噪音振动(NVH)诊断套装识别车辆振动故障实例.doc

噪音振动(NVH)诊断套装识别车辆振动故障实例 一辆xx年生产的大众高尔夫2.0TDI轿车，发动机代码为BKD，整个车舱在6773英里小时（1英里=1.609干米）这个特定速度范围内会产生明显的振动。为了避免振动车主不得已将行驶速度定在65英里小时或75英里小时。通过方向盘传来的振动并不明显，车主也确认4个车轮和轮胎都已做过平衡。 对于任何形式的诊断，跟车主确认症状是至关重要的，而在检查振动噪音时，这点也至关重要。因为我们每个人对噪音和振动的感知是不同的。以笔者多年技师经验所知，令车主讨厌的东西可能于车辆自身的特性。迄令为止，向车主证明这个事实，要取决于车主和技师之间的融洽、信任程度。 现在，有了Pico的噪音振动(NVH)诊断套装，我们可以对振动量进行物理测量，并向车主展现他们车辆的事实证据i甚至可以测量另一辆车的数据供其比较。这样可以解释振动量是车辆自身特性，还是需要修理或更换一个部件（从检测到的振动频率识别）。那么，噪音振动(NVH)诊断套装是如何检测和识别车辆中存在的众多振动？为了帮助回答这个问题，我们将Pico的NVH套装安装在上述的大众高尔夫上。 一、噪音振动(NVH)诊断套装 NVH套装包含一个带磁座的加速度计，它通常被安装在驾驶员座位导轨上（图1）。这是因为该导轨安装在底盘上，且是车主反映振动的。这个位置是振动测量的原始标准位置(NVH套装还包括用于噪音测量的麦克风)。 将加速计连接到NVH接口盒，接口盒通过BNC线缆连接到PicoScope示波器的通道B。加速计检测到的任何振动都会通过接口盒传送到示波器通道B。最后一步是将USB至OBD式通用诊断仪(解码器)(NVH套装不包含)连接到PC电脑和车辆OBD系统。该诊断仪（解码器）向NVH软件提供发动机的转速和车速（如果适用），软件基于此数据计算多个部件的旋转速度（频率）。 注意：如果没有诊断仪（解码器）或实时数据不可用，NVH软件也允许使用其他形式的检测到的发动机转速。 所有连接完毕后，启动NVH软件，接下来是所有重要的设置步骤。在这个设置步骤里输入正确的信息非常重要，因为软件关于振动频率的所有计算都是基于这些精确的车辆参数。 NVH软件利用发动机转速和输入的车辆信息（齿轮传动比）来计算传动系统的转速。技师总是用转分钟(RPM，即r/min)作为旋转速度；然而如果我们将任何RPM数值除以60，RPM可以表达为转秒。例如3000RPM/60，等于50转秒。我们知道1Hz(赫兹)是1转秒，那么50转秒就是50Hz。发动机运转在3000RPM或50Hz，部件的转速和频率是同一个概念。发动机运转速度是3000RPM，旋转频率是50Hz(50转秒)，这个公式适用于我们测试车辆上的任何旋转部件。 二、PicoScopeNVH分析软件设置向导 1设置界面 下面是设置界面（图2），确认发动机转速检测方法、加速度计类型、安装位置和功能。 2车辆信息界面 车辆信息向导指引输入重要的传动系统信息，包括发动机配置、汽缸数、变速器类型、变速器齿数比（车速可从OBD读取时，可选）、传动轴布景、最终差速比、轮胎尺寸，最后是加速度计类型和安装位置。图3显示的是输入车辆信息向导的重要信息摘要。 上面提到变速器的齿数比是可选的，但我们推荐在查找车速相关的振动时，尽可能多地将信息输入到软件里。输入变速器齿数比，可让软件计算出挡位的选择，并且在加速减速时软件会自动显示和提示挡位切换；在路试时的任何时间里，软件能轻松自动捕捉与挡位切换相关的数据。 3.记录和分析界面 输入所有的数据后进行路试，并将车开到70英里小时，然后记录和分析所捕捉到的数据。此时，我们应当讨论下NVH软件基于OBD诊断接口获取的发动机速度与车速数据和我们输入的车辆信息，如何计算传动系统部件的频率并辨别指定的振动量。（这对下面的结果解释有很大的帮助）。 举个例子：NVH软件基于下面的车辆信息进行频率计算：发动机的旋转频率是50Hz；变速器第三挡的齿数比2：1；最终差速比4:1；发动机以50Hz频率旋转输入到变速器，发动机、飞轮、离合器和变速器输入轴都以50Hz频率在旋转，且产生的任何50Hz频率的振动都与这些部件相关。变速器输入轴旋转频率是50Hz，选择第三个挡位，50Hz/2：1=25Hz。所以变速器输出轴和传动轴的旋转频率是25Hz，且产生的任何50Hz频率的振动都与这些部件相关。传动轴的旋转频率是25Hz，差速比是4:1，25Hz/4:1=6.25Hz。所以差速器侧面伞形齿轮、驱动轴、车轮的旋转频率是6.25Hz，且产生的任何6.25Hz频率的振动都与这些部件相关。 NVH软件可以识别这些关键的频率，并提供识别字母给用户以协助诊断。例如，E1表示发动机速度相关的一阶振动，T1表示轮胎速度相关的一阶振动(Engine=发动机，Tyre=轮胎)。 下面的结果是从该大众高尔夫上捕捉到的，车速在70英里小时，振动传进乘客舱（图4）。 从图4中，我们可以轻易地测量到一个幅值是46.1mg的振动，这个振动是在车速69mph(英里小时)（车主说感受到振动的速度）由安装在驾驶员座位导轨上的加速度计记录到的。NVH软件可以处理各个由加速度计探测到的振动，并按它们的频率阶次显示；所以识别指定的部件是要基于发动机速度和输入的车辆信息。上面的例子，T1（轮胎速度相关的一阶振动）导致了车主的抱怨。 那么软件是如何识别T1的呢？使用车辆信息，按下面公式计算识别T1： T1的振动幅度明显超过其他的振动(15.87Hz时，46.1mg)； 发动机平均速度：2000RPM/6033Hz； 33Hz传入变速器第六挡（齿数比为0.638:1）； 33Hz/0.63851Hz; 变速器输出轴频率51Hz传入差速器（齿数比3.238:1）； 51Hz/3.238=15.75Hz约等于车轮的旋转频率。 注意：整个案例所用的测量单位是mg。这是g的千分之一；g是地球的万有引力，是地球对它表面上的或表面附近的物体施加的加速度。 到了这一点，最大的价值不是什么导致这个振动，而更关键的是“什么不会导致这个振动？”我们试过多次，将4个车轮都做了平衡，却发现振动依然很明显？假如没有一个振动分析的方案，我们会假设认为振动是由传动轴或发动机支架导致的，并在没有证据支持下艰难地决定哪个部件需要更换或平衡。 现在我们回顾最初的症状，并分析测试结果。我们知道车速在70mph(英里小时)时，传进乘客舱的振动很明显，但不是通过方向盘传进来的，因此不是前轮的问题。我们的测试结果确认一个振动是(46.1mg，15.87Hz)，且这与T1轮胎速度相关的一阶振动刚好吻合。所以现在我们知道，不管是什么导致这个振动，它都不是发动机或者变速器到差速器的伞形齿轮等部件导致的。因此，不管什么部件只要是以约15.87Hz频率旋转的都会导致这个振动。这包括车轮、轮胎、驱动轴和差速器伞形齿轮。 从简单的入手，靠近检查轮胎，它的跳动揭示了这个OSR轮胎的内侧是椭圆形。同时轮胎的磨损图纹也揭示了过大的外倾角；进一步检查确认了螺旋弹簧断裂，这当然会造成悬挂降低和增加外倾角。持续装载的行李箱、断裂的螺旋弹簧和每天超过100英里（约160千米）的行程结合起来不止对悬架造成损伤；还有损害了轮胎结构，形成椭圆形，在轮胎圆周上产生一个“平点”（图5）。 T1被描述为轮胎速度相关的一阶振动；那么同样地，T2被描述为轮胎速度相关的二阶振动，即轮胎每旋转一周产生两次振动。记住T1和T2指与轮胎速度相关的振动，不仅仅与轮胎，还与那些旋转速度与轮胎速度一样的部件，如驱动轴和差速器伞形齿轮等。 更换了一个新的OSR轮胎，同时更换了两个后螺旋弹簧。修理后，再次进行路试，得到如图6所示的数据。 从图6中，我们可以看到在更换了新的轮胎和螺旋弹簧之后，振动幅值下降了73%。修复前后的测试结果给车主提供了无可辩驳的证据，并显示了车间的效率；这个实践提高了技师的专业水准，不但确认车主反映的振动已修理好，而且可在修理完成时对车辆历史振动状况作个评判。这不仅包含车主抱怨的振动，还包含所有通过频谱分析所指的部件（发动机传动系统部件以及某些的振动，得到顾客允许后可能需要更进一步的检查）。 三、附加信息 和所有的PicoScope软件一样，NVH的下载是的，并且可以运行演示版。只要安装就能打开这个学习案例包含的NVH文件。图7大众高尔夫学习案例，分别通过不同形式显示同一个结果。 我们说过T1和T2是与轮胎速度相关的一阶和二阶振动。轮胎有一个“平点”就会每旋转一次产生一次振动，而有两个“平点”的轮胎每旋转一次就会产生两次振动，即频率是T1（基础频率）的2倍。例如，一个具有单个“平点”(T1)的轮胎以10Hz的频率旋转，显示在频率视图上是10Hz；一个具有两个“平点”(T2)的轮胎以10Hz的频率旋转，显示在频率视图上是20