降低車內(nèi)噪聲試驗(yàn)控制

王文彬，趙偉豐，孫飛，姚嬋娟

（長城汽車股份有限公司，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000）

降低車內(nèi)噪聲試驗(yàn)控制

王文彬1，趙偉豐2，孫飛2，姚嬋娟2

（長城汽車股份有限公司，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000）

密封性及聲學(xué)包性能的好壞，直接影響車內(nèi)NVH水平。針對某款車怠速車內(nèi)噪聲大、車內(nèi)聲品質(zhì)差問題，運(yùn)用噪聲源分離試驗(yàn)方法，識別出發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲是車內(nèi)主要的噪聲源。通過對前圍孔洞進(jìn)行密封性改進(jìn)和對傳播路徑進(jìn)行聲學(xué)包改進(jìn)，有效阻隔了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，有效提高車內(nèi)聲品質(zhì)。

聲學(xué)；密封性；聲學(xué)包；車內(nèi)噪聲；聲品質(zhì)；噪聲源識別

隨著人們對汽車舒適性要求的不斷提高，車內(nèi)噪聲水平越來越被關(guān)注。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲是主要的車內(nèi)噪聲源，如何阻隔發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲傳入駕駛室，降低車內(nèi)噪聲水平，改善車內(nèi)聲學(xué)環(huán)境，已經(jīng)成為汽車界研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

按傳遞路徑分類，車內(nèi)噪聲分為空氣路徑傳播噪聲和結(jié)構(gòu)路徑傳播噪聲，空氣噪聲主要通過車身縫隙或孔洞進(jìn)入車內(nèi)。車體密封好壞直接影響空氣傳播聲，因?yàn)槊芊獠缓迷斐煽諝夂涂諝庵苯玉詈蟍1]。因此，密封性及隔吸聲性能是影響車內(nèi)聲品質(zhì)的重要因素。

以某款車為例，主觀評價(jià)過程中發(fā)現(xiàn)，怠速工況下車內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)穿透聲大，在發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源無法改變的情況下，通過對空調(diào)膨脹閥、轉(zhuǎn)向防塵罩、前圍線束過孔等進(jìn)行密封改進(jìn)和對前圍隔熱墊、發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋、前檔風(fēng)玻璃等進(jìn)行隔吸性能改進(jìn)，經(jīng)主觀評價(jià)及試驗(yàn)測試，車內(nèi)噪聲明顯降低，車內(nèi)聲品質(zhì)顯著提高。

1 問題描述及排查

主觀評價(jià)某款轎車怠速工況車內(nèi)噪聲大，發(fā)動(dòng)機(jī)穿透聲明顯，對該車及標(biāo)桿車進(jìn)行車內(nèi)噪聲測試，測試布點(diǎn)和測試流程參照文獻(xiàn)[2]。以車內(nèi)駕駛員右耳噪聲為對比點(diǎn)，測試結(jié)果顯示，該車

聲壓級高于標(biāo)桿車聲壓級5.5 dB（A）。為研究影響怠速車內(nèi)噪聲的主要因素，對該車進(jìn)行噪聲源分離測試。

1.1 噪聲源分離測試

車輛噪聲源識別是指在有許多噪聲源或包括許多振動(dòng)發(fā)聲部件的復(fù)雜聲源情況下，為了確定各個(gè)聲源或振動(dòng)部件的聲輻射的性能，區(qū)分噪聲源，并加以分等而進(jìn)行的測量與分析。車輛的噪聲主要分為發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲、輪胎噪聲以及其他機(jī)械噪聲[3，4]。

車輛噪聲產(chǎn)生機(jī)理不同，針對不同噪聲源有不同的識別方法，各種方法可以參考文獻(xiàn)[5]。在進(jìn)行進(jìn)排氣噪聲分離試驗(yàn)時(shí)，為更好體現(xiàn)預(yù)定部件噪聲，首先用鉛板將發(fā)動(dòng)機(jī)艙覆蓋，如圖1，然后再在進(jìn)排氣口上加裝大消聲器，屏蔽進(jìn)排氣口噪聲，如圖2、圖3。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)艙覆蓋鉛板示意圖

圖2 屏蔽進(jìn)氣噪聲示意圖

圖3 屏蔽排氣噪聲示意圖

屏蔽進(jìn)氣口噪聲后，駕駛員右耳聲壓級降低1.0 dB(A)；屏蔽排氣口噪聲后，駕駛員右耳聲壓級降低1.5 dB(A)，后排中間的噪聲值低于前排1.0 dB(A)；屏蔽進(jìn)排氣口噪聲后，將覆蓋在發(fā)動(dòng)機(jī)上的鉛板去掉，對比駕駛員右耳聲噪聲壓級前后相差3.5 dB (A)。

1.2 車內(nèi)噪聲源貢獻(xiàn)量分析

通過聲學(xué)計(jì)算方法，得到各部件對車內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)，如圖4。結(jié)果表明發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲占車內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)量比例最大，與主觀評價(jià)結(jié)果一致。

2 問題整改

圖4 車內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)量試驗(yàn)結(jié)果

車身密封性是降低車內(nèi)噪聲的第一步，只有提高車身密封性，對整車添加隔、吸聲材料，才能有效降低車內(nèi)噪聲[6]。因此，針對發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲大制定解決方法：首先對前圍系統(tǒng)進(jìn)行噪聲源定位，確定噪聲泄露部位，然后對泄露部位進(jìn)行密封改進(jìn)，最后對發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲傳播路徑進(jìn)行聲學(xué)包改進(jìn)處理。

2.1前圍系統(tǒng)噪聲源定位測試

試驗(yàn)在混響室—消聲室中進(jìn)行測試，前圍系統(tǒng)總成通過專門制作的工裝，固定在混響室與半消聲室相連墻的試驗(yàn)窗上，如圖5前圍系統(tǒng)及試驗(yàn)裝置。

圖5 前圍系統(tǒng)及試驗(yàn)裝置

混響室一角放置無指向球體聲源產(chǎn)生白噪聲作為噪聲源，消聲室內(nèi)采用逐點(diǎn)聲強(qiáng)法進(jìn)行測試，前圍系統(tǒng)表面聲強(qiáng)分布見圖6。

從前圍系統(tǒng)表面聲強(qiáng)分布圖可以得知，前圍主要泄露處為：線束過孔、空調(diào)膨脹閥、暖風(fēng)閥及轉(zhuǎn)向防塵罩，針對這些區(qū)域進(jìn)行密封改進(jìn)。

2.2 前圍系統(tǒng)密封改進(jìn)

聲源的振動(dòng)在介質(zhì)中以波的形式進(jìn)行傳播，由于噪聲的衍射特性[7,8]，發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的噪聲可以通過安裝連通元件與前圍板連通孔之間的縫隙直接傳遞到車內(nèi)。因此，必須在連通元件與連通孔之間增加密封橡膠套，才能避免噪聲直接傳遞到車內(nèi)[6]。

經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)：

(1)前圍線束過孔密封結(jié)構(gòu)為單層結(jié)構(gòu)，密封性差且隔吸聲性能低；

(2)空調(diào)膨脹閥與鈑金孔洞之間用橡膠密封，橡膠與鈑金之間存在間隙；

圖6 前圍系統(tǒng)聲強(qiáng)分布圖

(3)暖風(fēng)閥通過橡膠片與鈑金貼合不緊；

(4)轉(zhuǎn)向防塵罩無固定點(diǎn)，靠轉(zhuǎn)向機(jī)壓緊力壓緊防塵罩，壓力小、密封不良。

針對排查問題，對前圍密封件進(jìn)行改進(jìn)：

(1)將前圍線束護(hù)套單層結(jié)構(gòu)改為雙層結(jié)構(gòu)，改善密封性及隔吸聲性能，見圖7線束改進(jìn)圖。

圖7 線束改進(jìn)圖

(2)空調(diào)膨脹閥與鈑金孔洞之間采用發(fā)泡材料，發(fā)泡材料與鈑金緊密配合，密封良好；

(3)在暖風(fēng)閥橡膠片上增加海綿密封條，橡膠片與鈑金有力的貼合；

(4)將轉(zhuǎn)向防塵罩增加固定點(diǎn)，提高轉(zhuǎn)向防塵罩與鈑金的壓緊力，見圖8轉(zhuǎn)向防塵罩改進(jìn)圖。

圖8 轉(zhuǎn)向防塵罩改進(jìn)圖

改進(jìn)后，利用超聲波測漏儀對各部位置進(jìn)行密封性測試，各部位泄露量均減小2 dB～3 dB，前圍密封性有較大提高。對前圍系統(tǒng)進(jìn)行隔聲量測試，中心頻率在500 Hz以上，改進(jìn)后的前圍系統(tǒng)隔聲量提高3 dB～5 dB，數(shù)據(jù)見圖9前圍改進(jìn)隔聲量對比曲線圖。

對車內(nèi)噪聲進(jìn)行測試，從數(shù)據(jù)上看：駕駛員右耳噪聲由45.7 dB(A)至44.0 dB(A)下降1.7 dB（A），車內(nèi)噪聲明顯改善，前圍密封改進(jìn)后車內(nèi)對比曲線見圖10。

圖9 前圍改進(jìn)對比曲線圖

圖10 密封改進(jìn)對比曲線

2.3 隔吸聲處理方法

吸聲處理是降低噪聲強(qiáng)度的常用方法。通常在噪聲源周圍布置一些吸收聲能的多孔材料，當(dāng)聲波進(jìn)入材料孔隙時(shí)，引起孔隙中的空氣和材料的細(xì)小纖維振動(dòng)，并使各纖維發(fā)生摩擦。由于摩擦和粘滯阻尼的作用，將傳播中的噪聲聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，降低聲能的反射量，達(dá)到降噪的目的[9]。車輛常用的隔聲措施為：車輛的隔聲降噪中多采用單層均勻介質(zhì)隔聲和雙層均勻介質(zhì)隔聲的方法。由二層均質(zhì)墻與中間所夾一定厚度空氣層所組成的結(jié)構(gòu)稱雙層隔聲墻或雙層隔聲結(jié)構(gòu)。雙層隔聲結(jié)構(gòu)的隔聲機(jī)理是，當(dāng)聲波依次透過特性阻抗完全不同的墻體、空氣介質(zhì)時(shí)，造成聲波多次反射，發(fā)生聲波的衰減，并且由于空氣層的彈性和附加吸收作用，使振動(dòng)能量大大衰減。實(shí)際的車輛降噪多采用雙層介質(zhì)隔聲的方法[10]。因此，分別對前圍隔熱墊、發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋、前檔風(fēng)玻理處進(jìn)行隔吸聲改進(jìn)。

2.4 隔吸聲改進(jìn)

前圍隔熱墊增加吸音棉材料，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲車內(nèi)透過率，前圍隔熱墊改進(jìn)圖見圖11。

圖11 前圍隔熱墊改進(jìn)圖

圖12為前圍隔熱墊改進(jìn)前后車內(nèi)噪聲對比曲線，從數(shù)據(jù)上看：駕駛員右耳噪聲由44.0 dB(A)至42.4 dB(A)下降1.6 dB（A），車內(nèi)噪聲明顯改善。

圖12 前圍隔熱墊改進(jìn)對比曲線

發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋增加PU發(fā)泡，有效吸收發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，提高車內(nèi)噪聲水平，見圖13發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋改進(jìn)圖。

圖13 發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋改進(jìn)圖

圖14為發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋改進(jìn)對比曲線，從數(shù)據(jù)上看：駕駛員右耳噪聲由42.2 dB(A)至40.5 dB(A)下降1.7 dB（A），車內(nèi)噪聲明顯改善。

將前檔風(fēng)玻璃由單層結(jié)構(gòu)改為雙層結(jié)構(gòu)，大大提高玻璃隔聲量，有效阻隔發(fā)動(dòng)機(jī)傳入駕駛室內(nèi)，車內(nèi)噪聲由40.6 dB(A)至39.6 dB(A)下降1.0 dB（A），數(shù)據(jù)見圖15擋風(fēng)玻璃改進(jìn)對比曲線。

圖14 發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋改進(jìn)對比曲線

圖15 擋風(fēng)玻璃改進(jìn)對比曲線

3 改善效果

整改方案實(shí)施后，主觀評價(jià)怠速工況車內(nèi)噪聲有較大改善，經(jīng)測試駕駛員右耳測點(diǎn)處聲壓級由45.7 dB(A)至39.6 dB(A)下降6.1 dB(A)；副駕駛左耳測點(diǎn)處噪聲值由44.9 dB(A)至39.1 dB(A)下降5.8 dB(A)；駕駛員右耳測點(diǎn)處語言清晰度由97.1%至99.9%提高2.8%，數(shù)據(jù)見圖16車內(nèi)語音清晰度對比曲線；響度值由4.5 sone至2.6 sone下級1.9 sone，響度對比曲線見圖17；車內(nèi)聲品質(zhì)顯著提升，達(dá)到標(biāo)桿車水平。

4 結(jié)語

通過車內(nèi)噪聲控制，獲得以下結(jié)論：

(1)噪聲源定位測試方法能夠快速有效的識別噪聲泄露大部位，為制定降噪措施提供依據(jù)；

(2)密封性和隔吸聲性能對整車NVH性能具有重要影響，密封性是確保聲學(xué)包發(fā)揮作用的前提條件；

(3)下一步工作應(yīng)從發(fā)動(dòng)機(jī)懸置剛度和隔振性能、排氣系統(tǒng)吊掛振動(dòng)等方面展開測試分析和研究。

[1]龐劍，諶剛，何華.汽車噪聲與振動(dòng)—理論與應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.309-346.

圖16 車內(nèi)語音清晰度對比曲線

圖17 響度對比曲線

[2]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T18697-2002《聲學(xué)汽車車內(nèi)噪聲測量方法》[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[3]何渝生.汽車噪聲控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.20-95.

[4]馬大猷.噪聲控制學(xué)[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1987.406-423.

[5]熊建強(qiáng)，黃菊花，廖群.車輛噪聲源識別理論與方法分析[J].噪聲與振動(dòng)控制，2008，4：97-101.

[6]王曉軍.汽車車內(nèi)噪聲與車身密封性的關(guān)系探討[J].北京汽車，2011(02).

[7]李志遠(yuǎn).機(jī)械工程試驗(yàn)方法與技術(shù)[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2002.

[8]馬大猷.噪聲與振動(dòng)控制工程手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[9]葉武平.車內(nèi)噪聲預(yù)測及控制的統(tǒng)計(jì)能量分析法研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2011.8.

[10]李耀中.噪聲控制技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.5.

Experiment on Vehicle’s Interior Noise Control

WANG Wen-bin1,ZHAO Wei-feng2,SUNFei2,YAO Chan-juan2

（R&D Center of GWM,Automotive Engine Technial Center of Hebei,Baoding 071000,Hebei China）

Sealing and sound-package performances can directly affect the NVH level inside cars.In this article,the problem of the high interior noise and the poor sound quality of a car at idling is studied.Using noise source separation testing method,the engine noise is found to be the main noise source inside the car.Through the dash-hole sealing improvement and sound-package improving of the noise propagation path,the engine noise is blocked and the interior sound quality is improved effectively.

acoustics;sealing characteristic;soundpackage;interior noise;sound quality;noise source identification

U491.9+1

ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006-1335.2014.02.018

1006-1355(2014)02-0080-04

2013-04-26

王文彬（1986-），男，河北肅寧縣人，助理工程師，目前從事汽車噪聲、振動(dòng)控制研究。

E-mail:wangwenbin5012510@126.com