[摘要]汽車整車密封性是影響整車NVH的重要因素，良好的整車密封性可以減少噪聲的傳遞路徑。在產(chǎn)品開發(fā)中，整車密封性分析常用氣密性測(cè)試與分析方法，尋找出新產(chǎn)品可能存在的密封性薄弱點(diǎn)，有針對(duì)性進(jìn)行優(yōu)化，提升整車NVH性能。但是，在工程實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)氣密性分析存在不足，一些對(duì)整車NVH性能影響較大的密封問題難以發(fā)現(xiàn)。通過整車密封性聲密性試驗(yàn)方法分析，可以彌補(bǔ)氣密性試驗(yàn)不足。結(jié)果表明，對(duì)乘用車進(jìn)行聲密性分析，可以查找出氣密性試驗(yàn)難以發(fā)現(xiàn)的密封性薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)提升乘用車NVH性能具有重要意義。關(guān)鍵詞：乘用車NVH性能，密封性，氣密性，聲密性一 引言隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)車內(nèi)噪聲水平的要求也越來越高，整車NVH性能的好壞成為決定市場(chǎng)品牌地位的重要因素之一。綜合提升整車NVH性能的方法主要分為兩大類，一是主動(dòng)降噪法，即通過降低噪聲源本體的工作噪聲從而達(dá)到降低車內(nèi)噪聲水平的目的；二是被動(dòng)降噪法，即從聲音傳播途徑上入手，采用密封技術(shù)、吸/隔音以及改善整車模態(tài)分布來降低傳至車內(nèi)的噪聲，從而提高整車的NVH性能。被動(dòng)降噪方法中，整車密封性是基礎(chǔ)。分析整車結(jié)構(gòu)，車輛大部分噪聲源均分布在車外，如路面噪聲、空氣噪聲、動(dòng)力總成噪聲等等，因此，保證整車密封性是降低車內(nèi)噪聲的必要條件[1]，而且是非常重要的NVH設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。整車靜態(tài)氣密性測(cè)試在衡量車輛密封性能、降低車內(nèi)噪聲方面已有廣泛應(yīng)用。其常用的方法有正壓法、負(fù)壓法、煙霧試驗(yàn)法[2]。正壓法和負(fù)壓法原理相同，即通過鼓風(fēng)機(jī)向車內(nèi)輸送或抽出空氣，通過分析當(dāng)車內(nèi)外壓力差穩(wěn)定時(shí)輸送或抽取的氣體量來衡量整車密封性。煙霧試驗(yàn)法是在車內(nèi)外形成一定壓差的情況下，通過在車內(nèi)釋放有色無毒煙霧，通過觀察車外煙霧出現(xiàn)的位置判斷車輛存在的比較嚴(yán)重的泄漏部位。整車氣密性測(cè)試方法可用通過泄漏量指標(biāo)（如SCFM）來衡量整車密封性能以及局部泄漏對(duì)于整車密封性的影響，在汽車新產(chǎn)品開發(fā)的前期應(yīng)用較多。此外，分析整車車密封性的方法還有聲源識(shí)別法、聲強(qiáng)法、波束成形法等[3‐5]，這些方法大多成本高，試驗(yàn)步驟繁瑣。但是，在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)氣密性分析存在不足，一些對(duì)整車NVH性能有較大影響的密封問題難以發(fā)現(xiàn)。在氣密性測(cè)量中，對(duì)于車身底板、防火墻、焊縫、鋼板搭接以及穿過車身的零部件的密封件等空氣泄漏雖不十分嚴(yán)重，并且不易采取氣密性試驗(yàn)輔助密封的零部件及部位，難以分析這些部位泄漏的嚴(yán)重程度及路徑，從而影響了對(duì)整車密封性能的判斷，影響整車NVH性能。本文提出運(yùn)用超聲波進(jìn)行整車聲密性檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法，可以準(zhǔn)確地找出車輛噪聲泄漏位置并測(cè)量泄漏量，從而具有針對(duì)性地提出改善策略，提高整車密封性，為降低車內(nèi)噪聲水平提供依據(jù)。 二 整車聲密性測(cè)試原理 2.1 超聲波檢測(cè)密封性的原理 超聲波是一種頻率超過20kHz的聲波，它的波長(zhǎng)較短，頻率高，且功率較大，在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。使用超聲波檢測(cè)車輛密封性主要是利用其以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是超聲波具有很好的方向性；二是超聲波很容易被阻隔或遮蔽。當(dāng)超聲波信號(hào)發(fā)生器在一個(gè)密閉的容器或艙室內(nèi)產(chǎn)生超聲波信號(hào)時(shí)，若該容器或艙室內(nèi)的密封性良好，則泄漏出的超聲波較少或無泄漏，容器或艙室外測(cè)量的超聲波信號(hào)較弱或無超聲波信號(hào)；若容器或艙室的密封存在缺陷（如：車身焊縫涂膠不良、線束過孔密封不嚴(yán)，等），則超聲波信號(hào)就會(huì)從缺陷處泄漏出，用超聲波檢測(cè)儀便可以在泄漏位置處接收到較強(qiáng)的超聲波信號(hào)。使用獨(dú)特外差法（Heterodyning）將這些超聲波訊號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)，讓使用者透過耳機(jī)來聽到這些聲音，并于儀器顯示屏看到強(qiáng)度指示，判斷泄漏量的大小。利用此原理，使用超聲波探測(cè)技術(shù)可以精確定位泄漏點(diǎn)，因而可以用于分析整車密封性薄弱環(huán)節(jié)。2.2 超聲波檢測(cè)儀 常見的超聲波檢測(cè)儀一般由以下三部分組成，以下以SDT200（圖1）超聲波檢測(cè)儀為例說明利用超聲波檢測(cè)進(jìn)行聲密性的原理。SDT200超聲波檢測(cè)設(shè)備主要構(gòu)成及技術(shù)參數(shù)：— 超聲波發(fā)生器發(fā)射功率：8×125mW 頻率范圍：雙頻制工作,頻率: 39.2KHz和39.6KHz— 超聲波接收器（探測(cè)器）及顯示可彎曲，探頭靈敏度：‐65dB/V/μbar at 40 kHz— 頭戴式耳機(jī)

超聲波發(fā)生器與超聲波接收器構(gòu)成如圖2所示。超聲波檢測(cè)儀檢測(cè)方式為點(diǎn)檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)，通過高精度的超聲波接收探頭，可以檢測(cè)到從車身密封性不足從泄漏點(diǎn)中逸出的超聲波。

三、應(yīng)用3.1 整車聲密性測(cè)試 3.1.1 測(cè)試方法聲密性測(cè)試可用于尋找整車的密封性存在的薄弱之處，應(yīng)用范圍可涉及新車型開發(fā)的全過程過程以及質(zhì)量控制。在開發(fā)初期，可對(duì)白車身進(jìn)行氣密性測(cè)試的同時(shí)，進(jìn)行聲密性測(cè)試，檢查底板、前圍、焊縫/搭接涂膠質(zhì)量等；在工程樣車階段以及后續(xù)的開發(fā)階段，則可在進(jìn)行上述部位聲密性分析的同時(shí)，檢查密封條、線束孔、排水孔、制動(dòng)踏板、轉(zhuǎn)向機(jī)柱等過孔裝配后的密封效果，指導(dǎo)整車設(shè)計(jì)以及裝配工藝制定。聲密性測(cè)試前一般將整車劃分為若干區(qū)域，再在每個(gè)區(qū)域中選定若干測(cè)量點(diǎn)，通過測(cè)量各測(cè)點(diǎn)處的超聲波泄漏量來評(píng)價(jià)車輛的密封性能。測(cè)量前應(yīng)確定密封性重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，乘用車密封性能常見重點(diǎn)關(guān)注位置如表1所示。

實(shí)際測(cè)量時(shí)在重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域選定若干測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行聲密性測(cè)試，如圖3所示。按測(cè)量區(qū)域不同可分為車外聲密性測(cè)試和車內(nèi)聲密性測(cè)試。

測(cè)量車身外部（包括車門、后備門及前圍等）聲密性時(shí)，應(yīng)盡可能將超聲波發(fā)生器置于車輛內(nèi)部空間的中間位置。對(duì)于乘用車而言，通常將其置于前排座椅中央。如果是單向超聲波聲源，還需要將聲源發(fā)聲方向朝向被測(cè)方向。車外聲密性測(cè)試過程中，檢查車外各測(cè)點(diǎn)超聲波泄漏情況，并記錄數(shù)值，尋找出超聲波泄漏較嚴(yán)重的點(diǎn)或部位。測(cè)量前圍、地板聲密性時(shí)，將超聲波發(fā)生器置于車外發(fā)動(dòng)機(jī)下方，以及地板下方中心位置，在車內(nèi)進(jìn)行聲密性測(cè)試，檢查車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)超聲波泄漏情況，尋找出超聲波泄漏較嚴(yán)重的點(diǎn)或部位。無論是車身外部還是車身內(nèi)部的聲密性測(cè)試，首先需要保證車輛所有開啟件均處于關(guān)閉狀態(tài)。進(jìn)行車內(nèi)聲密性測(cè)試時(shí)，為了便于觀察泄漏點(diǎn)或部位，需要拆除車輛座椅、內(nèi)部裝飾、地毯等內(nèi)飾件。 3.1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)車輛聲密性評(píng)價(jià)指標(biāo)分兩種，其一為泄漏量，即直接使用超聲波檢測(cè)儀測(cè)量值作為評(píng)價(jià)車輛密封性的指標(biāo)，該指標(biāo)可用來評(píng)價(jià)車輛任何部位的密封性，其值越大，則聲密性越差；其二為聲泄漏百分比。泄漏量測(cè)量時(shí)，一般將超聲波聲源安放在預(yù)定的位置，如乘用車車外聲密性測(cè)量，通常將超聲波聲源放在前排座椅中間。但是，超聲波的衰減特性決定，距離超聲波聲源越遠(yuǎn)，超聲波衰減越大，能量逐漸衰減的程度與聲波的擴(kuò)散、散射及吸收等因素有關(guān)。其聲壓和聲強(qiáng)的衰減規(guī)律如下：

式中：Px、Ix—距聲源x處的聲壓和聲強(qiáng)；x— 聲波與聲源間的距離；α — 衰減系數(shù)，單位為Np/cm。

因此，對(duì)于乘用車車外聲密性測(cè)試中放置在前排座椅中央的同一個(gè)超聲波聲源，如果車門和尾門存在相同的泄漏量，車門處測(cè)得的超聲波信號(hào)比尾門測(cè)得的超聲波信號(hào)要大。由此可見，對(duì)于固定超聲波聲源的測(cè)量，僅憑測(cè)量的泄漏量大小，不足以判斷泄漏的嚴(yán)重程度。而聲泄漏百分比則可以彌補(bǔ)。聲泄漏百分比主要用于評(píng)價(jià)車輛開啟件的密封性能，其計(jì)算方法為開啟件關(guān)閉時(shí)測(cè)點(diǎn)處的聲壓信號(hào)與聲源無障礙傳至測(cè)點(diǎn)處的聲壓信號(hào)之比，其計(jì)算公式為：

其中: 1iU為車輛開啟件關(guān)閉時(shí)，測(cè)點(diǎn)i處測(cè)量的超聲波測(cè)量值，如圖5（a）所示；2iU為聲源無障礙傳至測(cè)點(diǎn)i處時(shí)，即開啟件完全打開，測(cè)點(diǎn)i處超聲波測(cè)量值，如圖5（b）。

不同企業(yè)不同車型的聲泄漏百分比指標(biāo)各不相同，一般是通過分析競(jìng)爭(zhēng)車型聲密性水平，確定新車型的聲密性指標(biāo)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，聲密性較好的乘用車聲泄漏百分比一般在20%以下。3.2 噪聲傳遞路徑分析 超聲波檢測(cè)車輛密封性更多的是用于分析車輛密封性薄弱環(huán)節(jié)。分析時(shí)，用超聲波接收器探頭連續(xù)掃過可能的泄漏位置，根據(jù)接收信號(hào)的異常變化判定密封性薄弱環(huán)節(jié)。如檢查車門密封性時(shí)，使用超聲波接收探頭連續(xù)掃過車門縫隙，主機(jī)將接收的超聲波信號(hào)一方面轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)顯示到顯示器上，一方面轉(zhuǎn)化為人耳能夠聽到的聲音，試驗(yàn)員通過顯示屏上的數(shù)據(jù)或聲音的大小來判斷泄漏位置。對(duì)某車型進(jìn)行聲密性分析，如圖6所示，當(dāng)超聲波探頭通過1、5、3、2、4、6號(hào)點(diǎn)時(shí)接收器聲音及顯示屏上讀數(shù)突然變大，超過正常值，故可判斷這些位置聲密性較差，需要進(jìn)行改善。

3.2.1 工程案例一某車型前期進(jìn)行整車氣密性測(cè)試，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的密封性薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化。但是，對(duì)已實(shí)施密封性NVH優(yōu)化的工程樣車進(jìn)行評(píng)價(jià)與測(cè)試發(fā)現(xiàn)，車內(nèi)動(dòng)力總成噪聲仍較大，為此，對(duì)前圍進(jìn)行聲密性分析。測(cè)量時(shí)，將超聲波發(fā)生器置于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，在車內(nèi)使用超聲波接收器依次檢查各個(gè)可能泄漏位置（包括各處安裝孔、線束孔及焊縫等，如圖7所示）的聲密性，當(dāng)接收器探頭處于前擋風(fēng)玻璃與防火墻搭接夾層時(shí)，接收器聲音突然變大。對(duì)白車身對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，該處雙層鋼板焊接后局部結(jié)構(gòu)上存在一定的縫隙，并未在鋼板之間涂抹密封膠（如圖8所示），動(dòng)力總成的噪聲便通過此路徑傳至車內(nèi)。這樣的密封性問題，在氣密性測(cè)試中，難以發(fā)現(xiàn)。在焊接工藝中增加涂抹密封膠，該問題得到解決。

3.2.2 工程案例二超聲波檢測(cè)儀具有靈活方便的特點(diǎn)，可對(duì)不易觀察到的位置進(jìn)行密封性檢查。在某車型整車NVH性能目標(biāo)驗(yàn)證過程中，主觀評(píng)價(jià)與客觀測(cè)量都發(fā)現(xiàn)車內(nèi)前排噪聲較大，特別是路面噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲較大。該車型前期的氣密性試驗(yàn)初始泄漏量較高，經(jīng)過優(yōu)化后，整車的泄漏量降低到60 SCFM。針對(duì)車內(nèi)前排噪聲較大，使用超聲波檢測(cè)儀對(duì)車輛前圍進(jìn)行聲密性檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向機(jī)柱密封罩處存在超聲波泄漏，測(cè)量值如表2。

針對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)柱密封罩超聲波泄漏問題，對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)柱密封罩安裝情況進(jìn)行分析（圖9），發(fā)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向機(jī)密封罩裝配歪斜，不能與車身鈑金良好的貼合，導(dǎo)致此處聲密性差，路面噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲通過此傳遞路徑傳遞到車內(nèi)。

正確安裝轉(zhuǎn)向機(jī)柱密封罩后，主觀評(píng)價(jià)與客觀測(cè)量表明，車內(nèi)噪聲明顯降低。圖10為轉(zhuǎn)向機(jī)柱密封罩裝配不良與正確安裝的整車NVH性能測(cè)試數(shù)據(jù)。從測(cè)試結(jié)果來看，調(diào)整轉(zhuǎn)向機(jī)柱密封罩裝配位置后，車內(nèi)噪聲得到改善。此問題由總裝工藝造成，改進(jìn)裝配工藝后，問題得到解決。

四、結(jié)論為保證乘用車具有較好的密封性，本文提出使用超聲波檢測(cè)儀測(cè)量整車聲密性，通過分析得到結(jié)論如下：1） 在新車型開發(fā)中，常用氣密性測(cè)試方法研究整車密封性、分析車輛可能存在的泄漏區(qū)域，但氣密性測(cè)試方法難以準(zhǔn)確找出地板、前圍過孔及密封件的泄漏點(diǎn)。使用超聲波測(cè)試方法進(jìn)行聲密性測(cè)試能準(zhǔn)確分析車輛密封性薄弱點(diǎn)，特別是前圍、底板等空氣泄漏程度不嚴(yán)重，但又不易采取氣密性試驗(yàn)輔助密封措施的部位。2） 超聲波檢測(cè)車輛聲密性手段成本低、效率高、靈活性好，在指導(dǎo)車輛密封性設(shè)計(jì)，確保整車密封性及提升整車NVH性能上具有重要意義。

作者：文英，鮑警予作者單位：東風(fēng)裕隆汽車有限公司

來源：2017汽車NVH控制技術(shù)國(guó)際研討會(huì)論文集