为什么很多汽车工程师都说“NVH是玄学”

icem2005

　　“在NVH工程师眼中无好车”，这句话很直观的展现了汽车的NVH问题的普遍性，与其普遍性相对应的则是NVH问题的不易解决性。正是由于NVH的“难搞”才给它戴上了“汽车玄学”的帽子。

　　NVH是噪声(Noise)、振动(Vibration)、声振粗糙度(Harshness)的英文缩写。这不仅仅是汽车制造质量的一个重要问题，还是影响到消费者驾乘感受的重要指标。

　　在日常驾驶的过程中，我们更能感受到NVH给我们带来的感受，怠速时的噪声和震动、加速时的噪声和震动、减速时的噪声和震动、高速时的风噪、车的异响、启动和熄火时的噪声和震动、轮胎噪声、通过噪声，这些都是NVH对外的显性表现，一辆车开起来舒不舒服，NVH性能占据半壁江山。

　　如此显性的问题，但他的成因却是隐性的。例如方向盘抖动问题，花了大精力去查明原因，最后发现是轮胎问题;保险杠出现抖动，最后发现是传动轴的平衡性问题。由这样的问题生出的段子也不少。曾经有车主反映说自己的车在急加速时后车顶会有奇怪的呼呼声，总是无法查明原因，最后在天窗排水孔处加了个泡棉，问题解决;另外一个段子更加“奇葩”，有一位上班族车主反映怠速时车身抖动大，特别是在堵车堵在桥上的时候，多次去4S店，也保养了，但是堵在桥上的时候还是有点抖，最后发现是桥梁不太合格…若NVH工程师遇到这种情况，那只有哭出来的份。
　　但是NVH工程师在检测时也存在运气成分，经常贴了一堆振动传感器后什么也没找到，之后全靠猜，猜到了还好，猜不到只有呵呵，更别谈“头痛治头，脚疾医脚”的道理了，另外NVH还涉及到模态分析、振动力学、各种矩阵转换、数字信号处理、传感器布置的问题，难怪NVH号称汽车玄学。
　　“玄而未解”难道真的悬而未解吗?面对着一个占据了汽车问题1/3的NVH，难道没有什么好方法去解决?
　　简单的隔音方面，加厚吸声层和隔声层，但这样增加了汽车的重量，在轻量化的时代“无脑”打这张牌也不合适，于是就以CAE技术建立汽车动力学模型为基础，然后再研究NVH的特性。

　　如今研究NVH特性的方法不少，比较成熟的方法有多体系统动力学方法、有限元方法(FEM)、边界元方法(BEM)、统计能量分析(SEA)方法。
　　多体系统动力学方法是将系统内各部件抽象为刚体或弹性体，研究它们在大范围空间运动时的动力学特性。在汽车NVH特性的研究中，多体系统动力学方法主要应用于底盘悬架系统、转向传动系统低频范围的建模与分析。
　　有限元方法(FEM)是把连续的弹性体划分成有限个单元，通过在计算机上划分网格建立有限元模型，计算系统的变形和应力以及动力学特性。由于有限元方法的日益完善以及相应分析软件的成熟，使它成为研究汽车NVH特性的重要方法。一方面，它适用于车身结构振动、车室内部空腔噪声的建模分析;另一方面，与多体系统动力学方法相结合来分析汽车底盘系统的动力学特性，其准确度也大大提高。
　　边界元方法(BEM)与有限元方法相比，边界元方法(BEM)降低了求解问题的维数，能方便地处理无界区域问题，并且在计算机上也可以轻松地生成高效率的网格，但计算速度较慢。对于汽车车身结构和车室内部空腔的声固耦合系统也可以采用边界元法进行分析，由于边界元法在处理车室内吸声材料建模方面具有独特的优点，因此正在得到广泛的应用。

　　统计能量分析(SEA)方法以空间声学和统计力学为基础的统计能量分析(SEA)方法是将系统分解为多个子系统，研究它们之间能量流动和模态响应的统计特性。它适用于结构、声学等系统的动力学分析。对于中高频(300HZ)的汽车NVH特性预测，如果采用FEM或BEM建立模型，将大大增加工作量而且其结果准确度并不高，这时就比较适合采用统计能量分析方法。

　　市场上的汽车都会有自己的NVH特性，NVH也是汽车进入市场前就需要解决的问题，在进入市场前，汽车厂商就会制定前期定义方案，在交到用户手里后，也会有对车辆的后期跟踪，所以一辆车的NVH阶段一般分为目标制定、目标分解、零部件和系统开发、集成验证这四个阶段。
　　首先是目标制订，通常是由市场部通过调研，确定产品的市场定位、目标客户群和竞争对手后，提出整车NVH性能应处于什么水平，是同级别最好，还是同级别平均水平。之后开发工程师就需要把竞争车型都找来，逐一测试各项NVH指标，例如以多少时速通过粗糙路;怠速下车内噪声;怠速下方向盘振动等等。之后根据需求制订出整车NVH各项指标。
　　制定出整车指标后，就要将其分解到每个零部件和系统的要求。比较常见的有进排气的噪声要求，车身和底盘结构件的模态、动刚度性能，动力总成的噪声和振动要求等等。这一步工作需要丰富的经验和大量的CAE分析工作，即要保证整车性能，又不能过分苛刻造成不必要的成本浪费。
　　之后就是一轮一轮的零部件和系统开发，NVH工程师在这个时候既要确认每个零件都达到要求，还需要不断根据集成分析、样车试验的结果来修正指标，该放宽的放宽，该提高目标的提高目标。最终保证交样时各零部件和子系统均达到设计要求。

　　最后就是对整车的检验了，样车出来后要逐一检验是否达到预设的目标值，还要通过试乘试驾发现潜在的问题。没有达到目标值或者发现新问题后，就要寻找原因解决问题了。最后的最后就是售后服务方面，例如用户开了十万公里后觉得有问题，那用户的反馈也会成为汽车厂商研究NVH特性的一个依据。

　　NVH的“玄”并不在于它本身的技术难度，而是在于解决NVH问题时的多样性，首先汽车不可能做到完全没异动，那出现NVH问题也就变成一件正常的事，难就难在原因不容易找。而如此一个拥有多元内涵的问题，厂家需要做的只是越来越好，让用户得到越来越优越的驾乘体验。


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