乘用车声学包设计

孙成武 陈党辉 靳干 俞燕

（安徽江淮汽车股份有限公司）

车内噪声影响乘客的舒适性和安全性等，已成为车辆研究及客户关注的核心[1]。降低车内噪声，改善座舱环境是全球汽车主机厂及供应商所急于解决的问题[2]。近年来，国内的大部分主机厂在NVH方面投入了较多硬件和软件，但是总体水平和国外相比还有一定的差距[3]。一些生产NVH零部件的厂家以往主要以制造产品为主，主机厂的同步开发能力普遍较差，可提供的同步开发研究手段和分析方法并不多，受国际通行的同步开发、模块化供应和系统供货等配套方式的影响，零部件厂家已经意识到了参与主机厂NVH前期设计和匹配开发的重要性。文章简要介绍了汽车声学包设计的基本流程和主要方法，应用网络诊断计算方法和声学仿真分析软件开发出整车声学件的目标值，再根据NVH数据库（主机厂和NVH零部件厂自身创建）匹配目标值得到声学件方案，最终通过优化方案对实车的NVH性能进行优化整改，完成声学包项目的开发。

1 声学设计

目前，声学设计与整车同步开发，首先是根据一个或多个标杆车型驾乘主观评价和道路测试车内/车外噪声目标值，然后通过仿真计算设定目标值，最后在数据库中选择进行目标匹配，使整车性能平衡。与整车同步开发的声学设计开发步骤包括诊断计算、仿真分析及方案优化，这3个步骤是每个车型声学设计必须进行的。

1.1 网络诊断计算

车辆声学网络诊断计算是将驾驶员对整车噪声的感受、相互作用和驾驶经历的体验结合起来，是最大限度地提升驾驶性能的关键。开始声学网络诊断计算，首先需确认：必需与不需要的声音；提供确切声音信息给驾驶员的相应时间；有用的声音在车内/外空间的定位。

声学网络诊断计算通过4个基本进化步骤（噪声源进化、环境进化、空间进化和传递进化），能够与车身安全及热管理系统开发保持同步，连续地对整车NVH性能进行改进，这4个开发步骤在声学网络诊断计算开发的不同阶段都会发生，如图1所示。对于一个成功设计的新车型，以上每个步骤都要进行。由于不同单元之间的相互影响，全部网络诊断计算设计工作需要作为一个整体来加以考虑。

网络诊断计算是利用标杆车型进行声功率、传递函数及混响时间等的测量，并利用SEA[4]系统阻尼损失因子方程式计算得出阻尼损失因子，具体步骤如下。

1）利用校准声源测量系统（腔体）声功率。使用功率替代法，用一组麦克风直接测量声功率，其测量示意图，如图2所示。

2）测试工作状态下的近场声功率，并结合步骤1）计算工作状态下每个零部件的声功率。其测量示意图，如图3所示。

3）利用校准声源测量传递函数。其测量示意图，如图4所示。

4）按图5所示测量系统的混响时间，并利用式（1）计算系统阻尼损失因子。

式中：η——阻尼损失因子；

ω——传递函数；

t——系统混响时间，s。

1.2 数据处理

网络诊断计算完成后，利用声学软件对数据进行处理，处理包括噪声源排序、声功率净化、传递路径及排序、声全息互易法/薄弱区域成像。处理结果示意图，如图6所示，图6中红色部分为薄弱区域成像。

根据处理结果，利用声学包数据库（一般主机厂和NVH零部件厂均有自己的声学包数据库）进行目标值匹配，确定声学件的开发方案。

2 方案优化

声学包设计完成进入实车阶段后仍需要进行实车的NVH测试，当测试结果与标杆车型差距明显或有明显的缺陷时，需要进行NVH的优化处理。

2.1 薄弱部位处理

某车型实车测试结果（经网络诊断计算处理得到薄弱区域成像）发现存在局部的隔声效果薄弱部位。此时在声学包数据库中利用声学软件再次进行目标值匹配，得到优化方案后进行实物整改，采用重涂层（EPDM）来增强薄弱区域的隔声能力，同时用声学性能更好的EVA材料替代了树脂毡隔声层，如图7所示。整改完成后的实车再次进行NVH测试，发现局部薄弱部位的传递损失得到改善，如图8所示，系统整体NVH性能得到提高。

2.2 整车目标匹配

某车型的车内语言清晰度和噪声量测试结果，如图9所示，该车语言清晰度比标杆车型低了20%，比最低的目标值还低了10%左右，如图9a所示；同时500 Hz以下频率的噪声比标杆车型低，而500 Hz以上频率的噪声需降低至少10 dB，如图9b所示。

为了达到标杆车型的性能，将整车声学包目标性能重新布置，再将调整后的目标值进行数据库匹配，更新整车声学件方案，调整后的实车测试结果，如图10所示。

从图10可以看出，整车NVH性能优于或至少与标杆车型相等，且并无性能过设计现象。

除了上述2种优化方式外，还可通过降低噪声声源来调整声功率的目标值。这些优化处理都是为了弥补整车声学包设计的缺陷，提高整车NVH性能，是整车声学设计的必要步骤。

3 结论

国内自主品牌汽车的NVH设计基本上都是通过与标杆车的声学零部件对比分析来进行的，无法使整车NVH性能达到最合理的目标。文章通过声学网络诊断计算法进行汽车NVH的正向开发，较之前简单的声学零部件对比开发更加合理，利用声学数据库及控制体系能够对整车NVH目标性能进行优化配置，避免设计缺陷和过剩的现象产生。为保证汽车NVH的正向开发，应进行大量声学零部件性能的收集，建立完善的声学包数据库，同时应健全更加合理的控制体系去调控整车NVH目标。

文章为国内汽车NVH设计提供了新的思路，国内研究人员在学习国外先进技术的同时应注重创新，创建更佳的正向开发流程，从而使国内的汽车NVH技术能够达到国际领先水平。