在现代车身设计中，车内声学舒适性已成为重要的设计指标。影响车内声学舒适性的主要因素有三点：加速轰鸣、车身局部振动以及路噪。噪声和振动主要源自发动机、路面以及风噪。车身系统既是噪升和振动的响应器，又是传递各种噪声和振动的重要环节。车身系统针对NVH尤其是三缸机配置的优化设计对整车NVH性能具有重要意义。

在一款车型的开发过程中，由于该车型覆盖传统四缸发动机和新开发的三缸发动机。NVH问题集中在三缸发动机配置车型上。具体体现在如下问题：首先，加速轰鸣问题，3 g加速工况下，发动机1 500 r⁄min~2 250 r⁄min左右（37.5 ~55.0 Hz），乘员舱存在加速轰鸣。

其次，加速时车身局部抖动。具体体现在1.0TD三缸发动机低频加速，车身前围处结构产生加速振动和噪声，驾驶人和前排乘员位置明显感觉不适；加速过程中车身地板中通道后部抖动明显和加速过程中油泵噪声过大，通过油箱检修口盖传入车里。

原因分析

车身结构本身是一个无限多自由度的振动系统，在外界的时变激励作用下将产生振动。当外界激励频率与系统固有频率接近时，将产生共振。共振就是造成噪声和局部振动以及破坏车身密封性的根本原因。车身作为一个多自由度的弹性系统，其固有振动频率就表现为无限多的固有模态。其低阶模态振型多为整体振型，如整体扭转振型、弯曲振型。此外，高阶模态振型多为一些局部共振振型，如前围振型、地板振型、顶盖振型和侧围振型等。有时，由于车身的局部刚度低，局部振型在低频范围内出现或者与整体振型同时出现。 以上现象表现为乘员舱加速轰鸣：发动机1 500~2 250 r⁄min左右（37.5~55.0 Hz），引起顶盖前横梁中心位置产生共振引起轰鸣声。另外，加速时车身局部抖动问题明显，而且车身前围处局部刚度不足而产生加速噪声，导致乘员舱内乘客不适；地板中通道局部刚度不足导致共振抖动；油箱检修口盖局部刚度不足导致密封不满足要求。

设计更改和验证过程

经过对问题的梳理和原因分析，我们通过改善局部刚度、改变局部模态的措施来解决NVH问题。

1. 针对乘员舱加速轰鸣问题 工程师通过增加质量块、增加顶盖第一横梁和第二横梁的连接，如图1所示，来降低噪声。设计更改方案经CAE虚拟分析在发动机转速1 700 r⁄min，噪声峰值降低10dB，如图2所示，，实车验证，加速轰鸣问题解决。 

图1  顶盖横梁区域结构调整

图2  虚拟分析噪声峰值下降10 dB

2. 加速车身局部抖动问题

首先，前围因加速抖动而产生噪声，通过已有项目经验，属性定义增加前围与A柱的连接来提升前围局部刚度，方案如图3所示。实施后实车验证加速过程前围抖动明显改善。

图3  增加前围与A柱的连接

其次，由于1.0 TD三缸发动机低频加速轰鸣，车身地板中通道后部抖动明显，为改善地板抖动，车身优化结构及增加加强件，具体方案如图4所示，增加4个加强板（非绿色），方案实施后，CAE虚拟分析显示中通道局部模态提升5 Hz，对比结果如图5所示；实车验证中通道抖动问题有明显改善。

图4  中央通道结构优化

图5  中央通道结构优化前后模态对比虚拟分析结果

油箱检修口盖目前密封不满足需求，故优化油箱检修口盖结构及增加定位措施如图6所示，以改善密封效果，方案实施后，加速过程车内已感受不到油泵的噪声。具体更改措施为：①将料厚从原0.7 mm增加到1.0 mm；②优化原型面上的结构，将检修口盖上的涂胶筋与中地板本体间隙从3 mm增加到2 mm；③增加2个限位卡槽边。   

图6 邮箱检修口盖结构优化

总结 三缸发动机车型的NVH问题是整个行业都面临的现实问题，动力总成方面也在想尽办法来提升三缸机的NVH性能，比如活塞部分增加涂层、飞轮额外增加吸震器来平衡力矩等。在上述项目开发过程中动力总成也针对NVH提升做了很多提升工作，本文主要讲述车身针对NVH问题所做的分析和最终方案。对于性能参数稳定后的三缸机车型，我们车身结构的配合优化成了提升NVH性能最有效的手段，通过对根本原因分析，我们的根本措施就是通过提升车身局部刚度，改变局部模态来错开发动机对应转速的频率，避免共振。