汽車車門聲品質(zhì)方法的研究

李凱，王金立，袁飛，王國剛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車車門聲品質(zhì)方法的研究

李凱，王金立，袁飛，王國剛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

為了提高汽車開關(guān)門聲的聲品質(zhì)，通過主觀與客觀相結(jié)合的方法來評(píng)價(jià)車門聲，分析了汽車車門聲的產(chǎn)生機(jī)理，同時(shí)詳細(xì)介紹了車門聲的采集及分析過程。通過實(shí)際車門聲與目標(biāo)車門聲進(jìn)行對(duì)比分析，找出改進(jìn)方向，最終提高了車門聲的聲品質(zhì)。

車門聲；主觀評(píng)價(jià)；響度；尖銳度

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

汽車開關(guān)門的聲品質(zhì)是客戶對(duì)汽車第一印象的重要部分，通常客戶會(huì)通過車展或者4S店去感受汽車的開關(guān)門聲，同時(shí)主觀上會(huì)根據(jù)聲品質(zhì)的好壞給整車一個(gè)最初的檔次定位。

目前國內(nèi)許多主機(jī)廠及高校都加大了對(duì)汽車車門聲品質(zhì)的研究與投入。主觀評(píng)價(jià)和客觀試驗(yàn)相結(jié)合是評(píng)價(jià)噪聲最基礎(chǔ)、最有效的手段[1-2]。楊川[3]通過有限元分析動(dòng)能及門鎖力等及試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)汽車關(guān)門聲的低頻問題進(jìn)行了研究。藺磊[4，5]團(tuán)隊(duì)基于心里聲學(xué)參數(shù)對(duì)對(duì)大量的車輛的車門聲進(jìn)行了分析，并提出了尖銳度溢值的指標(biāo)，同時(shí)指出通過加強(qiáng)后門鎖及后側(cè)圍區(qū)域的剛度提高車門聲品質(zhì)的方法。王長山，張立軍[6]研究了基于A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)時(shí)頻特性的汽車關(guān)門聲品質(zhì)評(píng)價(jià)，建立了Zwicker瞬時(shí)響度與時(shí)變響度，Moore瞬時(shí)響度與時(shí)變響度和尖銳度的計(jì)算模型，分析了各種模型對(duì)汽車關(guān)門聲品質(zhì)評(píng)價(jià)的適應(yīng)性，并建立了主觀評(píng)價(jià)方法，通過對(duì)聲音樣本的評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了其方法的可行性。

以上大部分是基于汽車關(guān)門聲的研究，對(duì)汽車開門聲的研究較少。其中朗德聲學(xué)公司的Klaus.Genuit教授對(duì)車門聲品質(zhì)的研究較為深入，他基于主觀評(píng)價(jià)的方法，對(duì)大量競品車型的車門聲進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合人工合成的理想車門聲，設(shè)定了一個(gè)目標(biāo)車門聲，在對(duì)標(biāo)過程中不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)車門聲品質(zhì)。

1 車門聲的目標(biāo)

1.1 聲音樣本的采集

要想知道我們需要什么樣的車門聲必須先了解競品車型的車門聲，所以先采集大量的競品車型的聲音樣本。采集數(shù)據(jù)可以利用多通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及模仿人耳的人工頭，采集數(shù)據(jù)時(shí)人工頭的位置一定要模擬大多數(shù)人開關(guān)門的位置，這樣才能保證采集的聲音樣本真實(shí)有效。如圖1為某車型車門聲試驗(yàn)時(shí)，傳感器布置圖。

圖1 車門聲采集布置圖

1.2 主觀評(píng)價(jià)

對(duì)采集的聲音樣本進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，其前提是需要有一個(gè)主觀評(píng)價(jià)的團(tuán)隊(duì)，而主觀評(píng)價(jià)的人員受到各方面的影響，如社會(huì)背景，聽力訓(xùn)練，同時(shí)還受到監(jiān)聽環(huán)境的影響，所以主觀評(píng)價(jià)團(tuán)體至少要有一半以上的受過專業(yè)訓(xùn)練的 NVH工程師，也要有一些非專業(yè)人士參與，主觀評(píng)價(jià)人數(shù)不少于5人。主觀評(píng)價(jià)聲音樣本需是人工頭采集的數(shù)據(jù)，同時(shí)主觀評(píng)價(jià)時(shí)需要用高保真的設(shè)備對(duì)采集的聲音樣本進(jìn)行回放。如下圖2，圖3是用15名人員對(duì)10輛不同的競品車進(jìn)行的主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果。不同車型的車門聲差異很大，開門聲較好的車型關(guān)門聲不一定時(shí)最好的。所以在研設(shè)計(jì)門聲時(shí)一定要兼顧開門聲與關(guān)門聲。

圖2 開門聲評(píng)價(jià)結(jié)果

圖3 關(guān)門聲主觀評(píng)價(jià)結(jié)果

1.3 目標(biāo)車門聲定義

對(duì)競品車型開關(guān)門聲不僅要進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，還要結(jié)合數(shù)據(jù)及頻譜特性進(jìn)行客觀分析。根據(jù)對(duì)采集數(shù)據(jù)聲壓級(jí)大小，響度大小，尖銳度大小等的分析統(tǒng)計(jì)。同時(shí)結(jié)合采集的聲音樣本，采用濾波回放等手段，最后得出我們期待的較好的車門聲。好的車門聲主要能量集中在200Hz以下的低頻，車門聲聲壓級(jí)不宜過高，不能有突出的調(diào)制成分，無連擊及多次激勵(lì)現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，要想設(shè)計(jì)好的車門聲，盡量多采集豪華轎車的車門聲為基準(zhǔn)。

2 開關(guān)門聲的測試及分析

關(guān)門聲受到關(guān)門速度影響，開門聲受到開門力的大小影響，如下圖統(tǒng)計(jì)了不同人開門力的參數(shù)，不同的人對(duì)同一款車型關(guān)門力是不同的，這樣進(jìn)行噪聲樣本采集時(shí)需要多次測量取中間值，保證測量數(shù)據(jù)的真實(shí)有效。

圖4 不同車型開門力統(tǒng)計(jì)

2.1 開門聲品質(zhì)分析

如圖5，圖6對(duì)某B級(jí)別車行的開門聲進(jìn)行了分析，通過主客觀分析發(fā)現(xiàn)，此車型的開門聲頻率較高，整體聲壓級(jí)較大，且在400-700Hz頻率范圍內(nèi)噪聲突出。在1000Hz以上及500Hz響度較大。同時(shí)此車的關(guān)門聲頻率也較高，可達(dá)到 2000Hz以上，且關(guān)門聲總體聲壓級(jí)較高，響度分析發(fā)現(xiàn)200Hz以上頻率響度較大。

圖5 目標(biāo)開門聲與實(shí)際開門聲小波分析

圖6 目標(biāo)開門聲與實(shí)際開門聲響度對(duì)比

2.2 關(guān)門聲品質(zhì)分析

如圖7，圖8對(duì)關(guān)門聲進(jìn)行了測量對(duì)比分析。通過主客觀分析發(fā)現(xiàn)，此車型的開門聲頻率較高，2kHz以上頻率成分較多，整體聲壓級(jí)較大，響度主要集中在幾個(gè)特定的頻帶，主要集中在不期望出現(xiàn)的2.5-5.5kHz范圍內(nèi)。

圖7 目標(biāo)關(guān)門聲與實(shí)際關(guān)門聲小波分析

圖8 目標(biāo)關(guān)門聲與實(shí)際關(guān)門聲響度對(duì)比

對(duì)關(guān)門聲進(jìn)行了剖析:通過對(duì)采集振動(dòng)及噪聲信號(hào)進(jìn)行分析得出：關(guān)門產(chǎn)生的噪聲是從門的鎖芯開始相互作用產(chǎn)生的撞擊及密封條拍擊和車內(nèi)的空腔共振。進(jìn)一步對(duì)噪聲頻譜分析可知，最先出現(xiàn)的高頻成分且持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長的噪聲與鎖芯機(jī)構(gòu)部件有關(guān)，接下來的幾次拍擊與鎖芯接觸瞬間及密封條接觸瞬間相互撞擊有關(guān)，最后持續(xù)時(shí)間最長中低頻成分為車內(nèi)空腔噪聲。

3 車門聲優(yōu)化

圖9 優(yōu)化鎖芯機(jī)構(gòu)前后噪聲對(duì)比

圖10 優(yōu)化密封條前后噪聲對(duì)比

根據(jù)車門聲產(chǎn)生的機(jī)理可知，車門聲與門鎖結(jié)構(gòu)，密封條以及車門模態(tài)有關(guān)，所以從以上幾個(gè)方面著手優(yōu)化。主要是提高鎖芯機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度；同時(shí)鎖栓機(jī)構(gòu)的鎖栓采用橡膠墊圈進(jìn)行隔振處理；鎖栓的撞擊機(jī)構(gòu)外部涂上一層耐磨的復(fù)合材料用以減少撞擊時(shí)的聲音；優(yōu)化密封條，采用吸振性能更好的密封條；車門板內(nèi)部粘貼阻尼材料用來約束門板的振動(dòng)；

優(yōu)化后關(guān)門聲的高頻成分顯著降低，減低約 6dB（A）與低頻成分噪聲增大約0-3dB（A），達(dá)到了最初設(shè)想的理想車門聲的目的，總體優(yōu)化效果明顯。

4 結(jié)論

本文討論了車門聲的采集，主觀評(píng)價(jià)，車門聲的產(chǎn)生機(jī)理及優(yōu)化方法。

（1）車門聲的定義要基于大量的競品車進(jìn)行。

（2）優(yōu)化車門聲時(shí)主觀評(píng)價(jià)的同時(shí)要基于競品車型的頻譜進(jìn)行對(duì)比分析，找出差異。

（3）詳細(xì)剖析車門聲的產(chǎn)生機(jī)理，從門鎖機(jī)構(gòu)，密封條，門板等方面進(jìn)行優(yōu)化，可以大大提高車門聲的聲品質(zhì)。

[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] 楊川,于德介.汽車關(guān)門噪聲優(yōu)化方法研究[J].汽車工程.2013（3）：243-248.

[4] 藺磊,顧彥,等.汽車關(guān)門聲品質(zhì)的優(yōu)化研究[J].北京汽車.2012（3）：35-39.

[5] 藺磊,顧彥,等.汽車關(guān)門聲品質(zhì)評(píng)價(jià)方法的研究[J].汽車工程學(xué)報(bào).2012（2）：129-133.

[6] 王長山,張立軍. 汽車關(guān)門聲品質(zhì)評(píng)價(jià)方法的研究[J].汽車工程，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 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)18-44-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.016

李凱，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。