关动态不良，记录下相关路段与时速后，可以借助振动平台进行不良再现。在新车型阶段，是不良集中高发的阶段，可以利用振动平台，进行集中快速解析。而借助振动平台进行不良再现解析，相比于实车道路跑行，也有许多优势(表2)。表2 MTS模拟试验与道路试验对比(不良再现)

2.2 检证观点的提取来源

从第2.1节的试验目的可知，道路模拟实验在主机厂，更多是一种强化检证手段，即带着某些检证观点与检证目的来进行试验。而带着检证观点进入试验也能大大提高检证效率。而相应检证观点的提取来源，也根据试验目的的不同分为两类：(1)以不良再现为目的的道路模拟试验。该试验的检证观点来源即为实车道路动态检查的指摘项目。(2)以市场初期耐久检证为目的的道路模拟实验。该试验由于无一次解析结论指导，需要借助已有的检证观点集。(1)再发防止清单在新车型试做阶段，借助过往新车型检证得到的多发不良数据库，根据该新车型的规格设定，筛选出该车型可能再发的相关不良清单如图5所示。

图5 某车型再发防止清单(2)未然防止清单根据车型的图纸规格，提取不良隐患点，在新车型工作伊始便将相应观点汇集成未然防止清单。

2.3 试验路谱的编排

目前，MTS道路模拟系统使用的路谱是利用厂内恶路采集的。根据试验目的的不同，路谱的使用方法也有所不同。不良再现试验：根据车辆在实际道路上检出的不良，在MTS上选择相应路谱并加载即可。初期耐久试验：根据调查显示，在新车初期2 000 km的行驶中，约有150 km的恶路。

3 加振平台杂音检证优势

3.1 平台在耐久检证中的运用

比之传统主机厂检证流程，四柱加振随机复检的加入，能更充分彻底地显在化不良。对于具有耐久特质的异响，通过零件疲劳特性，模拟市场用车状态，快速完成耐久振动。在时间及空间上，给予检证极大的便利，如图6所示。

图6 耐久检证模式

3.2 平台在解析及对策中的运用

主机厂于新车型阶段，出于保密需求，新车型跑行检证需入夜熄灯开展，由于夜晚视线差，极易造成交通事故。另因某些异响有在特定的频率及路面激励下才能显在化的特质，往往在检证的路况下不能、不易显在化不良。整车加振机的运用，极大地解决了上述困难点，没有空间、时间的限制，采集相应的路谱录入设备，提升解析效率34.78%，新车型试作阶段解决不良课题数量提升87.34%,保证了对策的验证及封闭的有效性，如图7所示。

图7 解析对策模式

3.3 平台在不同环境下的运用

考虑到检查受主机厂所处的环境、地域影响，以传统模式，无法显在化实际市场使用下的温度、湿度等条件。可在四柱振动平台增添环境舱，模拟市场极端环境，充分显在化市场潜在不良。

4 完善杂音检证流程

4.1 开展单品检证

即便在开展整车加振试验后，任需要开展另外的检证，原因有以下两点：(1)消除单品自身异响，避免不良流入完成车,造成不良堆积；(2)更利于解析复合类型异响工作的开展，以下举一例子如图8所示。

图8 单品检证快速解析安全带卷轴器在恶路行走时，钢珠跳动碰撞响声是此零件固有特性。SPEC要设定值较高，虽单品OK,但极易引发完成车指摘。开展单品试验，明确杂音发生机制，快速找到对策，完成课题封闭，如图9所示。

图9 安全带锁止结构

4.2 开展系统检证

对于整车内装高度复合类配合系统，如仪表台系统、座椅系统等，若条件允许，为快速解析对策封闭不良，建议开展系统检证。

5 结束语

振动平台在整车异响解析方面的应用，能有效快速地锁定异响源。某新车型试做阶段显在化异响问题45项，提升解析效率34.78%，新车型试作阶段解决不良课题数量提升87.34%，保证了对策的验证及封闭的有效性。计划将振动平台应用到更多异响解析课题中，针对市场需求，需要提高设备路谱的覆盖率，进一步提高显在化能力。在四立柱的整车振动平台应用过程中，也发现了该系统无法模拟需要一定加速度条件下才发生的异响。例如某车型发动机支架，在车辆加速通过特定路段时，受到X向和Z向的同时作用，支架发生偏移产生碰响等。

作者：刘小锐，徐诺舟，张威，陈周明

广汽本田汽车有限公司