汽車(chē)關(guān)門(mén)聲品質(zhì)的評(píng)價(jià)及改進(jìn)

陳桂均，鄒 亮，陸 明，吳旭靜，朱 曉，古 忠

(南京依維柯汽車(chē)有限公司，南京 211806)

汽車(chē)關(guān)門(mén)聲品質(zhì)屬于汽車(chē)NVH性能之一。顧客在買(mǎi)車(chē)時(shí)，通常會(huì)把汽車(chē)的關(guān)門(mén)聲作為衡量汽車(chē)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一[1]。關(guān)門(mén)聲品質(zhì)是指在關(guān)閉車(chē)門(mén)過(guò)程中所發(fā)出的所有聲音品質(zhì)的綜合表現(xiàn)。汽車(chē)在關(guān)門(mén)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一系列的沖擊噪聲，包括車(chē)門(mén)門(mén)板、車(chē)身板件以及門(mén)鎖(鎖體和鎖扣)等振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲。因此汽車(chē)關(guān)門(mén)聲可看作是車(chē)門(mén)所有相關(guān)部件所產(chǎn)生的一系列沖擊噪聲的集合[2]。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，客戶(hù)所希望的關(guān)門(mén)聲為厚重、低沉、無(wú)雜音[3]。本文對(duì)汽車(chē)關(guān)門(mén)聲產(chǎn)生機(jī)理和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行探討，提出一般性的工程控制策略，并針對(duì)某輕客的關(guān)門(mén)聲品質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)。

1 汽車(chē)關(guān)門(mén)聲產(chǎn)生機(jī)理及評(píng)價(jià)方法

1.1 汽車(chē)關(guān)門(mén)聲產(chǎn)生機(jī)理

汽車(chē)關(guān)門(mén)聲的產(chǎn)生首先要考慮車(chē)門(mén)外板、門(mén)鎖、密封條等設(shè)計(jì)因素，設(shè)計(jì)方面的缺陷會(huì)導(dǎo)致異常的響聲；其次車(chē)門(mén)制造精度等生產(chǎn)因素也會(huì)導(dǎo)致異響的產(chǎn)生。異響通過(guò)傳遞，最終被感知。關(guān)門(mén)聲傳遞途徑分為聲源層、信號(hào)層和感知層[4],如圖1所示。

圖1 汽車(chē)關(guān)門(mén)噪聲產(chǎn)生機(jī)理圖解

1.2 關(guān)門(mén)聲品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法

1.2.1 客觀評(píng)價(jià)

消費(fèi)者對(duì)關(guān)門(mén)聲的感覺(jué)有緊密聯(lián)系的心理聲學(xué)性能指標(biāo)，決定車(chē)門(mén)聲品質(zhì)好壞的三個(gè)因素是尖銳度、響度、震顫。尖銳度和響度是兩個(gè)心理聲學(xué)度量參數(shù)，已發(fā)展為準(zhǔn)確表征人類(lèi)對(duì)聲音感知程度的兩個(gè)參數(shù)。尖銳度是反應(yīng)噪聲頻率分布的一個(gè)量度，反映了高頻段成分和低頻段聲音成分的比率關(guān)系。響度是表征聲音強(qiáng)度的一個(gè)量度，它考慮了特征頻帶分布和人耳的掩蔽效應(yīng)對(duì)聲音的影響。震顫反映車(chē)門(mén)關(guān)閉首次沖擊時(shí)產(chǎn)生音調(diào)的持續(xù)長(zhǎng)度，如果音調(diào)是高頻，其聲音聽(tīng)起來(lái)像鈴鐺聲；如果是低頻感覺(jué)像震顫聲音[5]。

本文采用聲壓級(jí)、響度和時(shí)頻圖譜來(lái)客觀評(píng)價(jià)關(guān)門(mén)聲品質(zhì)，其中聲壓級(jí)表示聲音的強(qiáng)弱，響度描述聲音的響亮程度，聲音的時(shí)頻圖譜能反映其尖銳度和震顫。通常采用雙耳人工頭聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試關(guān)門(mén)聲品質(zhì)的上述三項(xiàng)指標(biāo)，通過(guò)分析人體各部位對(duì)人耳聽(tīng)覺(jué)造成的影響，將影響較大的部位，如肩膀、頭部、耳廓等做成人體模型，并將傳統(tǒng)麥克風(fēng)放入左右耳中(即稱(chēng)為人工頭),以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的雙耳聲學(xué)信號(hào)采集[6]，如圖2(a)所示。本文采用LMS振動(dòng)及噪聲測(cè)試設(shè)備(帶人工頭)進(jìn)行關(guān)門(mén)聲品質(zhì)的聲壓級(jí)、響度和視頻圖譜的客觀測(cè)試。

1.2.2 主觀評(píng)價(jià)

關(guān)門(mén)聲是否悅耳、讓人感到舒適、給人品質(zhì)感，人的主觀感受是最重要的，試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅作為參考。主觀評(píng)價(jià)方法有成對(duì)比較法、分組成對(duì)比較法、語(yǔ)義細(xì)分法、評(píng)分法等[4]。其中，評(píng)分法是評(píng)價(jià)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)車(chē)開(kāi)門(mén)/關(guān)門(mén)試聽(tīng)，或者在專(zhuān)門(mén)的音質(zhì)評(píng)價(jià)間對(duì)開(kāi)門(mén)/關(guān)門(mén)聲品質(zhì)測(cè)試錄音進(jìn)行回放(如圖2(b)所示),然后進(jìn)行評(píng)分的方法。多采用10分制主觀評(píng)價(jià)表[7]，見(jiàn)表1。

表1 車(chē)門(mén)聲品質(zhì)主觀評(píng)分表

通常采用主客觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法對(duì)關(guān)門(mén)聲品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)判，如圖2(c)所示。

(b) 10分制主觀評(píng)價(jià) (c) 主客觀相結(jié)合

圖2 主客觀評(píng)價(jià)及相關(guān)性

2 某輕客關(guān)門(mén)聲品質(zhì)現(xiàn)狀及改進(jìn)

根據(jù)汽車(chē)關(guān)門(mén)聲產(chǎn)生機(jī)理分析，關(guān)門(mén)聲品質(zhì)的提升需要從聲音的產(chǎn)生和傳遞兩個(gè)方面去控制。聲音的產(chǎn)生包括相關(guān)零部件直接撞擊產(chǎn)生的聲音以及零部件振動(dòng)產(chǎn)生的聲音；聲音的傳遞包括吸音和隔音兩個(gè)方面。

2.1 現(xiàn)狀分析

某輕型客車(chē)關(guān)門(mén)聲品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)不好，不夠沉悶且雜音較多，有異響、耳旁存在壓迫感。經(jīng)過(guò)客觀測(cè)試并和進(jìn)口標(biāo)桿車(chē)對(duì)比，見(jiàn)表2(以副駕駛員側(cè)為例)，可以看出，該輕客關(guān)門(mén)聲品質(zhì)和對(duì)標(biāo)車(chē)存在較大差距，需要提升。

表2 某輕客副駕駛員側(cè)關(guān)門(mén)聲品質(zhì)客觀對(duì)標(biāo)測(cè)試

2.2 改進(jìn)措施

該輕客開(kāi)發(fā)已經(jīng)處于工裝樣車(chē)試裝階段，車(chē)門(mén)總質(zhì)量、車(chē)身本體的剛度、車(chē)門(mén)鉸鏈的剛度已經(jīng)確定，不能做大的更改，主要從局部設(shè)計(jì)變更和生產(chǎn)工藝控制兩方面做改進(jìn)。

2.2.1 整車(chē)密封性改進(jìn)

整車(chē)密封性對(duì)關(guān)門(mén)聲品質(zhì)影響較大，整車(chē)密封性差，會(huì)導(dǎo)致關(guān)門(mén)聲不夠厚重，給人一種廉價(jià)車(chē)的感覺(jué)。該輕客密封性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，車(chē)身存在較多的孔洞、縫隙沒(méi)有處理，密封性較差。按照白車(chē)身涂膠方案，實(shí)施焊縫密封膠、點(diǎn)焊密封膠的涂覆，避免漏涂、涂覆不到位的問(wèn)題。

另外，取消多余的孔位。對(duì)需要保留的孔位用堵塞、堵片進(jìn)行密封，重要的區(qū)域如B柱下方地板孔洞、地板橫梁孔洞、發(fā)動(dòng)機(jī)艙孔洞、翼子板內(nèi)側(cè)孔洞等，一共用了14種堵塞和2種孔貼膜。

密封改進(jìn)后的樣車(chē)，在車(chē)內(nèi)密閉環(huán)境下打開(kāi)煙霧計(jì)釋放煙霧一段時(shí)間后，車(chē)輛沒(méi)有煙霧向外滲漏，表明密封性改進(jìn)良好。

2.2.2 其他改進(jìn)措施

1) A立柱聲腔隔斷。該輕客在關(guān)門(mén)過(guò)程中，A柱空腔區(qū)域存在異響。通過(guò)在總裝內(nèi)飾車(chē)間使用賽歐泡沫填縫劑，對(duì)A柱空腔進(jìn)行隔斷，消除異響。

2) 提升車(chē)門(mén)剛度。關(guān)門(mén)過(guò)程中，該車(chē)車(chē)門(mén)外板有震顫現(xiàn)象。在前門(mén)外板內(nèi)壁上粘貼阻尼膠片，提升車(chē)門(mén)外板的剛度，降低關(guān)門(mén)顫動(dòng)異響。

3) 增加減壓密封條。密封條對(duì)關(guān)門(mén)聲品質(zhì)影響較大，檢查門(mén)框密封條的泡型、硬度都合適，排氣孔間距也正常，參照競(jìng)品車(chē)型，在前門(mén)內(nèi)板靠門(mén)鎖側(cè)上部增加減壓密封條來(lái)與門(mén)框配合[8]。

4) 車(chē)門(mén)鎖包塑。檢查門(mén)鎖機(jī)構(gòu)，鎖栓和撞擊區(qū)域都是金屬接觸，關(guān)門(mén)時(shí)容易產(chǎn)生金屬與金屬的撞擊聲音。對(duì)鎖栓采用橡膠墊圈進(jìn)行隔振處理；鎖栓的撞擊機(jī)構(gòu)外部涂上一層耐磨的復(fù)合材料用以減少撞擊時(shí)的聲音。

5) 車(chē)門(mén)總成質(zhì)量控制。左車(chē)門(mén)在關(guān)閉過(guò)程中，門(mén)內(nèi)部有金屬撞擊異常響聲。檢查工裝樣車(chē)，發(fā)現(xiàn)車(chē)門(mén)防撞梁和車(chē)門(mén)貼合不嚴(yán)密，間隙過(guò)大，設(shè)計(jì)間隙2 mm，但實(shí)際車(chē)輛間隙在3～5 mm之間，導(dǎo)致車(chē)門(mén)防撞梁和車(chē)門(mén)之間的涂膠失效，關(guān)門(mén)時(shí)車(chē)門(mén)防撞梁直接和門(mén)外板碰撞從而產(chǎn)生異響。通過(guò)控制前門(mén)防撞梁與外板之間的間隙到設(shè)計(jì)值內(nèi)，按照涂膠區(qū)域進(jìn)行涂膠，膠線要求連貫，不得有斷點(diǎn)和凸點(diǎn)，不得多涂和漏涂。

6) 玻璃升降異響控制。車(chē)窗玻璃升降系統(tǒng)精密度會(huì)影響關(guān)門(mén)聲，主要表現(xiàn)為車(chē)窗升降系統(tǒng)精密結(jié)合緊密關(guān)門(mén)時(shí)會(huì)產(chǎn)生車(chē)窗晃動(dòng)雜音，玻璃共振聲音明顯。圖3中窗框?qū)к壨古_(tái)部分消失或者變形嚴(yán)重，影響密封條的安裝及升降器玻璃升降。通過(guò)工藝控制凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，從而保證玻璃升降正常無(wú)異響。

(a) 設(shè)計(jì)狀態(tài) (b) 實(shí)物狀態(tài)

3 關(guān)門(mén)聲品質(zhì)改進(jìn)效果評(píng)價(jià)

對(duì)改進(jìn)后的樣車(chē)副駕駛門(mén)分別進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)，判斷改進(jìn)效果。

3.1 客觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

1) 聲壓級(jí)。改進(jìn)前、后的關(guān)門(mén)聲聲壓級(jí)如圖4所示，從77.82 dB(A)降低到72.55 dB(A)，降幅明顯。

圖4 改進(jìn)前后的聲壓級(jí)

2) 響度。改進(jìn)前、后的關(guān)門(mén)聲響度如圖5所示，從51.35宋降低到37.09宋，降幅明顯。

圖5 改進(jìn)前后的響度

3) 時(shí)頻圖譜。圖6為改進(jìn)前、后的關(guān)門(mén)聲時(shí)頻圖譜。可以看出，改進(jìn)后關(guān)門(mén)聲的低頻成分較弱且衰減快(鈑金輻射聲減弱、關(guān)門(mén)聲的低頻成分也減弱，車(chē)門(mén)內(nèi)、外板內(nèi)以及門(mén)鎖內(nèi)部金屬撞擊減少)，中高頻成分能量減弱，2 000 Hz附近高頻成分消失或能量減弱，改進(jìn)效果良好。

(a)改進(jìn)前

(b)改進(jìn)后

3.2 主觀評(píng)價(jià)

經(jīng)組織專(zhuān)業(yè)評(píng)價(jià)人員按表1的10分制主觀評(píng)價(jià)表對(duì)改進(jìn)前后的工裝樣車(chē)關(guān)門(mén)聲品質(zhì)進(jìn)行評(píng)分，共計(jì)6名評(píng)價(jià)人員，結(jié)果顯示均分由改進(jìn)前的6.9分提升到改進(jìn)后的8.2分，最終評(píng)價(jià)結(jié)果顯示為滿(mǎn)意。

3.3 主客觀綜合評(píng)價(jià)

從3.1客觀評(píng)價(jià)可以看出，改進(jìn)后的關(guān)門(mén)聲的聲壓級(jí)和響度下降幅度大，低頻成分較弱且衰減快，中高頻成分能量減弱。3.2的主觀評(píng)價(jià)表明，關(guān)門(mén)聲品質(zhì)從“可接受”等級(jí)提升為“很好”的等級(jí)。專(zhuān)業(yè)測(cè)評(píng)人員的主觀感覺(jué)和客觀評(píng)價(jià)一致，表明對(duì)某輕客關(guān)門(mén)聲品質(zhì)的改進(jìn)措施效果良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文探討了汽車(chē)關(guān)門(mén)聲產(chǎn)生機(jī)理及評(píng)價(jià)方法，結(jié)合某輕客實(shí)際狀況，從設(shè)計(jì)角度和工藝控制角度進(jìn)行了一系列的聲品質(zhì)改進(jìn)，對(duì)改進(jìn)后的樣車(chē)分別進(jìn)行關(guān)門(mén)聲品質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)，結(jié)果表明改進(jìn)效果良好。