车身密封性对车内噪声的影响

胡远志，雷雨，郑光泽，刘卫国，冯擎峰，刘西

(1.重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室，重庆 400054; 2.浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州 311228)

车身密封性对车内噪声的影响

胡远志1，雷雨1，郑光泽1，刘卫国2，冯擎峰2，刘西1

(1.重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室，重庆 400054; 2.浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州 311228)

对某微型车的车内噪声问题进行研究。分析了其车内噪声泄露的影响因素，通过对座椅、换挡机构、地板、车门、车窗、前围板和仪表等的密封性能测试，对比分析了相应的车内泄露噪声贡献量。结果表明:针对该车型的车门、车窗和座椅的密封优化效果比较显著;而当发动机冷却风扇开启时，各种密封方式对降低车内噪声的效果并不明显。

车身密封性;泄露噪声;车身部件

随着消费者经济能力的提高，对车内舒适性的要求随之变高，车内的噪声环境研究变得更为重要，噪声成为区别汽车品牌好坏的重要因素之一，因此降低车内噪声具有十分重要的意义。车身密封性能的好坏对车内噪声的影响非常大，使用合适的车身密封和隔声材料，能够有效地减少噪声向车内传播的路径和传播量，降低车内噪声。

1 影响车身密封性的因素

在汽车行驶过程中，车内感受到的噪声一般有2种:泄露噪声和气吸噪声［1－3］。泄露噪声是由车辆密封处存在的缝隙产生的;气吸噪声是由车辆行驶过程中密封处两侧压差致使密封条变形而产生的。为减少这2种噪声的传递，需要提高车辆的密封性能。

汽车车身的密封分为静密封和动密封［4］。静密封是指汽车零部件之间的连接在汽车行驶过程中不发生相对移动，例如焊接连接(如车身底板与侧围板)、橡胶连接(前后风窗玻璃)和膨胀式密封(如A柱的空腔密封);但是当汽车高速行驶时，受到不平路面或者发动机振动激励后，会使车身刚度发生变化，使连接部分出现缝隙，于是噪声会从缝隙中泄露进来。动密封是指分别密封汽车的不同零部件，使部件之间不发生相对移动或者滑动。典型零件如车门密封条、车体上的密封条和发动机盖密封等。

影响车内噪声的因素很多。从噪声源传递到汽车的噪声，一部分被车体或者隔音材料吸收或者隔断，一部分被反射回去;而没有被吸收或隔断的噪声则传递到车身内部［5］。在密封时主要考虑如下几个因素［4，6］:①部件刚度。当汽车高速行驶时，车身表面形成负压，会使部件变形，致使部件之间产生缝隙;②密封位置。汽车不同地方的密封有不同的要求，对于负压较大和有湍流的区域(如靠近后视镜、A柱和B柱等区域)有严格密封要求，既要适当改变零部件间的安装方式，也要合理地采用零部件间的连接方式;③密封件形状和密封方法。密封件不同的截面形状、厚度和与车身接触形式会影响密封时的效果;④密封材料的性能。根据前人的试验和经验，不同零部件处密封材料的组分有一定规律可循，可在满足经济型和舒适性指标的前提之下适当提高密封材料性能。

2 试验

对国产某微型车声学密封性能进行测试，并采取适当的密封手段以提高车内噪声性能。由于汽车的整体设计已经完成，但是车内噪声相对于竞争车型来说稍微偏高，因此只能在材料成本可接受的范围内适当提高其噪声性能。图1为试验车辆。

图1 试验车辆

本试验采用德国Head Recorder软件、DataRec4系列采集前端、美国PCB公司的声学传感器。分析部分采用的是Artemis分析软件。

2.1 汽车初始状态测试

在初始条件下，检查样车内部密封措施。

首先，发动机置中且位于前排座椅下部，因此前排座椅处的密封和吸隔音性能比较重要［7－8］。应防止发动机表面辐射噪声直接通过座椅处的密封间隙传入车内。试验车辆前排座椅底部使用了棉毡吸声，四周采用了橡胶密封。

其次，动力总成和排气系统等紧邻地板。为防止噪声通过地板传入，地板的隔声也比较重要。试验车辆地板表面存在一些装配孔和缝隙，车内仅铺设了一层橡胶板用来减震和隔声。

第三，车门和车窗也是密封重点。一部分发动机的辐射噪声、轮胎与地面的摩擦噪声和高速行驶时的风激励噪声会通过车门窗传递进车内。试验车辆车门边缘采用单层橡胶密封，车门内饰板无任何吸声和隔振材料。

第四，汽车前围板上有线束孔，仪表板安装在前围板上，线束孔的密封也影响车内整体噪声水平。在汽车怠速行驶时，利用声级计发现仪表板与前挡风玻璃交接处有声压级的波动，怀疑仪表板和前围板密封性能不好。

最后，在汽车行驶过程中，变速器操纵杆壳体温度过高，有发动机的辐射热量传递，因此对变速器操纵杆有密封隔热的必要。同时发动机冷却风扇每隔一段时间会启动，此时的噪声明显增加。因此，在后续测试过程中，应增加发动机冷却风扇开启时的工况研究。

在检测完车辆密封性能后，通过试验设备测试车内怠速工况时的声压级。将6个声学传感器分别布置在驾驶员左、右耳，中排中间乘员左、右耳和后排右边乘员左、右耳。为了观察车内的平均声压级，采用声能平均公式来计算平均水平。

测试结果如图2、3所示。图2为汽车初始状态冷却风扇关闭时车内噪声频谱图，图3为初始状态发动机冷却风扇开启时的车内噪声频谱图。

图2 初始状态冷却风扇关闭时车内噪声频谱图

由图2、3可以看出:原状态下风扇未开启时，车内平均声压级为51.2 dB;在冷却风扇开启工况下，平均声压级为59.1 dB，比风扇未开启时高大约8 dB。因此，对冷却风扇产生的噪声影响应该予以关注。需要进一步判别这些噪声是风扇叶片旋转产生的气动噪声，还是风扇旋转产生振动而传递进车内的结构噪声。

2.2 车身密封性能改善后测试

在测试原车初始状态车内声压级的基础上，通过不同方式分别密封汽车的各个部分，在相同的环境下对比测试不同部件密封后的效果。

2.2.1 密封主、副驾驶座椅

用不同材料分别密封主、副驾驶座椅进行测试。密封材料包括三元乙丙橡胶和吸音棉。三元乙丙橡胶在座椅边缘密封，防止噪声通过座椅底部传递到车内。吸音棉可吸收噪声，减少噪声传递量［9－10］。

密封状态如表1所示，测试结果如图4所示。图4中FAN ON和FAN OFF分别代表风扇开启和风扇关闭。

表1 主、副驾驶员座椅的密封状态

图4 密封主、副驾驶员座椅测试结果

由试验结果可以看出:相比初始状态，密封主、副驾驶员座椅处后车内噪声平均声压级下降了2～5 dB，特别是在2个座椅全部密封的情况下下降得更多。因此，座椅处的密封对车内噪声声压级影响明显，原车状态下座椅处的密封有提升的必要。忽略试验环境的影响，采用橡胶或吸音棉的密封效果相差不大，但考虑驾驶员座椅还需隔热，建议座椅下采用加强橡胶密封。

2.2.2 密封变速器换挡罩和地板

由于制造工艺的需要，在车身底板上有一些装配孔和制动系统、变速系统杆件安装孔。一般情况下，系统杆件的安装孔会用橡胶套或者橡胶软塞进行封堵。在密封性能检查时，发现变速器换挡罩发热，猜测可能是因为密封效果不好，所以采用玻璃纤维进行密封，同时密封地板上的孔洞。由于孔洞比较小，并且考虑到未来实际生产成本问题，没有在地板上铺设吸音材料和棉毡，只是用发泡的三元乙丙橡胶条粘住孔洞，用隔音棉密封住缝隙，橡胶套和橡胶软塞周围用隔音棉密封一圈，密封状态如表2所示。图5是密封变速器换挡罩和地板的测试结果，其中FAN ON和FAN OFF分别代表风扇开启和风扇关闭。

由试验结果可以看出:密封换挡罩和地板孔对车内噪声有一定优化，相比初始状态平均声压级下降了3～5 dB。同时密封换挡罩孔洞和地板通孔的效果与只密封换挡罩孔洞的效果相当。基于本次测试结果，地板通孔虽然贡献量不大，但考虑行驶时的噪声传递、空调效率、尘土进入车内，还是需要进行密封和隔绝工艺处理。而换挡罩在安装时采用刷胶方式密封。

表2 变速器换挡罩和底盘的密封状态

图5 密封变速器换挡罩和地板测试结果

2.2.3 车门隔声效果测试

车门密封性与车门挡风雨胶条的设计密切相关。车门的密封条设计要使车门在各个边界处接触均匀，并且贴合在车身上，保证在车身表面不产生较大的不平整。

首先在初始条件基础上，将所有车门关闭时的缝隙和沟槽用发泡三元乙丙橡胶粘条密封，此状态定义为整车“全密封”状态，测试该状态下车内的噪声水平。然后应用“开门法”，在“全密封”的基础上，分别拆下每一扇门的密封胶条，测试此时的噪声水平［11］，并对比初始状态时的噪声水平。

在全密封时测得的噪声可以认为是汽车车门泄露噪声较小情况下的全密封噪声Lp，使用“开门法”时测得的噪声是局部密封情况下的噪声Lp，p。局部密封噪声Lp，p与全密封噪声Lp的差值为每一扇车门泄露噪声的贡献量，而初始条件下的噪声Lp，s与全密封噪声Lp的差值为车门泄露噪声的总贡献量。密封状态如表3所示。图6为车门隔声状态测试结果，其中FAN ON和FAN OFF分别代表风扇开启和风扇关闭。

表3 车门隔声状态

由试验结果可以看出:相比初始条件，车门在全密封状态下的噪声下降了5 dB左右，因此车门密封条有改善的空间;比较局部密封情况，当分别拆开所有车门密封时，声压级的值有所不同。总体来说，中间车门的漏声量相比前门大，但隔声效果大致相当，与“全密封”相比只有1～2 dB的差值。可以进一步研究车门门铰总成和密封条安装工艺［12］，也可以进行气密性检查。

图6 车门隔声状态测试结果

2.2.4 车窗隔声效果测试

车窗隔声效果测试方法与车门隔声效果测试类似，先将所有车窗用密封胶条密封，测得“全密封”状态下的声压级值Lp，然后使用“开窗法”分别测试每一扇窗户撤去密封之后的噪声值Lp，p，并对比初始条件下的噪声值Lp，s。密封状态如表4所示。图7为车窗隔声效果测试结果，其中FAN ON和FAN OFF分别代表风扇开启和风扇关闭。

由试验结果可以看出:在车窗全密封状态下的噪声相比初始条件有所下降(下降5 dB左右);在局部密封情况下，分别拆开所有车窗密封，声压级的值有所不同，与初始状态相比有3～4 dB的差值。后续可以考虑优化车窗密封橡胶条刚度和阻尼性能，密封条安装工艺也可以考虑优化。

表4 车窗隔声效果测试

图7 车窗隔声效果测试结果

2.2.5 前围板与仪表盘密封效果测试

前围板上有很多线束孔，例如空调冷却系统通风管道等。通常情况下在连通元件之间增加密封橡胶套，避免噪声直接传递到车内。为防止密封橡胶套安装不好以致密封性能下降，在橡胶套外围垫一层隔音棉;用密封胶条密封前围板上的孔洞;在仪表板和前挡风玻璃之间用密封胶条密封。

在整车的车门、车窗和底板密封的状态下，测试全部密封之后的效果，然后在此基础上密封前围板和仪表盘，忽略试验环境的影响，发现在这两种情况下的车内声压级变化不显著。测试结果如图8、9所示。图8为风扇没有开启时，将车门等全部密封(本文简称全封)与全部密封且又密封仪表盘(本文简称全封和全封+密封仪表盘)这2种状态下的噪声对比;图9为风扇开启时这2种状态的噪声对比。在图8、9中分别描述了每个麦克风响应点的声压级，从图中可以看出两条曲线相差不大，有的地方几乎重合，可以认为前围板等处的密封条件可以接受。

图8 风扇关闭时车辆全封和全封+密封仪表盘对比

图9 风扇开启时车辆全封和全封+密封仪表盘对比

3 结论

通过对比样车在初始状态和不同密封状态下的车内噪声测试结果，得出以下结论:该样车的车门、车窗的密封优化对降低车内泄露噪声效果比较明显(降低了5 dB左右;由于前排座椅紧邻驾驶员，此处的密封也比较重要;该样车的前围板与仪表盘密封状态可以接受。不过当发动机冷却风扇开启时，各种密封方式对该样车的车内噪声提升效果并不明显。这很有可能是因为风扇的主要噪声是通过结构路径传递到车内，在后续的研究中会加以验证。

总体而言，车身的密封是降低车内噪声的第一步，也是最基础的一步。要控制好泄露噪声，提高汽车的密封性能，应适当提高密封材料的性能，特别是在噪声泄露严重的地方。这些措施对降低车内噪声有着重要的意义。

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(责任编辑 刘舸)

Effect of Vehicle Body Sealing on Interior Noise HU Yuan－zhi1，LEIYu1，ZHENG Guang－ze1，LIUWei－guo2，FENG Qing－feng2，LIU Xi1

(1.Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology for Automobile Parts，Ministry of Education，Chongqing University of Technology，Chongqing 400054，China; 2.Geely Automobile Research Institute，Hangzhou 311228，China)

According to certainminivan’s interior noise problems，factors affecting vehicle body sealing were analyzed，a series of sealing performance tests for seats，gearshift，door，window，firewall and instrument panel for this vehiclewere conducted，and corresponding contributions of noise leakage of these partswere compared.The result shows that sealing for doors，windows and seats are significant to improve vehicle interior noise.However，when the engine cooling fan is turned on，sealing methods for these parts show no obvious improvements.

body sealing;leakage of noise;body parts

U467.4+93

A

1674－8425(2014)09－0001－06

10.3969/j.issn.1674－8425(z).2014.09.001

2014－06－15

重庆市教委科学技术研究项目资助(KJ130832);重庆高校创新团队建设计划资助项目(KJTD201319); 2013年浙江省汽车安全技术研究重点实验室开放基金资助项目;2012年度汽车零部件先进制造教育部重点实验室开放基金资助项目

胡远志(1977—)，男，博士，教授，主要从事车辆工程方面的研究;通讯作者刘西(1977—)，男，博士，副教授，主要从事车辆工程方面的研究。

胡远志，雷雨，郑光泽，等.车身密封性对车内噪声的影响［J］.重庆理工大学学报:自然科学版，2014(9):1－6.

format:HU Yuan－zhi，LEIYu，ZHENG Guang－ze，et al.Effect of Vehicle Body Sealing on Interior Noise［J］. Journal of Chongqing University of Technology:Natural Science，2014(9):1－6.