某SUV尾门空腔噪声问题研究与优化

杜 莉，张东力

某SUV尾门空腔噪声问题研究与优化

杜 莉1，张东力2,3

（1.江西现代职业技术学院，江西 南昌 330095；2.江铃汽车股份有限公司，江西 南昌 330052；3.江西省汽车噪声与振动重点实验室，江西 南昌 330052）

某运动型多用途汽车（SUV）在开发阶段，风噪驾评时，发现车速在90 km/h以上时，车内可以听到来自后部区域的明显异常噪声。经诊断，该噪声产生部位为尾门与顶盖接合缝隙处，进一步分析该处结构是由车身顶盖、尾门、尾门密封条组成的空腔，根据风噪的分类，可以确定该问题属于空腔噪声问题。针对该问题，首先研究尾门空腔噪声产生的机理；然后研究扰流结构、密封条、调整尾门与顶盖间隙面差等方案；经批量验证，选取了增加尾门缝隙条的方式解决了该问题；最后总结经验教训，制定设计标准，避免后续的开发车型出现尾门空腔噪声问题。

SUV；空腔噪声；扰流结构；密封条；间隙面差

随着社会的发展，顾客对汽车性能要求越来越高，如驾驶性能、燃油经济性、低碳环保、智能化、振动噪声（Noise, Vibration, Harshness, NVH）等。车辆NVH作为影响顾客感受的重要性能，重要性日益凸显，特别是高速工况下的风噪声已成为影响消费者驾乘感受的一项关键性能。现在，人们在高速公路上开车的时间越来越长，对风噪的要求也越来越高。由于过大的风噪声会使驾驶员和乘员感到疲劳，影响行车的安全[1]，故要求车内整体足够安静。风噪在一定程度上能够影响顾客对产品的选择，降低车辆的风噪声，已逐渐成为各汽车厂家提高自身产品竞争力的重要手段。

根据风噪产生的原理，汽车风噪可以细分为以下四类：1）脉动噪声，是气流流过车身，在车身表面产生不稳定的压力脉动引起；2）气吸噪声，是由于车身气密性泄露，车内外空气流动引起；3）风振噪声，是由于天窗或者侧窗开启时，车身像一个共振腔引起的低频压耳感；4）空腔噪声，是由于风吹到车身表面的接合缝隙，引起空腔内气流振荡，产生噪声[1]。

本文主要研究的是尾门空腔噪声，以某SUV车型尾门空腔噪声问题解决为例，分析尾门空腔噪声的发声机理、研究不同的解决方案，总结经验教训及制定规避尾门空腔噪声问题的设计标准，指导后续车型的风噪开发。

1 问题现象及机理分析

1.1 问题现象

某SUV在样车阶段风噪驾评时，发现部分试验车，车速90 km/h以上时，车内可以听到来自后部区域的明显异常噪声，主观评估不能接受；经测试分析，异常噪声频率处于600～800 Hz之间，在该频率段，故障车主驾外耳噪声较无问题车大 3 dB(A)，如图1所示。

图1 主驾外耳噪声频谱

根据主观驾评结果，可以判断异常噪声来自于车辆后部区域，使用胶带密封的方式对后部各缝隙进行逐个排查，最终锁定异常噪声产生于尾门与顶盖接合缝隙处，密封该缝隙，异常噪声消除，问题得以解决，从风噪的种类来看，可以确定该噪声属于空腔噪声，如图2所示。

图2 尾门与顶盖接合缝隙处密封

1.2 尾门空腔噪声机理分析

当高速气流流过空腔上方时，会在空腔开口处形成不稳定的剪切层，剪切层会在空腔开口前缘处发生分离，形成气体漩涡，气体漩涡继续向空腔下游运动，漩涡与空腔后缘发生碰撞，形成噪声源，与此同时，碰撞产生的声波向空腔前端传播，传播至前边缘时与剪切层发生相互作用，从而加剧空腔前缘剪切层的不稳定性，诱导产生新的分离漩涡，由此便形成了一个反馈回路，并在空腔内部产生了高强度噪声，这就是空腔噪声的产生机理[2-5]，如图3所示。

图3 空腔噪声产生原理

图4为该款SUV尾门与车身顶盖之间形成的空腔，根据上述空腔噪声产生原理可知，当汽车高速行驶时，来自车顶的高速气流流经尾门空腔处，气体发生分离，尾门空腔内部产生高强度噪声，进而传递到驾驶舱内。

图4 某SUV尾门空腔剖面图

2 优化方案研究&实施情况

根据尾门空腔噪声产生机理，从以下几个方面进行方案研究：尾门造型优化研究；尾门与顶盖之间增加缝隙条；调整尾门与顶盖的间隙、面差等。

2.1 尾门造型优化方案

通过在尾门钣金前端增加扰流泡棉块，使高速气流尽量少进入空腔内部，降低空腔噪声，经实车验证，车内听不到尾门空腔噪声，问题可解决。如图5所示。

图5 尾门造型扰流方案

2.2 尾门增加缝隙条方案

通过在尾门与顶盖之间的缝隙处增加密封条，避免高速气流冲击空腔，经实车验证，车内听不到尾门空腔噪声，问题可解决。如图6所示。

2.3 调整车身顶盖与尾门的间隙、面差方案

如图7所示，车身顶盖与尾门的间隙，面差名义值分别为8 mm、1 mm。尝试不同的间隙、面差组合，发现将车身顶盖与尾门间隙，面差实际值分别调至5.5 mm、1.5 mm，进行实车验证，车内听不到尾门空腔噪声，问题可解决。已知该处间隙，面差的制造装配公差分别为±1.5 mm、 ±1 mm，故间隙名义值应设计成不大于4 mm，面差名义值不小于2.5 mm，才能保证车内不出现尾门空腔噪声。如图8所示。

图6 缝隙条方案

图7 车身与顶盖间隙、面差当前设计情况

图8 调整车身顶盖与尾门的间隙、面差方案

2.4 优化方案实施情况

尾门造型优化方案：在尾门钣金前端增加泡棉扰流的方案，工厂粘贴难度大，并且长时间以后有脱落的风险，该方案未实施。

尾门增加缝隙条方案：通过尾门内板修模增加密封条安装孔位，密封条通过卡扣安装，工厂易于安装，该方案得以实施。

调整车身顶盖与尾门的间隙、面差方案：间隙面差的调整，涉及尾门铰链和尾门外板的更改，修模周期长、费用高，该方案未实施。

3 总结

通过尾门空腔噪声机理分析，优化方案的研究，可以得出规避尾门空腔噪声的三种方案：1）尾门钣金前端增加扰流结构，使高速气流尽量少进入空腔内部，降低空腔噪声；2）尾门增加缝隙条，避免高速气流冲击空腔；3）控制车身顶盖与尾门的间隙、面差，减少高速气流与空腔的相互作用。

在新车型设计开发阶段，应对车身顶盖与尾门间隙、面差进行风噪电子样机（Digital Mock-Up, DMU）检查，提前识别尾门空腔噪声风险。具体按以下标准执行：车身顶盖与尾门间隙名义值不大于4 mm，并且面差名义值不小于2.5 mm，否则就需要设计缝隙条或者设计扰流结构。

[1] 庞剑.汽车车身噪声与振动控制[M].北京:机械工业出版社,2015.

[2] 蔺磊,顾彦,潘雷,等.整车风噪声性能的声学风洞试验分析[J].汽车工程学报,2019,9(3):209-213.

[3] 黄勇,黄祚华,姚鲁,等.基于CFD 和声学风洞的某SUV整车气动噪声性能提升[J].汽车工程学报,2019, 9(6):391-399.

[4] 张志飞,任辉,曹斯诗,等.平面射流的汽车天窗风振降噪特性[J].振动与冲击,2023,42(3):209-216.

[5] 宁舜山,张倩,肖伟,等.形状变化对空腔噪声的抑制效果[J].振动与冲击,2021,40(22):209-214.

Research and Optimization of the Liftgate Cavity Noise Issue on a SUV

DU Li1, ZHANG Dongli2,3

( 1.Jiangxi Modern Polytechnic College, Nanchang 330095, China;2.Jiangling Motors Company Limited, Nanchang 330052, China;3.Key Lab of Vehicle Noise and Vibration of Jiangxi Province, Nanchang 330052, China )

During the wind noise driving evaluation of a sport utility vehicle(SUV) in the develop- ment stage, it is found that obvious abnormal noise from the rear area could be heard in the vehicle when the speed is above 90 km/h. It is diagnosed the noise is generated at gap between the liftgate and the roof panel, and then it is determined to be the problem of cavity noise by the structure. Aiming at the cavity noise issue, the principle of cavity noise is studied firstly. Then the schemes of spoiler structure, sealing strip, margin and flushness adjustment between the liftgate and the roof panel are studied. After batch verification, the method of adding sealing strip is selected to solve the problem. Finally, the lessons learned are summarized, and design standards are established for the development of subsequent models to avoid the liftgate cavity noise.

SUV; Cavity noise; Spoiler structure; Sealing strip; Margin and flushness

U467.1+1

A

1671-7988(2023)21-81-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.021.017

杜莉（1988－），女，硕士，工程师，研究方向为汽车NVH性能开发，E-mail:xiyuanduli@126.com。