對話廣汽研究院湯環(huán)球,打造世界一流的汽車NVH性能
給汽車碰撞安全寫差評的人不存在,因為遇到碰撞安全性能特別差的車他沒機(jī)會寫。但對于汽車NVH性能,卻是人人都可以寫差評,因為每個人都能感受得到。
2019年,國內(nèi)新能源汽車風(fēng)起云涌。在美國汽車城底特律工作了近30年后,湯環(huán)球選擇歸國加入廣汽,擔(dān)任廣汽研究院NVH首席專業(yè)總師。于他而言,這份工作既熟悉又充滿挑戰(zhàn)性。熟悉的是,這份工作他已經(jīng)在福特和通用做了28年,主持了多款獲獎車型及全球平臺構(gòu)架的整車NVH性能開發(fā)工作;挑戰(zhàn)的是,此時正值新能源汽車大爆發(fā),自主品牌向上崛起之機(jī),這勢必對汽車NVH性能提出了更高的新要求。
加入廣汽后,如何避免被用戶“打差評”,成為了擺在湯環(huán)球及其團(tuán)隊面前的一道難題。功夫不負(fù)有心人,他們不負(fù)眾望,接連打造出了一批具有國際一流NVH性能水平的車型,并且屢獲大獎。
如今,廣汽自主品牌的NVH性能開發(fā)技術(shù)水平在國內(nèi)自主品牌中名列前茅,與國際的大牌主機(jī)廠相比也毫不遜色。日前,太平洋汽車專訪湯環(huán)球,聽他講述廣汽自主品牌NVH遙遙領(lǐng)先背后的故事。
廣汽研究院NVH首席專業(yè)總師湯環(huán)球
一件白襯衣,一條黑褲子,平和謙遜的目光中透露著睿智。眼前這個看似樸素的中年男人就是廣汽研究院的國際人才湯環(huán)球。2019年,他從美國的汽車城底特律來到廣州,成為了廣汽自主品牌NVH領(lǐng)域的領(lǐng)頭人?;蛟S在不少人看來,NVH是一門捉摸不定的“玄學(xué)”,但在湯環(huán)球看來,NVH則是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)。
汽車NVH性能是指駕乘員感受到的噪聲(Noise)、振動(Vibration)及聲振粗糙度(Harshness),是涉及汽車振動噪聲控制及乘坐舒適性的研究方向。湯環(huán)球和他的團(tuán)隊要做的就是讓汽車開起來噪聲低、振動小、沒有令人不舒適的雜音。
事實上,越是高端的車,NVH性能就越重要。早在1958年,勞斯萊斯就喊出了那句流傳甚廣的廣告語,“時速60英里時,這輛新款勞斯萊斯上最大的噪音來自電子鐘。”由此可見豪華車對NVH的重視程度。
盡管如此重要,但做好NVH并不是一件容易的事情,就算是照搬勞斯萊斯的隔音設(shè)計和材料也不一定達(dá)到相同的效果。即使各系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件的NVH目標(biāo)都滿足,但在到裝配到整車上時,還可能存在NVH性能超標(biāo)的情況,后期路試時也可能會存在NVH問題,而且每個人也存在個體感受敏感點差異。這也是NVH被稱為“玄學(xué)”的原因之一。
不過在先進(jìn)試驗室和科技手段的幫助下,湯環(huán)球和他的團(tuán)隊正在把這門“玄學(xué)”變成可以掌控的科學(xué)。跟隨著湯環(huán)球的腳步,走進(jìn)了一間墻壁和天花板上密密麻麻地布滿了錐形物的房間。這里就是整車轉(zhuǎn)轂消聲室,試驗室四周和頂面掛著的是吸聲尖劈,試驗室本體則安裝建立在彈簧支撐上,隔離周圍的地基,從而使試驗室內(nèi)的背景噪聲低至13分貝,比人類睡眠環(huán)境的噪音都低。
湯環(huán)球介紹,試驗室地下安裝了直徑1.9米的轉(zhuǎn)轂,整車可以在轉(zhuǎn)轂上行駛,模擬在實際道路上的行駛工況,測試整車的進(jìn)排氣噪聲、輪胎噪聲、車內(nèi)噪聲和車外通過噪聲。
廣汽研究院整車轉(zhuǎn)轂消聲室
在整車轉(zhuǎn)轂消聲室的對面,則是混響室?;祉懯液腿暿移鋵嵕透糁欢聣Χ眩趬χ胁繒粲形恢冒惭b測試材料,測試時混響室會發(fā)出聲音,而全消聲室則在一邊監(jiān)測傳遞過來的聲音,從而確定材料的隔音性能。
最讓湯環(huán)球和團(tuán)隊自豪的則是隔壁的整車高低溫四立柱異響試驗室,這個試驗室在國內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。試驗室整體由16個彈簧支撐,與周圍隔離。通過四立柱振動臺可模擬各種實際的惡劣路況和高低溫極限工況,進(jìn)而達(dá)到暴露整車異響問題的目的。值得一提的是,試驗室模擬環(huán)境溫度能夠在-30℃~50℃內(nèi)調(diào)節(jié)。
廣汽研究院整車四立柱異響試驗室
像這樣的NVH試驗室,廣汽研究院有十多個,能夠進(jìn)行整車振動噪聲及通過噪聲、零部件NVH性能測試、聲學(xué)包吸隔聲性能測試、異響測試、模態(tài)測試、氣密性測試、振動噪聲傳遞函數(shù)(NTF/VTF)測試等。正是靠著這些先進(jìn)的試驗室和檢測設(shè)備,湯環(huán)球和團(tuán)隊才把NVH這門“玄學(xué)”變成了科學(xué)。
當(dāng)然,NVH性能的設(shè)計,絕不只是簡單的“堆材料”。它更需要一整套科學(xué)設(shè)計方法,以及一支具有豐富經(jīng)驗的專業(yè)團(tuán)隊。目前,廣汽研究院有一支近200人的NVH隊伍,包括多位像湯環(huán)球一樣的歸國專家,擁有碩士及博士學(xué)位的工程師占團(tuán)隊人數(shù)的7成以上。
廣汽研究院NVH團(tuán)隊
在先進(jìn)試驗室、優(yōu)秀人才及科學(xué)研究方法的加持下,廣汽自主品牌NVH成果頻出,多次獲得國際國內(nèi)大獎。廣汽自主品牌風(fēng)噪水平多次位列自主品牌第一名,還牽頭和參與編寫國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并參與國產(chǎn)測試仿真軟件的開發(fā)工作。
當(dāng)然,成功從來不是一蹴而就,湯環(huán)球及其團(tuán)隊也曾經(jīng)歷挫折和挑戰(zhàn)。
2020年寒冬,在中國最北的黑河試驗場,氣溫低至零下30多度。一群來自廣汽研究院的NVH工程師正在緊張地準(zhǔn)備一款全新SUV的NVH測試。
如果測試通過,接下來新車就能正常量產(chǎn)。但就在這緊要關(guān)頭,意想不到的事情發(fā)生了。隨著車輛的起動,整個車就開始振動轟鳴,一直持續(xù)了5分鐘。這個現(xiàn)象在此前的常溫和高溫測試中并未出現(xiàn)過。為了復(fù)現(xiàn)超低溫天氣才有的問題,工程師凌晨4點就起床。就連手機(jī)都凍關(guān)機(jī)了,他們只能把一些測試傳感器放在懷里暖和來保持工作溫度。經(jīng)過多次起早貪黑的測試改進(jìn),終于發(fā)現(xiàn)是發(fā)動機(jī)標(biāo)定以及連接傳動軸與車身的襯套橡膠的問題,在極低溫度下橡膠材料的硬化引起減振效果的衰減。隨后通過與動力總成中心、車體中心、整車開發(fā)中心等部門共同努力,及時解決了該問題,確保了新車如期量產(chǎn)交付,得到了用戶的認(rèn)可。
新款GS8上市后,其NVH性能則是全面超越同級合資SUV的水平。在怠速關(guān)空調(diào)掛上P擋位的情況下,駕駛員內(nèi)耳附近噪聲僅有36分貝;怠速座椅振動量級僅0.06m/s^2,振動感微乎其微。
不過湯環(huán)球在談起這件事的時候,卻是當(dāng)作一個教訓(xùn)在說的。他認(rèn)為,好的NVH工作應(yīng)該是在前期就把問題都解決了,避免后期發(fā)現(xiàn)問題和解決問題才是最理想的狀態(tài)。因為后期解決問題的代價通常比前期高得多。
NVH正向設(shè)計開發(fā)的方法之一就是NVH仿真技術(shù)。一臺行駛中的汽車,其噪聲的主要源頭有三個,分別是風(fēng)噪、路噪、動力系統(tǒng)噪聲。廣汽研究院風(fēng)噪及聲學(xué)包室工程師陳耀欽給我們演示了用仿真軟件改進(jìn)某款新車的風(fēng)噪性能的過程。比如通過反復(fù)計算修改,可以讓此前對風(fēng)噪貢獻(xiàn)很大的車頂激光雷達(dá)變得微乎其微,還有讓后視鏡的氣流盡量不和車身發(fā)生作用,從而避免湍流噪聲的產(chǎn)生。
除了風(fēng)噪,路噪也是需要重點抑制的。廣汽研究院車身NVH性能室工程師包鍵也給我們演示了如何使用仿真軟件優(yōu)化400Hz下的低頻路面行駛結(jié)構(gòu)噪聲。包鍵表示,廣汽研究院的仿真技術(shù)用得很早,隨著技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)在建模的精度越來越高,仿真的結(jié)果就越來越逼真,效果越來越好。
昊鉑GT風(fēng)噪性能開發(fā)仿真驗證
“做仿真的目的就在于,盡可能在早期把這些可能產(chǎn)生噪聲的來源找出來,并提供相應(yīng)的改進(jìn)方案給設(shè)計部門,從而盡早調(diào)整。”湯環(huán)球說,后期要改的話通常會有比較大的成本,周期或者付出重要的代價。有的時候由于沒有布置空間甚至想改也改不了。所以他們在前期一遍一遍地做仿真測試,甚至?xí)榱藘?yōu)化1分貝而反復(fù)測試修改上百次,為的就是精益求精。
正是靠著這種“錙銖必較”的工作作風(fēng),廣汽自主品牌NVH性能做到了行業(yè)先進(jìn)水平。今年9月,在2023中國汽車工程學(xué)會汽車空氣動力學(xué)分會學(xué)術(shù)年會上,昊鉑GT一舉奪得“年度十佳低風(fēng)阻車型”和“年度十佳低風(fēng)噪車型”兩項大獎。其中,通過出色的車身設(shè)計,昊鉑GT不僅風(fēng)噪極低,而且具有0.197Cd的全球量產(chǎn)車最低風(fēng)阻系數(shù)。
經(jīng)過中國汽研風(fēng)洞測試,昊鉑GT獲得低風(fēng)噪汽車A級認(rèn)證
昊鉑GT榮獲“年度十佳低風(fēng)噪車型”稱號
盡管已經(jīng)取得如此優(yōu)異的成績,但當(dāng)新能源汽車的浪潮不斷拍打時,廣汽研究院NVH團(tuán)隊仍然未曾滿足,因為新的變革總會帶來新的挑戰(zhàn)。
在許多人看來,電動車因為去掉了發(fā)動機(jī)這個巨大的噪聲振動源,整車NVH理應(yīng)好做得多。但事實并沒有這么簡單,原因之一就是用戶對電動車NVH的期待值變得更高了。
對于電動車來說,雖然沒有了內(nèi)燃機(jī)的振動和噪聲,但是車身布局的變化,以及新動力系統(tǒng)的介入對整車NVH帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。一個顯著的問題就是以前燃油車發(fā)動機(jī)噪聲其實也掩蓋了很多其它噪音,起到了一定的掩蔽效應(yīng)。所以當(dāng)電動車停下來的時候,車內(nèi)外的其它聲音就會更加凸顯。
此外,純電動車型的電機(jī)嘯叫,混動車型的特定工況的發(fā)動機(jī)噪音、高速行駛時的風(fēng)噪、路噪,以及越來越多的車內(nèi)外各種電機(jī)電子設(shè)備帶來的振動噪聲都需要專門關(guān)注。
不過技術(shù)的進(jìn)步也給解決問題帶來了新的思路,比如主動降噪技術(shù)。由于智能座艙的應(yīng)用,它的原理是通過算法從揚聲器里發(fā)一個與噪音相位相反的聲波,從而有效抵消一些特定工況、特定頻率范圍的車內(nèi)噪音波。其原理類似于降噪耳機(jī),但在工程實現(xiàn)上要難幾個數(shù)量級。
除了主動降噪,廣汽研究院NVH團(tuán)隊還在研究車內(nèi)聲音分區(qū)技術(shù),使聲音可以定向傳播,互不干擾。比如使用車內(nèi)同一套音響系統(tǒng),讓主駕聽的是地圖導(dǎo)航,副駕聽的是交響樂,而后排聽的是流行音樂。目前這項技術(shù)還在開發(fā)中,相信不久之后會搭載到量產(chǎn)車上。
昊鉑SSR是廣汽埃安旗下首款電動超跑。和傳統(tǒng)的燃油超跑不一樣,電動超跑在加速過程中很安靜,沒有發(fā)動機(jī)的咆哮聲。但對于很多開電動超跑的人來說,除了加速中“推背感”的觸覺享受之外,他們也希望有代表強(qiáng)勁動力聲音的聽覺享受。所以廣汽研究院NVH團(tuán)隊和德國一流的聲學(xué)專家合作,為昊鉑SSR開發(fā)了超跑電子聲浪。駕駛員可以選擇兩種不同的聲音風(fēng)格:“量子隧道”與“星際爆發(fā)”。通過多輪的標(biāo)定和調(diào)試開發(fā)工作,這個模擬的電子聲浪與跑車的加減速狀態(tài)完美結(jié)合,達(dá)到了類似真實的燃油超跑一樣“與聲俱來”的效果,深受用戶的喜愛。
昊鉑SSR
除了電動化、智能化,數(shù)字化技術(shù)也給NVH開發(fā)工作帶來了新的機(jī)遇。目前廣汽研究院NVH團(tuán)隊計劃將現(xiàn)實物理世界的NVH性能開發(fā)工作逐步轉(zhuǎn)移到虛擬的數(shù)字空間,從而進(jìn)一步提升開發(fā)效率,縮短開發(fā)周期,降低開發(fā)成本,而且NVH性能的提升也顯而易見。當(dāng)然,這一過程同樣很有難度。
在開發(fā)過程中的試驗樣車主要有ET樣車和PT樣車,這些樣車的成本都很高,特別是ET樣車。廣汽研究院NVH團(tuán)隊的目標(biāo)就是在一年之內(nèi)把ET樣車數(shù)量減少一半,并爭取在兩三年之后把ET樣車都取消,同時也逐步減少PT樣車的使用。這一切都得益于數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展。
在電動化、智能化和數(shù)字化的引領(lǐng)下,湯環(huán)球希望未來廣汽自主品牌NVH性能達(dá)到全領(lǐng)域的極致水平,讓聲音品質(zhì)成為廣汽自主品牌車型的特色,進(jìn)而建立廣汽品牌聲音DNA特征,充分滿足各種用戶對汽車聲音的需求。
所有的成功都源自一個不起眼的開始。
時間回到2010年,當(dāng)廣汽研究院打造的亞運車緩緩開出來時,瞬間就成了廣州乃至全國人的驕傲。此時,廣汽研究院也開始了在NVH領(lǐng)域的研發(fā)。事實上,在那個自主品牌蹣跚起步的年代,這是國內(nèi)第一家成立NVH研發(fā)部門的車企。
這些年一路走來,廣汽研究院NVH團(tuán)隊逐漸從不足20人發(fā)展到了近200人,從開始在天河五山的簡陋試驗室到現(xiàn)在在番禺化龍廣汽集團(tuán)汽車研發(fā)生產(chǎn)基地建成國內(nèi)一流的試驗區(qū),廣汽研究院的NVH也站在了行業(yè)的先進(jìn)水準(zhǔn)。
如今,恰逢中國新能源汽車方興未艾,自主品牌向高端化突圍之機(jī),NVH的重要性與日俱增,這也是中國汽車崛起之路必須邁過的一道門檻。
未來可期,湯環(huán)球和他所在的廣汽研究院NVH團(tuán)隊正努力為中國品牌NVH性能開發(fā)帶來突破性的成就而奮斗。
>>點擊查看今日優(yōu)惠<<