汽车关门声品质的评价及改进

陈桂均，邹 亮，陆 明，吴旭静，朱 晓，古 忠

(南京依维柯汽车有限公司，南京 211806)

汽车关门声品质属于汽车NVH性能之一。顾客在买车时，通常会把汽车的关门声作为衡量汽车质量的标准之一[1]。关门声品质是指在关闭车门过程中所发出的所有声音品质的综合表现。汽车在关门过程中，会产生一系列的冲击噪声，包括车门门板、车身板件以及门锁(锁体和锁扣)等振动所产生的噪声。因此汽车关门声可看作是车门所有相关部件所产生的一系列冲击噪声的集合[2]。通过调查发现，客户所希望的关门声为厚重、低沉、无杂音[3]。本文对汽车关门声产生机理和评价方法进行探讨，提出一般性的工程控制策略，并针对某轻客的关门声品质进行改进。

1 汽车关门声产生机理及评价方法

1.1 汽车关门声产生机理

汽车关门声的产生首先要考虑车门外板、门锁、密封条等设计因素，设计方面的缺陷会导致异常的响声；其次车门制造精度等生产因素也会导致异响的产生。异响通过传递，最终被感知。关门声传递途径分为声源层、信号层和感知层[4],如图1所示。

图1 汽车关门噪声产生机理图解

1.2 关门声品质的评价方法

1.2.1 客观评价

消费者对关门声的感觉有紧密联系的心理声学性能指标，决定车门声品质好坏的三个因素是尖锐度、响度、震颤。尖锐度和响度是两个心理声学度量参数，已发展为准确表征人类对声音感知程度的两个参数。尖锐度是反应噪声频率分布的一个量度，反映了高频段成分和低频段声音成分的比率关系。响度是表征声音强度的一个量度，它考虑了特征频带分布和人耳的掩蔽效应对声音的影响。震颤反映车门关闭首次冲击时产生音调的持续长度，如果音调是高频，其声音听起来像铃铛声；如果是低频感觉像震颤声音[5]。

本文采用声压级、响度和时频图谱来客观评价关门声品质，其中声压级表示声音的强弱，响度描述声音的响亮程度，声音的时频图谱能反映其尖锐度和震颤。通常采用双耳人工头声学测试系统测试关门声品质的上述三项指标，通过分析人体各部位对人耳听觉造成的影响，将影响较大的部位，如肩膀、头部、耳廓等做成人体模型，并将传统麦克风放入左右耳中(即称为人工头),以实现准确的双耳声学信号采集[6]，如图2(a)所示。本文采用LMS振动及噪声测试设备(带人工头)进行关门声品质的声压级、响度和视频图谱的客观测试。

1.2.2 主观评价

关门声是否悦耳、让人感到舒适、给人品质感，人的主观感受是最重要的，试验数据仅作为参考。主观评价方法有成对比较法、分组成对比较法、语义细分法、评分法等[4]。其中，评分法是评价人员通过现场实车开门/关门试听，或者在专门的音质评价间对开门/关门声品质测试录音进行回放(如图2(b)所示),然后进行评分的方法。多采用10分制主观评价表[7]，见表1。

表1 车门声品质主观评分表

通常采用主客观评价相结合的方法对关门声品质进行综合评判，如图2(c)所示。

(b) 10分制主观评价 (c) 主客观相结合

图2 主客观评价及相关性

2 某轻客关门声品质现状及改进

根据汽车关门声产生机理分析，关门声品质的提升需要从声音的产生和传递两个方面去控制。声音的产生包括相关零部件直接撞击产生的声音以及零部件振动产生的声音；声音的传递包括吸音和隔音两个方面。

2.1 现状分析

某轻型客车关门声品质主观评价不好，不够沉闷且杂音较多，有异响、耳旁存在压迫感。经过客观测试并和进口标杆车对比，见表2(以副驾驶员侧为例)，可以看出，该轻客关门声品质和对标车存在较大差距，需要提升。

表2 某轻客副驾驶员侧关门声品质客观对标测试

2.2 改进措施

该轻客开发已经处于工装样车试装阶段，车门总质量、车身本体的刚度、车门铰链的刚度已经确定，不能做大的更改，主要从局部设计变更和生产工艺控制两方面做改进。

2.2.1 整车密封性改进

整车密封性对关门声品质影响较大，整车密封性差，会导致关门声不够厚重，给人一种廉价车的感觉。该轻客密封性试验发现，车身存在较多的孔洞、缝隙没有处理，密封性较差。按照白车身涂胶方案，实施焊缝密封胶、点焊密封胶的涂覆，避免漏涂、涂覆不到位的问题。

另外，取消多余的孔位。对需要保留的孔位用堵塞、堵片进行密封，重要的区域如B柱下方地板孔洞、地板横梁孔洞、发动机舱孔洞、翼子板内侧孔洞等，一共用了14种堵塞和2种孔贴膜。

密封改进后的样车，在车内密闭环境下打开烟雾计释放烟雾一段时间后，车辆没有烟雾向外渗漏，表明密封性改进良好。

2.2.2 其他改进措施

1) A立柱声腔隔断。该轻客在关门过程中，A柱空腔区域存在异响。通过在总装内饰车间使用赛欧泡沫填缝剂，对A柱空腔进行隔断，消除异响。

2) 提升车门刚度。关门过程中，该车车门外板有震颤现象。在前门外板内壁上粘贴阻尼胶片，提升车门外板的刚度，降低关门颤动异响。

3) 增加减压密封条。密封条对关门声品质影响较大，检查门框密封条的泡型、硬度都合适，排气孔间距也正常，参照竞品车型，在前门内板靠门锁侧上部增加减压密封条来与门框配合[8]。

4) 车门锁包塑。检查门锁机构，锁栓和撞击区域都是金属接触，关门时容易产生金属与金属的撞击声音。对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。

5) 车门总成质量控制。左车门在关闭过程中，门内部有金属撞击异常响声。检查工装样车，发现车门防撞梁和车门贴合不严密，间隙过大，设计间隙2 mm，但实际车辆间隙在3～5 mm之间，导致车门防撞梁和车门之间的涂胶失效，关门时车门防撞梁直接和门外板碰撞从而产生异响。通过控制前门防撞梁与外板之间的间隙到设计值内，按照涂胶区域进行涂胶，胶线要求连贯，不得有断点和凸点，不得多涂和漏涂。

6) 玻璃升降异响控制。车窗玻璃升降系统精密度会影响关门声，主要表现为车窗升降系统精密结合紧密关门时会产生车窗晃动杂音，玻璃共振声音明显。图3中窗框导轨凸台部分消失或者变形严重，影响密封条的安装及升降器玻璃升降。通过工艺控制凸台结构，从而保证玻璃升降正常无异响。

(a) 设计状态 (b) 实物状态

3 关门声品质改进效果评价

对改进后的样车副驾驶门分别进行客观评价和主观评价，判断改进效果。

3.1 客观评价数据

1) 声压级。改进前、后的关门声声压级如图4所示，从77.82 dB(A)降低到72.55 dB(A)，降幅明显。

图4 改进前后的声压级

2) 响度。改进前、后的关门声响度如图5所示，从51.35宋降低到37.09宋，降幅明显。

图5 改进前后的响度

3) 时频图谱。图6为改进前、后的关门声时频图谱。可以看出，改进后关门声的低频成分较弱且衰减快(钣金辐射声减弱、关门声的低频成分也减弱，车门内、外板内以及门锁内部金属撞击减少)，中高频成分能量减弱，2 000 Hz附近高频成分消失或能量减弱，改进效果良好。

(a)改进前

(b)改进后

3.2 主观评价

经组织专业评价人员按表1的10分制主观评价表对改进前后的工装样车关门声品质进行评分，共计6名评价人员，结果显示均分由改进前的6.9分提升到改进后的8.2分，最终评价结果显示为满意。

3.3 主客观综合评价

从3.1客观评价可以看出，改进后的关门声的声压级和响度下降幅度大，低频成分较弱且衰减快，中高频成分能量减弱。3.2的主观评价表明，关门声品质从“可接受”等级提升为“很好”的等级。专业测评人员的主观感觉和客观评价一致，表明对某轻客关门声品质的改进措施效果良好。

4 结束语

本文探讨了汽车关门声产生机理及评价方法，结合某轻客实际状况，从设计角度和工艺控制角度进行了一系列的声品质改进，对改进后的样车分别进行关门声品质的客观评价和主观评价，结果表明改进效果良好。