目前,世界各大跨国汽车公司均在汽车研发流程的各个阶段,将汽车的NVH性能等同于安全性、燃油经济性和排放等性能,进行设计和控制。在世界著名的汽车质量评估机构J. D. Power 评估汽车质量性能指标中有近1/3的质量指标与汽车的NVH直接相关。随着我国汽车产业的跨越式发展,汽车的大众化和普及以及中国汽车顾客群的成熟,人们对作为顾客可直接感受的汽车的NVH性能的要求将越来越高。
汽车车身用NVH声学包装材料按作用分为三大类:阻尼减振材料、吸音隔音材料和阻隔密封材料。本文重点阐述吸音隔音材料的性能及应用。
吸音隔音材料
吸音隔音材料在总装工序中应用,通过卡扣或胶粘剂与相关部件贴合,车身上极少单独使用隔音材料,它通常与吸音材料组合一起使用, 绝大多数声学包装材料都是吸音和隔音材料的组合应用处理。车身用吸音隔音材料主要种类如表1。
表1 车身用吸音隔音材料种类
车身与发动机舱连接的部位需重点考虑吸音隔音材料的应用,以隔绝吸收发动机传入车内的噪声,如乘用车前围、货车地板和客车后五人座,使用的吸音隔音材料种类为:主体材料(玻璃纤维、毛毡、PE和PU等)+ 表面材料(无纺布、铝箔和EVA等)。此外,车身内饰如座椅、地毯及内衬等设计时均要考虑其吸隔音性能,以减少外界传入车内的噪声。
评价吸隔音材料性能的参数为吸声系数或隔声量时,材料的吸音性能越好,隔声量数值越大,说明材料隔绝声音的能力越强,材料的隔声性能越好。材料的吸声系数或隔声量是随声音频率而变化的,当频率大于250 Hz,吸隔音材料才有实质性的作用,因此吸隔音材料不能解决低频噪声问题,只能解决中高频的车内噪声问题。
吸声系数或隔声量除了与材料本身性能(如流阻、孔隙率及结构因子)有关外,与厚度和密度也有关系。厚度增加,吸声系数增加,特别是在中低频段。但是厚度增加到一定的值之后,吸声系数增加量就开始减少。在车身上,声学包装材料的厚度一般不超过30 mm。在这个厚度范围内,增加厚度对提高吸声系数是有益的。在设计内饰结构时,要尽可能地给声学材料留下足够大的空间。体积密度一样的不同材料,其吸声系数可能不同。一定的体积密度对某种吸声材料能达到最佳的吸声效果,但是对另一种吸声材料的效果不一定合适,因此对不同的材料有不同的最佳体积密度。
总结
整车NVH控制需要多学科的专业知识,主动控制主要是降低发动机、变速器等零部件的噪声水平,从而优化外流场,降低风噪等,而在车身上应用NVH声学包装材料则是被动降噪的一种方法。通过分析车内噪声的特征,在不同部位应用不同的NVH材料,对于低频噪声的控制,采用增强材料或者阻尼材料来降低板结构的振动;对于中高频噪声,采用吸隔音材料进行控制。利用各种NVH声学包装材料来阻隔噪声的传递,降低驾驶室内的噪声,提高舒适性。