某車型風噪問題分析及改善

仲崇發，田紹軍，鄧國勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，柳州 545007）

某車型風噪問題分析及改善

仲崇發，田紹軍，鄧國勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，柳州 545007）

風噪是影響汽車高速行駛時乘坐舒適性的重要因素。本文主要闡述了利用聲音聽診器、超聲波泄漏檢測儀和封堵排除法對某車型風噪問題的分析和改善過程。

風噪；車身密封；封堵排除法；道路試驗

1 引言

隨著汽車技術的發展和人們生活水平的日益提高，消費者對于汽車的乘坐舒適性有了更高的要求，車內噪聲就是衡量汽車舒適性的一項重要指標。車內噪聲主要包括發動機噪聲、傳動系噪聲、路面/輪胎噪聲和風噪聲，每種噪聲對車內噪聲的貢獻量會隨著車輛行駛工況的改變而發生相對應的變化。當汽車低速加速行駛時，車內噪聲主要以發動機噪聲、傳動系噪聲和路面噪聲為主。當汽車高速勻速行駛時，風噪聲對人的影響則會更加明顯。風噪聲不僅會影響人的心情和干擾車內人員之間的語言交流，而且還會分散駕駛者的注意力，給行車帶來了一定的安全隱患。

風噪聲是由于汽車行駛時車身與周圍的氣流相互作用使流場壓力發生變化而產生的一種空氣動力性噪聲。風噪聲從設計角度可分為如下幾類：（1）密封不良引起的風噪，與車門車窗擋風雨膠條的密封設計有關；（2）車身外表面的溝、縫、偏移和其他幾何表面過渡處的不平整度引起的噪聲；（3）車身外表突出結構，如雨刷、后視鏡、天線和頂棚行李架和外飾件引起的噪聲[1]。

本文主要針對某車型車速高于80 km/h時出現的風噪問題進行了分析，對由多個噪聲源疊加的風噪聲利用相應的試驗設備和分析方法進行解決，最終有效改善了高速風噪問題。

2 問題描述

由NVH工程師在平直瀝青路面上對車內風噪聲進行主觀評價，天氣狀況良好，無風。當車輛加速至80km/h以上時，主觀感覺車內有風嘯聲，判斷聲音來源于車輛前部。加速至100 km/h時，另有高頻嘯叫聲從儀表板處傳出。加速至110 km/h時，車內聽到明顯尖銳哨子聲，聲源位于車輛前部。隨著車速提高，風嘯聲逐漸增大，幾種頻率聲音疊加給車內人員造成了極大干擾，無法接受。

同時利用LMS測試設備對車輛高速巡航駕駛員耳旁聲音進行客觀測量，測試項包括總聲壓級、頻率和語音清晰度。測得幾種車速下主要貢獻高頻噪聲構成如表1所示。客觀測試結果與主觀評價一致，確實存在幾個高貢獻頻率的風噪聲，且隨車速提高風噪頻率發生變化。

表1 不同車速下主要風噪頻率構成

3 問題根源查找及解決措施

3.1 前隔板處縫隙噪聲的發現與解決

針對儀表板處的嘯叫聲，我們采用了如下的測試分析方法：

首先在車輛行駛到100~120 km/h時，用聲音聽診器（圖1）對儀表板與前擋風玻璃相接處進行聽診，聽到相接處個別位置有明顯的氣流聲，用吸音棉封堵儀表板與前擋風玻璃相接處后，風嘯聲消失，由此判斷前隔板上方存在泄漏點。

然后在車輛靜止狀態下，利用超聲波泄漏檢測儀（圖2）對前隔板處進行超聲波泄漏量檢測。試驗方法是將超聲波發聲器置于車內，用超聲波接收儀在前隔板外側檢測。檢測位置為前隔板與上安裝板搭接處，通過對各個位置泄漏量對比發現在左、右雨刮輸出軸加強板、雨刮電機安裝板與前隔板上安裝板和前隔板搭接處存在縫隙（圖3），用密封膠對縫隙處封堵后進行道路試驗，試驗發現車速在100 km/h以上時儀表板處風噪聲消失，駕駛員耳旁聲音頻譜圖上4 560/5 050 Hz頻帶消失。該頻率風噪聲是高速氣流通過縫隙時產生的沖擊噪聲，同時縫隙產生泄漏噪聲。通過與車身工程師討論得出以下結論。

縫隙產生原因：在焊接前隔板焊合件時，只在左、右雨刮輸出軸加強板和雨刮電機安裝板一側涂有焊裝膠，另一側與鈑金間縫隙未涂。

改進措施：在焊接前隔板焊合件時，在左、右雨刮輸出軸加強板和雨刮電機安裝板兩側均涂焊裝膠，要求涂膠連續，無漏涂，少涂現象，從而保證密封。

3.2 發罩裝飾板及下格柵風噪聲的發現與解決

針對頻率相對較低的風嘯聲和高頻的哨子聲，通過主觀判斷確定噪聲是由車輛前方發出。我們采用封堵排除法來查找噪聲源，具體操作步驟如下。

首先利用膠帶和吸音棉對車輛前部表面的溝、縫和凸起等一切可能產生風噪的位置和結構分別進行車外密封，確保噪聲源被封堵。通過分析觀察車輛前部結構（如圖4所示）后對以下七個位置進行了密封處理：

（1）密封前擋風玻璃與車身結合處；

（2）拆除雨刷并密封雨刷安裝孔；

（3）密封發罩和前大燈、翼子板間縫隙；

（4）密封前大燈和前保險杠、翼子板間縫隙；

（5）用吸音棉密封上格柵；

（6）用吸音棉密封下格柵；

（7）密封霧燈和前保險杠結合處。

車輛密封結束后進行道路試驗，風噪聲消失，說明噪聲源被良好密封。

接下來對密封位置依次各個拆除后進行道路試驗，如果風噪聲出現說明本次拆除的位置存在問題。當拆除上格柵密封時，風嘯聲出現。對上格柵密封處仔細檢查后發現在發罩裝飾板和發罩之間存在約8 mm的間隙（圖5），形成了凹腔。用膠帶密封該間隙后風嘯聲消失，同時對應不同車速下客觀測試駕駛員耳旁噪聲頻譜圖上1 700/1 830/2 130 Hz頻帶消失（圖6）。由此可以確定此處由于氣流沖擊凹腔時形成渦流，發出風嘯聲。氣流流速越快，渦流的形成與消散的速度越快，聲音的頻率也就越高。改進措施（見圖5）是將發罩裝飾板下翻遍延長至發罩，從而密封該間隙。

當拆除下格柵密封時，車速在110~120 km/h時有尖銳的哨子聲出現。檢查發現格柵孔分模面處存在凸臺（圖7），手工磨掉凸臺后進行驗證，哨子聲消失，對應駕駛員耳旁噪聲頻譜圖上5 720 Hz頻帶消失（圖8）。可以確定該高頻噪聲是由于高速氣流通過凸臺時形成細小渦流所產生的。改進措施（圖7）為取消格柵孔內凸臺，降低分模線高度。

4 改進效果客觀評價

在實施以上措施后，風噪問題得以解決。為了客觀衡量風噪問題解決對車內人員舒適性的影響，對高速巡航時駕駛員耳旁語音清晰度進行了對比。語音清晰度（Articulation Index）是指人耳分辯語音的程度，是評價風噪聲品質的一項重要參數。其計算公式為：

表2 改進前后語音清晰度對比

語音清晰度＝聽眾正確聽清的語言單位數/測量用全部語言單位數×100%

對比結果如表2所示，在不同車速下改進后語音清晰度都有所增加，客觀說明了車內風噪聲得以有效改善。

5 總結

本文通過對某款新開發車型在物理樣車階段遇到的風噪問題進行主觀評價和客觀測試分析，利用聲音聽診器和超聲波泄漏檢測儀實現了車身縫隙的查找，之后利用封堵排除法確定了噪聲源位置，通過實施相關措施使風噪問題得到明顯改善，具有一定的借鑒意義，希望能夠為車身系統設計時預防風噪發生和解決樣車風噪問題提供參考。

[1]龐劍,諶剛,何華.汽車噪聲與振動[M].北京:北京理工大學,2006.

[2]傅立敏.汽車空氣動力學[M].北京:機械工業出版社,2006.

[3]肖朕毅.高速車輛氣動噪聲研究[D].長沙:湖南大學,2007.

[4]陳南.汽車振動與噪聲控制[M].北京:人民交通出版社,2005.

[5]王志亮,劉波,等.汽車風噪聲產生機理研究[J].拖拉機與農用運輸車,2008,35(6).

專家推薦

康 寧：

用聲音聽診器、超聲波泄漏檢測儀和封堵排除法對某車型風噪問題進行分析和改善，具有一定的實際意義，同意發表。

Wind Noise Problems Analysis and Improvement

ZHONG Chong-fa, TIAN Shao-jun, DENG Guo-yong
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co, Ltd, Liuzhou, 545007, China）

Wind noise is an important factor affecting ride comfort at high speed.This article mainly describes the use of acoustic stethoscope, ultrasonic leak detector and plugging removal method to analyze and improve wind noise problems encountered during the development of one vehicle.

wind noise; body sealing; plugging removal method; road tests

U 467.493

A

1005-2550（2014）05-0037-04

10.3969/j.issn.1005-2550.2014.05.008

2014-02-07