一种商用车转向异响测试分析方法及系统与流程

本发明涉及汽车转向测试，具体涉及一种商用车转向异响测试分析方法及系统。

背景技术：

1、当前商用车广泛应用液压助力转向系统，但实际使用过程中，转向异响问题时有发生，即部分工况下会出现类似“嗡嗡嗡”等异常噪声，且驾驶室内清晰可听，严重影响车辆司乘人员体验及品牌形象。但由于该问题属异响范畴，且引发该问题产生的潜在原因较多，如系统结构模态被激发而引起的共振异响，激励力过大引发的强迫振动异响，或转向油液压力脉动引发的流致异响。

2、对于该类问题的处理，当前的常规测试分析方法一般是如下技术方案：

3、a、测试部件：对转向系统部件进行逐个测试，采用单一传感器进行测试，没有选择将振动加速度传感器、传声器和油液压力传感器进行联合测试，且没有明确的测点布置规则及针对测试结果分析流程的详细说明；排查效率较低；b、测试工况：仅针对怠速工况或少数问题突出的转速工况进行测试，而不是针对连续多组转速工况进行测试，不便分析异响相关信号与发动机转速变化之间的关系；c、数据分析方法：采用常规频谱分析方法对测试数据进行分析，并不适用于所有转向异响问题的排查分析，尤其是由于油液压力脉动所引发的噪声频率不变的转向异响问题。

技术实现思路

1、针对现有方法中的振动、噪声及转向油液压力脉动信号未进行联合测试而导致机理判断失误，以及采用常规频谱分析方法不能良好揭示部分异响问题与转向油液压力脉动信号关联的问题，本发明提供一种商用车转向异响测试分析方法及系统。

2、第一方面，本发明技术方案提供一种商用车转向异响测试分析方法包括如下步骤：

3、选择待测试点位安装测试传感器；

4、从发动机稳定的怠速转速开始，每间隔设定转速，进行一轮测试，并获取通过传感器采集的测试过程的测试数据；测试数据包括方向盘振动信号、方向盘近场噪声、转向管柱振动信号、方向机振动信号、方向机近场噪声、进油管振动信号、助力泵振动信号、进油管油液压力信号以及发动机转速信号；

5、综合分析测试数据，确定转向异响发生时噪声、振动信号以及油液压力信号之间的关系，确定导致转向异响产生的机理。

6、作为本发明技术方案的进一步限定，选择待测试点位安装测试传感器的步骤包括：

7、在方向盘右侧的仪表台上安装用于测试方向盘近场噪声的传感器，并将传感器的头部朝向方向盘；

8、在方向机内侧的线束上安装用于测试方向机近场噪声的传感器，并将传感器头部朝向方向机；

9、在方向盘12点位置安装用于测试方向盘振动的加速度传感器；

10、在转向管柱底部位置安装用于测试转向管柱振动的加速度传感器；

11、在方向机本体的平整位置安装用于测试方向机振动的加速度传感器；

12、在进油管与方向机连接区域的平整位置安装用于测试进油管振动的加速度传感器；

13、在助力泵上的平整区域安装用于测试助力泵振动的加速度传感器；

14、在进油管与方向机的连接处安装用于测试油液压力的压力脉动传感器。

15、作为本发明技术方案的进一步限定，在进油管与方向机的连接处安装用于测试油液压力的压力脉动传感器的步骤包括：

16、通过在空心螺栓上打孔攻丝后将测试油液压力的压力脉动传感器安装在进油管与方向机的连接处；其中，压力脉动传感器接头内端面为锥形表面。

17、作为本发明技术方案的进一步限定，从发动机稳定的怠速转速开始，每间隔设定转速，进行一轮测试，并获取通过传感器采集的测试过程的测试数据的步骤：

18、将方向盘置于中间位置，从发动机稳定的怠速转速起，每一轮测试后将转速增加设定值，再继续进行测试，直至达到转速阈值；并获取通过测试传感器采集的每个测试过程的测试数据；

19、每个测试过程包括：先匀速向左打方向盘至极限位置，然后反向打方向盘至右侧极限位置，然后再将方向盘回正，并采集这个过程方向盘振动、方向盘近场噪声、转向管柱振动、方向机振动、方向机近场噪声、进油管振动、助力泵振动信号、进油管油液压力以及发动机转速信号。

20、作为本发明技术方案的进一步限定，综合分析测试数据，确定转向异响发生时噪声、振动信号以及油液压力信号之间的关系，确定导致转向异响产生机理的步骤包括：

21、将同步变化的振动噪声信号与油液压力信号同时进行分析，在确定异响与振动信号相互关联的同时分析油液压力脉动与振动和异响信号的变化规律，确定导致转向异响产生的机理。

22、作为本发明技术方案的进一步限定，综合分析测试数据，确定转向异响发生时噪声、振动信号以及油液压力信号之间的关系，确定导致转向异响产生机理的步骤包括：

23、汇总得到的发动机怠速转速至发动机转速阈值之间的振动信号、噪声、油液压力信号及发动机转速信号；

24、通过短时傅里叶变换分析方法，对比方向盘近场噪声与方向机近场噪声；

25、判断异响发声点为驾驶室内还是室外；

26、若仅在室内出现异响信号，则围绕方向盘及转向管柱进行排查；

27、若仅在驾驶室外出现异响信号，则围绕转向机、转向管路及转向助力泵进行排查；

28、若驾驶室内外均出现异响信号，则围绕转向系统总体进行排查。

29、作为本发明技术方案的进一步限定，该方法还包括：

30、若驾驶室内外均出现异响信号，对比方向盘近场噪声或转向机近场噪声与转向系统各结构点位的振动信号的频谱数据；

31、判断噪声信号是否与转向系统测试点位的振动信号的频谱相关；

32、采用常规频谱分析方法分析整个发动机转速区间的测试数据，得到噪声与相关点位振动信号的频谱图；若噪声信号与测试点位振动信号频谱相关，则对噪声相关点位的结构做进一步排查，判断是否为结构模态引发的共振；

33、若结构存在与噪声信号相关的模态频率，判断噪声由结构共振引发；

34、若结构不存在与噪声信号相关的模态频率，则排查噪声与油液压力信号的相关性。

35、作为本发明技术方案的进一步限定，排查噪声与油液压力信号的相关性的步骤包括：

36、采用小波分析方法分析整个发动机转速区间的测试数据，得到噪声与油液压力信号的相关性；

37、若噪声频率不随发动机转速变化，判断噪声由油液压力脉动过大引发，可更换压力脉动较小的转向助力泵进行测试；

38、若噪声频率随发动机转速变化，判断噪声由转向助力泵产生的旋转激励引发，可在进油管路上设计降噪管路等措施来降低旋转激励能量。

39、第二方面，本发明技术方案还提供一种商用车转向异响测试分析系统，包括安装在待测试点位的测试传感器、数据采集单元和数据分析单元；

40、测试传感器和数据分析单元分别与数据采集单元连接；

41、该系统还包括与数据采集单元通过can信号采集模块连接的发动机转速输出单元；

42、测试传感器设置在各个待测试的点位；

43、数据采集单元，用于从发动机稳定的怠速转速开始，每间隔设定转速，进行一轮测试时获取通过测试传感器采集的测试过程的测试数据；

44、数据分析单元，用于对数据采集单元采集的测试数据进行综合分析，确定转向异响发生时噪声、振动信号以及油液压力信号之间的关系，确定导致转向异响产生的机理。

45、作为本发明技术方案的进一步限定，测试传感器包括安装在方向盘右侧的仪表台上头部朝向方向盘的方向盘近场噪声传感器、安装在方向机内侧的线束上头部朝向方向机的方向机近场噪声传感器、安装在方向盘12点位置用于测试方向盘振动的方向盘加速度传感器、安装在转向管柱底部位置用于测试转向管柱振动的转向管柱加速度传感器、安装在方向机本体的平整位置用于测试方向机振动的方向机加速度传感器、安装在进油管与方向机连接区域的平整位置用于测试进油管振动的进油管加速度传感器、安装在助力泵上的平整区域用于测试助力泵振动的助力泵加速度传感器和用于测试油液压力的压力脉动传感器；

46、所述压力脉动传感器还连接有电源。

47、作为本发明技术方案的进一步限定，在进油管与方向机的连接处位置空心螺栓上打孔攻丝安装压力脉动传感器，压力脉动传感器的接头内端面为锥形表面，攻丝位置设置有凸台。

48、合理的振动及噪声传感器布置，采用数量较少的传感器实现了转向系统所有相关部件振动及噪声的监测，减少试验工作量，提高试验效率。实现振动、噪声变化与发动机转速同步测试，可分析异响特征随发动机转速变化之间的关系。测试工况及方向盘操作方式高效复现问题的同时，便于提供充分的测试数据以供异响产生机理的诊断与分析。由于异响信号的特殊性，常规频谱分析无法充分显示个别信号变化特征，通过引入小波分析方法可更清晰的揭示变化规律，支持异响产生机理的诊断。

49、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明合理布置各类传感器，将与异响可能相关结构的振动、噪声信号以及转向油液的压力变化进行统一采集，同时采集了发动机转速信号的变化情况，这样的信号采集方式便于将各类相关信号进行联合对比，更利于异响机理的排查：通过分析各结构部件的振动、油液压力变化与噪声信号之间的变化关系，可据此排查异响是由结构振动引发还是油液自身流动所产生，若为某部件的振动过大所引发的异响，通过噪声信号与各部件的振动信号对比也可很方便的进行判定；本发明通过控制发动机转速等间隔的变化，在发动机转速准连续状态下进行了异响相关信号的采集，可以充分显示振动、噪声等信号与发动机转速之间的变化关系，便于从中分析异响与发动机转速变化的关系，若相关振动或异响信号不随发动机转速变化，其异响产生机理属系统固有特性，若随发动机转速变化，则可排除系统固有特性原因而做进一步分析；本发明通过引入小波分析方法对油液压力变化信号进行分析，相比较采用常规频谱分析方法可更加直观的揭示转向异响与振动及转向油液压力脉动之间的关系，确定导致转向异响产生的机理。

50、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

51、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。