關坤

摘? 要： 介紹了雙離合變速箱在乘用車應用中NVH、駕駛性主、客觀評價方法，以及通過主、客觀評價的綜合應用，有效分析、改善NVH和駕駛性問題。

關鍵詞：雙離合變速箱;乘用車;NVH;駕駛性;主、客觀評價方法的應用

中圖分類號：U463.2? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1005-2550（2020）01-0055-07

NVH and Drivability of Dual Clutch Transmission integrated in Passenger Vehicle

GUAN Kun

（ Dongfeng GETRAG Transmission Co.， Ltd. Wuhan 430056， China ）

Abstract： Introduced the subjective & objective evaluation methods of NVH and drivability of dual clutch transmission used in passenger vehicle application， and by using the subjective & objective evaluation methods to analysis and improve NVH & drivability performance.

前言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及市場用戶群體的需求，各大主機廠越來越關注整車NVH和駕駛的動力性、舒適性等方面的性能評價及改善。雙離合變速箱擁有一套智能驅動控制系統，通過控制兩個離合器的扭矩傳遞、切換，以及對換擋策略的不同標定，可以支持整車實現多種駕駛模式，滿足不同用戶對動力性、舒適性的追求。

雙離合變速箱在整車NVH開發(fā)過程中，屬于NVH構件。在雙離合變速箱的開發(fā)階段需要根據車型的目標性能要求，對NVH和駕駛性做評價，確保NVH和駕駛性能夠與性能目標一致，具備良好的市場競爭力。如何準確、有效地評估NVH和駕駛性非常重要。目前對乘用車雙離合變速箱成的NVH和駕駛性評價方法有主觀評價和客觀評價，主觀評價的結果依賴于個人感知，受評價人員的主觀因素影響，主觀評價基于評分表（表1）對NVH和駕駛性表現進行評分。

本文結合某品牌乘用車雙離合變速箱的NVH和駕駛性客觀評價，闡述了客觀評價指標、目標值設定和評價方法的應用，并依據主客觀評價對NVH和駕駛性的具體問題進行分析和改善。

1? ? 乘用車雙離合變速箱NVH客觀評價方法的應用

在實際工作中，為了能夠有效、客觀地評價某品牌車型的雙離合變速箱NVH水平，需要合理設定客觀評價的指標及目標值，以及通過變速箱單體和實車測試對客觀數據進行收集、分析和評價。

1.1? ?NVH客觀評價指標和目標設定

客觀評價指標的設計要能夠有效反映變速箱NVH的水平。對于雙離合變速箱的NVH，主要評價嘯叫、rattle（敲擊音）以及換擋噪音三個方面。變速箱齒輪嘯叫的根本原因是傳動系齒輪嚙合時，齒面接觸的變化激勵引起變速箱系統在一定階次高頻振動[1]。因此，用變速箱殼體的振動位移（?m）作為衡量該品牌車型變速箱本體嘯叫水平的客觀測量、評價指標。變速箱的Rattle和發(fā)動機扭矩波動、雙質量飛輪輸入的扭振有關，一般在整車上進行評價，采用A計權聲壓級（dB（A））作為客觀評價指標[2]。變速箱換擋等機械噪音是通過換檔時變速箱殼體上振動加速度有效值超過背景噪音的突出量（圖1）作為評價指標。

在定義雙離合變速箱NVH客觀評價指標后，需要確定各項指標的目標值?？陀^評價的目標值是結合當前品牌車型的定位，對標競品樣車、樣箱的NVH性能水平來設定的。以嘯叫評價指標的測量為例，分別通過變速箱殼體上的加速度傳感器測量變速箱樣箱和對標變速箱A、B、C在加速和滑行工況下，各個擋位變速箱殼體振動的幅值。測量的轉速區(qū)間根據該品牌車型發(fā)動機特性，定義為800rpm到4700rpm。綜合對標結果，設定變速箱各擋位齒輪和主減在drive 和coast 主階次的振動目標作為評價嘯叫的客觀目標值，如圖2：

基于初步設定的目標值，通過多組臺架和整車上的主、客觀評價對比試驗和目標值匹配調整，確保設定的客觀目標值合理、適用，使設定的客觀目標與主觀感受有較好的一致性。

1.2? ?NVH客觀評價測試方法

通過對比客觀目標和臺架上雙離合變速箱殼體振動的測量值或一定距離下聲壓級的測量值，是評價變速箱系統NVH水平的一種方法。但由于臺架模擬的工況和實際整車有一定差異，且駕駛員在車內的感知是衡量NVH的重要因素，因此在實際評價過程中結合了整車上NVH的客觀和主觀評價結果來做分析、判斷。

在ET（工程試制）階段的試驗車上進行NVH客觀評價需要采集試驗變速箱結構噪音、近場和駕駛室內的空氣噪音、雙離合變速箱兩個輸入軸的轉速信號、發(fā)動機轉速信號和變速箱油溫等信號，在采集信號時需要定義合適的采樣頻率。評價嘯叫噪音，在規(guī)定的評價工況（表2）下用測量設備采集各擋位齒輪主階次、諧波階次在不同工況下的結構噪聲（圖3）和空氣噪聲（圖4），基于測量值做客觀評價。

變速箱Rattle音主要在怠速、加速等工況進行評價。評價雙離合變速箱的換擋噪音，需要從靜態(tài)換擋（PRND切換）和動態(tài)換擋（動力升檔，動力降檔，滑行降檔等）兩方面來評價。

在實際評價過程中有時會出現主、客觀評價不完全一致的情況，需要通過進一步分析來做判斷：

1）如果主觀評價≤6，客觀測量值在目標限值內，則需要評估客觀目標值的設定是否合理;如果客觀目標是合理的，可以認為變速箱的NVH水平達到了設計要求，則需要分析NVH頻率、階次，從噪聲的傳遞路徑、車身的響應，共振等方面查找問題原因;

2）如果主觀評價≥7，客觀測量值超出了目標限值，考慮到用戶以主觀感受為主，NVH評價可以接受。但對于變速箱仍需要研究分析其改善空間，同時考慮是否需要調整客觀目標。

1.3? ?NVH客觀評價方法的應用

在某品牌搭載雙離合變速箱的ET試驗車上發(fā)現，5擋全油門時嘯叫的主觀評價為5.5分。通過客觀評價和數據分析發(fā)現，嘯叫與5擋齒輪嚙合階次及其倍頻（圖5）相關。同時，在E-dyno上測量抱怨工況下變速箱殼體的振動位移，并與目標值進行對比，5擋齒輪的測量值在客觀目標內，如圖6：

為確定該5擋嘯叫的根本原因，8D小組依據FMEA（圖7）中嘯叫失效模式的失效原因和預防措施等，使用因果圖分析引起嘯叫的可能原因并進行排查（圖8）。

雙離合變速箱齒輪嘯叫的激勵源是傳遞誤差[3]，此處通過5擋齒輪傳遞誤差的計算進行設計校核。根據不同齒形齒向微觀參數的組合，得到傳遞誤差的曲線如圖9：

經過校核和設計評審，當前5擋齒輪在嘯叫抱怨的轉速段內的傳遞誤差已達到最優(yōu)設計，此時對應傳遞誤差最小的齒形齒向參數在當前設計參數的公差范圍內。傳遞誤差的計算結果與客觀測量結果是相符的，5擋的殼體振動處于0.05～0.1m的良好水平。

根據齒輪制造加工參數的檢查結果（圖10、圖11）、殼體模態(tài)校核和整車ABA對比試驗（表3）的結果，排除了雙離合變速箱本身的設計和加工、裝配問題。

基于以上設計和制造驗證的結果，并參考該雙離合變速箱在其它項目中的NVH相關試驗論證和表現，認為客觀目標值是合理的，且變速箱本體的NVH水平滿足設計要求。因此，改善該嘯叫問題需要通過ABA試驗從整車級別做進一步分析。

在整車ABA試驗中，兩輛車的發(fā)動機、雙離合變速箱設計完全一樣，懸置、聲學包等存在差異。通過交叉互換變速箱，發(fā)現嘯叫問題跟隨整車。因此盡管變速箱是嘯叫的激勵源，但解決該問題需要從整車傳遞路徑方面開展工作。嘯叫傳遞到車內有兩個路徑，一是結構噪聲，即通過懸置、換擋拉索等部件傳遞到車身，引起車身振動并輻射噪聲;二是空氣噪聲，即通過空氣傳播，從車身上的各種孔洞、縫隙等傳入車內[4]。在通過增加質量塊、隔振，完善聲學包和堵漏等驗證后，最終采用優(yōu)化整車聲學包的措施，使嘯叫問題得到有效改善（圖12）。

2? ? 乘用車雙離合變速箱駕駛性客觀評價方法的應用

2.1? ?駕駛性評價指標和目標設定

駕駛性是駕駛員在操控汽車行駛時的主觀感覺，主觀評價對駕駛性的對標和指導駕駛性改善非常重要[5]。但主觀評價非常依賴于評價人員的個人感受，同時也受試驗環(huán)境的影響大，重復性低[6]。因此，定義可復現、可比對的客觀工程指標非常重要。

雙離合變速箱的離合器控制和換擋策略會直接影響整車的舒適性和動力性。駕駛性評價指標主要從平順特性（舒適性）、響應特性（動力性）兩個維度來確定相關指標[7]。在匹配某品牌乘用車的應用中，定義了穩(wěn)定性/抖動、沖擊和換擋時間（表4）作為客觀評價指標。

評價穩(wěn)定性/抖動需要先將低于5Hz的加速度信號濾掉，然后取其移動RMS值的最大和最小之差（圖13）;設定評價沖擊性的參數是通過帶通濾波，取2-20Hz的加速度信號，比較濾波后移動均方根的最大值和平均值。評價換擋時間可以通過速比轉換過程（目標擋位出現到兩個離合器之間完成扭矩交互）的時間。

定義評價指標的目標值可以對標競品車的駕駛性。在駕駛性評價中有時會發(fā)現振動加速度超過了設定的目標值，但主觀評價仍然良好的情況。因此，在設定駕駛性目標時需要結合專業(yè)主觀評價的結果，確定駕駛性的目標范圍（圖14），即通過目標值+公差的方式，使客觀評價匹配用戶在整車上的主觀感受。

2.2? ?駕駛性客觀評價測試方法

駕駛性的客觀評價主要通過分析加速度傳感器，AVL等設備采集到的數據并和客觀目標進行對比來完成。為了能夠充分地評價乘用車的駕駛性，駕駛性試驗工況需要盡可能全面地覆蓋各種駕駛行為，主要包含：起步、動力升檔、靜態(tài)換擋、滑行降檔、怠速控制、動力降檔等。動力升檔和動力降檔是雙離合變速箱的特點，通過預選擋策略和兩個離合器扭矩切換過程的控制，使得雙離合變速箱在升降擋時不會出現扭矩中斷[8]。在這些駕駛行為中還需要涵蓋全油門、部分油門（5%，10%，…，80%）的工況。全油門工況是測試車輛的極限性能。

駕駛性的客觀評價是通過對各種工況下采集到的數據處理分析，并與定義的客觀目標范圍比對得到?？陀^評價和主觀評價可以同時進行，并將結果匯總在一張評價表（圖15）中。在綜合評價和分析駕駛性問題時，主客觀的評價可以互相參照，保證評價結果的準確性。

在評價過程中如果出現主觀或客觀評價不達標的情況，需要具體分析輸入軸轉速波動的頻率、階次對應關系，變速箱對發(fā)動機扭矩的響應等，來確認問題發(fā)生的根本原因和改善措施。

2.3? ?駕駛性客觀評價方法的應用

以某開發(fā)車型的ET樣車為駕駛性評價對象，該樣車倒檔起步穩(wěn)定性/抖動的主觀評價為6分;客觀測量值超過目標值，但在目標范圍內。主客觀評價結果基本一致。根據評價結果，需要分析改善倒檔起步的抖動問題。

通過客觀數據分析（圖16），駕駛員座椅導軌上加速度傳感器采集到的加速度信號和變速箱輸入軸轉速的波動明顯。

對加速度信號進行傅里葉變換分析抖動，抖動主要集中在11Hz，并與離合器驅動泵1階轉速階次吻合（圖17），離合器壓力波動的頻率也在10～11Hz，認為抖動與驅動泵和離合器控制有關。優(yōu)化后再次測試，該雙離合變速箱已達到整車的駕駛舒適性要求。

3? ? 結束語

本文結合某品牌乘用車雙離合變速箱的NVH和駕駛性客觀評價指標，介紹了客觀評價指標目標值的合理設定，以及NVH、駕駛性客觀評價測試方法的實際應用。

（1）應用客觀方法評價雙離合變速箱的NVH和駕駛性，需要結合雙離合變速箱在整車上的匹配和主觀感受，合理設定評價指標的目標值。

（2）NVH問題的激勵源可能是雙離合變速箱，但通過客觀評價和分析，需要考慮從整車懸置、聲學包等傳遞路徑方面進行改善優(yōu)化。

（3）評價和分析NVH問題時，結合臺架、整車的客觀數據分析和FMEA，能有效識別NVH問題的原因和優(yōu)化方向，減少開發(fā)周期。

（4）應用駕駛性客觀評價和分析，可以快速、準確找出駕駛性問題相關的部件，有針對性的優(yōu)化，減少開發(fā)周期。

隨著新能源汽車的逐漸推廣，人們也越來越關注電動和混合動力汽車的NVH和駕駛性。由于電機的特性無法完全獨立滿足車輛復雜行駛工況的要求，新能源汽車仍需要搭載變速箱[9]。本文所闡述的乘用車雙離合變速箱NVH和駕駛性的客觀評價方法，可以通過適應性調整、拓展，應用到新能源汽車變速箱相關的NVH和整車駕駛性的評價中。

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