某車型風(fēng)噪問題分析及改善

仲崇發(fā)，田紹軍，鄧國勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，柳州 545007）

某車型風(fēng)噪問題分析及改善

仲崇發(fā)，田紹軍，鄧國勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，柳州 545007）

風(fēng)噪是影響汽車高速行駛時(shí)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(fēng)噪問題的分析和改善過程。

風(fēng)噪；車身密封；封堵排除法；道路試驗(yàn)

1 引言

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的日益提高，消費(fèi)者對于汽車的乘坐舒適性有了更高的要求，車內(nèi)噪聲就是衡量汽車舒適性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。車內(nèi)噪聲主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、傳動(dòng)系噪聲、路面/輪胎噪聲和風(fēng)噪聲，每種噪聲對車內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)量會(huì)隨著車輛行駛工況的改變而發(fā)生相對應(yīng)的變化。當(dāng)汽車低速加速行駛時(shí)，車內(nèi)噪聲主要以發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、傳動(dòng)系噪聲和路面噪聲為主。當(dāng)汽車高速勻速行駛時(shí)，風(fēng)噪聲對人的影響則會(huì)更加明顯。風(fēng)噪聲不僅會(huì)影響人的心情和干擾車內(nèi)人員之間的語言交流，而且還會(huì)分散駕駛者的注意力，給行車帶來了一定的安全隱患。

風(fēng)噪聲是由于汽車行駛時(shí)車身與周圍的氣流相互作用使流場壓力發(fā)生變化而產(chǎn)生的一種空氣動(dòng)力性噪聲。風(fēng)噪聲從設(shè)計(jì)角度可分為如下幾類：（1）密封不良引起的風(fēng)噪，與車門車窗擋風(fēng)雨膠條的密封設(shè)計(jì)有關(guān)；（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(jié)構(gòu)，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(shí)出現(xiàn)的風(fēng)噪問題進(jìn)行了分析，對由多個(gè)噪聲源疊加的風(fēng)噪聲利用相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備和分析方法進(jìn)行解決，最終有效改善了高速風(fēng)噪問題。

2 問題描述

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

同時(shí)利用LMS測試設(shè)備對車輛高速巡航駕駛員耳旁聲音進(jìn)行客觀測量，測試項(xiàng)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(xiàn)高頻噪聲構(gòu)成如表1所示?？陀^測試結(jié)果與主觀評價(jià)一致，確實(shí)存在幾個(gè)高貢獻(xiàn)頻率的風(fēng)噪聲，且隨車速提高風(fēng)噪頻率發(fā)生變化。

表1 不同車速下主要風(fēng)噪頻率構(gòu)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(fā)現(xiàn)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(shí)，用聲音聽診器（圖1）對儀表板與前擋風(fēng)玻璃相接處進(jìn)行聽診，聽到相接處個(gè)別位置有明顯的氣流聲，用吸音棉封堵儀表板與前擋風(fēng)玻璃相接處后，風(fēng)嘯聲消失，由此判斷前隔板上方存在泄漏點(diǎn)。

然后在車輛靜止?fàn)顟B(tài)下，利用超聲波泄漏檢測儀（圖2）對前隔板處進(jìn)行超聲波泄漏量檢測。試驗(yàn)方法是將超聲波發(fā)聲器置于車內(nèi)，用超聲波接收儀在前隔板外側(cè)檢測。檢測位置為前隔板與上安裝板搭接處，通過對各個(gè)位置泄漏量對比發(fā)現(xiàn)在左、右雨刮輸出軸加強(qiáng)板、雨刮電機(jī)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(jìn)行道路試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)車速在100 km/h以上時(shí)儀表板處風(fēng)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(fēng)噪聲是高速氣流通過縫隙時(shí)產(chǎn)生的沖擊噪聲，同時(shí)縫隙產(chǎn)生泄漏噪聲。通過與車身工程師討論得出以下結(jié)論。

縫隙產(chǎn)生原因：在焊接前隔板焊合件時(shí)，只在左、右雨刮輸出軸加強(qiáng)板和雨刮電機(jī)安裝板一側(cè)涂有焊裝膠，另一側(cè)與鈑金間縫隙未涂。

改進(jìn)措施：在焊接前隔板焊合件時(shí)，在左、右雨刮輸出軸加強(qiáng)板和雨刮電機(jī)安裝板兩側(cè)均涂焊裝膠，要求涂膠連續(xù)，無漏涂，少涂現(xiàn)象，從而保證密封。

3.2 發(fā)罩裝飾板及下格柵風(fēng)噪聲的發(fā)現(xiàn)與解決

針對頻率相對較低的風(fēng)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(fā)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(chǎn)生風(fēng)噪的位置和結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行車外密封，確保噪聲源被封堵。通過分析觀察車輛前部結(jié)構(gòu)（如圖4所示）后對以下七個(gè)位置進(jìn)行了密封處理：

（1）密封前擋風(fēng)玻璃與車身結(jié)合處；

（2）拆除雨刷并密封雨刷安裝孔；

（3）密封發(fā)罩和前大燈、翼子板間縫隙；

（4）密封前大燈和前保險(xiǎn)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(xiǎn)杠結(jié)合處。

車輛密封結(jié)束后進(jìn)行道路試驗(yàn)，風(fēng)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(gè)拆除后進(jìn)行道路試驗(yàn)，如果風(fēng)噪聲出現(xiàn)說明本次拆除的位置存在問題。當(dāng)拆除上格柵密封時(shí)，風(fēng)嘯聲出現(xiàn)。對上格柵密封處仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)在發(fā)罩裝飾板和發(fā)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(fēng)嘯聲消失，同時(shí)對應(yīng)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(shí)形成渦流，發(fā)出風(fēng)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(jìn)措施（見圖5）是將發(fā)罩裝飾板下翻遍延長至發(fā)罩，從而密封該間隙。

當(dāng)拆除下格柵密封時(shí)，車速在110~120 km/h時(shí)有尖銳的哨子聲出現(xiàn)。檢查發(fā)現(xiàn)格柵孔分模面處存在凸臺（圖7），手工磨掉凸臺后進(jìn)行驗(yàn)證，哨子聲消失，對應(yīng)駕駛員耳旁噪聲頻譜圖上5 720 Hz頻帶消失（圖8）?？梢源_定該高頻噪聲是由于高速氣流通過凸臺時(shí)形成細(xì)小渦流所產(chǎn)生的。改進(jìn)措施（圖7）為取消格柵孔內(nèi)凸臺，降低分模線高度。

4 改進(jìn)效果客觀評價(jià)

在實(shí)施以上措施后，風(fēng)噪問題得以解決。為了客觀衡量風(fēng)噪問題解決對車內(nèi)人員舒適性的影響，對高速巡航時(shí)駕駛員耳旁語音清晰度進(jìn)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(jià)風(fēng)噪聲品質(zhì)的一項(xiàng)重要參數(shù)。其計(jì)算公式為：

表2 改進(jìn)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(shù)/測量用全部語言單位數(shù)×100%

對比結(jié)果如表2所示，在不同車速下改進(jìn)后語音清晰度都有所增加，客觀說明了車內(nèi)風(fēng)噪聲得以有效改善。

5 總結(jié)

本文通過對某款新開發(fā)車型在物理樣車階段遇到的風(fēng)噪問題進(jìn)行主觀評價(jià)和客觀測試分析，利用聲音聽診器和超聲波泄漏檢測儀實(shí)現(xiàn)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(shí)施相關(guān)措施使風(fēng)噪問題得到明顯改善，具有一定的借鑒意義，希望能夠?yàn)檐嚿硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)防風(fēng)噪發(fā)生和解決樣車風(fēng)噪問題提供參考。

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

[2]傅立敏.汽車空氣動(dòng)力學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[3]肖朕毅.高速車輛氣動(dòng)噪聲研究[D].長沙:湖南大學(xué),2007.

[4]陳南.汽車振動(dòng)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(fēng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理研究[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)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(fēng)噪問題進(jìn)行分析和改善，具有一定的實(shí)際意義，同意發(fā)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