新能源汽車車窗密封性能與隔音效果研究綜述

中圖分類號：U463.835 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）10-0069-03

【Abstract】This article aims to explore the intrinsic relationship between the sealing performance and sound insulation efectofnew energyvehicle Windows，providing theoreticalsupportand practical guidance fortheiteration of window technology，and thereby enhancing driving and ridingquietnessand promoting green travel.Theresearch begins with the definition of sealing performance，combines material propertiesand structural design principles，and systematically analyzes its influence mechanismon the airtightness of the vehicle inside.Secondly，sortout the core evaluation indicatorsof sound insulation performance.Based ontheacousticcharacteristicsof materialsand structural optimization methods，propose targeted paths to improve sound insulation effects，and focus on studying thecoupling and correlationrulesof the two.Finally，the weakening efectofsealfailureonsound insulationperformanceandtheacoustic gaineffctbroughtbysealoptimizationarerevealed，andthe synergisticotimizationstrategyofsealandsound insulation is refined.Thisresearch provides keysupportfortheinovative developmentofcar windowtechnologyand hassignificant practical significance for improving the driving and riding experience and promoting green travel.

【Key words】new energy vehicles car;window；sealing performance；sound insulation effect；theoretical analysis

0 引言

新能源汽車作為汽車產業創新方向備受關注，其車窗密封與隔音性能直接影響車輛舒適性、靜謐性和能源效率。與傳統燃油車相比，新能源汽車驅動系統噪聲低、車身輕且需優化空氣動力學，對車窗性能要求更高，尤其在電驅靜音下，風噪路噪凸顯，聲學性能愈發關鍵。目前針對新能源汽車特殊需求的研究較少。車窗密封性能指阻止內外氣體、液體和顆粒物交換的能力，影響汽車空氣動力學與能耗，良好密封可減少高速行駛或極端天氣下的風噪、水滲與灰塵侵入，新能源汽車獨特的輕量化車身與低風阻設計對其提出更高要求。本文將系統分析密封與隔音性能理論及協同作用，探討優化路徑與提升方案，并通過試驗驗證，提出整合策略，助力車窗技術發展[1-2]。

1車窗密封性能的理論分析

1.1密封性能的定義及重要性

新能源汽車作為汽車產業創新發展的核心方向，其車窗密封與隔音性能對車輛舒適性、能源效率意義重大。因驅動系統噪聲低等特性，新能源汽車對車窗性能要求更高，而當前針對其特殊需求的研究有限。車窗密封性能直接影響車輛空氣動力學、能耗及噪聲，尤其在高速行駛或極端天氣下，且獨特車身設計進一步提高了密封要求。本文將系統分析理論基礎與協同作用，提出優化策略，未來技術應注重智能化整合與成本優化，實現性能提升與普及。

1.2 密封材料的性能評價方法

密封材料是車窗密封核心，其特性直接決定密封效果。性能評價通常包括以下幾個方面。

1）壓縮永久變形：衡量密封材料長期壓縮后形狀恢復能力的重要指標[3]，值越低表明長期使用密封性保持越好。2）耐候性：密封材料長期暴露于紫外線、濕氣、高低溫等惡劣環境時的性能穩定性至關重要[4，通常通過UVB-313燈管加速老化試驗評價。3）動態粘彈性：反映密封材料力學性能，對其在不同壓力和頻率條件下的表現有重要影響[5]。

1.3密封結構設計對密封效果的影響

密封結構設計是影響車窗密封性能的關鍵因素之一。密封結構通常包括密封條的布局、斷面設計以及與車窗邊框的配合方式。在設計過程中，應充分考慮以下幾個方面：一是密封條布局，合理布局（如雙層階梯式密封結構）可確保車窗關閉時全面密封，降低外界環境干擾；二是密封斷面設計，其形狀決定密封條與車窗玻璃的接觸面積和壓力，優化設計能提升密封條耐用性與密封效果；三是裝配公差控制，實際生產中需改進制造工藝、嚴格控制公差范圍，避免公差影響密封性能。可見，密封材料選擇與密封結構設計優化對提升新能源汽車車窗密封性能至關重要。

2車窗隔音效果的理論探討

車窗的隔音性能是衡量汽車靜謐性的重要指標之一，尤其對于新能源汽車，其在低速行駛時背景噪聲較低，乘客對風噪和路噪的感知更為明顯。

2.1 隔音效果的主要評估指標

評價車窗隔音性能需要結合實際使用環境和國際通行標準。主要評估指標包括聲傳遞損失（TransmissionLoss，TL）、計權隔音量（SoundTransmissionClass，STC）。以下對每一指標的定義及應用進行詳細闡述。夾層玻璃等材料的關鍵隔音指標對比見表1。

表1夾層玻璃等材料的關鍵隔音指標對比

注：STC是基于特定頻率范圍（ 125～4000Hz ）的計權結果，其數值通常高于相同材料在部分頻段的 TL 值。

1）聲傳遞損失（TL）。聲傳遞損失是指聲波透過材料時所產生的能量損失，數值越大，材料的隔音效果越好。 TL 的計算公式為：

式中： p 入射——人射聲壓； p 透射—一透射聲壓。2）計權隔音量（STC）。STC通過頻率加權的方式，表征材料在不同頻率下的綜合隔音能力，適合實際使用中復雜聲源條件的評估。

2.2 隔音材料的選擇與應用

隔音材料的選擇直接影響車窗隔音效果。常見隔音材料特性與應用如下。1）夾層玻璃：由兩層玻璃夾高分子隔音膜制成，擅長阻隔高頻聲波，常用于前排車窗和擋風玻璃。2）吸音材料：以泡沫塑料、聚酯纖維等多孔材料為主，通過消耗聲波能量降噪，適用于后排車窗。3）多層復合材料：兼顧隔音與輕量化需求，是未來技術發展重點。

不同材料組合設計方案隔音效果對比如圖1所示。

圖1不同材料組合設計方案隔音效果對比

2.3聲學性能優化設計

為了進一步提升車窗隔音性能，優化設計方法至關重要，以下列出幾個關鍵策略。

1）結構優化。通過有限元分析（FiniteElementAnalysis，FEA）模擬聲波在車窗結構中的傳播路徑，優化車窗結構設計，采用“變厚度玻璃”設計可從源頭降低噪聲。

2）阻尼層設計。在車窗中添加阻尼層能夠吸收振動能量，有效減弱結構傳聲，是實現低頻噪聲控制的有效途徑。

3）密封隔音一體化設計。整合車窗密封與隔音功能，通過材料性能與結構設計的協同優化，實現密封與隔音的完美結合。例如，可采用密封條與隔音阻尼層的復合結構，或通過精準控制窗框與玻璃的間隙實現密封與隔音功能的協同提升。

3新能源汽車車窗密封與隔音協同研究

新能源汽車因其獨特的噪聲頻譜（以 200～2000Hz 中低頻噪聲為主）和密封結構需求，密封與隔音性能的協同優化顯得尤為重要。

3.1密封與隔音性能的交叉影響分析

密封性能與隔音效果并非獨立存在，而是相互關聯的綜合性能指標。良好的車窗密封性能不僅能減少空氣流動導致的噪聲，還能提高車內聲音的隔離效果[8]。然而，在具體應用中，兩者的交叉影響可能出現優化方向上的沖突。例如，為了提升密封性能而增加密封條的厚度可能導致玻璃的聲學響應降低，從而減弱隔音效果。以下為兩者影響關系的詳細分析。

1）空氣泄漏與噪聲侵入。空氣泄漏是密封性能不足的典型表現之一，泄漏率 gt;5cm³/s 時，風噪傳入量會增加 15% 以上，空氣泄漏路徑還可能成為噪聲傳播的通道，對車窗隔音效果造成直接影響。減少空氣泄漏路徑能夠顯著提升隔音性能。

2）密封材質對聲波的響應。密封條材質的硬度、彈性模量等物理性質直接影響聲波的傳播與衰減。例如，較硬的材料可能在保持密封性的同時不具備良好的聲波吸收能力，而柔軟材質則能夠兼具密封與隔音特性。

3）設計優化的協同策略。通過材料選擇、結構設計等綜合優化策略，可以同時提升密封與隔音性能。

如表2所示，通過對比3種密封材料的客觀性能參數可知，硅橡膠在空氣泄漏率（ 4.8cm³/s ）與聲傳遞損失（35dB）之間取得了最佳平衡，展現了優異的綜合性能；聚氨酯材料雖隔音性能突出（ TL=38dB ），但其密封性（泄漏率 6.0cm³/s ）略遜于硅橡膠。

表2不同密封材質對兩項性能的影響

3.2 協同優化的試驗與仿真方法

為了深入了解密封與隔音協同性能之間的關系，設計合理的試驗方案是必要的。以下對試驗研究的方法與理論驗證的關鍵步驟進行探討。

根據文獻[9]中提出的流固耦合模型，車窗密封系統的動態響應與聲學性能之間存在顯著耦合效應。通過引入聲學-結構耦合有限元模型（網格尺寸 ≤5mm ，求解頻率范圍為 20～5000Hz ），可模擬不同密封材質與結構對隔音性能的影響。例如，朱文峰等人的研究表明，優化密封條斷面形狀可提升約2～3dB的隔音效果，該提升效果基于 200～5000Hz 測試頻率范圍及轎車高速行駛（ 80～120km/h ）工況下的試驗數據。此外，多項研究指出，采用復合材料與阻尼層結合的設計，可在不顯著增加重量的前提下實現密封與隔音的雙重提升，其中“不顯著增加質量”具體指車窗整體質量增幅 55% ，且隔音量提升 ?3dB 。

4結束語

本文主要分析新能源汽車車窗密封性能與隔音效果的理論基礎及二者協同作用，提出一系列優化策略與實踐指導：在密封性能方面，系統剖析材料特性與結構設計對密封效果的影響，為提升密封性能提供科學依據；在隔音效果方面，深入分析材料選擇與聲學性能優化設計，結合試驗數據驗證理論模型，給出提升隔音性能的可行方案；同時，通過密封與隔音性能的協同研究，揭示兩者復雜的交叉影響，依托綜合試驗與理論模型提出整合優化策略。未來，車窗技術應推進智能化、系統化整合，加強理論與應用結合，實現性能提升與普及。

參考文獻

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[9]朱文峰，林佩劍，周輝.高速流固耦合效應下車窗密封機理建模與分析[J].汽車工程，2015，37（12）：1395-1399.

（編輯 林子衿）