對(duì)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(píng)的人不存在,因?yàn)橛龅脚鲎舶踩阅芴貏e差的車他沒(méi)機(jī)會(huì)寫。但對(duì)于汽車NVH性能,卻是人人都可以寫差評(píng),因?yàn)槊總€(gè)人都能感受得到。
2019年,國(guó)內(nèi)新能源汽車風(fēng)起云涌。在美國(guó)汽車城底特律工作了近30年后,湯環(huán)球選擇歸國(guó)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(jiǎng)車型及全球平臺(tái)構(gòu)架的整車NVH性能開(kāi)發(fā)工作;挑戰(zhàn)的是,此時(shí)正值新能源汽車大爆發(fā),自主品牌向上崛起之機(jī),這勢(shì)必對(duì)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(píng)”,成為了擺在湯環(huán)球及其團(tuán)隊(duì)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(guó)際一流NVH性能水平的車型,并且屢獲大獎(jiǎng)。
如今,廣汽自主品牌的NVH性能開(kāi)發(fā)技術(shù)水平在國(guó)內(nèi)自主品牌中名列前茅,與國(guó)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(tīng)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(gè)看似樸素的中年男人就是廣汽研究院的國(guó)際人才湯環(huán)球。2019年,他從美國(guó)的汽車城底特律來(lái)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(lái),NVH是一門捉摸不定的“玄學(xué)”,但在湯環(huán)球看來(lái),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(dòng)(Vibration)及聲振粗糙度(Harshness),是涉及汽車振動(dòng)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(duì)要做的就是讓汽車開(kāi)起來(lái)噪聲低、振動(dòng)小、沒(méi)有令人不舒適的雜音。
事實(shí)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(yǔ),“時(shí)速60英里時(shí),這輛新款勞斯萊斯上最大的噪音來(lái)自電子鐘。”由此可見(jiàn)豪華車對(duì)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(jì)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(shí),還可能存在NVH性能超標(biāo)的情況,后期路試時(shí)也可能會(huì)存在NVH問(wèn)題,而且每個(gè)人也存在個(gè)體感受敏感點(diǎn)差異。這也是NVH被稱為“玄學(xué)”的原因之一。
不過(guò)在先進(jìn)試驗(yàn)室和科技手段的幫助下,湯環(huán)球和他的團(tuán)隊(duì)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(yàn)室四周和頂面掛著的是吸聲尖劈,試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(shí)際道路上的行駛工況,測(cè)試整車的進(jìn)排氣噪聲、輪胎噪聲、車內(nèi)噪聲和車外通過(guò)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(duì)面,則是混響室。混響室和全消聲室其實(shí)就隔著一堵墻而已,但在墻中部會(huì)留有位置安裝測(cè)試材料,測(cè)試時(shí)混響室會(huì)發(fā)出聲音,而全消聲室則在一邊監(jiān)測(cè)傳遞過(guò)來(lái)的聲音,從而確定材料的隔音性能。
最讓湯環(huán)球和團(tuán)隊(duì)自豪的則是隔壁的整車高低溫四立柱異響試驗(yàn)室,這個(gè)試驗(yàn)室在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。試驗(yàn)室整體由16個(gè)彈簧支撐,與周圍隔離。通過(guò)四立柱振動(dòng)臺(tái)可模擬各種實(shí)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(wèn)題的目的。值得一提的是,試驗(yàn)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(yàn)室
像這樣的NVH試驗(yàn)室,廣汽研究院有十多個(gè),能夠進(jìn)行整車振動(dòng)噪聲及通過(guò)噪聲、零部件NVH性能測(cè)試、聲學(xué)包吸隔聲性能測(cè)試、異響測(cè)試、模態(tài)測(cè)試、氣密性測(cè)試、振動(dòng)噪聲傳遞函數(shù)(NTF/VTF)測(cè)試等。正是靠著這些先進(jìn)的試驗(yàn)室和檢測(cè)設(shè)備,湯環(huán)球和團(tuán)隊(duì)才把NVH這門“玄學(xué)”變成了科學(xué)。
當(dāng)然,NVH性能的設(shè)計(jì),絕不只是簡(jiǎn)單的“堆材料”。它更需要一整套科學(xué)設(shè)計(jì)方法,以及一支具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)。目前,廣汽研究院有一支近200人的NVH隊(duì)伍,包括多位像湯環(huán)球一樣的歸國(guó)專家,擁有碩士及博士學(xué)位的工程師占團(tuán)隊(duì)人數(shù)的7成以上。
廣汽研究院NVH團(tuán)隊(duì)
在先進(jìn)試驗(yàn)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(guó)際國(guó)內(nèi)大獎(jiǎng)。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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并參與國(guó)產(chǎn)測(cè)試仿真軟件的開(kāi)發(fā)工作。
當(dāng)然,成功從來(lái)不是一蹴而就,湯環(huán)球及其團(tuán)隊(duì)也曾經(jīng)歷挫折和挑戰(zhàn)。
2020年寒冬,在中國(guó)最北的黑河試驗(yàn)場(chǎng),氣溫低至零下30多度。一群來(lái)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(cè)試。
如果測(cè)試通過(guò),接下來(lái)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(dòng),整個(gè)車就開(kāi)始振動(dòng)轟鳴,一直持續(xù)了5分鐘。這個(gè)現(xiàn)象在此前的常溫和高溫測(cè)試中并未出現(xiàn)過(guò)。為了復(fù)現(xiàn)超低溫天氣才有的問(wèn)題,工程師凌晨4點(diǎn)就起床。就連手機(jī)都凍關(guān)機(jī)了,他們只能把一些測(cè)試傳感器放在懷里暖和來(lái)保持工作溫度。經(jīng)過(guò)多次起早貪黑的測(cè)試改進(jìn),終于發(fā)現(xiàn)是發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定以及連接傳動(dòng)軸與車身的襯套橡膠的問(wèn)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(guò)與動(dòng)力總成中心、車體中心、整車開(kāi)發(fā)中心等部門共同努力,及時(shí)解決了該問(wèn)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(jí)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(dòng)量級(jí)僅0.06m/s^2,振動(dòng)感微乎其微。
不過(guò)湯環(huán)球在談起這件事的時(shí)候,卻是當(dāng)作一個(gè)教訓(xùn)在說(shuō)的。他認(rèn)為,好的NVH工作應(yīng)該是在前期就把問(wèn)題都解決了,避免后期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題才是最理想的狀態(tài)。因?yàn)楹笃诮鉀Q問(wèn)題的代價(jià)通常比前期高得多。
NVH正向設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的方法之一就是NVH仿真技術(shù)。一臺(tái)行駛中的汽車,其噪聲的主要源頭有三個(gè),分別是風(fēng)噪、路噪、動(dòng)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(guò)程。比如通過(guò)反復(fù)計(jì)算修改,可以讓此前對(duì)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(diǎn)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(lái)越高,仿真的結(jié)果就越來(lái)越逼真,效果越來(lái)越好。
昊鉑GT風(fēng)噪性能開(kāi)發(fā)仿真驗(yàn)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(lái)源找出來(lái),并提供相應(yīng)的改進(jìn)方案給設(shè)計(jì)部門,從而盡早調(diào)整。”湯環(huán)球說(shuō),后期要改的話通常會(huì)有比較大的成本,周期或者付出重要的代價(jià)。有的時(shí)候由于沒(méi)有布置空間甚至想改也改不了。所以他們?cè)谇捌谝槐橐槐榈刈龇抡鏈y(cè)試,甚至?xí)榱藘?yōu)化1分貝而反復(fù)測(cè)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(guó)汽車工程學(xué)會(huì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)分會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)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(xiàng)大獎(jiǎng)。其中,通過(guò)出色的車身設(shè)計(jì),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(guò)中國(guó)汽研風(fēng)洞測(cè)試,昊鉑GT獲得低風(fēng)噪汽車A級(jí)認(rèn)證
昊鉑GT榮獲“年度十佳低風(fēng)噪車型”稱號(hào)
盡管已經(jīng)取得如此優(yōu)異的成績(jī),但當(dāng)新能源汽車的浪潮不斷拍打時(shí),廣汽研究院NVH團(tuán)隊(duì)仍然未曾滿足,因?yàn)樾碌淖兏锟倳?huì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。
在許多人看來(lái),電動(dòng)車因?yàn)槿サ袅税l(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)巨大的噪聲振動(dòng)源,整車NVH理應(yīng)好做得多。但事實(shí)并沒(méi)有這么簡(jiǎn)單,原因之一就是用戶對(duì)電動(dòng)車NVH的期待值變得更高了。
對(duì)于電動(dòng)車來(lái)說(shuō),雖然沒(méi)有了內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)和噪聲,但是車身布局的變化,以及新動(dòng)力系統(tǒng)的介入對(duì)整車NVH帶來(lái)了新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。一個(gè)顯著的問(wèn)題就是以前燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲其實(shí)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(dòng)車停下來(lái)的時(shí)候,車內(nèi)外的其它聲音就會(huì)更加凸顯。
此外,純電動(dòng)車型的電機(jī)嘯叫,混動(dòng)車型的特定工況的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音、高速行駛時(shí)的風(fēng)噪、路噪,以及越來(lái)越多的車內(nèi)外各種電機(jī)電子設(shè)備帶來(lái)的振動(dòng)噪聲都需要專門關(guān)注。
不過(guò)技術(shù)的進(jìn)步也給解決問(wèn)題帶來(lái)了新的思路,比如主動(dòng)降噪技術(shù)。由于智能座艙的應(yīng)用,它的原理是通過(guò)算法從揚(yáng)聲器里發(fā)一個(gè)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(shí)現(xiàn)上要難幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
除了主動(dòng)降噪,廣汽研究院NVH團(tuán)隊(duì)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(tīng)的是地圖導(dǎo)航,副駕聽(tīng)的是交響樂(lè),而后排聽(tīng)的是流行音樂(lè)。目前這項(xiàng)技術(shù)還在開(kāi)發(fā)中,相信不久之后會(huì)搭載到量產(chǎn)車上。
昊鉑SSR是廣汽埃安旗下首款電動(dòng)超跑。和傳統(tǒng)的燃油超跑不一樣,電動(dòng)超跑在加速過(guò)程中很安靜,沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)的咆哮聲。但對(duì)于很多開(kāi)電動(dòng)超跑的人來(lái)說(shuō),除了加速中“推背感”的觸覺(jué)享受之外,他們也希望有代表強(qiáng)勁動(dòng)力聲音的聽(tīng)覺(jué)享受。所以廣汽研究院NVH團(tuán)隊(duì)和德國(guó)一流的聲學(xué)專家合作,為昊鉑SSR開(kāi)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(guò)多輪的標(biāo)定和調(diào)試開(kāi)發(fā)工作,這個(gè)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(shí)的燃油超跑一樣“與聲俱來(lái)”的效果,深受用戶的喜愛(ài)。
昊鉑SSR
除了電動(dòng)化、智能化,數(shù)字化技術(shù)也給NVH開(kāi)發(fā)工作帶來(lái)了新的機(jī)遇。目前廣汽研究院NVH團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將現(xiàn)實(shí)物理世界的NVH性能開(kāi)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(kāi)發(fā)效率,縮短開(kāi)發(fā)周期,降低開(kāi)發(fā)成本,而且NVH性能的提升也顯而易見(jiàn)。當(dāng)然,這一過(guò)程同樣很有難度。
在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的試驗(yàn)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(duì)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(zhēng)取在兩三年之后把ET樣車都取消,同時(shí)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(dòng)化、智能化和數(shù)字化的引領(lǐng)下,湯環(huán)球希望未來(lái)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(duì)汽車聲音的需求。
所有的成功都源自一個(gè)不起眼的開(kāi)始。
時(shí)間回到2010年,當(dāng)廣汽研究院打造的亞運(yùn)車緩緩開(kāi)出來(lái)時(shí),瞬間就成了廣州乃至全國(guó)人的驕傲。此時(shí),廣汽研究院也開(kāi)始了在NVH領(lǐng)域的研發(fā)。事實(shí)上,在那個(gè)自主品牌蹣跚起步的年代,這是國(guó)內(nèi)第一家成立NVH研發(fā)部門的車企。
這些年一路走來(lái),廣汽研究院NVH團(tuán)隊(duì)逐漸從不足20人發(fā)展到了近200人,從開(kāi)始在天河五山的簡(jiǎn)陋試驗(yàn)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(guó)內(nèi)一流的試驗(yàn)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(guó)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(guó)汽車崛起之路必須邁過(guò)的一道門檻。
未來(lái)可期,湯環(huán)球和他所在的廣汽研究院NVH團(tuán)隊(duì)正努力為中國(guó)品牌NVH性能開(kāi)發(fā)帶來(lái)突破性的成就而奮斗。
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