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乘用車制動(dòng)NVH整車道路試驗(yàn)方法研究

2021-10-27 00:45:44·  來源：汽車NVH之家  
　
作者 | 韓厚祿，觀致汽車有限公司來源 | 汽車NVH之家摘要：乘用車制動(dòng)NVH問題是行業(yè)內(nèi)比較關(guān)注的行駛品質(zhì)問題，同時(shí)也是制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)的重難點(diǎn)之一。探討了乘用車
作者 | 韓厚祿，觀致汽車有限公司
來源 | 汽車NVH之家
 
摘要：乘用車制動(dòng)NVH問題是行業(yè)內(nèi)比較關(guān)注的行駛品質(zhì)問題，同時(shí)也是制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)的重難點(diǎn)之一。探討了乘用車制動(dòng)噪聲及抖動(dòng)的整車道路試驗(yàn)方法及評價(jià)規(guī)范，介紹了黃山試驗(yàn)路線的選取、試驗(yàn)方法、主觀和客觀評價(jià)方法及基準(zhǔn)，并在這些工作的基礎(chǔ)上，完善了制動(dòng)黃山道路試驗(yàn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，該路試方法及評價(jià)基準(zhǔn)對于行業(yè)內(nèi)的制動(dòng)系統(tǒng)零部件的開發(fā)也具有一定的參考意義。
 
隨著車輛的普及和人民生活水平的提升，消費(fèi)者在追求車輛安全、功能配置和可靠性的同時(shí)，對駕乘時(shí)的整車NVH性能表現(xiàn)的關(guān)注度也與日俱增。其中汽車制動(dòng)系統(tǒng)的NVH性能主要指制動(dòng)噪聲和制動(dòng)抖動(dòng)方面的性能表現(xiàn)，是汽車行業(yè)內(nèi)比較關(guān)注的行駛品質(zhì)之一，同時(shí)也是制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)的重難點(diǎn)課題之一。
 
由于車輛行駛時(shí)受到制動(dòng)工況、路面環(huán)境、駕駛習(xí)慣及車輛維修保養(yǎng)情況等諸多因素的影響，制動(dòng)系統(tǒng)在制動(dòng)過程中不可避免地產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲。一方面會影響駕乘人員的舒適性，另一方面也會加快摩擦片、制動(dòng)盤的磨損，降低制動(dòng)零部件的使用壽命，增加用戶的維修成本。
 
面對制動(dòng)系統(tǒng)NVH問題，如何開展比較客觀、公正、定量而又具有可實(shí)操的測試和評價(jià)，是從業(yè)人員面臨的重要課題。當(dāng)前在國際上比較著名的整車制動(dòng)NVH性能試驗(yàn)有西班牙Mojacar和美國洛杉磯LACT制動(dòng)噪聲耐久試驗(yàn)，用來評價(jià)乘用車的制動(dòng)噪聲、抖動(dòng)和磨損等性能表現(xiàn)。過去在國內(nèi)沒有相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)內(nèi)認(rèn)可的規(guī)范，基本是依靠各自內(nèi)部的經(jīng)驗(yàn)積累、試驗(yàn)人員的主觀評價(jià)進(jìn)行評估，也缺乏充分、公開的專業(yè)文獻(xiàn)供行業(yè)參考及探討。
雖然近年來國內(nèi)汽車行業(yè)迅速發(fā)展，但也僅有極少數(shù)主機(jī)廠和制動(dòng)系統(tǒng)零部件供應(yīng)商具備了整車制動(dòng)噪聲試驗(yàn)和評價(jià)的能力，一些自主品牌企業(yè)這方面還處于起步階段。因此，在行業(yè)內(nèi)形成一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，來規(guī)范各自的試驗(yàn)方法，有利于制動(dòng)系統(tǒng)及零部件的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和驗(yàn)證，便于行業(yè)內(nèi)的溝通交流，提升整個(gè)行業(yè)的設(shè)計(jì)開發(fā)能力。
 
鑒于此，2019年5月，在中國汽車工業(yè)協(xié)會制動(dòng)器委員會的牽頭組織下，國內(nèi)多家主機(jī)廠、基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)及零部件廠家共同研討、制定了基于在黃山地區(qū)開展的《乘用車制動(dòng)噪聲及抖動(dòng)整車道路試驗(yàn)方法及評價(jià)》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，作為業(yè)內(nèi)評價(jià)整車制動(dòng)NVH的路試評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
 
為了在產(chǎn)品開發(fā)階段提前發(fā)現(xiàn)制動(dòng)噪聲、抖動(dòng)和磨損等方面的性能表現(xiàn)及提前發(fā)現(xiàn)問題，觀致汽車有限公司經(jīng)過多年的探索，結(jié)合多個(gè)項(xiàng)目車型的實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善路試標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)流程，也在黃山地區(qū)確定了一條與團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)近似的試驗(yàn)路線。該路線符合團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)論證的耐久試驗(yàn)方法和評價(jià)流程所需條件，并配備了各種測試測量設(shè)備和工具等，進(jìn)一步完善了這項(xiàng)制動(dòng)系統(tǒng)的試驗(yàn)評價(jià)方法，確保了在新車型新項(xiàng)目的開發(fā)階段可以充分、有效地評估整車的制動(dòng)噪聲、抖動(dòng)、磨損等實(shí)車表現(xiàn)。
 
制動(dòng)NVH整車道路試驗(yàn)方法
 
1.試驗(yàn)路線的選取
黃山地區(qū)內(nèi)的交通路況包括山區(qū)道路、鄉(xiāng)村道路、城市道路及高速公路等，各種道路條件交織；一年四季的季節(jié)分明，溫度和濕度變化范圍較大。圍繞黃山山區(qū)選定的試驗(yàn)路線具有中國地域特色，符合中國市場大部分使用環(huán)境。因?yàn)槠渎窙r特別，尤其有長距離的上下山的轉(zhuǎn)彎路況，是考察制動(dòng)系統(tǒng)綜合性能的良好測試地點(diǎn)，比較適合進(jìn)行制動(dòng)噪聲的驗(yàn)證。同時(shí)還可驗(yàn)證摩擦片和制動(dòng)盤的磨損狀態(tài)及使用壽命等。目前在黃山地區(qū)設(shè)置試驗(yàn)駐點(diǎn)或試驗(yàn)基地的企業(yè)，主要有大眾、上汽、奇瑞及吉利等主機(jī)廠與天合、大陸、泛博、伯特利及萬向等制動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商，以及一些摩擦片廠家、試驗(yàn)設(shè)備廠商等。
 
觀致汽車有限公司黃山試驗(yàn)的路線選擇，是在團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，主要在黃山選擇的圍繞山區(qū)的一段路線。整個(gè)道路測試?yán)锍倘L為2萬km左右，單個(gè)路試循環(huán)約230km，其中，山區(qū)路面約80km，城市道路約50km，鄉(xiāng)村公路約80km，高速公路約20km。每天分為上午和下午兩個(gè)班次，單班耗時(shí)約4.5h。
 
基于上文介紹的路試路線，各個(gè)測試點(diǎn)的測試內(nèi)容匯總見表1。具體的Squeal及Groan噪聲的評價(jià)方法可參考《乘用車制動(dòng)噪聲及抖動(dòng)整車道路試驗(yàn)方法及評價(jià)》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行操作。
 
表1 黃山道路試驗(yàn)評價(jià)點(diǎn)確認(rèn)內(nèi)容
 
2.道路試驗(yàn)前的車輛準(zhǔn)備
原則上，每套動(dòng)力總成配置的試驗(yàn)車輛數(shù)量不少于2臺。試驗(yàn)車輛的制動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、輪胎系統(tǒng)、燈光、轉(zhuǎn)向及喇叭等均按照整車技術(shù)條件調(diào)整到位，且懸架、轉(zhuǎn)向節(jié)、軸承及輪胎等關(guān)鍵件應(yīng)已鎖定。車輛完成四輪定位及輪胎動(dòng)平衡調(diào)整，ABS系統(tǒng)功能可以正常工作，確保試驗(yàn)安全。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用新輪胎，試驗(yàn)開始前應(yīng)經(jīng)過至少200km的磨合，若采用舊輪胎，花紋高度應(yīng)≥3mm，輪胎氣壓符合技術(shù)要求。
 
試驗(yàn)前車身偽裝及其他車身附件應(yīng)全部固定，避免產(chǎn)生額外噪聲，干擾試驗(yàn)評價(jià)。試驗(yàn)過程中收音機(jī)、CD等音響系統(tǒng)、空調(diào)、中控等應(yīng)可以手動(dòng)關(guān)閉，車輛四門玻璃升降正常。在正式試驗(yàn)開始前應(yīng)評價(jià)整車的抖動(dòng)情況，提前排除非制動(dòng)系統(tǒng)因素的影響。路試試驗(yàn)執(zhí)行過程中，載荷分配為80%里程為空載，20%里程為滿載。
 
整個(gè)耐久試驗(yàn)里程為2萬km，需經(jīng)過多個(gè)班次的循環(huán)。經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)試驗(yàn)人員，應(yīng)具備分辯和評價(jià)不同類型強(qiáng)度噪聲、制動(dòng)抖動(dòng)和非制動(dòng)抖動(dòng)的能力。在整個(gè)試驗(yàn)周期中，應(yīng)由不少于2人的駕駛員在多循環(huán)試驗(yàn)中交替駕駛，且車輛在車隊(duì)中的位置也應(yīng)經(jīng)常輪換。路試時(shí)駕駛習(xí)慣模擬市場普通用戶的駕駛方式，通過不同路況，驗(yàn)證測試車輛在制動(dòng)噪聲和抖動(dòng)方面的性能表現(xiàn)。
 
3.道路試驗(yàn)設(shè)備及安裝情況
在客觀數(shù)據(jù)方面，為了更好地采集制動(dòng)噪聲信號以及車輛制動(dòng)工況相關(guān)參數(shù)，在路試前需要安裝相應(yīng)的試驗(yàn)檢測設(shè)備，詳細(xì)記錄包括車輛速度、制動(dòng)減速度、制動(dòng)噪聲頻率、聲壓值、制動(dòng)盤及摩擦片溫度與制動(dòng)管路壓力和環(huán)境溫濕度等參數(shù)。
在試驗(yàn)車輛上安裝的檢測設(shè)備以及試驗(yàn)過程中常見的配備工具見表2。
 
表2 安裝的試驗(yàn)檢測設(shè)備
 
為了考察耐久試驗(yàn)中的制動(dòng)抖動(dòng)問題，在黃山試驗(yàn)過程中，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，可以安排每隔3000km試驗(yàn)里程，測量制動(dòng)盤的DTV（制動(dòng)盤厚度變化量）和Run-out（制動(dòng)盤的端面跳動(dòng)值）、拖滯力矩（Drag Torque）、磨損等參數(shù)。路試開始及路試結(jié)束后，拆解摩擦片檢測其磨損量。具體參數(shù)見表3。
 
表3 制動(dòng)系統(tǒng)定期檢查項(xiàng)目
 
路試評價(jià)
1.客觀評價(jià)結(jié)果
客觀評價(jià)時(shí)，通過計(jì)算整個(gè)里程的客觀噪聲指數(shù)ONI（Objective Noise Index），作為客觀評價(jià)時(shí)的量化方法及判定基準(zhǔn)。具體的計(jì)算方法見式（1）及表4，接受標(biāo)準(zhǔn)可參考表5。
 
表4 客觀評價(jià)的聲壓值與強(qiáng)度因素
 
 
 
表5 客觀評價(jià)的接受標(biāo)準(zhǔn)
 
 
 
式中 n——實(shí)測的制動(dòng)噪聲強(qiáng)度分貝值出現(xiàn)的次數(shù)；
IF——相應(yīng)分貝值對應(yīng)的強(qiáng)度因素；
N——路試總的制動(dòng)次數(shù)。
以某項(xiàng)目開發(fā)車型為例，路試前，將臺架噪聲匹配完成之后的最優(yōu)方案的摩擦片裝車，進(jìn)行道路試驗(yàn)，將采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析處理，驗(yàn)證實(shí)車的噪聲表現(xiàn)。選取里程在3000km左右時(shí)的數(shù)據(jù)匯總結(jié)果進(jìn)行說明。
根據(jù)該循環(huán)測試采集到的所有噪聲頻率－聲壓的關(guān)系圖，左前制動(dòng)器噪聲發(fā)生的工況為車速在低速5～10km/h范圍，制動(dòng)系統(tǒng)管路油壓為0.5～2MPa，摩擦片溫度在高溫100～150℃，制動(dòng)噪聲聲壓值25～35dB，頻率為12kHz。右前制動(dòng)器噪聲發(fā)生的工況為車速在中速20～45km/h，系統(tǒng)管路油壓為0.2～2MPa，摩擦片溫度在高溫100～200℃，制動(dòng)噪聲聲壓值30～40dB，頻率為3.5kHz及4.2kHz左右。另外，試驗(yàn)車在路試?yán)锍虄?nèi)尚未出現(xiàn)制動(dòng)抖動(dòng)問題。
根據(jù)數(shù)據(jù)采集的結(jié)果，累計(jì)里程3000余km，總的制動(dòng)次數(shù)13 858次。其中，左前制動(dòng)器的噪聲發(fā)生次數(shù)累計(jì)共47次，發(fā)生率為0.34%，右前制動(dòng)器的噪聲發(fā)生次數(shù)累計(jì)共43次，發(fā)生率為0.31%。根據(jù)前文計(jì)算公式，得出前軸ONI客觀指數(shù)的計(jì)算結(jié)果為0.004＜0.04，前軸左右制動(dòng)器噪聲的客觀評價(jià)結(jié)果的表現(xiàn)整體比較優(yōu)秀。
2.主觀評價(jià)結(jié)果
主觀評價(jià)是整個(gè)路試過程中非常重要的一部分，試驗(yàn)人員的主觀評價(jià)直觀反應(yīng)了乘員的主觀感受，而且在突發(fā)試驗(yàn)設(shè)備故障無法記錄噪聲的情況下，主觀評價(jià)也可以作為制動(dòng)噪聲評估的重要補(bǔ)充。
參照SAE J1060主觀評價(jià)方法，將主觀評價(jià)的指數(shù)劃分為1～10分共10個(gè)等級，不同的分值對應(yīng)的噪聲表現(xiàn)的評分標(biāo)準(zhǔn)見表6。駕駛者在每個(gè)循環(huán)及評價(jià)點(diǎn)進(jìn)行主觀評價(jià)時(shí)，需要注意對比分辨前后左右不同制動(dòng)角模塊的噪聲表現(xiàn)，填寫主觀打分表，記錄每個(gè)循環(huán)開始和結(jié)束時(shí)的里程數(shù)、環(huán)境溫濕度等數(shù)據(jù)，整理主觀評價(jià)數(shù)據(jù)。
 
表6 制動(dòng)噪聲主觀評價(jià)的評分標(biāo)準(zhǔn)
 
對制動(dòng)噪聲進(jìn)行主觀打分時(shí)，主要參考因素包括：可復(fù)現(xiàn)程度、噪聲的分貝值、可持續(xù)時(shí)間、噪聲頻率、出現(xiàn)制動(dòng)噪聲時(shí)的壓力范圍、盤片溫度、環(huán)境溫濕度、行駛方向（前進(jìn)或后退）、是否轉(zhuǎn)向制動(dòng)時(shí)的噪聲以及制動(dòng)噪聲是發(fā)生在平地還是坡道制動(dòng)等。若連續(xù)一周的主觀打分的分值低于6分，則認(rèn)為噪聲表現(xiàn)不合格，需要進(jìn)行方案優(yōu)化。
主觀評價(jià)時(shí)，通過計(jì)算整個(gè)里程的主觀噪聲指數(shù)SNI（Subjective Noise Index），作為主觀評價(jià)時(shí)的量化方法及判定基準(zhǔn)。具體的計(jì)算方法見式（2）及表7，接受標(biāo)準(zhǔn)可參考表8。
 
表7 主觀評價(jià)的分值與權(quán)重關(guān)系
 
 
 
表8 主觀評價(jià)的接受標(biāo)準(zhǔn)
 
 
 
式中 Ni——制動(dòng)噪聲評價(jià)指數(shù)相應(yīng)分值出現(xiàn)的次數(shù)；
VER——相應(yīng)分值對應(yīng)的權(quán)重；
N——路試總的制動(dòng)次數(shù)。
以某項(xiàng)目開發(fā)車型為例，記錄每個(gè)路試循環(huán)在各個(gè)評價(jià)點(diǎn)應(yīng)用的Squeal噪聲及Groan噪聲的主觀評分和里程達(dá)3000km時(shí)的主觀匯總結(jié)果，結(jié)合前文的SNI計(jì)算公式，當(dāng)前行駛里程下的制動(dòng)噪聲主觀評價(jià)SNI指數(shù)的計(jì)算結(jié)果為1.23，滿足制動(dòng)系統(tǒng)噪聲的設(shè)計(jì)要求。
另外，制動(dòng)噪聲及抖動(dòng)的主觀評價(jià)需要綜合考慮不同用戶、不同制動(dòng)工況等要素的影響，應(yīng)該從用戶的角度出發(fā)進(jìn)行判斷。同時(shí)，結(jié)合記錄的客觀數(shù)據(jù)，可以幫助主觀評價(jià)人員與實(shí)際用戶的使用情況建立緊密關(guān)聯(lián)，有助于合理地進(jìn)行主觀打分。
3.盤片磨損檢測
完成整個(gè)黃山試驗(yàn)2萬km路試?yán)锍毯?，制?dòng)盤、摩擦片均有一定程度的磨損，可以安排在試驗(yàn)開始前、間隔一定里程的中間點(diǎn)檢測時(shí)及試驗(yàn)完成后，記錄整個(gè)路試過程中的磨損情況，包括制動(dòng)盤的端面跳動(dòng)量、厚度變化量、制動(dòng)盤及摩擦片的磨損量及拖滯力矩等參數(shù)，為評估摩擦片、制動(dòng)盤的壽命、耐久后的拖滯力矩等性能變化，積累相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
 
結(jié)語
乘用車制動(dòng)NVH整車道路試驗(yàn)方法及評價(jià)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及到試驗(yàn)路線的選取、特定試驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)用、主觀及客觀的評價(jià)方法及判定基準(zhǔn)等方面。路試評價(jià)時(shí)需要綜合考察制動(dòng)系統(tǒng)的噪聲、抖動(dòng)、磨損及耐久等性能，是一項(xiàng)對制動(dòng)系統(tǒng)及零部件性能的綜合評價(jià)。
本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，制定了一套黃山NVH整車路試評價(jià)的試驗(yàn)流程及評價(jià)基準(zhǔn)，為今后新開發(fā)制動(dòng)零部件以及量產(chǎn)車型市場問題的改善等提供了相應(yīng)的整車路試驗(yàn)證方法。同時(shí)，對于行業(yè)內(nèi)實(shí)施制動(dòng)噪聲及抖動(dòng)的試驗(yàn)評價(jià)，也具有一定的參考價(jià)值。
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