王君帥　張新峰　杜天強(qiáng)　馬堯　竇瑞　劉曉東

摘 要：乘用車城市工況制動噪聲一直以來都是行業(yè)的熱點問題，也是行業(yè)的難點問題，如何縮短制動系統(tǒng)開發(fā)周期、加快制動系統(tǒng)研發(fā)進(jìn)度，已經(jīng)成為整車企業(yè)以及制動企業(yè)急需解決的難題。乘用車城市工況制動系統(tǒng)振動噪聲試驗方法主要圍繞制動噪聲與振動分類、試驗所需器材介紹、測試要求、試驗方法等內(nèi)容進(jìn)行介紹。詳細(xì)闡述乘用車城市工況制動系統(tǒng)道路的試驗方法以及過程中所有需求。

關(guān)鍵詞：城市工況 制動噪聲 道路試驗方法及評價 主觀評價

1 引言

隨著社會的進(jìn)步和汽車的快速發(fā)展，人們對于物質(zhì)生活水平逐步提高，汽車已經(jīng)成為大眾出行最常用的交通工具。人們對其汽車的舒適性提出更高要求，其中乘用車制動系統(tǒng)振動噪聲直接影響駕乘人員的體驗，同時也是汽車行業(yè)內(nèi)比較關(guān)注的行駛品質(zhì)之一，也是制動系統(tǒng)開發(fā)的重難點課題之一。

乘用車城市工況行駛時，會受到路面環(huán)境、制動工況、駕駛習(xí)慣等不同影響，最能真切的反映現(xiàn)實用戶用車的環(huán)境以及狀況，制動系統(tǒng)在制動過程中不可避免地產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲，噪聲一方面影響駕乘人員的舒適性，另一方面會加速摩擦片、制動盤的磨損，從而降低制動系統(tǒng)的使用壽命，增加維護(hù)保養(yǎng)的成本。

制動噪音是指汽車在制動過程中產(chǎn)生刺耳的尖叫聲或摩擦聲，制動噪音不僅會成為嚴(yán)重的的噪音污染，還會使得車內(nèi)的乘員產(chǎn)生不舒服的感覺，影響駕駛員駕駛。乘客在城市工況行駛中，人們耳邊經(jīng)常聽到尖銳刺耳的噪聲，這種噪聲就是制動系統(tǒng)噪聲。

2 試驗所需器材介紹

2.1 振動加速度傳感器

應(yīng)使用頻響范圍在100Hz～16kHz、質(zhì)量小于5g的單向振動加速度傳感器，傳感器最高工作溫度

不低于200℃，注意所選擇的加速度傳感器應(yīng)不受電磁干擾。

2.2 車速測量儀器

車輛速度測量儀要求速度測試區(qū)間覆蓋1km/h～200km/h，準(zhǔn)確度優(yōu)于±2%，采集頻率不小于10Hz。

2.3 整車制動減速度傳感器

應(yīng)使用測量范圍為±1g，準(zhǔn)確度優(yōu)于±5%。

2.4 壓力傳感器

量程不小于 10MPa，準(zhǔn)確度優(yōu)于±5%。

2.5 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)

使用多通道數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，應(yīng)具有自動記錄制動噪聲的能力，A/D轉(zhuǎn)換分辨率不低于24bit。數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)中應(yīng)使用抗混濾波和高通濾波，以消除混疊和趨勢項的影響。

2.6 聲學(xué)測量

用于噪聲測量的測量系統(tǒng)應(yīng)滿足GB/T 3785.1電聲學(xué)聲級計規(guī)定的1型儀器的要求，頻率范圍至少要覆蓋20kHz～20kHz的頻率范圍。每次測量前后，每個傳聲器必須用符合GB/T15173電聲學(xué)聲校準(zhǔn)器規(guī)定的1級聲校準(zhǔn)器進(jìn)行校準(zhǔn)。在沒有任何調(diào)整的條件下，兩次校準(zhǔn)的偏差不超過1dB。如果超差，則測量結(jié)果無效。聲校準(zhǔn)器每年檢驗一次。

3 測試要求

3.1 試驗道路選擇及駕駛員要求

乘用車城市工況道路的選取：試驗全里程為16000km，分為由典型城市路況、市郊路況、快速路或高速路況組成，城市工況道路試驗一個循環(huán)約200～220km。城市工況道路試驗一個循環(huán)用時約6～8小時，全程設(shè)置6～8個平價點，對于相應(yīng)的試驗內(nèi)容進(jìn)行試驗（試驗點的區(qū)域盡可能設(shè)置在車流量比較小道路）。試驗路線接近實際用車的需求。

經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的駕駛員，應(yīng)具備分辨和評價不同類型的噪聲、制動抖動和非制動抖動的能力，經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的駕駛員每天會按照兩個班次進(jìn)行試驗，駕駛員駕駛路線安置之前設(shè)定好得路線駕駛，駕駛員駕駛習(xí)慣接近于普通大眾的駕駛方式，駕駛路線之前設(shè)定好的路線。試驗班次分為上午和下午兩個班次，試驗時間包括早高峰與晚高峰。

在整個試驗周期中，每輛車配備不少于2人，采用上下班循環(huán)的方式，交替完成試驗。路試時駕駛習(xí)慣模擬市場普通用戶的駕駛習(xí)慣，通過不同城市工況評價點，在不同評價點進(jìn)行相應(yīng)的噪聲試驗或者抖動試驗，試驗時試驗車輛的車窗需要打開，防止因為車窗原因，無法聽的制動噪聲。

3.2 試驗準(zhǔn)備工作

試驗車輛的制動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、輪胎系統(tǒng)、燈光、轉(zhuǎn)向及喇叭均按照整車技術(shù)條件調(diào)整到位，且懸架、轉(zhuǎn)向節(jié)、軸承及輪胎等關(guān)鍵應(yīng)已鎖定。車輛完成四輪定位及輪胎動平衡調(diào)整，ABS系統(tǒng)功能可以正常工作，確保試驗安全。為接下來的整車路試試驗做好充分的準(zhǔn)備工作。

3.2.1 試驗前準(zhǔn)備工作

試驗采集設(shè)備包括：數(shù)據(jù)采集盒一個，電腦一臺，顯示屏，振動加速度傳感器4個，麥克風(fēng)一個，車速測量儀一臺，減速度傳感器一個，壓力傳感器2個，電源模塊一個，溫度模塊一個，溫濕度傳感器一個，若干設(shè)備之間連接線。

試驗開始前，對于新盤、新摩擦片用千分尺進(jìn)行厚度的測量、拍照，并做好試驗前數(shù)據(jù)記錄。試驗里程結(jié)束后，也要對試驗后盤、試驗后的摩擦片重新進(jìn)行厚度的測量，并完成試驗后的數(shù)據(jù)記錄。

然后將剎車盤打孔，裝熱電偶，用于傳遞剎車盤溫度。建議在車輛右側(cè)，安裝花環(huán)以及制動壓力傳感器，用于檢測前后兩個輪制動壓力。將新盤、新摩擦片裝到試驗車輛上。將振動加速度傳感器沾到卡鉗殼體上，如下圖1所示。

試驗設(shè)備連接好后，在開始試驗之前首先對設(shè)備的連接狀態(tài)進(jìn)行檢查，看看各個部件之間是否都已經(jīng)連接完畢，電源模塊能不能正常的供電，電腦能夠正常開機(jī)，顯示屏是否可以正常顯示。檢查完畢后，開機(jī)打開數(shù)據(jù)采集的軟件，對軟件進(jìn)行設(shè)定以及傳感器標(biāo)定工作。

3.2.2 試驗軟件設(shè)定以及傳感器標(biāo)定方法

首先對于噪聲傳感器與振動加速度傳感器進(jìn)行標(biāo)定，使噪聲傳感器的數(shù)值與標(biāo)定器的數(shù)值一直。對于振動加速度傳感器標(biāo)定用固定頻率蜂鳴發(fā)生器，對比振動加速度傳感器接受到是否為固定頻率，對于車輛的減速度標(biāo)定，需要將車輛置于水平路面，將其設(shè)定為0。對于溫度傳感器的標(biāo)定，首先用手持溫度測量設(shè)備，進(jìn)行盤溫的測量，將熱電偶通過花環(huán)接入數(shù)采設(shè)備中，對比顯示器的溫度與手持溫度測量的溫度是否一致，若果存在不一致的情況，花環(huán)或者盤的熱點偶存在正負(fù)極接反的情況。

對于數(shù)據(jù)采集軟件進(jìn)行設(shè)定，軟件設(shè)定主要設(shè)定傳感器觸發(fā)條件，與數(shù)據(jù)采集的頻率，建立樣車試驗采集的文件夾，將數(shù)據(jù)采集集中放在文件夾中，方便后期對于單班數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，單班的數(shù)據(jù)與主觀評價表的信息一致。以上所有設(shè)定完畢后，即可開始路試試驗，試驗車輛依次通過城市工況設(shè)定好的評價點，在各個評價點開展相應(yīng)的試驗內(nèi)容。試驗結(jié)束后，將試驗車輛開回基地，進(jìn)行數(shù)據(jù)的拷取，針對客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成單班報告。同時對比客觀數(shù)據(jù)與主觀評價表進(jìn)行比對。之后對于傳感器進(jìn)行檢查。試驗里程達(dá)到2000km，要進(jìn)行拖滯力矩以及DTV的測量。

4 試驗方法

4.1 主觀評價表

主觀評價時將汽車收音機(jī)等音響系統(tǒng)關(guān)閉。使評價車輛處于怠速狀態(tài)，電動車、混合動力汽車使其處于上電狀態(tài)，并松開駐車制動，關(guān)閉發(fā)動機(jī)啟停及自動駐車功能。

主觀評價打分采用10分制評分方法，評價分?jǐn)?shù)的最小單位為0.5分，必要時也可使用 0.25 分作為最小單位。當(dāng)駕駛員經(jīng)過評價點時，就要對主觀評價表內(nèi)容給予客觀真實的分?jǐn)?shù)。從主觀上反映乘用車的制動工況噪聲。如表1所示。

主觀評價表是從主觀方面對于噪聲反映，是客觀數(shù)據(jù)收集的補充部分。主觀評價表和客觀收集數(shù)據(jù)要求真實反映乘用車在城市路況制動系統(tǒng)噪聲

4.2 制動方法

4.2.1 不同制動方法的要求

①制動低鳴

車輛制動系統(tǒng)處于冷態(tài)狀態(tài)，將全部車窗下降約1/3，汽車以低于5km/h車速緩慢行駛，并輕微踩踏制動踏板，制動管路壓力不得高于0.3MPa。

②制動蠕動噪聲

對于自動擋車型，車輛置于平路，前進(jìn)使用 D 擋，倒車使用R擋。對于手動擋車型，選擇較小坡路評價，擋位選擇空擋。關(guān)閉所有車窗，緩慢松開制動踏板，觀察蠕動噪聲發(fā)生情況。當(dāng)蠕動噪聲發(fā)生后，保持制動壓力使噪聲盡可能持續(xù)。

③制動尖叫

將全部車窗下降約1/3，制動初速度控制在5km/h～15km/h以內(nèi)，車輛以5個制動壓力以及6個駕駛方向?qū)ふ抑苿蛹饨鞋F(xiàn)象，并進(jìn)行主觀評價。

前進(jìn)制動壓力：0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、3MPa。

后退制動壓力：0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa。

駕駛方向：前進(jìn)左轉(zhuǎn)、前進(jìn)右轉(zhuǎn)、前進(jìn)直行、倒車左轉(zhuǎn)、倒車右轉(zhuǎn)、倒車直行。

④制動抖動

車輛以120km/h初速度進(jìn)行制動，控制制動壓力為1.5MPa，使車輛減速至80km/h，并進(jìn)行制動抖動主觀評價。

不同制動方法對于，制動壓力、速度要求都不一樣。不同制動方法力求全面真實的反映乘用車城市工況制動系統(tǒng)噪聲。

4.3 制動方法

試驗每完成2000km路試，進(jìn)行拖滯力矩、制動盤DTV、制動盤端面跳動等的測量，具體測量項見表2，拖滯力矩、制動盤端面跳動和 DTV 測量方法。

拖滯力矩前輪測量包括0bar、40bar的制動壓力測量，測量拖滯過程中最大值、最小值、平均值。后輪的測量包括0bar、40bar以及EPB的測量，測量拖滯過程中最大值、最小值、平均值。將測量結(jié)果記錄下來。

在DTV測量過程中探頭與剎車盤保持一定距離，約1mm-1.5mm之間，測試位置為制動盤邊緣向內(nèi)10mm，測量要保持探頭與測量盤是垂直，不能有任何偏移，以免影響結(jié)果。測試圖片如圖２所示。

分別計算制動盤端面跳動和DTV值：

a）制動盤面與傳感器探頭的間隙變化幅度為該制動盤面的端面跳動值；

b）兩個間隙總和的變化幅度即為制動盤DTV值。

試驗結(jié)束需要對剎車盤、剎車片的厚度進(jìn)行測量與實驗之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，計算試驗過程中，剎車盤、剎車片的磨損量。

5 結(jié)束語

乘用車城市工況制動系統(tǒng)振動噪聲試驗方法是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及試驗路線選取，駕駛員專項培訓(xùn)、測試設(shè)備、試驗方法等內(nèi)容。評價需要客觀數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，主觀評價表為參考，考察內(nèi)容涉及制動系統(tǒng)噪聲、制動系統(tǒng)抖動、拖滯力矩、端面跳動以及DTV等，本文的主要工作，總結(jié)如下：

（1）形成一套乘用車城市工況制動系統(tǒng)振動噪聲試驗方法的測試規(guī)范，填補國內(nèi)在城市工況制動路試相關(guān)空白。

（2）本試驗方法以及測試要求，為團(tuán)標(biāo)的制定提供參考，為國內(nèi)整車企業(yè)以及零部件企業(yè)開展相應(yīng)的試驗，提供參考和依據(jù)。

（3）主觀評價表、DTV的詳細(xì)介紹具體的使用以及測量方法。

相信在未來，會有更多的整車企業(yè)以及零部件企業(yè)加入到乘用車城市工況制動系統(tǒng)振動噪聲的路試當(dāng)中，當(dāng)然試驗方法以及測試裝備也會更加的完善，希望這個測試方法，可以在制動行業(yè)形成一套有效的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，為下一步的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。該測試試驗方法可以有效的縮短制動開發(fā)的試驗周期，有力推動產(chǎn)品設(shè)計，優(yōu)化和驗證。助力整車企業(yè)和零部件企業(yè)的制動研發(fā)水平的提高。

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