汽车车门声品质方法的研究

李凯，王金立，袁飞，王国刚

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽车车门声品质方法的研究

李凯，王金立，袁飞，王国刚

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

为了提高汽车开关门声的声品质，通过主观与客观相结合的方法来评价车门声，分析了汽车车门声的产生机理，同时详细介绍了车门声的采集及分析过程。通过实际车门声与目标车门声进行对比分析，找出改进方向，最终提高了车门声的声品质。

车门声；主观评价；响度；尖锐度

Abstract:In order to improve the sound quality of vehicle door switch, the door to evaluate the sound by subjective and objective methods, analyzes the produce mechanism of vechicle door sound, while details of the acquisition and analysis process of the sound of the door. Through the contrast analysis of the actual door sound and the target door sound, the improvement direction is found, and the sound quality of the vehicle door is omproved finally.

Keywords: Door sound; Subjection evaluation; Loudness; Sharpness

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-44-03

引言

汽车开关门的声品质是客户对汽车第一印象的重要部分，通常客户会通过车展或者4S店去感受汽车的开关门声，同时主观上会根据声品质的好坏给整车一个最初的档次定位。

目前国内许多主机厂及高校都加大了对汽车车门声品质的研究与投入。主观评价和客观试验相结合是评价噪声最基础、最有效的手段[1-2]。杨川[3]通过有限元分析动能及门锁力等及试验相结合的方法对汽车关门声的低频问题进行了研究。蔺磊[4，5]团队基于心里声学参数对对大量的车辆的车门声进行了分析，并提出了尖锐度溢值的指标，同时指出通过加强后门锁及后侧围区域的刚度提高车门声品质的方法。王长山，张立军[6]研究了基于A计权声压级时频特性的汽车关门声品质评价，建立了Zwicker瞬时响度与时变响度，Moore瞬时响度与时变响度和尖锐度的计算模型，分析了各种模型对汽车关门声品质评价的适应性，并建立了主观评价方法，通过对声音样本的评价，验证了其方法的可行性。

以上大部分是基于汽车关门声的研究，对汽车开门声的研究较少。其中朗德声学公司的Klaus.Genuit教授对车门声品质的研究较为深入，他基于主观评价的方法，对大量竞品车型的车门声进行统计，结合人工合成的理想车门声，设定了一个目标车门声，在对标过程中不断的优化设计车门声品质。

1 车门声的目标

1.1 声音样本的采集

要想知道我们需要什么样的车门声必须先了解竞品车型的车门声，所以先采集大量的竞品车型的声音样本。采集数据可以利用多通道的数据采集系统及模仿人耳的人工头，采集数据时人工头的位置一定要模拟大多数人开关门的位置，这样才能保证采集的声音样本真实有效。如图1为某车型车门声试验时，传感器布置图。

图1 车门声采集布置图

1.2 主观评价

对采集的声音样本进行主观评价，其前提是需要有一个主观评价的团队，而主观评价的人员受到各方面的影响，如社会背景，听力训练，同时还受到监听环境的影响，所以主观评价团体至少要有一半以上的受过专业训练的 NVH工程师，也要有一些非专业人士参与，主观评价人数不少于5人。主观评价声音样本需是人工头采集的数据，同时主观评价时需要用高保真的设备对采集的声音样本进行回放。如下图2，图3是用15名人员对10辆不同的竞品车进行的主观评价的结果。不同车型的车门声差异很大，开门声较好的车型关门声不一定时最好的。所以在研设计门声时一定要兼顾开门声与关门声。

图2 开门声评价结果

图3 关门声主观评价结果

1.3 目标车门声定义

对竞品车型开关门声不仅要进行主观评价，还要结合数据及频谱特性进行客观分析。根据对采集数据声压级大小，响度大小，尖锐度大小等的分析统计。同时结合采集的声音样本，采用滤波回放等手段，最后得出我们期待的较好的车门声。好的车门声主要能量集中在200Hz以下的低频，车门声声压级不宜过高，不能有突出的调制成分，无连击及多次激励现象发生。根据经验，要想设计好的车门声，尽量多采集豪华轿车的车门声为基准。

2 开关门声的测试及分析

关门声受到关门速度影响，开门声受到开门力的大小影响，如下图统计了不同人开门力的参数，不同的人对同一款车型关门力是不同的，这样进行噪声样本采集时需要多次测量取中间值，保证测量数据的真实有效。

图4 不同车型开门力统计

2.1 开门声品质分析

如图5，图6对某B级别车行的开门声进行了分析，通过主客观分析发现，此车型的开门声频率较高，整体声压级较大，且在400-700Hz频率范围内噪声突出。在1000Hz以上及500Hz响度较大。同时此车的关门声频率也较高，可达到 2000Hz以上，且关门声总体声压级较高，响度分析发现200Hz以上频率响度较大。

图5 目标开门声与实际开门声小波分析

图6 目标开门声与实际开门声响度对比

2.2 关门声品质分析

如图7，图8对关门声进行了测量对比分析。通过主客观分析发现，此车型的开门声频率较高，2kHz以上频率成分较多，整体声压级较大，响度主要集中在几个特定的频带，主要集中在不期望出现的2.5-5.5kHz范围内。

图7 目标关门声与实际关门声小波分析

图8 目标关门声与实际关门声响度对比

对关门声进行了剖析:通过对采集振动及噪声信号进行分析得出：关门产生的噪声是从门的锁芯开始相互作用产生的撞击及密封条拍击和车内的空腔共振。进一步对噪声频谱分析可知，最先出现的高频成分且持续时间相对较长的噪声与锁芯机构部件有关，接下来的几次拍击与锁芯接触瞬间及密封条接触瞬间相互撞击有关，最后持续时间最长中低频成分为车内空腔噪声。

3 车门声优化

图9 优化锁芯机构前后噪声对比

图10 优化密封条前后噪声对比

根据车门声产生的机理可知，车门声与门锁结构，密封条以及车门模态有关，所以从以上几个方面着手优化。主要是提高锁芯机构的强度；同时锁栓机构的锁栓采用橡胶垫圈进行隔振处理；锁栓的撞击机构外部涂上一层耐磨的复合材料用以减少撞击时的声音；优化密封条，采用吸振性能更好的密封条；车门板内部粘贴阻尼材料用来约束门板的振动；

优化后关门声的高频成分显著降低，减低约 6dB（A）与低频成分噪声增大约0-3dB（A），达到了最初设想的理想车门声的目的，总体优化效果明显。

4 结论

本文讨论了车门声的采集，主观评价，车门声的产生机理及优化方法。

（1）车门声的定义要基于大量的竞品车进行。

（2）优化车门声时主观评价的同时要基于竞品车型的频谱进行对比分析，找出差异。

（3）详细剖析车门声的产生机理，从门锁机构，密封条，门板等方面进行优化，可以大大提高车门声的声品质。

[1] Gonzalez A.Sound Quality of Low-frequency and Car Egine Noises After Active Noise Control [J]. Journal of Sound and Vibration,2003,265(3); 663-679.

[2] Lee Hyun-Ho,Lee Sang-Kwon. Objection Evaluation of Interior Noise Booming in a Passenger Car Based on sound Metrics and Artificial Neural Networks [J]. Applied Ergonomics, 2009, 40(5) ;860-869.

[3] 杨川,于德介.汽车关门噪声优化方法研究[J].汽车工程.2013（3）：243-248.

[4] 蔺磊,顾彦,等.汽车关门声品质的优化研究[J].北京汽车.2012（3）：35-39.

[5] 蔺磊,顾彦,等.汽车关门声品质评价方法的研究[J].汽车工程学报.2012（2）：129-133.

[6] 王长山,张立军. 汽车关门声品质评价方法的研究[J].汽车工程，2011（33）：901-906.

The study on Optimization method of Vehicle door sound Quality

Li Kai, Wang Jinli, Yuan Fei, Wang Guogang
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

U463.8 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)18-44-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.016

李凯，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。