孫成武 陳黨輝 靳干 俞燕

（安徽江淮汽車股份有限公司）

車內(nèi)噪聲影響乘客的舒適性和安全性等，已成為車輛研究及客戶關(guān)注的核心[1]。降低車內(nèi)噪聲，改善座艙環(huán)境是全球汽車主機(jī)廠及供應(yīng)商所急于解決的問(wèn)題[2]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的大部分主機(jī)廠在NVH方面投入了較多硬件和軟件，但是總體水平和國(guó)外相比還有一定的差距[3]。一些生產(chǎn)NVH零部件的廠家以往主要以制造產(chǎn)品為主，主機(jī)廠的同步開(kāi)發(fā)能力普遍較差，可提供的同步開(kāi)發(fā)研究手段和分析方法并不多，受國(guó)際通行的同步開(kāi)發(fā)、模塊化供應(yīng)和系統(tǒng)供貨等配套方式的影響，零部件廠家已經(jīng)意識(shí)到了參與主機(jī)廠NVH前期設(shè)計(jì)和匹配開(kāi)發(fā)的重要性。文章簡(jiǎn)要介紹了汽車聲學(xué)包設(shè)計(jì)的基本流程和主要方法，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算方法和聲學(xué)仿真分析軟件開(kāi)發(fā)出整車聲學(xué)件的目標(biāo)值，再根據(jù)NVH數(shù)據(jù)庫(kù)（主機(jī)廠和NVH零部件廠自身創(chuàng)建）匹配目標(biāo)值得到聲學(xué)件方案，最終通過(guò)優(yōu)化方案對(duì)實(shí)車的NVH性能進(jìn)行優(yōu)化整改，完成聲學(xué)包項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。

1 聲學(xué)設(shè)計(jì)

目前，聲學(xué)設(shè)計(jì)與整車同步開(kāi)發(fā)，首先是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)桿車型駕乘主觀評(píng)價(jià)和道路測(cè)試車內(nèi)/車外噪聲目標(biāo)值，然后通過(guò)仿真計(jì)算設(shè)定目標(biāo)值，最后在數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇進(jìn)行目標(biāo)匹配，使整車性能平衡。與整車同步開(kāi)發(fā)的聲學(xué)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)步驟包括診斷計(jì)算、仿真分析及方案優(yōu)化，這3個(gè)步驟是每個(gè)車型聲學(xué)設(shè)計(jì)必須進(jìn)行的。

1.1 網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算

車輛聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算是將駕駛員對(duì)整車噪聲的感受、相互作用和駕駛經(jīng)歷的體驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，是最大限度地提升駕駛性能的關(guān)鍵。開(kāi)始聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算，首先需確認(rèn)：必需與不需要的聲音；提供確切聲音信息給駕駛員的相應(yīng)時(shí)間；有用的聲音在車內(nèi)/外空間的定位。

聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算通過(guò)4個(gè)基本進(jìn)化步驟（噪聲源進(jìn)化、環(huán)境進(jìn)化、空間進(jìn)化和傳遞進(jìn)化），能夠與車身安全及熱管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)保持同步，連續(xù)地對(duì)整車NVH性能進(jìn)行改進(jìn)，這4個(gè)開(kāi)發(fā)步驟在聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算開(kāi)發(fā)的不同階段都會(huì)發(fā)生，如圖1所示。對(duì)于一個(gè)成功設(shè)計(jì)的新車型，以上每個(gè)步驟都要進(jìn)行。由于不同單元之間的相互影響，全部網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算設(shè)計(jì)工作需要作為一個(gè)整體來(lái)加以考慮。

網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算是利用標(biāo)桿車型進(jìn)行聲功率、傳遞函數(shù)及混響時(shí)間等的測(cè)量，并利用SEA[4]系統(tǒng)阻尼損失因子方程式計(jì)算得出阻尼損失因子，具體步驟如下。

1）利用校準(zhǔn)聲源測(cè)量系統(tǒng)（腔體）聲功率。使用功率替代法，用一組麥克風(fēng)直接測(cè)量聲功率，其測(cè)量示意圖，如圖2所示。

2）測(cè)試工作狀態(tài)下的近場(chǎng)聲功率，并結(jié)合步驟1）計(jì)算工作狀態(tài)下每個(gè)零部件的聲功率。其測(cè)量示意圖，如圖3所示。

3）利用校準(zhǔn)聲源測(cè)量傳遞函數(shù)。其測(cè)量示意圖，如圖4所示。

4）按圖5所示測(cè)量系統(tǒng)的混響時(shí)間，并利用式（1）計(jì)算系統(tǒng)阻尼損失因子。

式中：η——阻尼損失因子；

ω——傳遞函數(shù)；

t——系統(tǒng)混響時(shí)間，s。

1.2 數(shù)據(jù)處理

網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算完成后，利用聲學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理包括噪聲源排序、聲功率凈化、傳遞路徑及排序、聲全息互易法/薄弱區(qū)域成像。處理結(jié)果示意圖，如圖6所示，圖6中紅色部分為薄弱區(qū)域成像。

根據(jù)處理結(jié)果，利用聲學(xué)包數(shù)據(jù)庫(kù)（一般主機(jī)廠和NVH零部件廠均有自己的聲學(xué)包數(shù)據(jù)庫(kù)）進(jìn)行目標(biāo)值匹配，確定聲學(xué)件的開(kāi)發(fā)方案。

2 方案優(yōu)化

聲學(xué)包設(shè)計(jì)完成進(jìn)入實(shí)車階段后仍需要進(jìn)行實(shí)車的NVH測(cè)試，當(dāng)測(cè)試結(jié)果與標(biāo)桿車型差距明顯或有明顯的缺陷時(shí)，需要進(jìn)行NVH的優(yōu)化處理。

2.1 薄弱部位處理

某車型實(shí)車測(cè)試結(jié)果（經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算處理得到薄弱區(qū)域成像）發(fā)現(xiàn)存在局部的隔聲效果薄弱部位。此時(shí)在聲學(xué)包數(shù)據(jù)庫(kù)中利用聲學(xué)軟件再次進(jìn)行目標(biāo)值匹配，得到優(yōu)化方案后進(jìn)行實(shí)物整改，采用重涂層（EPDM）來(lái)增強(qiáng)薄弱區(qū)域的隔聲能力，同時(shí)用聲學(xué)性能更好的EVA材料替代了樹脂氈隔聲層，如圖7所示。整改完成后的實(shí)車再次進(jìn)行NVH測(cè)試，發(fā)現(xiàn)局部薄弱部位的傳遞損失得到改善，如圖8所示，系統(tǒng)整體NVH性能得到提高。

2.2 整車目標(biāo)匹配

某車型的車內(nèi)語(yǔ)言清晰度和噪聲量測(cè)試結(jié)果，如圖9所示，該車語(yǔ)言清晰度比標(biāo)桿車型低了20%，比最低的目標(biāo)值還低了10%左右，如圖9a所示；同時(shí)500 Hz以下頻率的噪聲比標(biāo)桿車型低，而500 Hz以上頻率的噪聲需降低至少10 dB，如圖9b所示。

為了達(dá)到標(biāo)桿車型的性能，將整車聲學(xué)包目標(biāo)性能重新布置，再將調(diào)整后的目標(biāo)值進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)匹配，更新整車聲學(xué)件方案，調(diào)整后的實(shí)車測(cè)試結(jié)果，如圖10所示。

從圖10可以看出，整車NVH性能優(yōu)于或至少與標(biāo)桿車型相等，且并無(wú)性能過(guò)設(shè)計(jì)現(xiàn)象。

除了上述2種優(yōu)化方式外，還可通過(guò)降低噪聲聲源來(lái)調(diào)整聲功率的目標(biāo)值。這些優(yōu)化處理都是為了彌補(bǔ)整車聲學(xué)包設(shè)計(jì)的缺陷，提高整車NVH性能，是整車聲學(xué)設(shè)計(jì)的必要步驟。

3 結(jié)論

國(guó)內(nèi)自主品牌汽車的NVH設(shè)計(jì)基本上都是通過(guò)與標(biāo)桿車的聲學(xué)零部件對(duì)比分析來(lái)進(jìn)行的，無(wú)法使整車NVH性能達(dá)到最合理的目標(biāo)。文章通過(guò)聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)診斷計(jì)算法進(jìn)行汽車NVH的正向開(kāi)發(fā)，較之前簡(jiǎn)單的聲學(xué)零部件對(duì)比開(kāi)發(fā)更加合理，利用聲學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)及控制體系能夠?qū)φ嘚VH目標(biāo)性能進(jìn)行優(yōu)化配置，避免設(shè)計(jì)缺陷和過(guò)剩的現(xiàn)象產(chǎn)生。為保證汽車NVH的正向開(kāi)發(fā)，應(yīng)進(jìn)行大量聲學(xué)零部件性能的收集，建立完善的聲學(xué)包數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)應(yīng)健全更加合理的控制體系去調(diào)控整車NVH目標(biāo)。

文章為國(guó)內(nèi)汽車NVH設(shè)計(jì)提供了新的思路，國(guó)內(nèi)研究人員在學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)應(yīng)注重創(chuàng)新，創(chuàng)建更佳的正向開(kāi)發(fā)流程，從而使國(guó)內(nèi)的汽車NVH技術(shù)能夠達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。