張東力，黃超勇，吳 訓(xùn)，陳文清，鐘秤平，丁林根

某SUV引擎蓋尖端口哨聲問題與優(yōu)化

張東力1,2，黃超勇1,2，吳 訓(xùn)1,2，陳文清1,2，鐘秤平1,2，丁林根1

（1.江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330052； 2.江西省汽車噪聲與振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330052）

某運(yùn)動(dòng)型多用途汽車（SUV）在開發(fā)階段進(jìn)行風(fēng)噪主觀駕評(píng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)車速在60～ 100 km/h時(shí)，車內(nèi)存在明顯的口哨聲，采集噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別到口哨聲頻率位于1 800～2 200 Hz。通過風(fēng)噪“開窗法”進(jìn)行問題診斷，鎖定口哨聲產(chǎn)生于引擎蓋尖端部位。為解決引擎蓋尖端口哨聲問題，首先研究口哨聲產(chǎn)生的機(jī)理；然后研究增加圓柱體擾流結(jié)構(gòu)、增加前端密封條，以及增大引擎蓋與前保面差等方案；緊接著分析上述三種方案的實(shí)施情況，確定實(shí)施引擎蓋與前保設(shè)計(jì)面差增大至4.5 mm的方案；最后進(jìn)行總結(jié)，制定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，避免后續(xù)的開發(fā)車型出現(xiàn)引擎蓋尖端口哨聲問題。

SUV；引擎蓋尖端；口哨聲；擾流結(jié)構(gòu)；密封條；引擎蓋與前保面差

隨著社會(huì)的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)駕駛性能、智能化、燃油經(jīng)濟(jì)性、低碳環(huán)保、噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）等汽車性能提出了更高要求。車輛NVH性能，特別是在高速行駛時(shí)的風(fēng)噪聲已成為影響消費(fèi)者駕乘感受的一項(xiàng)關(guān)鍵性能。如今，人們?cè)诟咚俟飞祥_車的時(shí)間越來越多，對(duì)風(fēng)噪的要求也越來越高。不僅要求風(fēng)噪小，而且不希望聽到某些雖然聲音小但讓人煩惱的高頻聲和漏氣聲，這些風(fēng)噪會(huì)讓長途駕駛員和乘員感到疲勞[1]。即使車內(nèi)存在輕微的漏氣聲、口哨聲，也會(huì)降低乘客的乘坐舒適性[2-4]。因此，在盡量降低車內(nèi)整體風(fēng)噪聲水平的同時(shí)，風(fēng)噪控制還應(yīng)避免出現(xiàn)漏氣聲、口哨聲等異常問題點(diǎn)，以滿足乘客需求[5]。

在整車風(fēng)噪開發(fā)前期階段，計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer Aided Engineering, CAE）分析以及油泥模型風(fēng)洞試驗(yàn)主要識(shí)別汽車模型的整體風(fēng)噪水平，這些手段還無法完全、準(zhǔn)確識(shí)別出高頻風(fēng)噪口哨聲。因此，研究口哨聲的產(chǎn)生機(jī)理和規(guī)避措施，避免在物理樣車階段出現(xiàn)此類問題，成為當(dāng)前風(fēng)噪控制的主要研究課題之一。

本文以某運(yùn)動(dòng)型多用途汽車（Sport Utility Vehicle, SUV）車型引擎蓋尖端口哨聲問題解決為例，分析引擎蓋尖端口哨聲的發(fā)聲機(jī)理，同時(shí)研究不同的解決方案，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及制定規(guī)避口哨聲問題的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)后續(xù)車型的風(fēng)噪開發(fā)。

1 問題現(xiàn)象及機(jī)理分析

1.1 問題現(xiàn)象

某SUV在驗(yàn)證樣車（Verification Prototype, VP）階段進(jìn)行風(fēng)噪駕評(píng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分試驗(yàn)車輛在速度為60～100 km/h時(shí)，車內(nèi)可以聽到明顯的口哨聲，不能接受，經(jīng)測(cè)試分析口哨聲頻率為1 800～ 2 200 Hz的窄帶頻率，如圖1所示。

主觀判斷口哨聲來自車輛前端區(qū)域，通過“開窗法”，使用膠帶密封的方式對(duì)前端各縫隙進(jìn)行逐個(gè)排查，最終鎖定口哨聲產(chǎn)生于引擎蓋與前?？p隙處，密封該縫隙后口哨聲消除，問題得以解決，如圖2所示。

圖1 主駕外耳噪聲頻譜

圖2 引擎蓋與前?？p隙密封

1.2 口哨聲機(jī)理分析

當(dāng)引擎蓋與前保面差較小時(shí)，高速氣流沿著前保向上流動(dòng)，直接沖擊引擎蓋尖端（棱邊），氣流在棱邊兩側(cè)形成持續(xù)的周期性分離渦，進(jìn)而產(chǎn)生口哨聲[6]。

根據(jù)該機(jī)理可以確定高速定向氣流、棱邊（引擎蓋尖端）是產(chǎn)生口哨聲的兩個(gè)關(guān)鍵因素，如圖3、圖4所示。

圖3 引擎蓋尖端口哨聲機(jī)理

此款SUV 車型引擎蓋與前保面差設(shè)計(jì)值為1.62 mm，公差為±2 mm，即（1.62±2）mm，屬于面差設(shè)計(jì)較小的情況，與上述口哨聲的產(chǎn)生機(jī)理正好吻合（見圖5）。

為進(jìn)一步驗(yàn)證該理論，實(shí)車調(diào)試引擎蓋與前保面差，發(fā)現(xiàn)面差在1 mm以內(nèi)時(shí)容易出現(xiàn)口哨聲，面差2 mm以上無口哨聲問題，如表1所示。

圖4 CAE模擬棱邊噪聲

圖5 某SUV Y0斷面圖

表1 面差與口哨聲的對(duì)應(yīng)關(guān)系

注：引擎蓋相對(duì)前?？壳埃娌顬檎?；否則，面差為負(fù)。

2 優(yōu)化方案及實(shí)施情況

根據(jù)引擎蓋尖端口哨聲產(chǎn)生機(jī)理，從高速定向氣流和引擎蓋尖端兩個(gè)影響因素出發(fā)進(jìn)行方案研究：前保造型優(yōu)化；引擎蓋尖端增加密封條；增大引擎蓋與前保面差等。

2.1 前保造型優(yōu)化方案

通過前保格柵外飾條上增加凸起特征（使用直徑1.8 mm的鐵絲模擬），使高速氣流遠(yuǎn)離引擎蓋尖端（見圖6），經(jīng)實(shí)車驗(yàn)證，問題可解決。

圖6 前保造型擾流方案

2.2 引擎蓋尖端位置增加密封條方案

通過在靠近引擎蓋尖端位置增加密封條，保護(hù)引擎蓋尖端免受氣流的沖擊（見圖7），經(jīng)實(shí)車驗(yàn)證，問題可解決。

圖7 密封條方案

2.3 增大引擎蓋與前保面差方案

調(diào)整前保定位孔位置（見圖8），將引擎蓋與前保面差設(shè)計(jì)值調(diào)整至4.5 mm，結(jié)合公差±2 mm，實(shí)際面差范圍為（4.5±2）mm，使高速氣流遠(yuǎn)離引擎蓋尖端（見圖9和圖10），經(jīng)實(shí)車驗(yàn)證，問題可解決。

圖8 前保位置調(diào)整方式

圖9 Base狀態(tài)

圖10 調(diào)整前保位置

2.4 優(yōu)化方案實(shí)施情況

前保造型優(yōu)化方案：在前保格柵外飾條上增加凸起特征，修模費(fèi)用少，成本不變，同時(shí)修模周期短；但涉及汽車初步造型面（Concept A Surface, CAS）變更，影響造型意圖，為保證造型風(fēng)格不變，方案未實(shí)施。

引擎蓋尖端位置增加密封條方案：根據(jù)密封條裝配位置的不同，該方案分為兩種情況。第一，密封條安裝在引擎蓋上，引擎蓋內(nèi)板需修模，存在修模周期長的問題，影響項(xiàng)目進(jìn)度，方案未實(shí)施；第二，密封條安裝在前保機(jī)艙蓋板上，機(jī)艙蓋板修模費(fèi)用低，修模周期短。但由于受周邊零件累計(jì)公差的影響，引擎蓋與密封條相對(duì)位置不穩(wěn)定（浮動(dòng)較大），導(dǎo)致在某些情況下，密封條無法保護(hù)引擎蓋尖端免受氣流的影響，或者出現(xiàn)密封條露出不均勻的精致工藝問題，方案未實(shí)施。

增大引擎蓋與前保面差方案：調(diào)整前保定位孔位置，將引擎蓋與前保面差設(shè)計(jì)值由1.6 mm調(diào)整至4.5 mm，實(shí)際面差控制在2.5 mm以上，無修模費(fèi)用及新增成本，修模周期為5天。經(jīng)批量驗(yàn)證，方案穩(wěn)健，最終得以實(shí)施。

3 結(jié)論

本文為了解決汽車引擎蓋尖端口哨聲問題，分析了口哨聲產(chǎn)生的機(jī)理，研究了可以規(guī)避引擎蓋尖端口哨聲問題的三種方案。在新車型設(shè)計(jì)開發(fā)階段，應(yīng)對(duì)風(fēng)噪電子樣機(jī)進(jìn)行檢查，提前識(shí)別引擎蓋尖端口哨聲風(fēng)險(xiǎn)。具體按以下標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：引擎蓋與前保面差設(shè)計(jì)值至少要4.5 mm，如果造型需要小面差設(shè)計(jì)，滿足不了這一要求，則需要在早期就考慮擾流方案、引擎蓋尖端位置增加密封條等方案，以期在物理樣車階段避免出現(xiàn)引擎蓋尖端口哨聲問題。此研究對(duì)規(guī)避汽車引擎蓋尖端口哨聲問題具有指導(dǎo)意義，并為后續(xù)類似棱邊風(fēng)噪問題快速解決，提供了思路及方案。

[1] 龐劍.汽車車身噪聲與振動(dòng)控制[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2015.

[2] 王亞運(yùn),孫福華,郭延龍.某SUV高速行駛風(fēng)噪問題研究[J].上海汽車,2023(4):38-43.

[3] 潘作峰,鄧玉偉,郝耀東,等.動(dòng)態(tài)密封狀態(tài)下汽車風(fēng)噪性能不確定性研究[J].汽車工程,2021,43(11):1645- 1652,1661.

[4] 曹春虎,熊輝,楊柯毅.汽車車門密封條NVH風(fēng)噪聲性能研究[J].裝備維修技術(shù),2023(5):16-20.

[5] 雷宇宇.車門密封條風(fēng)噪問題分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].時(shí)代汽車,2022(1):131-132.

[6] 張強(qiáng).氣動(dòng)聲學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2012.

Whistle Issue and Optimization of the Hood Tip on a SUV

ZHANG Dongli1,2, HUANG Chaoyong1,2, WU Xun1,2, CHEN Wenqing1,2, ZHONG Chengping1,2, DING Lingen1

( 1.Jiangling Motors Company Limited, Nanchang 330052, China; 2.Key Lab of Vehicle Noise and Vibration of Jiangxi Province, Nanchang 330052, China )

During the wind noise subjective driving evaluation of a sport utility vehicle(SUV) in the development stage, it is found that there are obvious whistles inside the SUV when the speed at 60～100km/h.The noise data is collected and analyzed, and the whistle frequency is identified to be between 1800～2200Hz.Through the diagnosis, the whistle is identified as coming from the tip of the hood. In order to solve the hood tip whistle issue, the principle of hood whistle is studied firstly;Then the schemes of adding cylindrical spoiler structure, adding sealing strip and increasing flushness between hood and front bumper are studied;Then analyzes the implementation of the above three schemes and determine to implement the scheme of increasing flushness between the hood and front bumper to 4.5 mm; Finally, it summarizes the design standards for subsequent models to avoid the hood tip whistle issue.

SUV;Hood tip;Whistle;Spoiler structure;Sealing strip;Flushness between hood and front bumper

U467.1+1

A

1671-7988(2023)22-85-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.022.015

張東力（1987－），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)槠囷L(fēng)噪性能開發(fā)，E-mail:zhangdongli168@126.com。

南昌市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目（洪科字〔2023〕137號(hào)）。