劉召昆 劉亞彬 樊紅光 郝維 張樹斌

（北京希艾益科技有限公司，北京102600）

主題詞：噪聲分布 聲學(xué)包裝重量 聲學(xué)性能目標(biāo) 被動(dòng)降噪

1 前言

隨著汽車數(shù)量增加和人們對安靜環(huán)境的迫切需求，汽車噪聲性能成為衡量汽車性能的重要特征之一。汽車噪聲是指汽車在運(yùn)行中由于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒，各部件振動(dòng)、摩擦，車身與空氣摩擦和輪胎與地面摩擦而向車內(nèi)、車外輻射的聲音總和[1]。

汽車噪聲從來源可以劃分為車內(nèi)噪聲和車外噪聲。車內(nèi)噪聲直接影響乘客舒適性及身體健康，車外噪聲是城市的主要噪聲來源，約占城市環(huán)境噪聲的85.5%[2]。近年來，隨著城市人口密度和汽車保有量的不斷增加，預(yù)計(jì)汽車噪聲對城市噪聲的貢獻(xiàn)量還會(huì)提高。

長期暴露在高噪聲環(huán)境下會(huì)引發(fā)頭昏、記憶力衰退、精神渙散、易怒、惡心不良反應(yīng)。最近研究發(fā)現(xiàn)，噪聲與心腦血管疾病、色盲、色弱之間也存在相關(guān)性[3]。此外，噪聲是造成聽力損傷的重要因素。在某部門對從事各類工作的126 人進(jìn)行的一項(xiàng)聽覺損傷調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)長期暴露于高噪聲環(huán)境下的人員高頻聽力損傷人數(shù)遠(yuǎn)高于其他人員[4]。表1列出了此項(xiàng)調(diào)查結(jié)果，準(zhǔn)確的說明了噪聲對人聽力的損傷。

為了保護(hù)車內(nèi)乘員健康，降低城市噪聲污染，各國都對汽車噪聲制定了嚴(yán)格規(guī)定。如國際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)制定的SAE J986《轎車和輕型卡車噪聲等級》，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)制定的ECE R51標(biāo)準(zhǔn)，日本制定的《道路車輛法》、《公害對策基本法》和《噪聲控制法》。中國也在1979 年制定了GB 1495—1979《機(jī)動(dòng)車輛允許噪聲》，并在2002 年制定了GB1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》，對舊有法規(guī)加以修訂和完善。這些法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對汽車噪聲提出了嚴(yán)格要求，且該要求有提高的趨勢[4]。

表1 對不同人群的高頻聽力損傷調(diào)查結(jié)果

在人們不斷追求高品質(zhì)、安靜環(huán)境的趨勢下，汽車降噪方面的技術(shù)研究日益迫切。國外被動(dòng)降噪技術(shù)開展較早，Arnaud Duval[5]提出了聲學(xué)包輕量化的不同材料組合概念，并基于零部件級的多孔彈性介質(zhì)有限元模型及試驗(yàn)，研究了泄漏效應(yīng)對前壁板系統(tǒng)隔聲性能的影響；Stephanie Ernster[6]驗(yàn)證了一種新型聚丙烯纖維改性的吸音材料，替代棉氈安裝在車門內(nèi)飾板上，質(zhì)量降低30%，整車勻速車內(nèi)噪聲有一定改善。國內(nèi)各主機(jī)廠近幾年也相繼進(jìn)行了研究分析，Qijun Zhang[7]等建立了車門系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)能量分析模型，計(jì)算了其隔聲性能，并用試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證；毛杰等[8]采用基于波動(dòng)理論的統(tǒng)計(jì)能量分析混合法（Hybrid Finite Element-Statistic Energy Analysis，F(xiàn)E-SEA）進(jìn)行前圍鈑金隔聲性能仿真分析，中頻（100～1000 Hz）對標(biāo)效果理想，且較結(jié)構(gòu)-聲耦合法分析所需時(shí)間少；車勇等[9]基于SEA 模型對某款新能源汽車內(nèi)部噪聲進(jìn)行了對標(biāo)分析，驗(yàn)證了聲學(xué)模型有效性，對車內(nèi)噪聲優(yōu)化給予中肯建議。以上文獻(xiàn)資料，對聲泄露、材料成分、車門系統(tǒng)及中頻分析方法等進(jìn)行研究性探索分析，但對基于車外噪聲分布的整車聲學(xué)包開發(fā)涉及較少。

本文結(jié)合某款燃油汽車聲學(xué)包開發(fā)的實(shí)踐過程，闡述車體外部噪聲分布情況以及針對噪聲分布所采取的聲學(xué)包方案，達(dá)到整車降噪目的，提升車內(nèi)聲品質(zhì)。

2 噪聲分布簡述

噪聲分為低頻噪聲、中頻噪聲和高頻噪聲。低頻噪聲通常振幅大，易激發(fā)振動(dòng)，若激發(fā)頻率接近身體固有頻率會(huì)引發(fā)人體惡心、嘔吐等暈車癥狀。高頻噪聲處于人耳比較敏感的頻段（1000～5000 Hz），是影響用戶對車內(nèi)噪聲大小判斷的主要頻段，也是汽車降噪設(shè)計(jì)工作要控制的重要噪聲頻段。

2.1 噪聲分布測試

噪聲分布測試，是車輛正常行駛在半消聲室和轉(zhuǎn)轂設(shè)備環(huán)境下，通過麥克風(fēng)、噪聲數(shù)據(jù)采集器測試設(shè)備，獲取車身外表面各個(gè)區(qū)域（如前圍、地板、車門等）的噪聲值。根據(jù)外部噪聲值大小的分布進(jìn)行車內(nèi)、外聲學(xué)包裝設(shè)計(jì)，在成本、零件質(zhì)量約束的前提下，使得降噪性能最大化。

噪聲分布測試試驗(yàn)，也稱為外場聲載荷試驗(yàn)，常見測試工況有發(fā)動(dòng)機(jī)定置2500 r/min（視排量而定）、轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動(dòng)輪胎（車速為60/80/100 km/h）、輪胎帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓（車速為60/80/100/120 km/h）、3 擋節(jié)氣門全開等主要工況。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)定置2500 r/min工況獲取了發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)車身外載荷分布及其傳遞路徑；轂帶車工況獲取了輪胎單獨(dú)工作時(shí)車身外載荷分布及其傳遞路徑；車帶轂工況則獲取了發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎同時(shí)工作時(shí)車身外載荷分布及相應(yīng)傳遞路徑。外場聲載荷同時(shí)也是聲學(xué)包模型（Statistic Energy Analysis，SEA）校正所需輸入數(shù)據(jù)，此外，模型校正過程中，在中高頻段（400～10000 Hz）校正精度達(dá)到±3 dB 以內(nèi)，可視為滿足工程需要。聲學(xué)包整車級測試及調(diào)校試驗(yàn)大多在半消聲室內(nèi)進(jìn)行。

半消聲室試驗(yàn)與實(shí)際路況噪聲試驗(yàn)有所不同，半消聲室試驗(yàn)不包含風(fēng)噪等主要噪聲源，噪聲值較實(shí)際路況噪聲試驗(yàn)小，測試設(shè)備如麥克風(fēng)類別也不相同，實(shí)際路況噪聲試驗(yàn)采用表面麥克風(fēng)進(jìn)行車身聲載荷采集，半消聲試驗(yàn)采用標(biāo)量麥克風(fēng)采集。實(shí)際路況試驗(yàn)中，動(dòng)力總成噪聲、路噪和風(fēng)噪等所有噪聲會(huì)疊加體現(xiàn)，能夠全面的獲取車身外表面聲載荷分布，進(jìn)行聲學(xué)包的精細(xì)設(shè)計(jì)。但表面麥克風(fēng)價(jià)格昂貴、易損壞，因此實(shí)際路況噪聲試驗(yàn)不對外場噪聲進(jìn)行采集，只對車內(nèi)乘客耳旁聲壓級進(jìn)行測試。而半消聲室轉(zhuǎn)轂上可對車輛內(nèi)、外側(cè)同時(shí)進(jìn)行測試，既可獲取噪聲源近場噪聲，又可獲取車內(nèi)乘客耳旁聲壓級，既能用來調(diào)校整車SEA模型，也能作為整車級聲學(xué)目標(biāo)值來制定，與實(shí)際路況噪聲試驗(yàn)互相補(bǔ)充、互相參考。

多次試驗(yàn)表明，在車速為80 km/h、100 km/h、120 km/h工況下，半消聲室噪聲試驗(yàn)與實(shí)際路況噪聲試驗(yàn)對車內(nèi)駕駛員內(nèi)耳聲壓總級分別相差3 dB、5 dB、7 dB。若外場測試條件受限，可通過半消聲室試驗(yàn)大致推測出實(shí)際路況車內(nèi)響應(yīng)水平，為項(xiàng)目進(jìn)一步開展提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支持。

2.2 噪聲分布案例

以某車型聲學(xué)包[11]開發(fā)為例，在半消聲室內(nèi)進(jìn)行外場聲載荷試驗(yàn)。測試數(shù)據(jù)如下，圖1 為半消聲室測試圖，圖2、圖3 分別代表不同工況下外聲場載荷數(shù)據(jù)。

圖1 外場聲載荷測試[11]

圖2 定置轉(zhuǎn)速2500 r/min工況車外聲載荷分布[11]

圖3 轂帶車100 km/h工況車外聲載荷分布[11]

從定置2500 r/min 工況看，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲為主要噪聲，其傳遞至車身外表面不同位置的噪聲不一樣，全頻段平均值在40～85 dB 之間，聲壓級大小依次為：前圍、前輪艙，80～85 dB；前地板前部、流水槽、中通道，70～75 dB；后地板、后輪艙，60～65 dB；前車門、后車門、前風(fēng)擋、前風(fēng)窗、后風(fēng)窗，50～55 dB；頂棚、后風(fēng)擋、后背門，40～45 dB，如圖4所示。

從轂帶車100 km/h 工況看，輪胎噪聲為主要噪聲，其傳遞至車身表面聲壓級平均值在55～85 dB 之間，聲壓級大小依次為：前后輪艙、前地板前部、中通道、前圍，80～85 dB；后地板、前車門、后車門，70～75 dB；前車窗、后車窗，65～70 dB；前風(fēng)擋、后背門，60～65 dB；頂棚、后風(fēng)擋，55～60 dB，如圖5 所示。其中在1000～2000 Hz頻段內(nèi)，胎噪有明顯的寬帶峰值。

圖4 定置2500 r/min車身外載荷噪聲分布云圖

圖5 轂帶車100 km/h車身外載荷噪聲分布云圖

從120 km/h風(fēng)噪仿真分析模型看，噪聲源主要集中在前后輪艙、A柱、后視鏡、前擋風(fēng)玻璃下部、機(jī)艙蓋前緣，如圖6[10]所示。機(jī)艙蓋前緣距駕駛艙較遠(yuǎn)，噪聲衰減大，其傳遞至車內(nèi)噪聲可忽略；前風(fēng)擋一般采用夾層玻璃，其隔聲性能優(yōu)于側(cè)窗鋼化玻璃，另外，圖中前擋風(fēng)玻璃下部區(qū)域距離駕駛員耳旁較遠(yuǎn)，噪聲衰減較大，不是主要傳遞路徑；剩余其他幾處噪聲源位置需要特別關(guān)注，尤其是后視鏡和A 柱產(chǎn)生的風(fēng)噪，其聲壓級水平在110～130 dB左右。

圖6 等直面聲壓級強(qiáng)度分布[10]

3 聲學(xué)包裝方案

降噪有主動(dòng)降噪和被動(dòng)降噪之分。主動(dòng)降噪方式，即車內(nèi)A柱上部內(nèi)飾表面和后排頂棚表面布置普通標(biāo)量麥克風(fēng)（布置位置不統(tǒng)一），采集車內(nèi)噪聲頻譜，經(jīng)ECU 分析發(fā)出反相聲音進(jìn)行抵消，達(dá)到降噪目的。如圖7[11]所示，麥克風(fēng)1、2 進(jìn)行噪聲采集，前后音響SPK發(fā)出反相聲音，主動(dòng)降噪在中高端車型應(yīng)用較多。主動(dòng)降噪對單頻噪聲改善效果好，而車輛在實(shí)際行駛過程中噪聲復(fù)雜，主動(dòng)降噪的降噪效果并不明顯。被動(dòng)降噪方式，即采用聲學(xué)材料對噪聲源殼體和傳遞路徑進(jìn)行包裹、阻斷，達(dá)到降噪目的（圖8）。聲學(xué)材料降噪頻段主要為中高頻段（250～10000 Hz），在整車降噪過程中，被動(dòng)降噪的使用更加廣泛。

圖7 主動(dòng)降噪示意[11]

圖8 聲學(xué)材料包裹示意

下面根據(jù)車體表面主要噪聲區(qū)域合理制定聲學(xué)包方案。

3.1 前圍、地毯系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和輪胎噪聲單獨(dú)影響時(shí)，外場噪聲分布分別如上述圖4、圖5，深色區(qū)域噪聲值最大。2 個(gè)工況下，車身外部噪聲較大的位置有前圍[12]、前輪艙、前地板前部、中通道前部、后輪艙，這些位置的降噪需要重點(diǎn)管控，尤其是前圍下部與前地板前部區(qū)域，外側(cè)噪聲最大，聲學(xué)材料選取應(yīng)以隔聲為主，采用“質(zhì)量+彈簧”組合材料，并通過仿真分析合理定義材料密度及厚度。質(zhì)量層隔聲性能優(yōu)，但一味的通過增加質(zhì)量層密度、厚度來提升材料的隔聲性能是不可取的，材料重量大幅增加對整車的負(fù)面影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過局部隔聲性能的提升，在電動(dòng)車中負(fù)面影響尤為明顯。彈性層吸聲性能好，隔聲性能差，通過增加彈性層密度、厚度來提升材料隔聲性能也是不可取的。雖然材料質(zhì)量的增加可以接受，但隔聲性能卻很難有較大提升。通過聲學(xué)材料平板樣件的仿真分析及試驗(yàn)驗(yàn)證，EVA+Foam（質(zhì)量層+彈性層）組成成分為最佳組合方式，隔聲性能的提升遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過材料質(zhì)量和成本的增加（圖9）。

Volvo XC90 前圍采用EVA+發(fā)泡（質(zhì)量層+彈性層）組合（圖10），下部虛線區(qū)域EVA 厚度3 mm，發(fā)泡平均厚度約26 mm，上部EVA 厚度2 mm，發(fā)泡平均厚度約17 mm；前圍下部外側(cè)噪聲高于上部外側(cè)噪聲，因此下部材料厚度設(shè)計(jì)高于上部材料厚度。圖11 是Volvo XC90前地毯采用簇絨毯面+EVA+發(fā)泡組合，其中EVA 厚度為3 mm，前部發(fā)泡平均厚度31 mm，后部發(fā)泡平均厚度23 mm；前地板前部外側(cè)噪聲高于前地板后部，因此前部發(fā)泡厚度設(shè)計(jì)高于后部。根據(jù)整車外部噪聲分布，對各傳遞路徑進(jìn)行優(yōu)化分析，使外部噪聲經(jīng)車身傳遞至車內(nèi)的噪聲在同一量級上，避免性能過剩造成成本和質(zhì)量增加，同時(shí)也能夠避免局部區(qū)域因隔聲性能不足導(dǎo)致整車聲品質(zhì)降低等。

圖9 隔聲性能對比

圖10 Volvo XC90前圍隔音墊

圖11 Volvo XC90前地毯

前圍隔音墊、前地毯隔音墊對動(dòng)力總成噪聲、路噪的降噪作用固然重要，但前圍各過孔的氣密性、聲密性對阻斷動(dòng)總噪聲的傳遞更加重要。過孔泄漏對隔聲性能的影響如圖12[13]所示，中高頻段將嚴(yán)重影響前圍系統(tǒng)的隔聲性能，使隔音墊的降噪作用打折扣，甚至失效。過孔氣密性、聲密性是前圍隔音墊發(fā)揮降噪作用的基礎(chǔ)。

圖12 泄漏對隔聲性能的影響[13]

前圍過孔有左右線束過孔、空調(diào)膨脹閥、冷暖水管、空調(diào)進(jìn)風(fēng)口、制動(dòng)泵過孔、油門踏板過孔、轉(zhuǎn)向管柱過孔等，如圖13所示。首先要保證過孔的氣密性，做到零泄漏，主要管控各膠套與前圍鈑金、部件本體的裝配是否達(dá)到過盈狀態(tài)、是否牢固及裝配的一致性；其次提升過孔膠套聲密性，使其達(dá)到前圍鈑金的隔聲性能水平，主要管控膠套結(jié)構(gòu)（單層/雙層）、密度和厚度。一般達(dá)到同樣的隔聲性能，膠套厚度約是鈑金厚度4～5倍，與材質(zhì)密度相關(guān)。

圖13 前圍各個(gè)過孔

前圍部分過孔膠套設(shè)計(jì)缺陷案例及對應(yīng)參考如表2所示。

表2 過孔膠套對比

3.2 玻璃系統(tǒng)

除動(dòng)力總成噪聲和路噪外，風(fēng)噪為整車另一主要噪聲源，從圖6 分析模型看，外場噪聲較大區(qū)域主要有前側(cè)窗玻璃和前、后輪艙區(qū)域。玻璃本體隔聲性能與鈑金隔聲性能相差較多，尤其是高頻相差在一個(gè)數(shù)量級（10 dB）以上。如圖14 所示，在2000 Hz 以下頻率段，1 mm 鈑金與4 mm 鋼化玻璃隔聲性能相當(dāng)，在2000 Hz 以上頻段相差20 dB左右。因此前側(cè)窗玻璃將成為風(fēng)噪主要傳遞路徑（暫不考慮玻璃呢嘈、內(nèi)外水切的密封性），提升玻璃隔聲性能對降低車內(nèi)噪聲有重要作用。

圖14 玻璃與鈑金隔聲性能對比

從隔聲性能[13]看，車用玻璃分為3 種，鋼化玻璃、PVB 普通夾層玻璃和PVB 聲學(xué)玻璃。鋼化玻璃隔聲性能不如夾層和聲學(xué)玻璃，多應(yīng)用在前后側(cè)窗及后風(fēng)擋，厚度有3.5 mm到5 mm不等。PVB普通夾層玻璃，由2層鋼化玻璃和一層普通PVB膜組成，常見厚度為4.76 mm，多用在前擋風(fēng)玻璃，其中PVB膜可以起到安全作用，能夠在玻璃破碎后粘聯(lián)在一起，不會(huì)傷害到車內(nèi)乘客。PVB 聲學(xué)玻璃，結(jié)構(gòu)組成和夾層玻璃一樣，只是在PVB 膜上添加了聲學(xué)阻尼材料，在吻合頻率區(qū)域（2500～4000 Hz），隔聲性能有較大提升，多用在前風(fēng)擋、前側(cè)窗和天窗。由A柱和后視鏡產(chǎn)生的風(fēng)噪更多作用在前側(cè)窗上，前側(cè)窗外部噪聲大于后側(cè)窗，所以前側(cè)窗厚度應(yīng)大于后側(cè)窗，如豐田漢蘭達(dá)，前側(cè)窗厚度5 mm，后側(cè)窗厚度4 mm。根據(jù)外場風(fēng)噪聲大小對前側(cè)窗玻璃進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，3 種玻璃本體隔聲性能如圖15所示。

圖15 玻璃隔聲性能對比

另外，優(yōu)化A 柱、后視鏡造型和減小側(cè)窗表面風(fēng)噪聲，也是降低車內(nèi)噪聲的重要方向[14]。優(yōu)化造型設(shè)計(jì)的效果往往比被動(dòng)降噪效果更加明顯。

A 柱斷面加寬導(dǎo)致氣流提前分離，可減小作用在側(cè)窗上的風(fēng)噪聲；降低與側(cè)窗階差減少渦流形成，也能夠降低側(cè)窗上的風(fēng)噪聲。增加A 柱“L”型飾條，如圖16所示，使氣流提前分離，側(cè)窗表面平均聲壓級可降低1～2 dB。

圖16 某車A柱飾條

后視鏡，分為鏡柄和后視鏡殼體。鏡柄厚度小，鏡柄長要求不低于50 mm，后視鏡殼體與三角窗形成的通道角度大于0°，布置在車門而非三角窗位置等都有利于側(cè)窗表面風(fēng)噪降低，如圖17所示。

圖17 后視鏡改善方案

后視鏡、A 柱及三角窗飾板造型的設(shè)計(jì)直接影響側(cè)窗表面聲壓級的大小，良好的造型設(shè)計(jì)能夠減輕側(cè)窗玻璃本體隔聲性能壓力，能夠進(jìn)一步為聲學(xué)包減重降本留出空間。結(jié)合多款車型分析，側(cè)窗表面平均聲壓級要求不高于120 dB。表3展示了幾款新能源車型側(cè)窗表面平均聲壓級的對比情況，Model 3的A柱及后視鏡區(qū)域造型設(shè)計(jì)優(yōu)于其他幾款車型，側(cè)窗平均聲壓級在115 dB左右。

3.3 前、后輪罩

從圖4、圖5和圖6看，不同工況下，前后輪艙均為主要噪聲區(qū)域，需要使用隔聲材料進(jìn)行阻隔，且材料厚度也要做出相應(yīng)要求。

在前輪艙，車內(nèi)側(cè)有前圍隔音墊覆蓋，輪轂包位置無其他部件安裝，空間能夠滿足設(shè)計(jì)要求，另外處在前圍下端，外部噪聲較其他區(qū)域大，因此隔音墊應(yīng)以質(zhì)量層和彈性層組合為主，如EVA+Foam、軟氈+EVA+硬氈等，且設(shè)計(jì)厚度要求≥25 mm。

表3 側(cè)窗表面平均聲壓級對比

在后輪艙，是后排路噪問題的主要傳遞路徑。后排路噪大，因此后排路噪在每年的新車質(zhì)量研究（Initial Quality Study，IQS）調(diào)查結(jié)果中均會(huì)成為重點(diǎn)關(guān)注對象。市場上部分車型沒有設(shè)計(jì)后輪罩內(nèi)隔音墊，行李箱護(hù)板背面也無添加吸聲材料，導(dǎo)致后排路噪問題突出，影響乘客舒適性。如圖18所示，不同車速下，有無后輪罩隔音墊對后排乘客的影響程度對比。60 km/h、80 km/h 工況，路噪為主要噪聲源，后輪罩區(qū)域?yàn)橹饕獋鬟f路徑，有無后輪罩內(nèi)隔音墊，后排乘客耳旁聲壓級分別相差3.7 dB 和2.4 dB；100 km/h、120 km/h 工況，風(fēng)噪為主要噪聲源，側(cè)窗玻璃成為主要傳遞路徑，有無后輪罩內(nèi)隔音墊對后排乘客舒適性影響較小。

圖18 后排頭部聲壓級對比

后輪艙內(nèi)側(cè)建議設(shè)計(jì)內(nèi)隔音墊，厚度不應(yīng)低于20 mm，且材料成分中應(yīng)設(shè)計(jì)有質(zhì)量層，EVA、EPDM或硬氈，厚度不低于2 mm。根據(jù)輪艙噪聲大小及輪艙鈑金厚度，通過仿真分析，合理制定聲學(xué)材料厚度、密度及組成成分。

影響路噪的另外一個(gè)重要部件是輪胎。不同品牌輪胎性能側(cè)窗不同，有耐磨、靜音、抓地力性能之分。從NVH 角度考慮，優(yōu)選靜音胎。常見的靜音胎有米其林、馬牌、普林斯通等。不同品牌輪胎對車內(nèi)噪聲影響如圖19所示，在瀝青路、水泥路上，米其林輪胎對車內(nèi)噪聲影響較佳通、固鉑輪胎低1～2 dB。

圖19 輪胎對車內(nèi)噪聲影響

另外，輪艙擋泥板對降低路噪有積極作用。常見的材質(zhì)有PP和PET模壓氈2種；PP不是吸聲材料，成本低，PET 氈有較好的吸聲性能，能夠衰減輪胎產(chǎn)生的噪聲，同時(shí)對石擊噪聲、水濺噪聲也有較好吸收阻隔作用，但成本較高。市場車型比較多見的是前輪擋泥板PP材質(zhì)，后輪擋泥板PET氈材質(zhì)。

3.4 車內(nèi)吸聲部件

在上述主要噪聲區(qū)域進(jìn)行聲學(xué)包裝隔絕降噪后，車內(nèi)的總體噪聲降低了，各主要傳遞路徑的傳遞損失在整車上達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即主要路徑和次要路徑傳遞至車內(nèi)的噪聲在同一量級上。在此基礎(chǔ)上，車內(nèi)聲學(xué)環(huán)境不能再依靠聲學(xué)包裝隔聲方案進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)采納吸聲方案繼續(xù)優(yōu)化，如更換吸聲內(nèi)飾件，增加原有內(nèi)飾件的吸聲性能、吸聲面積等，均能改善車內(nèi)噪聲環(huán)境。

從吸聲性能看，常見座椅有3 類：織物座椅、皮質(zhì)有孔座椅和皮質(zhì)無孔座椅。座椅內(nèi)部填充有發(fā)泡，具有良好的吸聲性能。織物座椅表面為織布，縫隙多，噪聲能透過織物被發(fā)泡充分吸收，吸聲性能優(yōu)，但質(zhì)感差、易臟、難清理。皮質(zhì)無孔座椅，表面光滑無孔，傳遞至車內(nèi)的噪聲經(jīng)光滑表面大部分被反射，吸聲性能差，但質(zhì)感好，易清理。皮質(zhì)有孔座椅，部分噪聲可透過皮面小孔被發(fā)泡吸收，吸聲性能一般，但質(zhì)感好、易清理，較無孔座椅多一道打孔工序，皮質(zhì)原料的浪費(fèi)會(huì)增加，導(dǎo)致成本增加，中高端車型常見。不同座椅吸聲性能差異對比如表4所示。

表4 座椅吸聲性能對比

為增加車內(nèi)吸聲面積，有些中高端車型座椅背面添加一層吸聲性能較好的纖維氈。

地毯毯面，主要有針刺毯面和簇絨毯面2 大類。針刺毯面所用纖維原料95%以上是聚酰胺纖維，其優(yōu)點(diǎn)是回彈性和耐磨性，應(yīng)用在中低檔車型上，吸聲性能較好，價(jià)格相對較低。簇絨毯面一般采用滌綸、丙綸、錦綸等化學(xué)纖維紗線構(gòu)成，底布背面涂樹脂、膠料進(jìn)行固定，感觀上豪華舒適，絨毛長，吸聲性能優(yōu)，但價(jià)格昂貴，中高端車型常見。2者吸聲性能對比如表5所示。

表5 毯面吸聲性能對比

行李箱2 側(cè)護(hù)板，有2 種材質(zhì)，分別為PP 材質(zhì)和PET 模壓氈材質(zhì)，類似于輪艙擋泥板材質(zhì)。PET 模壓氈吸聲效果好，能夠衰減由后輪罩傳遞至車內(nèi)的噪聲，另外視覺上豪華有質(zhì)感，價(jià)格較高；PP 材質(zhì)硬，表面光滑，基本無吸聲性能，價(jià)格較低。不同材質(zhì)護(hù)板吸聲性能對比如表6所示。

表6 行李箱護(hù)板吸聲性能對比

行李箱遮物板，有帆布、PU 皮革和PET 模壓氈3種材質(zhì)，帆布、PU皮革隔吸聲性能差，PET氈隔吸聲性能好。遮物板在SUV 車型中多見，其基本功能是：遮住行李箱物品，保護(hù)隱私；高速行駛時(shí)防止行李箱物品沖撞至乘員室，增加車輛安全性；縮短空調(diào)制冷時(shí)間。從NVH 角度出發(fā)，遮物板能夠衰減透過后地板、行李箱傳遞至后排乘客的噪聲，能夠改善后排乘客聲品質(zhì)。選材時(shí)應(yīng)留意具備一定隔吸聲性能的材質(zhì)，且設(shè)計(jì)好與后排座椅、行李箱側(cè)圍的密封性。不同材質(zhì)遮物板示意如表7所示。

表7 遮物板示意

頂棚，一般由針織面料、PU 復(fù)合板和無紡布構(gòu)成，面密度在500～700 g/cm2間。不同車型頂棚材料組成及面密度相差不多，吸聲性能相當(dāng)，也有些車型頂棚由針織面料和無紡布構(gòu)成。某款車頂棚吸聲性能曲線如圖20所示。

圖20 頂棚吸聲系數(shù)

車內(nèi)還有一些吸聲件，如主副儀表板內(nèi)側(cè)、車門內(nèi)護(hù)板里面均附有大面積吸音棉，能夠很好的吸收從前圍、中通道、車門傳遞至車內(nèi)的噪聲。

內(nèi)飾件在設(shè)計(jì)之初要把聲學(xué)包方案貫穿在項(xiàng)目開發(fā)的軸線里，前期要預(yù)留聲學(xué)材料空間。從整車聲學(xué)目標(biāo)分解到各個(gè)零部件子目標(biāo)，相應(yīng)制定出聲學(xué)材料組成和厚度方案，做好每個(gè)零部件隔吸聲性能目標(biāo)的管控。

3.5 聲學(xué)包材料總質(zhì)量

隨著新能源車型普及，車輛續(xù)駛里程、耗電量成為客戶關(guān)注焦點(diǎn)，與續(xù)駛里程強(qiáng)相關(guān)的整車整備質(zhì)量面臨極大挑戰(zhàn)，輕量化逐步成為各部件、各性能必須兼顧的一門學(xué)科，聲學(xué)包裝當(dāng)然也不能例外，必須經(jīng)過多輪次的優(yōu)化分析、驗(yàn)證，將其總質(zhì)量控制在合理范圍內(nèi)。圖21 介紹了幾款車型聲學(xué)包質(zhì)量及所對應(yīng)的車內(nèi)噪聲情況，質(zhì)量應(yīng)控制在目標(biāo)曲線以下，僅供參考。

圖21 聲學(xué)包質(zhì)量參考

4 車內(nèi)噪聲趨勢分析

車型開發(fā)過程中，前期會(huì)對開發(fā)車型進(jìn)行市場定位，尋找一款與其市場定位相符的上市車型進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性能對標(biāo)，并通過多次分析驗(yàn)證達(dá)到或略超過標(biāo)桿車性能，即認(rèn)為滿足開發(fā)目標(biāo)要求。而新開發(fā)車型是兩三年后走向市場，屆時(shí)顧客對新車性能要求是否有提高，提高了多少，開發(fā)車型整車聲學(xué)目標(biāo)該怎樣制定等需市場大量車型做出準(zhǔn)確摸底調(diào)查，歸納總結(jié)逐年的熱銷車型性能水平，在此基礎(chǔ)上做出整車聲學(xué)目標(biāo)值的預(yù)判。

經(jīng)過對市場多款車型調(diào)查分析，車內(nèi)噪聲方面，自主品牌和合資品牌差距在逐年減小，2018/2019 年自主車型（67.5 dB）車內(nèi)噪聲已經(jīng)低于2012/2013合資豪華車型（68.5 dB）。在同級別車型中，不論合資品牌還是自主品牌，車內(nèi)噪聲這一性能每2 年降低約1 dB（值越低性能越好），僅供參考，如圖22所示。

圖22 120 km/h工況駕駛員右耳聲壓級

5 結(jié)論

中國質(zhì)量協(xié)會(huì)發(fā)布2019 年中國汽車行業(yè)用戶滿意度指數(shù)測評結(jié)果顯示，內(nèi)飾異味重、行駛中輪胎噪聲大、風(fēng)噪大、發(fā)動(dòng)機(jī)噪音大依然是困擾用戶最多的問題，聲學(xué)包降噪工作任重而道遠(yuǎn)。

本文分析了車輛常用工況下主要噪聲源的傳遞路徑，如發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、路噪和風(fēng)噪等，并針對其傳遞路徑詳細(xì)介紹了聲學(xué)包降噪方案，總結(jié)了聲學(xué)包質(zhì)量與隔吸聲性能的關(guān)系，給整車聲學(xué)包正向開發(fā)提供了一些參考。

對近十年自主品牌、合資品牌等34款車型車內(nèi)噪聲進(jìn)行對比分析，對新開發(fā)車型整車聲學(xué)目標(biāo)預(yù)研提供了參考。

對被動(dòng)降噪做了充分介紹，對聲品質(zhì)DNA 分析未過多說明，隨著客戶對聲品質(zhì)要求越來越高，聲品質(zhì)DNA 分析、聲音分區(qū)等將會(huì)成為今后聲學(xué)包開發(fā)重點(diǎn)。