汽車車門聲品質方法的研究

李凱，王金立，袁飛，王國剛

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車車門聲品質方法的研究

李凱，王金立，袁飛，王國剛

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

為了提高汽車開關門聲的聲品質，通過主觀與客觀相結合的方法來評價車門聲，分析了汽車車門聲的產生機理，同時詳細介紹了車門聲的采集及分析過程。通過實際車門聲與目標車門聲進行對比分析，找出改進方向，最終提高了車門聲的聲品質。

車門聲；主觀評價；響度；尖銳度

Abstract:In order to improve the sound quality of vehicle door switch, the door to evaluate the sound by subjective and objective methods, analyzes the produce mechanism of vechicle door sound, while details of the acquisition and analysis process of the sound of the door. Through the contrast analysis of the actual door sound and the target door sound, the improvement direction is found, and the sound quality of the vehicle door is omproved finally.

Keywords: Door sound; Subjection evaluation; Loudness; Sharpness

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-44-03

引言

汽車開關門的聲品質是客戶對汽車第一印象的重要部分，通?？蛻魰ㄟ^車展或者4S店去感受汽車的開關門聲，同時主觀上會根據(jù)聲品質的好壞給整車一個最初的檔次定位。

目前國內許多主機廠及高校都加大了對汽車車門聲品質的研究與投入。主觀評價和客觀試驗相結合是評價噪聲最基礎、最有效的手段[1-2]。楊川[3]通過有限元分析動能及門鎖力等及試驗相結合的方法對汽車關門聲的低頻問題進行了研究。藺磊[4，5]團隊基于心里聲學參數(shù)對對大量的車輛的車門聲進行了分析，并提出了尖銳度溢值的指標，同時指出通過加強后門鎖及后側圍區(qū)域的剛度提高車門聲品質的方法。王長山，張立軍[6]研究了基于A計權聲壓級時頻特性的汽車關門聲品質評價，建立了Zwicker瞬時響度與時變響度，Moore瞬時響度與時變響度和尖銳度的計算模型，分析了各種模型對汽車關門聲品質評價的適應性，并建立了主觀評價方法，通過對聲音樣本的評價，驗證了其方法的可行性。

以上大部分是基于汽車關門聲的研究，對汽車開門聲的研究較少。其中朗德聲學公司的Klaus.Genuit教授對車門聲品質的研究較為深入，他基于主觀評價的方法，對大量競品車型的車門聲進行統(tǒng)計，結合人工合成的理想車門聲，設定了一個目標車門聲，在對標過程中不斷的優(yōu)化設計車門聲品質。

1 車門聲的目標

1.1 聲音樣本的采集

要想知道我們需要什么樣的車門聲必須先了解競品車型的車門聲，所以先采集大量的競品車型的聲音樣本。采集數(shù)據(jù)可以利用多通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及模仿人耳的人工頭，采集數(shù)據(jù)時人工頭的位置一定要模擬大多數(shù)人開關門的位置，這樣才能保證采集的聲音樣本真實有效。如圖1為某車型車門聲試驗時，傳感器布置圖。

圖1 車門聲采集布置圖

1.2 主觀評價

對采集的聲音樣本進行主觀評價，其前提是需要有一個主觀評價的團隊，而主觀評價的人員受到各方面的影響，如社會背景，聽力訓練，同時還受到監(jiān)聽環(huán)境的影響，所以主觀評價團體至少要有一半以上的受過專業(yè)訓練的 NVH工程師，也要有一些非專業(yè)人士參與，主觀評價人數(shù)不少于5人。主觀評價聲音樣本需是人工頭采集的數(shù)據(jù)，同時主觀評價時需要用高保真的設備對采集的聲音樣本進行回放。如下圖2，圖3是用15名人員對10輛不同的競品車進行的主觀評價的結果。不同車型的車門聲差異很大，開門聲較好的車型關門聲不一定時最好的。所以在研設計門聲時一定要兼顧開門聲與關門聲。

圖2 開門聲評價結果

圖3 關門聲主觀評價結果

1.3 目標車門聲定義

對競品車型開關門聲不僅要進行主觀評價，還要結合數(shù)據(jù)及頻譜特性進行客觀分析。根據(jù)對采集數(shù)據(jù)聲壓級大小，響度大小，尖銳度大小等的分析統(tǒng)計。同時結合采集的聲音樣本，采用濾波回放等手段，最后得出我們期待的較好的車門聲。好的車門聲主要能量集中在200Hz以下的低頻，車門聲聲壓級不宜過高，不能有突出的調制成分，無連擊及多次激勵現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)經驗，要想設計好的車門聲，盡量多采集豪華轎車的車門聲為基準。

2 開關門聲的測試及分析

關門聲受到關門速度影響，開門聲受到開門力的大小影響，如下圖統(tǒng)計了不同人開門力的參數(shù)，不同的人對同一款車型關門力是不同的，這樣進行噪聲樣本采集時需要多次測量取中間值，保證測量數(shù)據(jù)的真實有效。

圖4 不同車型開門力統(tǒng)計

2.1 開門聲品質分析

如圖5，圖6對某B級別車行的開門聲進行了分析，通過主客觀分析發(fā)現(xiàn)，此車型的開門聲頻率較高，整體聲壓級較大，且在400-700Hz頻率范圍內噪聲突出。在1000Hz以上及500Hz響度較大。同時此車的關門聲頻率也較高，可達到 2000Hz以上，且關門聲總體聲壓級較高，響度分析發(fā)現(xiàn)200Hz以上頻率響度較大。

圖5 目標開門聲與實際開門聲小波分析

圖6 目標開門聲與實際開門聲響度對比

2.2 關門聲品質分析

如圖7，圖8對關門聲進行了測量對比分析。通過主客觀分析發(fā)現(xiàn)，此車型的開門聲頻率較高，2kHz以上頻率成分較多，整體聲壓級較大，響度主要集中在幾個特定的頻帶，主要集中在不期望出現(xiàn)的2.5-5.5kHz范圍內。

圖7 目標關門聲與實際關門聲小波分析

圖8 目標關門聲與實際關門聲響度對比

對關門聲進行了剖析:通過對采集振動及噪聲信號進行分析得出：關門產生的噪聲是從門的鎖芯開始相互作用產生的撞擊及密封條拍擊和車內的空腔共振。進一步對噪聲頻譜分析可知，最先出現(xiàn)的高頻成分且持續(xù)時間相對較長的噪聲與鎖芯機構部件有關，接下來的幾次拍擊與鎖芯接觸瞬間及密封條接觸瞬間相互撞擊有關，最后持續(xù)時間最長中低頻成分為車內空腔噪聲。

3 車門聲優(yōu)化

圖9 優(yōu)化鎖芯機構前后噪聲對比

圖10 優(yōu)化密封條前后噪聲對比

根據(jù)車門聲產生的機理可知，車門聲與門鎖結構，密封條以及車門模態(tài)有關，所以從以上幾個方面著手優(yōu)化。主要是提高鎖芯機構的強度；同時鎖栓機構的鎖栓采用橡膠墊圈進行隔振處理；鎖栓的撞擊機構外部涂上一層耐磨的復合材料用以減少撞擊時的聲音；優(yōu)化密封條，采用吸振性能更好的密封條；車門板內部粘貼阻尼材料用來約束門板的振動；

優(yōu)化后關門聲的高頻成分顯著降低，減低約 6dB（A）與低頻成分噪聲增大約0-3dB（A），達到了最初設想的理想車門聲的目的，總體優(yōu)化效果明顯。

4 結論

本文討論了車門聲的采集，主觀評價，車門聲的產生機理及優(yōu)化方法。

（1）車門聲的定義要基于大量的競品車進行。

（2）優(yōu)化車門聲時主觀評價的同時要基于競品車型的頻譜進行對比分析，找出差異。

（3）詳細剖析車門聲的產生機理，從門鎖機構，密封條，門板等方面進行優(yōu)化，可以大大提高車門聲的聲品質。

[1] Gonzalez A.Sound Quality of Low-frequency and Car Egine Noises After Active Noise Control [J]. Journal of Sound and Vibration,2003,265(3); 663-679.

[2] Lee Hyun-Ho,Lee Sang-Kwon. Objection Evaluation of Interior Noise Booming in a Passenger Car Based on sound Metrics and Artificial Neural Networks [J]. Applied Ergonomics, 2009, 40(5) ;860-869.

[3] 楊川,于德介.汽車關門噪聲優(yōu)化方法研究[J].汽車工程.2013（3）：243-248.

[4] 藺磊,顧彥,等.汽車關門聲品質的優(yōu)化研究[J].北京汽車.2012（3）：35-39.

[5] 藺磊,顧彥,等.汽車關門聲品質評價方法的研究[J].汽車工程學報.2012（2）：129-133.

[6] 王長山,張立軍. 汽車關門聲品質評價方法的研究[J].汽車工程，2011（33）：901-906.

The study on Optimization method of Vehicle door sound Quality

Li Kai, Wang Jinli, Yuan Fei, Wang Guogang
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

U463.8 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)18-44-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.016

李凱，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。