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傳遞路徑分析運用於整車NVH開發診斷技術
  • 發布年度:2021
  • 主要類別:振動噪音
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 環能與車電工程處 黃朝琴

    振動噪音水準一直是消費者選購產品的評價指標之一,而其性能水準的優劣也是影響產品附加價值的重要原因。產品的振動噪音發生機制看似繁雜,但可先將問題區分為入力來源(source)、傳遞路徑(path)及接收端(receiver) 等簡易分類,再個別對應執行診斷、分析及制定改善策略,而達到振動噪音減量目標。

    早期產品開發過程中,技術單位常使用試誤方式,逐項檢視各零組件對整體系統之相關性,並藉此方式找出問題原因,整體程序雖簡易且直接,卻也大幅增加產品開發時程與成本。近年隨分析技術及計算機運作效能的發展,工程人員可透過傳遞路徑分析(Transfer Path Analysis, TPA)數值運算,快速計算各種不同振動噪音來源對整體接收端之貢獻度,進而有效制定改善方向。以汽車車內聲音為例,可透過以下3個步驟執行診斷:
    1. 路徑定義:首先由工程人員定義車輛噪音入力來源(例如引擎腳、排氣管吊耳、進氣口、排氣口及輪胎等)、路徑(空氣路徑或結構路徑)及接收端(例如駕駛座人耳位置)等位置。

    2. 貢獻度計算:整體系統可表示為駕駛座聲音與入力來源之比例關係(如式1)。

    首先透過實際量測求得車輛行駛狀態下駕駛座聲音及頻率響應函數量測(即式1整體系統),再計算各入力來源入力值,進一步求得各入力來源對駕駛座聲音的貢獻度(如圖1)。

    3. 問題解析:依各入力來源貢獻度分析結果,取貢獻度最高的入力來源研究其影響駕駛座聲音的主要頻率,如圖2透過駕駛座聲音、頻率響應函數量測結果及入力計算結果,分析診斷噪音問題。以上敘述以圖2為例,取圖1貢獻度最高的引擎腳進一步分析駕駛座噪音問題,可明顯觀察特徵頻率Ⅰ及頻率Ⅱ為影響駕駛座聲音之重要頻率,透過頻率響應函數及引擎腳入力計算結果,可釐清駕駛座聲音頻率Ⅰ主要來自於引擎腳入力過大,該現象所代表意義即為隔振性能不佳引發駕駛座聲音。駕駛座聲音頻率Ⅱ則為車體共振所引發。

    圖1. 各入力來源貢獻度

    圖2. 引擎腳入力對接收端響應之量測曲線

    透過上述3個步驟完成傳遞路徑分析後,工程人員即可依噪音問題類型(隔振不佳或結構共振)研擬改善對策,並進行設計變更,待改善後再重新量測接收端操作響應,確認改善效果。

    本技術程序主要透過系統性數值方法,量測並計算不同噪音來源之入力值及貢獻度,再透過對策研擬及驗證程序達到NVH問題診斷及改良目的,可有效提昇產品開發效率,縮短研發時間,提升產品振動噪音水準。若需進一步了解傳遞路徑分析相關檢測內容細節,歡迎聯絡車輛中心振動噪音課黃朝琴工程師(電話:04-7811222分機3311、e-mail:hcc@artc.org.tw)
     

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