某皮卡駕駛室聲學(xué)包設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

賀小明 李信麗 董勇峰 游秀芬 王 博

(江西五十鈴汽車有限公司 產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中心，江西 南昌 330100)

1 皮卡駕駛室聲學(xué)包概況

汽車噪聲大小是衡量現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)和制造水平的重要技術(shù)指標(biāo)，車內(nèi)噪聲狀況更是衡量整車檔次、品牌和質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。整車的噪音大小可通過主動控制和被動控制的方法進(jìn)行改善，主動控制即從噪音源頭進(jìn)行控制，包括提高各零部件加工精度和裝配質(zhì)量，改善發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，改善車身結(jié)構(gòu)等等；被動控制則從車身控制角度出發(fā)，進(jìn)行聲學(xué)包設(shè)計(jì)，對噪音源進(jìn)行吸音、隔音等。

在整車研發(fā)過程中，NVH性能要求怠速、加速和勻速工況下，車內(nèi)噪聲不能出現(xiàn)轟鳴聲和氣流聲[1]。在整車聲學(xué)包設(shè)計(jì)中，通過聲學(xué)包技術(shù)改變車內(nèi)的中、高頻噪聲[2]，常考慮以下方案：a.發(fā)動機(jī)艙配有隔音隔熱墊設(shè)計(jì)，發(fā)動機(jī)在啟動后產(chǎn)生聲音是造成車內(nèi)噪音的主要源頭，因此在源頭做隔絕是最有效的措施；b.前圍板上布置隔音隔熱墊，發(fā)動機(jī)聲音由前圍板傳遞至車內(nèi)，在前圍板上做隔音吸音措施效果也很明顯；c.地毯優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅僅是發(fā)動機(jī)的聲音，從路面上傳遞進(jìn)車內(nèi)的行駛聲音也是車內(nèi)噪音的源頭之一，因此地毯不但可以美觀和提升乘坐感受，還能對外部聲音進(jìn)行隔絕；d.鈑金空腔處理優(yōu)化：一般采用優(yōu)化駕駛室內(nèi)空腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔絕或是增加空腔阻隔件，以減少空腔的轟鳴聲。

2 皮卡駕駛室聲學(xué)包設(shè)計(jì)和優(yōu)化

2.1 駕駛室前圍布置隔音隔熱墊

圖1 隔音隔熱墊示意圖

發(fā)動機(jī)噪聲作為汽車最主要的噪音源，因而汽車前圍的隔音效果顯得尤為重要。目前市場上存在的前圍隔音墊大多采用單一的隔音材料進(jìn)行隔音，其隔音效果并不滿足顧客要求。故在不影響安裝的前提下，在原有的吸音墊(20mmPET)表面再覆一層隔音材料(2.5mmPVC)，通過隔音吸音層的效果疊加，達(dá)到降噪的預(yù)期目標(biāo)，隔音隔熱墊零件如圖1所示。

2.2 地毯結(jié)構(gòu)優(yōu)化

地毯作為內(nèi)飾件中面積較大的零部件，它對整車的NVH有較大的影響，主要吸收與阻隔路面和傳動系統(tǒng)的噪聲，為了提高它的NVH性能，通常會在地板及地毯面料間增加開孔材料，本方案所使用的材料為PET+PE面料+PVC+PET毛氈，PET毛氈密度為1000g/m2，厚度約為20mm。由于地毯面積較大，所以整個零部件的重量很大，地毯通常設(shè)計(jì)成為前、后地毯，以便裝配。為了在保證裝車效果的同時，進(jìn)一步提高地毯的NVH性能，現(xiàn)將毛氈密度提升至2000g/m2，當(dāng)聲波進(jìn)入毛氈時，會引起材料中的空氣和更多的纖維發(fā)生振動，使聲能轉(zhuǎn)變成熱能而盡可能多地消耗，降噪效果明顯提升。

2.3 駕駛室前圍板上阻隔方案優(yōu)化

圖2 前圍板阻隔方案示意圖

前圍鈑金是為了隔離駕駛室與發(fā)動機(jī)艙，然而單一的金屬材料并不能阻隔發(fā)動機(jī)傳遞至駕駛室的噪聲和振動，通過在鈑金上覆一層隔音隔熱墊可以降低一部分的噪聲，但對振動卻無法起作用，為實(shí)現(xiàn)降噪目的，本方案在前圍鈑金上粘貼瀝青阻尼墊和減振墊，提高前圍板的剛度，并減弱振動波，如圖2所示。阻尼墊過濾因行駛產(chǎn)生的振動后，波形改變并削弱，達(dá)到了削減噪音的目的。

2.4 駕駛室空腔聲學(xué)包設(shè)計(jì)

為提高整車的強(qiáng)度，車身側(cè)圍一般由內(nèi)外兩層鈑金件經(jīng)沖壓焊接而形成，并與前圍、地板和頂蓋連接在一起，在車身的A/B/C柱、門檻和后側(cè)圍中形成很多的空腔結(jié)構(gòu)。同時，由于安裝、定位、線束穿越、漏水等制造和裝配需要，車身鈑金件又開有大小不一，形狀各異的孔洞，而且鈑金搭接或者焊接也會存在縫隙，這些都會使空腔與駕駛室和外環(huán)境相通，發(fā)動機(jī)噪聲、胎噪、排氣噪聲等都會通過此路徑傳入車內(nèi)，不僅是進(jìn)入車內(nèi)，還可能會在空腔中產(chǎn)生共鳴而放大噪聲，甚至引起鈑金共振。本方案在A柱、B柱、C柱等白車身空腔內(nèi)添加阻隔海綿或阻隔件，這種方式對空腔噪聲有較好的衰減作用，而且成本比較低，裝配簡便。

2.5 整車零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化

圖4 鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化示意圖

通過1/2英寸自由場精密傳聲器檢測皮卡駕駛室內(nèi)的噪聲傳遞路徑，采用相應(yīng)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，降低整車噪聲，主要如下：a.鼓風(fēng)機(jī)連接口結(jié)構(gòu)優(yōu)化，鼓風(fēng)機(jī)連接口處密封棉尺寸、壓縮量等參數(shù)不僅對風(fēng)量有影響，對噪音的阻隔也有較大的影響，本方案通過對鼓風(fēng)機(jī)連接口的尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封和優(yōu)化，如圖4所示，提升駕駛室內(nèi)密閉性；b.空調(diào)低壓管性能優(yōu)化，通過調(diào)整軟管硬度，衰減發(fā)動機(jī)振動傳遞，從而達(dá)到降低噪聲的目的。

3 皮卡駕駛室聲學(xué)包方案驗(yàn)證

為驗(yàn)證皮卡駕駛室聲學(xué)包方案效果，進(jìn)行了方案實(shí)施前后對比測試，7336號樣車為無措施車型代號，7668號樣車、7670號樣車、7626號樣車為全方案實(shí)施后的樣車。通過1/2英寸自由場精密傳聲器設(shè)備進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如5所示，各工況下的檢測結(jié)果如圖6、圖7、圖8所示。

通過對主駕駛右耳的噪聲進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在30Hz、160Hz及400Hz附近的噪聲有明顯地改善，由于之前排查的400Hz為空調(diào)低壓管共振產(chǎn)生的，可以確定是新狀態(tài)的空調(diào)管對整車NVH性能有一定提升。同樣從Map圖也可以看到，在400Hz附近的噪聲有明顯改善，而30Hz左右的低頻噪聲也有所改善，6階以上的噪聲帶得到有效降低。

圖5 主駕駛右耳各工況噪聲匯總

圖6 主駕駛右耳怠速噪聲

圖7 主駕駛右耳2000rpm噪聲對比

圖8 主駕駛右耳2500rpm噪聲對比

圖9 主駕駛右耳噪聲Map圖

4 結(jié)語

某皮卡樣車在實(shí)施聲學(xué)包優(yōu)化方案后，整車噪聲性能從客觀數(shù)據(jù)上有了明顯地改善，特別是在怠速的改善和2000r/min轉(zhuǎn)以上的改善非常明顯，從二檔加速的Map圖上可以清晰地看到在各個頻段的噪聲都有了明顯地優(yōu)化，低頻的噪音、中高頻的噪音有了明顯地過濾，使得整車的噪聲分貝值下降的同時，主觀感受的聲品質(zhì)也有了明顯地優(yōu)化，整車舒適性性能明顯改善。