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摘要：汽车的不断振动会造成车身及悬挂系统的疲劳破坏，也会对人的健康造成威胁，因此减振降噪、提高车辆的NVH性能应当成为车辆开发中加强关注与研究的部分。特别是近段时期，随着我国汽车工业的不断进步，舒适性逐渐成为现代汽车的一个重要衡量指标。随着互联网和信息时代的来临，各个公司的上下游供应商和主机厂之间的合作不断深化发展，交流日益加深，大多数的汽车企业之间的安全性和操作性水平差距在不断缩小，相对而言，汽车使用中的舒适性能即振动和噪声的水平往往成为区分汽车水平的关键指标。本文笔者结合自身的实践工作经验及前人的研究成果简要分析了提高发动机NVH测试有效性的内容。
关键词：发动机；NVH测试；有效性
1引言
经济水平的快速发展使人们对汽车的性能要求也越来越高，人们从最初的追求单纯性价比到现在高度重视汽车的NVH（Noise噪声、Vibration振动、Harshness声振粗糙度）水平。所以，在汽车NVH综合测试评价过程中，寻找一种能够方便快捷的进行汽车NVH测试评价的方法，准确的进行汽车NVH数据测量，快速的对测量数据实施评价已经势在必行。
2发动机噪声产生机理
2.1燃烧噪声产生机理
汽油发动机在正常工作时，燃烧柔和，噪声比较小，但是当发生爆燃和表面点火不正常燃烧时，会产生较大的噪声。当气缸内的混合气压力和温度过高时，火花塞还没有点燃混合气，混合气就会自行燃烧，使得燃烧火焰以高于正常的燃烧速度向外传播，产生尖锐的敲缸声，这就是爆燃现象。产生爆燃的原因主要有以下几种：（1）积碳过多。发动机燃烧室内的积碳过多会造成缸内容积减小，使气缸压缩比增大，容易使混合气提前燃烧；（2）发动机过热。当发动机长期处于超负荷、大功率条件下运转时，容易造成发动机过热，过热的发动机会提前预热混合气，造成局部混合气温度过高，提前到达着火点，自行燃烧，从而引发爆燃；（3）燃油质量不高。如果发动机使用了存放很久的汽油或长时间无密封的汽油，汽油的辛烷值会降低，容易燃烧不完全，使得先点燃的混合气膨胀压缩未点燃的混合气，使其自燃，产生爆燃。
2.2机械噪声产生机理
发动机的气体压力和曲柄连杆的往复性惯性力会使运动部件产生冲击和振动而发出噪声，这个噪声就称为机械噪声。其中，机械噪声包括活塞敲击噪声、齿轮传动噪声、正时皮带噪声、配气机构噪声、高压油泵噪声等。当发动机转速较低时，机械噪声被其他噪声所掩盖，不是主要的噪声贡献源，但是当发动机高速转动时，机械噪声是主要的噪声源。文章简要分析其中的两种：活塞敲击噪声，由于活塞与缸套之间不可避免的存在间隙，当活塞运动到上、下止点时，连杆与活塞的相对位置发生变化，周期性侧向力施加于活塞，使活塞与气缸内壁发生敲击，从而产生敲击噪声。齿轮传动噪声，发动机的正时齿轮不可避免地存在齿间敲击和齿间摩擦，从而使齿轮产生齿间的啮合振动和噪声。并且由于齿轮在加工制造误差或安装误差的影响，相互啮合齿轮间形成较大的齿侧间隙，造成非线性的振动和冲击噪声。齿轮在交变载荷的作用下，会对轴造成交变的冲击，最终将交变的负荷施加在轴承上，从而引起发动机壳体的交变振动，产生噪声，辐射到机体外。
3发动机NVH试验概述
为了建立发动机NVH评价方法，需要对发动机的振动和噪声来进行评价。因此，首先需要对发动机的振动和噪声进行正确测试，获取到能真实反映发动机声振情况的数据，才能对发动机的NVH性能进行准确评价。通常发动机的试验包括一米声压级/声功率级测试、声品质测试、燃烧噪声测试、近场噪声测试、发动机整机振动测试、发动机零部件振动测试。课题所建立的发动机NVH性能评价方法是为了反映发动机的整体NVH性能水平，因此需要针对发动机的整机噪声和整机振动来划分评价指标，涉及的试验为发动机一米声压级/声功率级测试和发动机整机振动测试。并且为了排除整车上其他部件对发动机噪声和振动测试的影响，反映出真实的发动机噪声和振动水平，特此在标准的发动机半消声室台架上进行发动机的各项试验。
4发动机NVH测试的影响因素及提升有效性的策略
4.1生产机型差异对振动测试的影响
不同机型的NVH情况会因为技术参数、正时信号、装配零部件差异存在不同。测试时，外载NVH测试系统数据库中的机型调用完全依赖冷试测试系统端发送的机型识别码。在设备运行前期会出现机型识别不全，或者分类不当导致的测试故障率高的情况。例如同一排量的机型，但是安装不同种类的凸轮轴，则振动值也会存在差异，所以需要进行合理的机型区分。如下图1所示，蓝色为A机型、绿色为B机型，A、B为同排量同系统的发动机，紫色曲线为限值曲线，可知，在某工况下，测试的结果存在角度差异，测试存在测试某种机型时故障率骤升的现象，通常存在A好、B不好，或者B号，A不好的矛盾现象，通过对比发现，两种机型唯一区别就是安装了不同的排气凸轮轴，区分因素包括但不限于凸轮轴种类、机型种类、正时角度等。
4.2冷试排气测试对NVH测试的影响
根据一般冷试测试排气压力原理，在测试过程中，会关闭排气通道，通过压力传感器检测。此过程中排气通道会接受活塞上行压缩气流的不稳定的冲击力，此冲击力产生的振动会影响到NVH评估。所以，将排气和其他测试步骤设置在同一测试工况中会影响到NVH测试在该步骤的稳定性，所以在设置NVH测试工况时应考虑到排气的影响。上图2中显示的是某测试工况时长跨越了进气、排气2个步骤，因排气振动的影响，导致了测试故障率过高，表现为NVH测试此工况的故障率明显高于其他工况。进行测试时长缩短，避免排气测试的振动影响，得到合理的测试时长。
4.3NVH测试不能完全依赖系统限值评估
在实际應用中，我们通过故障模拟机测试发现，系统生成的限值对此故障的检出并不理想，这与限值生成的方式有关，例如系数的不同，会导致限值与实际测试值的距离不一致，会存在过高或者过低的问题。而经过分析测试数据发现，此类故障与实际测试值存在差异，所以可以增加一条人工调整的限值补充评估标准。红色曲线为单一评估参数，利用此参数可区别出故障机与正常机。此参数在一个工作周期720°内随角度变化的值，需要在后期利用故障模拟、数据统计等方式进行修正。
5结束语
当下，汽车已经成为陆地交通上最主要的、最普遍的交通工具，随着生活质量的提高，人们对于汽车的需求已经不仅仅满足于代步出行，对汽车的各方面性能都提出了更高的要求。车辆的振动噪声主要来自于发动机、路面及空气的流动，对于发动机怠速及车辆中低速情况下行驶的车辆，振动及结构噪声的主要贡献源均为发动机，所以在常用工况下由发动的振动激励引起的振动噪声尤其需要重视，文章正是以此为基础进行了简要的分析。
参考文献
[1]郑权，李宝星，翁春生，白桥栋.双波对撞模态下的液态燃料旋转爆轰发动机推力测试研究[J].兵工学报，2017，3804：679-689.
（作者单位：长城汽车股份有限公司；
河北省汽车工程技术研究中心）
关键词：发动机；NVH测试；有效性
1引言
经济水平的快速发展使人们对汽车的性能要求也越来越高，人们从最初的追求单纯性价比到现在高度重视汽车的NVH（Noise噪声、Vibration振动、Harshness声振粗糙度）水平。所以，在汽车NVH综合测试评价过程中，寻找一种能够方便快捷的进行汽车NVH测试评价的方法，准确的进行汽车NVH数据测量，快速的对测量数据实施评价已经势在必行。
2发动机噪声产生机理
2.1燃烧噪声产生机理
汽油发动机在正常工作时，燃烧柔和，噪声比较小，但是当发生爆燃和表面点火不正常燃烧时，会产生较大的噪声。当气缸内的混合气压力和温度过高时，火花塞还没有点燃混合气，混合气就会自行燃烧，使得燃烧火焰以高于正常的燃烧速度向外传播，产生尖锐的敲缸声，这就是爆燃现象。产生爆燃的原因主要有以下几种：（1）积碳过多。发动机燃烧室内的积碳过多会造成缸内容积减小，使气缸压缩比增大，容易使混合气提前燃烧；（2）发动机过热。当发动机长期处于超负荷、大功率条件下运转时，容易造成发动机过热，过热的发动机会提前预热混合气，造成局部混合气温度过高，提前到达着火点，自行燃烧，从而引发爆燃；（3）燃油质量不高。如果发动机使用了存放很久的汽油或长时间无密封的汽油，汽油的辛烷值会降低，容易燃烧不完全，使得先点燃的混合气膨胀压缩未点燃的混合气，使其自燃，产生爆燃。
2.2机械噪声产生机理
发动机的气体压力和曲柄连杆的往复性惯性力会使运动部件产生冲击和振动而发出噪声，这个噪声就称为机械噪声。其中，机械噪声包括活塞敲击噪声、齿轮传动噪声、正时皮带噪声、配气机构噪声、高压油泵噪声等。当发动机转速较低时，机械噪声被其他噪声所掩盖，不是主要的噪声贡献源，但是当发动机高速转动时，机械噪声是主要的噪声源。文章简要分析其中的两种：活塞敲击噪声，由于活塞与缸套之间不可避免的存在间隙，当活塞运动到上、下止点时，连杆与活塞的相对位置发生变化，周期性侧向力施加于活塞，使活塞与气缸内壁发生敲击，从而产生敲击噪声。齿轮传动噪声，发动机的正时齿轮不可避免地存在齿间敲击和齿间摩擦，从而使齿轮产生齿间的啮合振动和噪声。并且由于齿轮在加工制造误差或安装误差的影响，相互啮合齿轮间形成较大的齿侧间隙，造成非线性的振动和冲击噪声。齿轮在交变载荷的作用下，会对轴造成交变的冲击，最终将交变的负荷施加在轴承上，从而引起发动机壳体的交变振动，产生噪声，辐射到机体外。
3发动机NVH试验概述
为了建立发动机NVH评价方法，需要对发动机的振动和噪声来进行评价。因此，首先需要对发动机的振动和噪声进行正确测试，获取到能真实反映发动机声振情况的数据，才能对发动机的NVH性能进行准确评价。通常发动机的试验包括一米声压级/声功率级测试、声品质测试、燃烧噪声测试、近场噪声测试、发动机整机振动测试、发动机零部件振动测试。课题所建立的发动机NVH性能评价方法是为了反映发动机的整体NVH性能水平，因此需要针对发动机的整机噪声和整机振动来划分评价指标，涉及的试验为发动机一米声压级/声功率级测试和发动机整机振动测试。并且为了排除整车上其他部件对发动机噪声和振动测试的影响，反映出真实的发动机噪声和振动水平，特此在标准的发动机半消声室台架上进行发动机的各项试验。
4发动机NVH测试的影响因素及提升有效性的策略
4.1生产机型差异对振动测试的影响
不同机型的NVH情况会因为技术参数、正时信号、装配零部件差异存在不同。测试时，外载NVH测试系统数据库中的机型调用完全依赖冷试测试系统端发送的机型识别码。在设备运行前期会出现机型识别不全，或者分类不当导致的测试故障率高的情况。例如同一排量的机型，但是安装不同种类的凸轮轴，则振动值也会存在差异，所以需要进行合理的机型区分。如下图1所示，蓝色为A机型、绿色为B机型，A、B为同排量同系统的发动机，紫色曲线为限值曲线，可知，在某工况下，测试的结果存在角度差异，测试存在测试某种机型时故障率骤升的现象，通常存在A好、B不好，或者B号，A不好的矛盾现象，通过对比发现，两种机型唯一区别就是安装了不同的排气凸轮轴，区分因素包括但不限于凸轮轴种类、机型种类、正时角度等。
4.2冷试排气测试对NVH测试的影响
根据一般冷试测试排气压力原理，在测试过程中，会关闭排气通道，通过压力传感器检测。此过程中排气通道会接受活塞上行压缩气流的不稳定的冲击力，此冲击力产生的振动会影响到NVH评估。所以，将排气和其他测试步骤设置在同一测试工况中会影响到NVH测试在该步骤的稳定性，所以在设置NVH测试工况时应考虑到排气的影响。上图2中显示的是某测试工况时长跨越了进气、排气2个步骤，因排气振动的影响，导致了测试故障率过高，表现为NVH测试此工况的故障率明显高于其他工况。进行测试时长缩短，避免排气测试的振动影响，得到合理的测试时长。
4.3NVH测试不能完全依赖系统限值评估
在实际應用中，我们通过故障模拟机测试发现，系统生成的限值对此故障的检出并不理想，这与限值生成的方式有关，例如系数的不同，会导致限值与实际测试值的距离不一致，会存在过高或者过低的问题。而经过分析测试数据发现，此类故障与实际测试值存在差异，所以可以增加一条人工调整的限值补充评估标准。红色曲线为单一评估参数，利用此参数可区别出故障机与正常机。此参数在一个工作周期720°内随角度变化的值，需要在后期利用故障模拟、数据统计等方式进行修正。
5结束语
当下，汽车已经成为陆地交通上最主要的、最普遍的交通工具，随着生活质量的提高，人们对于汽车的需求已经不仅仅满足于代步出行，对汽车的各方面性能都提出了更高的要求。车辆的振动噪声主要来自于发动机、路面及空气的流动，对于发动机怠速及车辆中低速情况下行驶的车辆，振动及结构噪声的主要贡献源均为发动机，所以在常用工况下由发动的振动激励引起的振动噪声尤其需要重视，文章正是以此为基础进行了简要的分析。
参考文献
[1]郑权，李宝星，翁春生，白桥栋.双波对撞模态下的液态燃料旋转爆轰发动机推力测试研究[J].兵工学报，2017，3804：679-689.
（作者单位：长城汽车股份有限公司；
河北省汽车工程技术研究中心）