声学包轻量化实现的技术路径

3MAutomotive陈宏2014.3.28声学包轻量化实现的技术路径23MAutomotive目录：1、声学包轻量化设计的基本理念2、声学包轻量化设计与质量定律的冲突3、封闭空间的结构隔声量的理论计算4、双层墙结构与车身隔声量改善5、密封性与车身NVH性能改善6、声学包轻量化设计实现的技术路径7、发动机舱零部件轻量化设计8、内前围（innerdash）轻量化设计9、地毯轻量化设计10、轮罩的轻量化设计11、声学包轻量化设计案例12、声学包轻量化设计开发流程/步骤33MAutomotive一、声学包轻量化设计的基本理念1、NVH性能2、重量3、成本4、可回收性43MAutomotive二、声学包轻量化设计与质量定律的冲突1、质量定律：TL=20logm+20logf+△R（m—构件的面密度）2、根据质量定律，面密度越大，隔声量也越大，面密度增加1倍，结构隔声量提高6dB；而质量减少必将导致结构隔声量的降低；3、整车NVH轻量化的目标是最大限度地降低整车重量，而同时NVH性能保持不变甚至还有所提高；4、要确保NVH轻量化的实现，必须有其它的技术途径能增加结构的隔声量，从而弥补因减重而导致的结构隔声量的降低，使整车NVH轻量化的目标得以实现。5、接下来将跟大家一起讨论实现轻量化设计的三个技术路径：（1）声源处使用吸声结构和提高内饰材料表面的吸声性能（2）车身空腔内部使用轻质、高吸声特性的吸声材料以提高车身的隔声量（3）车身密封性改善、恢复和发挥结构本身的隔声能力53MAutomotive551、吸声性能对结构隔声量的影响：（1）噪声源在无限大空间中传播时，假定噪声源噪声值为SPL1，噪声接收处的噪声值为SPL2，则结构的固有声传递损失STL可以计算为STL=SPL1-SPL2（2）通常，我们所见到的声学环境，无论是声源与接收处的空间都不是无限大，而是有限的区域，比如汽车发动机舱与乘客舱。此时，结构的真实声传递损失可以表示为：122211122211log104log10STL4log10STLRSTLAAAAAASPL1SPL2声源室接收室传播路径SPL1SPL2声源室接收室传播路径三、封闭空间的结构隔声量的理论计算63MAutomotive66三、封闭空间的结构隔声量的理论计算（3）基于以上分析，通过改善乘客舱内饰材料表面的吸声能力和在噪声源处使用吸声结构有助于提高结构的隔声量、降低车内噪声，这就提供了一种可行的整车NVH轻量化的方法—加强吸声性能来补偿因减重而导致的隔声量的降低。（4）整车NVH轻量化的基础就是采用轻质、但吸声性能优异的内饰材料来确保“最大限度地降低整车重量，而同时NVH性能保持不变甚至还有所提高”的目标的实现。（5）声源处采用吸声结构通常比较有利；发动机舱的几个声学包部件如发动机盖隔音垫、外前围、发动机导流罩以及轮罩、地板导流罩等采用吸声结构对改善NVH性能比较有利；（6）乘客舱内饰件表面的吸声性能越好，对车内NVH性能改善越有利，在轻量化设计过程中，改善地毯、顶棚、行李箱地板、行李箱侧地毯等内饰件表面吸声性能比较有利；（7）布座椅由于吸声性能要优于真皮座椅，在真皮座椅的表面开孔可以改善座椅的吸声性能73MAutomotive7四、双层墙结构与车身隔声量改善c—满铺吸声材料b—有少量吸声材料d—双层墙隔声量a—无吸声材料e—单层墙隔声量共振频率吻合频率1、吸声材料与双层墙结构隔声性能83MAutomotive顶蓬C柱内饰中通道引擎盖罩A柱饰板仪表台前门内饰板后轮挡泥垫行李箱饰板发动机底部防护板B柱饰板后门内饰板后翼子板尾门饰板前轮竖板衣帽架四、双层墙结构与车身隔声量改善2、3M新雪丽在汽车上的应用部位93MAutomotive四、双层墙结构与车身隔声量改善（续）2、3M新雪丽在汽车上的应用部位103MAutomotive1010四、双层墙结构与车身隔声量改善2、3M新雪丽在汽车上的应用部位113MAutomotive局部密封性目标值：Leakage≤20dB说明：密封良好是声学包发挥作用的前提保障，开发声学包时应同时调查整车密封状态五、密封性与车身NVH性能改善123MAutomotive12121、强化吸声性能；2、密封性能改善；3、传递路径的声传递损失4、其它：如CIM技术、HMP3技术六、声学包轻量化设计实现的技术路径133MAutomotive1313七、发动机舱零部件轻量化设计1、发动机舱的声学部件143MAutomotive1414七、发动机舱零部件轻量化设计（续）2、发动机舱部件轻量化设计(1)发动机舱声学包的作用*降低来自发动机舱到车内的噪声*车外Pass-by(2)发动机舱的零部件采用强吸声材料(3)发动机舱常用的强吸声材料主要有：Pelzer的Levecell玻璃纤维聚氨酯163MAutomotive•具有吸声能力的导流罩，•不需要额外的吸声部件吸声导流罩性能特点:•高吸声性能：降低外部（通过）噪声减少车内噪声•减重减重七、发动机舱零部件轻量化设计（续）5、发动机底部吸声导流罩173MAutomotive八、内前围（Dashinner）轻量化设计1、传统重层+发泡内前围结构的轻量化设计183MAutomotive1818八、内前围轻量化设计SoundTransmissionLossDoubleWallDecoupledRegionswcfff521ILSTLSTLSTL,dcfsw12TransitionRegionswdwfff7.28)log(2021fdSTLSTLSTL,dmfeqdw*42,2121*mmmmmeqCoupledMassRegiondwff7.42)log(20mfSTL,1、传统内前围结构中发泡层的的轻量化设计(SAE951268简介)193MAutomotive八、内前围（Dashinner）轻量化设计1、3M的EVA+SMXXL前围结构203MAutomotive八、内前围（Dashinner）轻量化设计（续）2、传动内前围结构中重层的轻量化设计技术——CIM技术该技术主要应用于传统结构EVA的轻量化设计213MAutomotive2121双阻抗是由具有不同流阻的软硬层结构，常见结构形式为Felt/felt以及Felt/Foam结构双阻抗结构具有吸、隔声均衡的优异的声学特性3、Dualimpedance结构ReflectedenergyAbsorbedenergyTransmission1221SoftlayerHardlayerIncidentenergyFelt/FeltFelt/FoamFelt/FeltFelt/FoamFelt/Felt八、内前围轻量化设计(续)223MAutomotive2222AbsorptionIsolationResonanz-einbruch050100100100010000[Hz]STLin[dB]050100100100010000[Hz]STLin[dB]Baseline:0.8mmsteelpanelBaseline:0.8mmsteelpanel0%LeakageIsolationIsolation1.0%LeakageComparisonmaterialsystems–InfluenceofleakagesSpring-mass-systemDualImpedancesystem5.0%Leakage0.00.51.0100100010000Frequency[Hz]Absorption050100100100010000Frequency[Hz]STLin[dB]五、内前围（Dashinner）轻量化设计（续）3、Dualimpedance结构与传统结构的声学性能对比基于平板结构233MAutomotive17/05/20052323AcousticalResultswithDualImpedanceComparisonInsulationMass-spring-systemversusDualImpedanceMass-Spring-SystemDual-Impedance-SystemInsulationdashwithI-panelinhorizontalarchitecturaltestbenchSTLdashinnerwindowmeasurementdashwithdashboard303540455055606570100100010000Frequenz[Hz]STLin[dB]StiWaFeder-Masse-SystemStiWaDualImpedanzSystemDIS+DIS+FMS+3.9kg6.9kgWeight-reductionca.3kg(43.5%)243MAutomotive八、内前围（Dashinner）轻量化设计（续）4、内前围轻量化方案——MONOFELT（单层棉毡）该部件主要应用在日系汽车中，1400gsm;欧美车系及国内基本上没有这样的结构的253MAutomotive九、地毯轻量化设计1、地毯常见的两种结构组成（1）毯面+EVA+PUFoam（2）毯面+EVA+Felt2、地毯轻量化设计——felt层的HMP制造技术263MAutomotive十、轮罩的轻量化设计1、织物轮罩与传统的PP轮罩织物轮罩的优势-降低噪声•水击噪声,•石击噪声,•轮胎噪声,•发动机噪声-减重-耐腐蚀-模具成本降低273MAutomotive2727十一、声学包轻量化设计案例283MAutomotive28感谢您的支持和关注！