陳明 李紹磊

（國(guó)家汽車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（襄陽(yáng)））

汽車(chē)前圍是分隔發(fā)動(dòng)機(jī)艙和車(chē)廂的重要部件，其隔聲性能的好壞在很大程度上決定了駕駛員和乘客受發(fā)動(dòng)機(jī)等噪聲干擾的程度。汽車(chē)前圍隔聲是隔聲工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲最有效的方法[1]。前圍隔聲量評(píng)價(jià)方法主要有阻抗管法、試驗(yàn)室法及整車(chē)測(cè)試法。阻抗管法僅對(duì)被測(cè)樣品的小部分進(jìn)行測(cè)量，因而更側(cè)重于對(duì)材料本身隔聲性能的測(cè)試，無(wú)法有效考慮結(jié)構(gòu)特性等因素的影響，不能完全反應(yīng)被測(cè)樣品整體的隔聲性能；試驗(yàn)室法利用混響室-半消聲室測(cè)試環(huán)境，通過(guò)測(cè)量傳聲器在兩室內(nèi)的平均聲壓信號(hào)計(jì)算隔聲量。該方法對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地、測(cè)試環(huán)境及測(cè)試樣品等均有特殊要求，且實(shí)際操作復(fù)雜，無(wú)法對(duì)測(cè)試樣品做出快速評(píng)價(jià)；整車(chē)測(cè)試法是在整備車(chē)身環(huán)境下利用聲腔傳遞函數(shù)對(duì)前圍板塊進(jìn)行隔聲性能評(píng)價(jià)，該種方法降低了對(duì)測(cè)試環(huán)境和測(cè)試樣品的要求，因而易于快速開(kāi)展工作。該測(cè)試結(jié)果直觀并有效，可以指導(dǎo)汽車(chē)隔聲材料的設(shè)計(jì)和選型，可為各階段汽車(chē)產(chǎn)品的NVH設(shè)計(jì)與控制提供科學(xué)的NVH設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)工藝及控制指標(biāo)。文章以某指定車(chē)型為基礎(chǔ)，為該試驗(yàn)車(chē)型選取不同材質(zhì)的前圍隔聲墊，通過(guò)理論分析和試驗(yàn)測(cè)量，分析出該車(chē)型前圍隔聲墊材質(zhì)的體積質(zhì)量和厚度對(duì)前圍隔聲性能的影響，為改善樣車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲干擾提供了有效建議。

1 隔聲性能原理及評(píng)價(jià)函數(shù)[2-3]

1.1 隔聲性能原理

隔聲是指聲波在空氣中傳播時(shí)，用各種易吸收能量的物質(zhì)消耗聲波的能量，使聲能在傳播途徑中受到阻擋而不能直接通過(guò)的措施。

單層體積質(zhì)量均勻的構(gòu)件在受到聲波激發(fā)時(shí)，構(gòu)件的振幅大小取決于構(gòu)件的面密度、入射聲波的聲壓及頻率。構(gòu)件越重、頻率越高透射波的振幅就越小，構(gòu)件的隔聲效果也越好。復(fù)雜的隔聲構(gòu)件由一些單層構(gòu)件組成，它在隔聲機(jī)理上具有單層構(gòu)件的特性，同時(shí)又具有各種單層構(gòu)件綜合的特性。

1.2 聲腔傳遞函數(shù)

聲腔傳遞函數(shù)是通過(guò)求取響應(yīng)聲壓與激勵(lì)體積加速度的比值，亦即通過(guò)求取傳遞函數(shù)的方式，對(duì)整車(chē)的隔聲性能進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。

聲腔傳遞函數(shù)的定義，如式（1）所示。

式中：A——聲腔傳遞函數(shù)，dB，定義A=0的基準(zhǔn)值為2×10-5Pa·s2/m3;

P——測(cè)點(diǎn)聲壓，Pa；

a——揚(yáng)聲器體積加速度，m3/s2。

聲腔傳遞的隔聲性能評(píng)價(jià)是基于聲腔傳遞函數(shù)，測(cè)試過(guò)程實(shí)際是對(duì)傳遞函數(shù)的求取過(guò)程。測(cè)試項(xiàng)目的傳遞函數(shù)值越小，則表明試驗(yàn)樣品的隔聲性能越好。亦即對(duì)隔聲性能的評(píng)價(jià)值越小，則試驗(yàn)樣品的隔聲性能越好。

單純的隔聲量（TL）數(shù)值表示的是測(cè)試樣品整體的隔聲性能，為單一數(shù)值，該數(shù)值無(wú)法對(duì)汽車(chē)局部隔聲性能進(jìn)行判斷，而適用于對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行快速的整體性能判定。

實(shí)際工程應(yīng)用中往往希望得到更多的測(cè)試樣品性能信息，以便著手進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和性能提升。基于聲腔傳遞函數(shù)的隔聲性能評(píng)價(jià)需要通過(guò)必要的頻帶分析來(lái)指出測(cè)試樣品的性能特征，以確定針對(duì)性改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試樣品量體裁衣，從而促進(jìn)測(cè)試樣品的改進(jìn)和提升。

2 前圍隔聲性能實(shí)車(chē)試驗(yàn)評(píng)價(jià)

2.1 試驗(yàn)概況

文章以某乘用車(chē)為測(cè)試基礎(chǔ)，分別為其配備不同體積質(zhì)量和厚度的EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）+雙組分棉前圍隔聲墊，其中雙組分棉的面密度為450 g/m2，對(duì)其進(jìn)行基于聲腔傳遞函數(shù)的前圍隔聲性能評(píng)價(jià)，分析隔聲墊的體積質(zhì)量和厚度對(duì)試驗(yàn)樣車(chē)前圍隔聲性能的影響，并通過(guò)測(cè)試結(jié)果分析，最終完成該車(chē)型基于不同材料的前圍隔聲性能分析。該試驗(yàn)共分3個(gè)項(xiàng)目。

1）項(xiàng)目1：基礎(chǔ)件測(cè)試。選定1款前圍隔聲墊作為基礎(chǔ)件，該基礎(chǔ)件材質(zhì)為EVA材料+單層雙組分棉。將其安裝在試驗(yàn)樣車(chē)上，安裝狀態(tài)滿足試驗(yàn)要求。對(duì)基礎(chǔ)件進(jìn)行測(cè)試分析，記錄測(cè)試結(jié)果作為基礎(chǔ)件性能指標(biāo)。

2）項(xiàng)目2：不改變雙組分棉的體積和質(zhì)量，提高其面密度和厚度。在基礎(chǔ)件上增加1層雙組分棉，增加的雙組分棉與基礎(chǔ)件上覆蓋的雙組分棉相同，亦即測(cè)試件材質(zhì)為EVA材料+雙層雙組分棉。該測(cè)試件較之基礎(chǔ)件，雙組分棉的體積質(zhì)量不變，面密度和厚度增加1倍。對(duì)該測(cè)試件進(jìn)行測(cè)試，并明確記錄性能指標(biāo)。

3）項(xiàng)目3：不改變雙組分棉的面密度，提高其厚度。將基礎(chǔ)件中配備的雙組分棉更換為相同面密度，但是厚度增加的雙組分棉。對(duì)于相同面密度的材質(zhì)，厚度的增加使得材質(zhì)的體積質(zhì)量降低，因而該雙組分棉件較基礎(chǔ)件的體積質(zhì)量明顯降低。對(duì)其進(jìn)行測(cè)試并明確記錄性能指標(biāo)。

表1示出某乘用車(chē)前圍隔聲性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)項(xiàng)目隔聲墊材質(zhì)對(duì)比。

表1 某乘用車(chē)前圍隔聲性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)項(xiàng)目隔聲墊材質(zhì)對(duì)比表

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

按項(xiàng)目規(guī)定對(duì)試驗(yàn)樣車(chē)進(jìn)行前圍隔聲性能測(cè)試，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，獲取各試驗(yàn)項(xiàng)目評(píng)價(jià)值，圖1示出前圍隔聲性能試驗(yàn)聲腔傳遞函數(shù)曲線對(duì)比。通過(guò)對(duì)圖1中3個(gè)項(xiàng)目函數(shù)曲線的對(duì)比分析，可知：1）在400～800 Hz以內(nèi)，上述3個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果差異不大，而在1 000～4 000 Hz頻段內(nèi)，3個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試差異較大。由此說(shuō)明，3個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目采用的EVA+雙組分棉材質(zhì)的體積質(zhì)量及厚度的變化對(duì)中高頻段影響較大；2）項(xiàng)目2測(cè)試結(jié)果比項(xiàng)目1略好，由此說(shuō)明，對(duì)試驗(yàn)樣車(chē)在隔聲墊體積質(zhì)量相同的前提下，提高隔聲墊面密度和厚度，可適當(dāng)提高隔聲性能，但效果不是十分明顯；3）項(xiàng)目3比項(xiàng)目1測(cè)試結(jié)果略差，由此說(shuō)明，降低試驗(yàn)樣車(chē)隔聲墊的體積質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致隔聲性能下降。

圖1 某乘用車(chē)前圍隔聲性能試驗(yàn)聲腔傳遞函數(shù)曲線對(duì)比圖

2.3 隔聲墊選材分析

以試驗(yàn)分析結(jié)論為基礎(chǔ)，參考該樣車(chē)實(shí)際情況，來(lái)選取適合試驗(yàn)樣車(chē)的前圍隔聲墊，分析結(jié)果如下。

1）從隔聲性能看，項(xiàng)目2測(cè)試結(jié)果最優(yōu)，項(xiàng)目3測(cè)試結(jié)果最差，因而試驗(yàn)樣車(chē)不宜選擇項(xiàng)目3采用的隔聲墊；

2）從安裝空間、產(chǎn)品輕量化及成本需求來(lái)看，項(xiàng)目2采用隔聲墊過(guò)厚（主體厚度20～35 mm）、過(guò)重（接近于項(xiàng)目1采用隔聲墊質(zhì)量的2倍）及成本較高（增加了1層雙組分棉），因而選取項(xiàng)目2采用的隔聲墊具有一定的難度；

3）綜合考慮測(cè)試結(jié)果、車(chē)身結(jié)構(gòu)及車(chē)身輕量化等因素，認(rèn)為選取項(xiàng)目1采用的隔聲墊較為合適。如需進(jìn)一步提高前圍隔聲性能，建議適當(dāng)增加項(xiàng)目1中使用的雙組分棉體積質(zhì)量和厚度。

3 結(jié)論

汽車(chē)前圍隔聲是隔聲工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲最有效的辦法。整車(chē)狀態(tài)下進(jìn)行前圍隔聲性能判定，能夠快速有效地對(duì)不同隔聲墊進(jìn)行隔聲性能判定，并依此確定最符合測(cè)試汽車(chē)的前圍隔聲墊，該分析有利于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和部件選型。文章針對(duì)指定車(chē)型，進(jìn)行了基于不同材料的前圍隔聲性能分析，并從材料體積質(zhì)量和厚度等不同角度分析了不同隔聲墊對(duì)樣車(chē)隔聲性能的影響，完成了對(duì)測(cè)試樣車(chē)前圍隔聲墊的選型工作。為汽車(chē)前圍隔聲性能評(píng)價(jià)提供了真實(shí)有效的測(cè)試案例，也為乘用車(chē)整車(chē)隔聲性能評(píng)價(jià)工作提供了借鑒和參考。