内饰材料与整车NVH

1.整车NVH为何离不开内饰材料设计?

汽车NVH水平在品质评价中占有重要比重,较好的NVH性能能降低车内噪音,提高语言清晰度。汽车内饰具有美观、装饰等功能外,同时具有吸音、隔振功能,从而改善整车NVH性能,如享私密空间。

内饰材料普遍具有吸音能力,带布座椅的典型欧洲厢式客货两用汽车吸声系数如下:

内饰材料 表面积/m2 吸声系数 吸声量
顶棚 3.5 0.6 2.1
地毯 1.47 0.42 0.618
搁脚空间 1.05 0.42 0.441
行李箱 1.12 0.42 0.4704
前风窗 1.05 0.03 0.0315
后风窗 1.05 0.03 0.0315
座椅扶手 1.96 0.89 1.7444
座椅靠背 2.8 0.89 2.492
侧面窗 3.0 0.03 0.09
侧面内饰 3.0 0.18 0.54
仪表板 0.84 0.18 0.1512
后部内饰 0.84 0.18 0.1512
总计 21.68 7.5284

注:①为估计值

来源:陈宏;长城汽车股份有限公司;汽车内饰材料升学性能与整车NVH性能改进研究;2009

由表可知,顶棚和座椅的吸声量占车内总吸声量的82%左右,是决定整车声学性能好坏的最重要的内饰材料。

2.声音的基本认识

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声音三要素

响度

声音的强弱称为「响度」,通常以「分贝」(dB)来表示响度的大小。

音调

a、声音的高低称为「音调」。 钢琴(或电子琴)上不同的按键可弹出不同音调的声音。

b、声音的音调由发音体的振动频率决定,频率愈高则音调愈高。

c、音调表示声音的高低,它反映了人耳对声音频率的主观感受。

音色

音色指声音的色彩和特性,它表示某种乐器或声源所发声音的特点。如平时我们通过敲击西瓜判断是否成熟。

2

人的听觉特性

1、人耳对声音的感觉音频范围是指在有足够的声强和声压的条件下,能引起正常人耳听觉的频率范围,约为20~20000HZ

2、人耳对声音的方位、响度、音色的敏感程度是不同的,存在较大的差异

  • 方位感:人耳对声音传播方向及距离,定位的辨别能力非常强,无论声音来自哪个方向,都能准确无误地辨别出声源的方位。
  • 音色感:人耳对音色的听觉反应非常灵敏,并具有很强的记忆与辨别能力,如常说的未见其人,先闻其声。

一般,人的听觉对高频声敏感,对低频声不敏感.

低频声容易完全掩蔽高频声,高频声则难以完全掩蔽低频声。

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噪音及其类型

  • 在《中华人民共和国环境噪音污染防治法》中,环境噪音是指在工业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的影响周围生活环境的声音。
  •  从物理学角度讲,声音可分为乐音和噪音两种。凡是有规律振动产生的声音就叫乐音,这种频率和强度都不同的各种声音杂乱地组合而产生的声音就称为噪音。
  • 心理声学
  • 噪音使人感到烦恼,强的噪音还会给人体健康带来危害。

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噪音的常见物理量度

  • 声压:声压的大小与物体的振动有关,物体振动的振幅愈大,则压强的变化也愈大,因而声压也愈大,我们听起来就愈响,因此声压的大小表示了声波的强弱。
  • 计权声级:考虑到人们主观上的响度感觉,人们设计一种仪器,经频率计权后测量得到的 dB 数称为计权声级。
  • A 声级是目前广泛应用的一个噪音评价量;
  • 现在, A 计权几乎用于所有响度的声,其它3种计权很少用到。这就将A 计权从最初的与心理感受相联系而蜕变为一个简单的dB 度量。

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声音强度的水平

声音强度的水平=10 Log10(I/I0) [dB]

(I声音的能量,I0 基础声能)

dB:声音的能量

-1dB  ->   I/I0  = 0.79  ->     21% 下降!

-2dB  ->   I/I0  = 0.63  ->     37% 下降!

-3dB  ->   I/I0  = 0.5   ->     50%  下降!

3.内饰材料与整车NVH

NVH,即Noise&Vibration&Harshness,噪声、振动、不平顺性,是衡量整车品质水

平的重要内容。整车NVH的要求来自于如下几个方面:

  • 法规要求
  • 汽车产品持续改进的需求
  • 汽车用户对整车舒适性需求的不断提高
  • 市场的激烈竞争
  • 市场的激烈竞争

噪音来源于:

  • 发动机噪音:谐频
  • 排气系统噪音
  • 风扇噪音
  • 传动系统噪音
  • 轮胎噪音
  • 制动噪音:高频
  • 车身结构噪音
  • 气动噪音:高频随机音

1

内饰材料的吸、隔音

“吸音部件”的主要作用是吸收噪音,多为多孔性材料,通常隔音性能不好。例如座椅、顶棚、内饰件背部的吸音棉等。
评价吸音材料吸音性能主要指标是吸音率。
只有吸音率高于0.2的材料才能称为吸音材料。

“隔音部件”是指主要作用为阻隔噪音的零件,通常采用密实材料。例如IP防火墙EVA表皮、较密实的门板、衣帽架基材等。
评价隔音材料隔音性能的主要指标通常是传递损失(TL)。

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吸音原理

当声波进入多孔性材料时,会引起材料细中的空气和纤维发生振动,使声能转变成为热能而消耗掉一部分。影响材料吸音性能的几个因素包括:流阻、孔隙率、结构因子、厚度、密度。

不同厚度材料的吸音性能比较

不同密度材料的吸音性能比较

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传递损失(隔音量)

传递损失定义为入射声强和透射声强的比值。值越高越好。值越高表明越少的声强穿透了隔音结构。

单层板的传递损失

单层隔声障板声音传递损失计算公式(隔声质量定律):

TL = 20*lg (面密度) + 20*lg(频率) – 47.2

面密度单位为kg/m2

双层板的声音传递损失

总隔声量(大致)等于第1层隔声量 +第2层隔声量

内饰件中的双层隔音结构

仪表板、门板、立柱、衣帽架背部增加吸音材料,组成基材+吸音材料+钣金的优化双层隔音系统!

4.整车NVH设计,这些不容忽视!

Q1:一个带减振层的隔音部件(蓝色)覆盖了整块钣金,除了右下角空出一小块。这一小块裸露的面积远小于整块钣金的面积,这会对隔音降噪效果造成多大影响呢? 假设钢板厚度为0.8mm,隔音部件由5kg/m2基材和12mm吸音层组成。

该图为面积减少后的隔声量12mm吸音层, 5kg/m2基材。

Q2:如果减少隔音层面积会降低隔音量,那么若有一个通孔(穿透钣金和基材)存在,会发生什么?

因此:

p尽可能使用钣金+吸音层+基材的双层隔音结构。

p覆盖面必需尽可能完整,不留孔洞、缝隙。

p吸音层应该在空间允许范围内尽可能的厚,这是提高隔声量最节省成本的方法。增加隔音层(基材)的克重会增加隔音量,但会造成零件重量和成本的大幅增加。

文章转自:智享汽车圈

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