成就客户
西门子Testlab在长城汽车高品质SUV车型NVH开发中的应用
故事摘要
豪华汽车制造商能给用户带来舒适愉悦的驾驶体验,彻底解决恼人的噪声和振动问题,从而在市场竞争中脱颖而出。通常,汽车动力总成系统的噪声品质也是反映品牌形象的关键因素。通过创造独特的价值,制造出最好的产品,高档汽车制造商才能立足全球市场。
针对某款车型进气系统噪声过大的问题,对该车型进行进气口噪声试验,试验在半消声室内进行,采用西门子公司的Simcenter Testlab software进行测试及分析,确定进气噪声过大的主要原因。在满足进气系统进气量、过滤等要求的前提下,针对相应的发动机及其车型设计相应的消声器,以满足消声要求。
利用Simcenter Testlab对该进气系统进行NVH性能测试,得出该进气系统在1800~2500Hz处的消声能力较差,与进气口噪声试验得出频率段噪声问题相符。针对此问题,在相应频段布置消声元件,改进后进气系统比原进气系统总级噪声低10dB左右。
企业背景介绍
为成为世界公认的豪华SUV品牌,长城汽车股份有限公司在庞大的技术研发中心投巨资,聘请了超过10000位专业人员对汽车品质的持续提高进行研究。长城汽车将NVH和声学品质作为一个不可或缺的性能要求贯穿于整个汽车的开发周期。
企业亟待解决的业务问题
利用Simcenter Testlab对该进气系统进行NVH性能测试,进行进气口噪声试验,试验在半消声室内进行,采用Testlab软件进行测试及分析,将汽车置于底盘测功机上,麦克风布置于与进气口成45度角,距其100mm处。测试工况为三档全油门加速,测试结果如图1所示。根据进气口噪声瀑布图可以明显看出: 该进气系统在1800-2500Hz处的噪声能量较大,影响乘客舒适性。
图1 优化前进气口噪声瀑布图
企业应用实践与探索
在生产阶段才发现NVH问题是代价非常高的事,”长城汽车技术中心车身NVHT程部部长刘二宝解释道,“NVH问题是各种声源相互作用产生的复杂结果和综合性问题,在产品出来之后才发现问题,导致NVH问题在后续排查及整改周期长、增加额外的成本、增加人力物力的投入,有时甚至制约产品的竞争力,严重时会影响车型的上市时间。”
”鉴于此,我们绝对需要强大的工具,既可以在设计早期阶段提出NVH性能方案又可以在后期进行NVH综合问题的排查。”所有需要的工具都可以从西门子的Simcenter解决方案中获得。通过将试验与仿真独一无二的结合,这款综合性的平台集成了非常广泛的NVH及声学相关应用。
解决方案实际应用情况与探索:
常用的进气消声元件包括扩张消声器、赫姆霍兹消声器和1/4波长管等。在进气系统中空气滤清器同时也是扩张式消声器起到消除低频的效果。1/4波长管主要消高频频率,消声带宽比较窄。而赫尔姆兹消声器消声频率比较宽,只要设计合理可以对很宽的频带产生效果,所以一般赫尔姆兹消声器最常用。针对以上分析的进气系统问题,现设计一组合式消声器,包括三个腔室,每个腔内的孔为管道两面打孔,其结构见图2所示。对加消声元件后的进气系统进行分析,改进前、后传递损失结果如图3、4所示,从图中可以看出此进气系统在1800-2500z处的传递损失显著提高。
通过部分仿真模板的使用,以及各种仿真作业指导书的编制,使得仿真效率比较以往有较大提高,尤其仿真前推部分的产品仿真时间明显出现大幅缩短,尤其是减/了产品优化所花费的时间。
图2 谐振腔及其外壳
图3 原进气系统传递损失
图4 改进后进气系统传递损失
针对改进的进气系统做相应的进气口噪声试验,试验方法、试验设备及试验工况均与原先状态下的相同,试验结果如图5所示,从图中可以看出存在问题的频率段已经消除。如图6所示,对比优化前后的总级,加消声元件后的总级比未加消声元件的总级低10dB左右。
图5 优化前进气口噪声瀑布图
图6 优化前后进气系统总级对比
通过使用simcenter解决方案,我们把长城汽车NVVH品质做到中国市场领先的地位,不但公司所有车辆NVH性能得到提升,工程师的NVH专业领域能力也得到提升。
刘二宝部长长城汽车技术中心
车身NVH工程部
随着新车型开发的逐步进行,可以使用一些实测数据或者是样件的试验数据,这些数据可以被导入到仿真模型中。长城汽车工程师们操作Simcenter SCADAS 硬件和Testlab 软件有丰富的经验。Simcenter试验解决方案是具备快速且全面的综合分析以及完备报告工具的多通道数据采集系统,可用于NVH及声学工程应用。测试结果数据可以无缝集成导入到仿真软件中Simcenter解决方案在整车开发周期中最重要的性能指标优化流程中作用显著,在用户间的协同部署以及和已有工作无缝集成等环节贡献突出。Simcenter技术支持团队和长城汽车的工程师之间的完美合作,将让一切研发工作变得更简单、顺畅。