轻型客车车身降噪方案设计
潍柴动力上海研发中心 余浪 代诗环 王鹏 居建春
摘要：某轻型客车在定型试验过程中发现车内噪声偏高，为此对试验车进行了分析，从隔音、吸音和减振的角度制定了降噪方案。
通过采取使用声学包材料；结合气密性试验封堵气密性泄露点，提高整车密封性，减少噪声传递到车内的路径等措施，有效地解决了车内噪声偏高的问题。
关键词：轻型客车 车身 降噪
车内噪声是衡量汽车NVH 性能的重要指标，直接影响车内乘员的舒适性。
各主机厂在新车型开发过程中都非常重视这项指标，并通过多种途径降低车内噪声。
1试验车噪声问题
在开发某欧系轻型客车过程中，定型试验时发现车内噪声较高，与国外某标杆车在90 km/h 的时候相差近5 dB （A ）（图1）,定置怠速时相差近9 dB （A ），严重影响驾乘舒适性。
图1车内驾驶员耳旁噪声的对比
欧系轻型客车为承载式车身，车身内噪声主要来源于发动机、底盘部件、胎噪和高速行驶的风噪。
表1给出了发动机噪声和排气噪声与国外标杆车的对比结果，从试验数据可以看出，在定置怠速情况
下，发动机噪声值和排气噪声值都比较接近。
但车内噪声比较大，差距非常明显，说明样车车身本身的吸音/隔音性能较差。
需要在车身结构和声学包材料方面进行合理的设计，以达到良好的噪声水平，提升车内乘员的舒适性。
表1 外部噪声的对比
2降噪方案
降低车内噪声的主要途径是控制噪声传播和抑
制车身振动。
通过对试验车进行分析，并结合欧系轻客的车身结构特点、车身内的噪声频率结构及其
空间分布特点、发动机舱噪声频率结构，设定了如图2所示的降噪思路。
a.针对发动机舱内的发动机噪声，优化前围防火墙隔音材料参数，提升车身隔音性能；
b.针对样车进行气密性试验分析，封堵 车身上所有的泄露点；
c.在侧围及顶盖采用吸音材料降低车身内的中、高频噪声；
d.用阻尼材料降低因车身钣金自身振动而产生的噪声。
图2 降噪方案
3方案实施
3.1 发动机舱的隔音
发动机舱噪声的来源是发动机和变速箱产生的噪声，主要为中、低频噪声。
重新调整前围隔音垫结构，取消了铝箔加玻璃纤维的隔音垫，采用热轧无纺布（40 g/m 2
）+毛毡（1 300 g/m 2
）+双向无纺布（100 g/m 2
）的隔音垫（图3）。
经试验，该材料在1 000 Hz 时隔音系数为1.15（图4）。
图3 前围隔音垫结构
图4 隔音垫的隔音效果
3.2 车身的密封隔音
车身装配完成后，由于白车身的焊接胶和密封胶涂抹不到位，内部的空腔没有隔断，工艺孔未封堵，零件装配不到位以及设计考虑不周全等原因而导致存在各种泄露点，而这些泄露点恰恰是外部噪声传入车内的主要途径。
通过气密性试验查找泄漏点并进行封堵，从而隔绝车辆在行驶过程中的外部噪声泄露到驾驶室内部。
3.2.1气密性试验方法
气密性试验采用0.25 INWC （62.5Pa ）正压测试。
通过持续输送空气到白车身内部（或车身总成内部），并维持车身内部压力高于大气压力0.25INWC ，测量此时所需输送至车内的气体流量（图5），即为其泄漏量。
图5 车身总成气密性试验
0.20.40.60.811.2隔音系数
频率（HZ ）
3.2.2试验车的密封性能
对标杆车和试验车分别进行整车气密性试验，结果表明试验车整车泄露量比标杆车高51.8SCFM （图6），因此该车型密封性还有较大提升空间。
具体思路是：首先对白车身进行气密性试验，查找和封堵白车身上的泄露点；然后将该白车身装配成整车，再进行气密性试验，查找整车上的泄漏点。
图6 试验车与标杆车的整车泄漏量对比
3.2.3白车身密封性能的提升
随机抽取1台白车身进行气密性试验。
经检查，产品在开发过程中未考虑设计空腔隔断，因此首先
验证空腔隔断对白车身气密性的影响，临时方案采用往空腔注射发泡聚氨酯实现空腔隔断的功能（图7）。
图7 空腔隔断临时方案
通过试验对比，结果表明未添加空腔隔断和添加空腔隔断的白车身泄露量相差近40SCFM 。
通过不
断试验，最终定义了如图8所示的空腔隔断位置和产品方案。
图8
空腔隔断的分布图
对添加了临时空腔隔断的白车身继续进行气密性试验，发现白车身上依然存在很多泄漏点。
表2列出了泄露量排在前5位的部位，图9给出了其中1个问题的产生原因和解决措施。
按照此思路将白
车身上的所有泄露点进行了梳理和封堵，最终白车身的泄露量降为82.5SCFM （1#
SCFM=0.0283Nm 3
/min ），比优化前降低了72.6SCFM （图10）。
表2 白车身的主要泄露点
5
雨刮安装孔（右侧）
3.0
图9 泄露点的原因分析
193.8
245.6
图10 优化前、后白车身泄漏量的对比
3.2.4整车密封性能的提升
将优化后的白车身装配成整车进行气密性试验，表3列出了排在前5位的主要泄露点，因此密封性提升也是围绕这些泄露量大的零部件展开。
图11给出了针对泄露量排在第1位的加油口盖处的优化方案。
按照此思路对其它主要零部件进行了整改。
最终整车泄露量为176.4 SCFM ，优于标杆车。
表3 车身总成主要泄露点
图11 加油口盖处的改进建议
图12 优化前、后整车泄露量的对比
3.3 吸音方案设计
在噪声源周围布置一些吸收声能的多孔材料。
当声波进入材料孔隙时，引起孔隙中空气和材料细小纤维的波动；由于摩擦和粘滞阻尼的作用，传播中的噪声声能转变为热能，减少了声能的反射量，从而起到降噪的目的。
吸声材料的吸声系数与入射声波的频率有密切关系。
当声波处于低频时，吸声材料孔隙中的空气在单位时间内的振动次数比较少，对声波的衰减作用不大，吸声系数很低；随着声波频率的提高，吸声材料孔隙中的空气在单位时间内的振动次数逐渐增加，对声波的衰减作用也逐渐增加，吸声系数不断增大。
车内噪音主要为中、高频噪音，吸音材料的吸音系数直接影响吸音效果。
表4列出了几种常用吸音材料的吸音系数，相对而言矿棉和聚氨酯吸声材料相接近，但矿棉的成本比聚氨酯吸声材料要低很多，因此最终选择矿棉为吸音材料，布置在侧围和顶棚的内部（图13）。
154.1
82.5
50100150200
优化前
优化后泄露量(S C F M )
245.6
176.4
表4 3种常用吸音材料的吸音系数
图13 矿棉的分布
3.4 减振方案设计
车内噪声的另外一个主要途径就是金属薄板振
动产生的噪声，目前常采用阻尼降噪技术作为应对
措施。
从减振的角度看，就是将机械振动的能量转
变成热能或其他可以损耗的能量，从而达到减振目
的。
阻尼垫合理分布才能达到良好的减振效果，通
过对白车身进行模态分析（图14）找出车身的刚性
薄弱点，确定了如图15所示的阻尼垫分布位置。
图14 白车身的模态分析
衡量材料阻尼特性的参数是材料损耗因子。
最
终选择某公司以丁基橡胶为基材、无污染的HSTM
203H高密度阻尼垫，其损耗因子＞0.32（200 Hz以
内），具有良好的减振性能。
图15 阻尼垫的分布位置
同时，优化了外板零件与骨架之间的减振胶的
特性，采用了弹性更好的减振胶（图16），以减少
外板的振动。
图16优化减振胶的特性
4结论
a.通过系统地实施降噪声的方案，驾驶室内噪
声相对优化前降低了约3dB(A)，优于国内其它竞争
对手。
b.因车身结构已定型以及受成本限制的原因，
驾驶室内噪声与国外标杆车仍有约2dB(A)的差距。
c.空腔隔断对车身密封性能有重大影响。
参考文献
[1]黄金陵.汽车车身设计[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2]何彦红，唐博.3M降噪材料及其在汽车中的应用. 3M中国有限公司，2010.
[3]中国汽车工程学会.汽车工程手册3-造型与车身设计篇[M].北京：北京理工大学出版社，2010.。