關鍵參數對整車VPG 路噪的影響研究

吳淵，高豐嶺，梁榮亮

（中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司，天津 300300）

1 引言

隨著汽車市場的蓬勃發展，消費者不只滿足于汽車當前的行駛功能，開始更多地關注汽車的NVH 性能，并把NVH性能作為衡量汽車品質的關鍵因素。在汽車行駛過程中，路噪是車內主要的噪聲源之一，直接影響了車內人員的駕駛感受。路噪可分為空氣傳播噪聲和結構傳播噪聲，結構路噪的主要傳遞路徑是路面激勵經過輪胎傳遞到底盤再經懸架傳遞到車身激起鈑金輻射噪聲，噪聲通過聲腔傳到人耳形成[1-2]。輪胎作為路噪傳遞路徑中的一環，占有重要的作用。胎壓是輪胎運行的重要參數，車速也直接影響了輪胎的力學特性，因此通過研究胎壓及車速對整車路噪的影響規律有助于深入挖掘輪胎的整車NVH 匹配性[3-5]。

為提升研究效率，本文采用VPG 技術開展工作。基于Hyperwoks 中的NVHD 平臺及CDTire 輪胎模型搭建整車聲固耦合仿真模型，通過采集路面高程信息作為路面激勵進行整車路噪分析，探討胎壓及車速對整車路噪的影響。

2 整車VPG 路面振動噪聲仿真

2.1 CDTire 輪胎模型

本文對某廠205/50 R 17 型號輪胎進行CDTire 建模。獲取一個用于路噪仿真的CDTire 輪胎模型，需要對輪胎進行斷面掃描得到斷面結構信息（圖1），基于CDTire/PI 平臺進行斷面幾何建模（圖2）。

圖1 輪胎斷面幾何圖

圖2 幾何建模結果

為了全面反映輪胎的綜合性能，需要對輪胎做一系列的性能測試，而后基于CDTire/PI 軟件通過仿真與測試結果對比反求輪胎參數生成用于整車路噪分析的CDT50 文件。圖3為部分工況下的測試和仿真曲線，曲線的高度吻合表明CDTire 具有很高的輪胎力學特性描述能力，能夠滿足整車路噪仿真要求[6]。

圖3 部分工況辨識結果

2.2 路面激勵

結合國內實際中常用路面類型，文中以粗糙瀝青路作為測試路面，通過激光傳感器獲取路面不平度數據（圖4），經過快速傅里葉變換（FFT）轉為空間頻率譜由下式轉為時間頻率譜S（f）作為輪胎接地點的路面位移載荷[7-8]。時間頻率譜如圖5 所示。

圖4 路面不平度

圖5 時間頻率路面功率譜密度

式中：f為時間頻率，為空間頻率。

2.3 整車建模與路噪仿真

在Hyperworks 的NVHD 平臺下對CDT50 輪胎模型文件線性化，生成含有節點、顯示單元、輪胎基本信息的fem 文件及h3d 文件，其中h3d 文件包含用于路噪分析計算的剛度、阻尼、質量矩陣。結合某SUV 整車結構，搭建用于路面振動噪聲分析的整車聲固耦合仿真模型（圖6）。

圖6 整車聲固耦合模型

定義駕駛員外耳、方向盤12 點方向、駕駛員座椅導軌右后安裝點為響應點，對應輸出聲壓級和振動加速度。

3 關鍵參數對路噪的影響

3.1 胎壓對路噪的影響

考慮到常用胎壓的適用范圍，文中以胎壓2.0bar～2.5bar作為分析變量，保持車速60km/h 不變，以0.1bar 作為增長，分析6 組胎壓下的路噪，結果如圖7 所示。

圖7 不同胎壓下輪胎路噪響應

可以看出，胎壓的變化對路面噪聲振動在中高頻都有影響，特別是在150Hz～200Hz 頻率范圍，胎壓對噪聲影響較大。不同胎壓下某些頻率點對應的噪聲聲壓級如表1 所示。

表1 駕駛員外耳噪聲峰值

由表中數據得到59Hz 處噪聲差異達到了3dB，整體來看中低頻范圍下2.3bar 的胎壓路面噪聲最大，150Hz 以后，胎壓和噪聲值呈正相關關系。

表2 中統計了不同胎壓下對應的全頻段噪聲和振動的均方根值。可以看出，胎壓的變化對振動影響較小，但隨著胎壓增加噪聲有增大的趨勢。

表2 噪聲、3 向振動響應RMS 值

3.2 車速對路噪的影響

保持胎壓為參考胎壓2.3bar，分析50km/h、70km/h、90km/h、110km/h 幾個代表性車速下的路噪響應，結果如圖8 所示。

圖8 不同車速下輪胎路噪響應

由圖可知，車速的變化對路噪在分析頻率范圍內都有影響，特別是在150Hz～200Hz 頻率范圍，車速對噪聲影響較大。不同車速下某些頻率點對應的噪聲聲壓級如表3 所示。

表3 駕駛員外耳噪聲峰值

從表中可以看出，119Hz 處噪聲差異達到了4.3dB（A）。和胎壓影響一致，在150Hz～200Hz 頻率范圍影響較大，在150Hz 以后，車速和噪聲呈正相關關系。

表4 中統計了不同車速下對應的全頻段噪聲和振動的均方根值。從表中的均方根數據可以得到，駕駛員外耳噪聲和方向盤振動隨著車速的增大而增大，駕駛員座椅右后安裝點處影響較小，但趨勢也是呈正相關關系。

表4 噪聲、3 向振動響應RMS 值

4 結束與展望

本文在CDTire 輪胎模型基礎上搭建了整車聲固耦合模型，采用VPG 技術創建整車路噪仿真工況，探究不同車速及胎壓對于整車NVH 的影響。研究表明，隨著胎壓和車速的增大，路面激勵引起的噪聲和振動均會變差，在150-200Hz的中高頻段更為明顯。