中国汽车NVH技术的过去、现在以及未来

2018-5-21 16:31| 发布者: weixin| 查看: 1379| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 本文详述了中国汽车NVH技术的过去、现在以及未来

　　过去-现在-未来：时间段的划分

　　过去：2003年以前
　　 · 自关闭守到国门打开时期
　　 · 合资品牌汽车垄断时期
　　 · 自主品牌汽车出现时期

　　现在：2003-2010年
　　 · NVH启蒙时期：2003-2007
　　 · NVH快速发展时期：2007-2010

　　未来：2011以后
　　 · 近期未来：2011-2015
　　 · 长远未来：2016以后

　　2003年以前

　　声学与振动的基础领域
　　声学与振动是一门古老的学科，中国在振动与声学方面的研究非常深入，其中比较有代表性的有：
　　 · 中科院声学所、南京大学：基础声学、水声学
　　 · 同济大学：建筑声学

　　期间涌现出一些大师级人物：
　　 · 马大猷院士：声学专家，在微穿孔板上的贡献
　　 · 魏荣爵院士：声学专家，在非线性声学上的贡献
　　 · 杨叔子院士：振动专家，在信号识别、故障诊断上的贡献
　　 · 杜庆华院士：力学专家，在振动、边界元上的贡献
　　 · 吴有声院士：水弹性力学与船舶力学专家，流固耦合振动

　　噪声与振动的应用领域
　　八十年代以来，中国在噪声与振动应用领域非常活跃。如：
　　 · 船舶系统：上海交通大学、武汉701所、无锡702所，都具有良好的消声室、混响室、水声室等。
　　 · 航天与航空系统：南京航空大学、西北工业大学，涉及到复杂结构的模态问题、结构振动等。
　　 · 机械领域：华中科技大学、清华大学，涉及到故障诊断、信号处理等。

　　汽车噪声与振动几乎是空白
　　1949年到80年代初(自关闭守到国门打开时期)：
　　 · 中国主要是生产卡车
　　 · 轿车的产量很少(红旗牌、上海牌，等)
　　 · 少量苏联和东欧的轿车
　　 · 轿车是高档的奢侈品
　　 · 几乎没有关注NVH性能

　　80年代初-90年代中期(合资品牌汽车垄断时期)：
　　 · 自主品牌轿车(红旗、上海)退出市场。
　　 · 合资品牌占领中国市场，特别是大众的桑塔纳独霸天下。n合资品牌汽车基本上在国外开发，在中国，只有生产组装线。

　　90年代中期-2003年(自主品牌汽车出现时期)：
　　 · 合资品牌汽车仍然把持着中国市场。针对中国市场，开始了部分改款设计，涉及到一点点NVH问题。
　　 · 自主品牌开始出现。只停留在整车和系统的布置设计，而且以模仿居多。
　　 · 对NVH和其他的性能关注很少，也没有实力来做好性能。
　　 · 自主品牌汽车的NVH性能非常差。在有车就能卖出去的年代，顾客不挑剔，而且顾客对汽车的认识也不多。
　　 · 对明显的NVH问题，采取“头痛医头，脚痛医脚”的工作方式。而且办法很少，效果不显著。
　　 · 没有系统的开发流程。

　　现在：2003年-2010年

　　现在时期：分为两个阶段：
　　 · NVH启蒙时期：2003-2007
　　 · NVH快速发展时期：2008-2010

　　启蒙时期的特征
　　各个方面都开始重视NVH
　　 · 主机厂(OEM)意识到NVH的重要，逐年增加投入，NVH队伍快速扩大
　　 · 行业关注NVH，各种会议和培训越来越多，汽车工程学会NVH学组成立
　　 · 顾客逐渐走向成熟，对噪声与振动开始挑剔;
　　 · 海外华裔学者对中国汽车NVH发展的推进，比如讲课、出书、交流等

　　实验室与CAE的大量投入
　　各个公司纷纷兴建试验室，如：
　　 · 2005年，一汽建成大型整车消声室和发动机全消声室，等;
　　 · 2006年，泛亚建成整车消声室、发动机消声室、模态实验室，等;
　　 · 2006年，长安建成大型整车消声室。

　　CAE的使用开始普及：

　　人才队伍快速发展
　　 · 从事NVH的工程师逐步增加，以长安为例：2003年，只有5名NVH工程师;2007年，超过30名;
　　 · 企业开始在海外招聘NVH专家。

　　高校、咨询公司与供应商
　　 · 高校的一些教授开始了NVH研究，NVH研究生招生扩大，企业开始了与高校的合作;
　　 · 国外的相关公司(LMS，BK，Altair，等等)，在中国的业务主要是出售仪器和软件，国内的咨询公司开始出现，主要是做CAE分析。
　　 · 国外供应商的提供相应的技术支持，沿海的自主供应商开始重视产品的研发，逐步具备产品开发能力
　　 · 内地的供应商还没有觉醒，只有简单的加工能力

　　研发和研究领域
　　在前期，主要是解决通过噪声的问题，后期开始关注车身和整车，如：
　　 · 车身模态与声学包装
　　 · 进气和排气系统
　　 · 悬置系统

　　但还有很多领域很少被关注：
　　 · 发动机
　　 · 变速器和动力传动系统
　　 · 路噪
　　 · 风噪
　　 · 声品质
　　 · 电器

　　现在：NVH快速发展时期：2008-2010

　　这个时期，中国自主品牌汽车正在经历从空间布置开发到性能主导开发。

　　什么是空间布置开发
　　 · 是以空间布置的状况来决定汽车的结构
　　 · 空间布置设计基本上是模仿参考车，但基本不理解对参考车的性能设计。
　　 · 当样车出来后，才测试部分性能。当一些基本设计不合理时，要改动已经很难了.。例子：进排气歧管的设计

　　什么是性能主导的开发
　　 · 在空间布置开发的基础上，同时进行性能开发
　　 · 静态性能：造型、人机工程，等
　　 · 动态性能：NVH、碰撞安全、操控，等

　　快速发展时期的特征
　　对NVH的重视加速
　　 · 市场激烈的竞争使得主机厂对NVH高度重视，在NVH上的投入成倍增加，对NVH人才的需求更大
　　 · 行业的关注力度加大，汽车行业、航天、船舶等在都关注汽车NVH。
　　 · 各种讲课、培训更加频繁。例如：今年9月、10月、11月都有大型NVH培训或者会议
　　 · 行业间的交流扩大。例如：主机厂之间、主机厂和供应商之间;
　　 · 政府把NVH作为自主汽车的一个重要技术领域，准备建立“企业噪声振动国家实验室”。

　　全面建设NVH实验室和发展CAE能力
　　 · 实验室的投入快速增加。没有实验室的企业忙着建实验室，如奇瑞;有实验室的企业开始兴建新的实验室，在数量上增加，如长安;中立机构修建实验室，如天津汽车研究中心，重庆汽车研究院。
　　 · 风洞实验室投入使用。同济大学建立大型风洞实验室;吉林大学建立小型风洞实验室;绵阳对航空风洞进行改造成可以用于汽车测试的风洞。企业对风洞的需求增加，有些企业在国外做风洞试验。
　　 · CAE的更广泛地应用。开始涉足整车领域、非线性领域。同时开始了统计能量分析等新领域。

　　人才队伍迅速发展
　　 · 从事NVH的工程师逐步增加，以长安为例：2007年：NVH工程师30人，2009年：NVH工程师超过100人;
　　 · 海外NVH专家回流的数量增加
　　 · 人才的梯队开始形成

　　高校、咨询公司与供应商
　　 · 高校：与企业的合作加强，建立战略联盟的关系，开始了部分基础方法的研究。
　　 · 咨询公司：国外的咨询公司(LMS，BK，Altair，等等)开始大量介入咨询项目;国内的咨询公司在成长，除了做CAE分析外，开始涉足测试分析。
　　 · 供应商：国外的供应商开始在中国发展研发能力;沿海的自主供应商开始成熟，部分企业与国外供应商旗鼓相当;内地的供应商开始觉醒。

　　流程、规范、数据库
　　 · NVH开发流程的建立
　　 · NVH规范的完善
　　 · NVH数据库的建立

　　研究领域的扩大
　　几乎铺开到汽车所有的系统和领域，如发动机、动力总成传递(发动机-离合器-变速器)系统、风噪系统。

　　自主品牌轿车NVH水平大大提高
　　例子：长安“悦翔”的NVH水平超过了同级别合资品牌轿车

　　中国汽车NVH领域存在的问题
　　 · 具备基本的试验条件，但数量上远远不够
　　 · 缺少某些领域的实验室，比如动力传动NVH实验室，等等
　　 · 具备基本的CAE条件，但硬件和软件的支撑上要加强
　　 · 具备一定的NVH工程实践经验，但专家队伍远远不足
　　 · 开展了不少NVH领域，但广度和深度上还有很长的路要走
　　 · 建立了初级的NVH数据库，但需要完善
　　 · 建立了NVH流程与部分规范，但不完善，不标准，执行力不够
　　 · 开展部分NVH方法及基础的前沿探索，但还有很长的路要走
　　 · 研究的水平和论文质量不高

　　NVH开发流程的问题
　　 · 自主开发的流程是混乱的
　　 · NVH的开发模式也不清晰
　　 · 目标设定及分解不明确
　　 · 没有足够的多方案设计
　　 · 不能在开发的前期发现问题
　　 · 在前期不能做到与其他性能间的平衡
　　 · 与D&R工程师的合作不密切
　　 · 不能预测工装车NVH性能
　　 · 缺乏有效的交流平台

　　NVH的未来：2011年以后

　　产品开发与研究的三个层次
　　 · 产品开发
　　 · 方法研究
　　 · 基础科学

　　近期未来：2011-2015年，做好第一层次的工作，产品接近世界一流水平，完善第二层次的工作，由学校与企业共同完成

　　长远未来：2016年以后，继续做好第一和第二层次的工作，逐步建立科学实验室，从事噪声振动的基础研究。

　　对2015年的预计：
　　 · 中国汽车产量将达到2000万辆，其中自主品牌占到50%。
　　 · 一些企业的自主品牌轿车产量会超过100万辆
　　 · 一些合资企业将在中国开发全新的车型

　　实验室和人员需求
　　对一个自主开发的汽车达到100万辆，有几个车型平台，有十多个甚至更多款车的企业来说，需要大量的实验室、人员。

　　实验室：
　　 · 需要兴建传动系统NVH实验室
　　 · 需要有自己的低噪声空气动力风洞试验室
　　 · 需要兴建环境整车消声室
　　 · 增加整车实消声室
　　 · 增加发动机消声室
　　 · 弹性元件实验室
　　 · 材料实验室
　　。。。。。。。

　　人员：
　　 · 至少需要300~500名NVH工程师
　　 · 每个领域都有专家

　　主机厂-供应商-高校的格局
　　主机厂：
　　 · 开发的模式和流程与世界一流企业相近
　　 · 建立了完善的数据库、知识体系
　　 · 与供应商的分工比较明确
　　 · 建立了NVH基础与方法研究部门，从事方法研究

　　供应商：
　　 · 有自己独立的研发能力
　　 · 很多部件和系统的开发由供应商来承担

　　高校：
　　 · 与企业的合作，主要是在基础方法方面，而不是解决具体问题
　　 · 研究基础层次的问题

　　行业的交流
　　 · 中国NVH协会将成为一个在国际上有影响的组织
　　 · 年会的规模将达到500人，甚至更多
　　 · 发表的论文将深层次地总结开发中的问题
　　 · 它将更紧密地与“国家重点实验室”和高校合作
　　 · 主导全国NVH知识的培训

　　技术发展
　　整车NVH集成技术
　　 · 以声品质为主导的开发。更加重视声音阶次成分，而不是以总声级为主导
　　 · 建立汽车品牌的DNA
　　 · 实现各个源和通道的噪声与振动对车内贡献量的精确而快捷的分析，以及排序分析
　　 · 以动态密封来指导风噪的控制
　　 · 目标制定与分解的精确化
　　 · 整车CAE分析以非线性分析的精确化
　　 · 摩擦噪声的机理与控制
　　 · 主动噪声与振动的广泛应用
　　 · 统计能量分析的应用
　　 · 高里程数的NVH问题

　　车身NVH技术
　　 · 车身气密性与声密性的统一
　　 · q局部模态、整体模态、车身接附点的优化
　　 · 结构模态与声腔模态的控制
　　 · 车身轻量化对整车噪声与振动的影响分析及控制
　　 · 新型隔声材料、吸声材料、阻尼材料的研究与应用
　　 · 用新型结构(如夹心板结构)来降低车身的噪声与振动
　　 · 车内异响的前期控制技术
　　 · 深化统计能量分析研究和相关试验技术

　　发动机
　　 · 发动机声品质的控制
　　 · 发动机的燃烧噪声研究与开发
　　 · 发动机喷油噪声的机理研究及控制
　　 · 发动机皮带系统摩擦噪声的机理研究、识别与控制
　　 · 发动机正时链条啸叫等机理分析与控制
　　 · 增压发动机的噪声与振动控制与分析
　　 · 发动机敲击噪声的机理与对外辐射噪声的研究
　　 · 发动机附件的薄壁件辐射噪声控制技术
　　 · 发动机敲缸噪声的机理与对外辐射噪声的研究
　　 · 发动机附件(如压缩机、发电机、风扇、空调等)的振动与噪声机理分析及控制

　　动力总成传动系统领域
　　 · 发动机-离合器-变速器的传递模型以及灵敏度分析
　　 · 变速器啸叫与敲击机理的分析与优化
　　 · 后桥驱动系统的噪声与振动机理研究与控制
　　 · 驱动轴系的振动分析及对车身的传递
　　 · 传递轴系与半轴的振动分析
　　 · 动力总成与轴系的整体振动耦合研究

　　动力集成系统与整车匹配系统
　　 · 动力总成隔振优化，特别是非线性段的控制，对冲击的控制
　　 · 动力总成悬置隔振器机理的研究
　　 · 半主动悬置系统的研究与应用
　　 · 主动悬置系统的研究与应用
　　 · 进气系统和排气系统对动力系统声品质的调节机理研究
　　 · 排气系统对各种车型(如跑车、豪华车)声品质的控制
　　 · 排气系统的结构振动及辐射噪声分析及优化
　　 · 新型消音器的研究

　　测试技术
　　 · 振动激光测量技术：车身结构振动测试、发动机结构振动测试、NVH专用材料的测试、等。
　　 · 声全息测量
　　 · 噪声振动对车内传递通道的测试与识别：声传递函数测量和振动传递函数测量
　　 · 辐射噪声测试技术：车身的辐射噪声测试、发动机的辐射噪声测试、排气壳体的辐射噪声测量，等等。
　　 · 材料的测量：阻抗管法测材料声学性能
　　 · 部件隔声的测量：混响室法测整车吸声性能、混响室-半消声室法测部件隔声性能等
　　 · 风噪测量：包括道路上风噪测量、风洞试验室风噪测量
　　 · 路面-轮胎噪声测量

　　噪声与振动的基础理论及方法研究
　　1.汽车声品质与DNA的研究
　　2.半主动与主动噪声与振动控制研究
　　3.轮胎噪声模型分析
　　4.新型发动机(如变气缸发动机)的噪声与振动研究
　　5.发动机结构振动和燃烧噪声控制的研究
　　6.动力总成系统参数匹配对噪声与振动的影响
　　7.进气-发动机-排气系统的噪声机理研究及控制
　　8.变截面进气歧管对进气系统的影响研究
　　9.双模态消音器和主动消音器的研究
　　10.汽车噪声与振动控制的新材料和结构的研究
　　11.轻量化材料和结构的噪声与振动研究
　　12.新型隔声材料的研究
　　13.高历程汽车噪声振动控制研究
　　14.系统的噪声与振动的稳健性研究
　　15.混合动力汽车噪声与振动的研究
　　16.燃料电池汽车的噪声与振动研究
　　17.风噪机理的研究及控制
　　18.新型隔振器的研究

　　本文由声振之家根据长安汽车股份有限公司庞剑博士《中国NVH的过去-现在-未来》演讲稿整理而成。

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