一种轻质PU发动机舱隔热垫的应用研究

315336） （浙江极氪智能科技有限公司，宁波

摘要：近几年，随着汽车市场竞争日益激烈，促使车企往更低价格、更高质量、更高性能方向上创新升级。通过对发动机舱隔热垫轻质聚合物发泡材料（PU）和传统材料的工艺调研，并从生产工艺、隔热效果和NVH 3 PU性能 个维度进行了对比。结果表明，采用轻质 材料的发动机舱隔热垫不仅制造工艺简单，成本低

NVH廉，而且在隔热效果和 性能上要优于传统材料产品。

关键词：轻质PU 发动机舱隔热垫 隔热效果 NVH中图分类号：U465.4+1 文献标识码：B 10.19710/J.cnki.1003-8817.20220096 DOI: Application Research on A Lightweight PU Engine Hood Insulation Pad

Cao Zhonghua, Sheng Renbin, Du Qingyuan

（Zhejiang Jikrypton Intelligent Technology Co., Ltd., Ningbo 315336）

Abstract： In recent years, with the increasingly fierce competition in the automobile market, automobile enterprises have been prompted to innovate and upgrade towards lower price, higher quality and higher performance. This paper surveyed the technologies of light polymer foaming materials and conventional materials for engine hood insulation pad, and compared the manufacturing process, heat insulation effects and NVH performance. The results show that the engine hood heat insulation pad made of light(pu) materials is simple in manufacturing process, low in costs and better than conventional materials in heat insulation and NVH performance. Key words: Lightweight PU, Engine hood, Insulation pad, Insulation effect, NVH 1 前言

2 轻质PU与玻璃棉克重的对比

本文以市场上某一款车型的发动机舱隔热垫举例，该车型的发动机舱隔热垫采用的填充物材

PU

料便是传统的玻璃棉，将不同克重的轻质 与其

PU

进行对比研究分析。另外，为更好地研究轻质材料的特点，将半固化棉填充材料样品加入对比

1。

试验，详见表

3 轻质PU与玻璃/半固化棉工艺的对比

发动机舱隔热垫的主要作用是降低发动机噪声、保持发动机舱温度、防止机舱过热影响发动机舱漆面质量。目前，国内自主品牌汽车的发动机舱隔热垫大量采用玻璃棉作为填充物模压成型。

聚合物发泡（PU）材料通过不同的发泡工艺，

赋予了聚合物全新的优异性能，是新材料中的新

PU

生力量。而轻质 材料凭借其轻量化、减振降噪、保温隔热的独特性能，在不同的垂直应用领域

发挥着关键作用。近几年，企业的人力资源成本负担越来越重，

作者简介：曹中华（1985—），男，工程师，学士学位，研究方向为汽车内外饰性能改善。

参考文献引用格式：

曹中华，盛仁斌，杜庆元. PU发动机舱隔热垫的应用研究[J].汽车工艺与材料, 2022（9）: 34-38.

一种轻质

CAO Z H, SHENG R B, DU Q Y, et al. Application Research on A Lightweight PU Engine Hood Insulation Pad [J]. Automobile Technology & Mate⁃ rial, 2022(9): 34-38.

促使企业不断寻求通过产品可替代的材料和生产工艺来优化人力成本，确保中小企业利润持续发展。

发动机舱隔热垫结构为外层及隔热层，外层包覆在隔热层的外侧，通过热压成型工艺制成。

PU 1所

轻质 发动机舱隔热垫的加工工艺流程如图示，玻璃棉和半固化棉发动机舱隔热垫的加工工

2

艺流程如图 所示。

PU

试验选用的轻质 复合板材自带无纺布，由于

其质轻且有一定的刚性，1

名作业员即可完成上料工序生产工作。而玻璃棉和半固化棉材料无法很好实现复合化，故上料工序是将水刺无纺布底料、玻璃棉和半固化棉与针刺无纺布面料依次投入热压模具

2

中，需要 名作业员协同完成此项工作。不同填充材

2

料的发动机舱隔热垫模压工艺参数如表 所示。2 PU

根据表 可知，采用轻质 作为填充物的发

2

动机舱隔热垫所需的模温要低于其它 种材质，而

2 15s

且生产节拍要比其它 种材质的快 ，这主要是

PU

因为轻质 发动机舱隔热垫所采用的是复合型材料，相比玻璃棉和半固化棉材质的发动机舱隔

热垫少了一道上料工序。

4 轻质PU与玻璃棉和半固化棉的性能对比

4.1 隔热效果对比

1～4

将 号样品分别搭载在同配置的该车型

3h

上，在相同的环境下启动并连续工作 ，用高精度铂电阻温度计分别对发动机舱同一位置进行温

3。

度测量，测量结果见表

PU

从试验结果来看，轻质 材料的隔热效果要

PU

优于玻璃棉和半固化棉，而高密度的轻质 材料

PU

的隔热效果略低于低密度的轻质 材料，主要原因是材料的分子结构不同，其导热系数有很大的差

[1]。玻璃棉和半固化棉属于纤维类保温隔热材

别

PU

料，轻质 属于多孔性保温隔热材料。不同材质

4。

的导热系数见表

在其它条件一定的情况下，导热系数越小的材料，它的导热能力越低，即保温隔热效果越好，

PU

所以采用轻质 材料试验车辆发动机舱的温度低于采用玻璃棉和半固化棉的试验车。

隔热材料的各个热物理性能参数之间关系见

公式（1）。= α·c·ρ λ α·c = λ/ρ α·c = λ·d/ρ·d α·c = d/ρ·r式中，λ为导热系数；α为热扩散系数；ρ为密度；c为为厚度；λ/ρ为密度因子。比热容；R为热阻；d

从上式可知，密度因子决定了材料隔热能力，密度因子越小，隔热能力越强，反之则隔热能力越弱。在厚度一定的条件下，密度与热阻乘积大小表征了材料的隔热能力强弱。所以在发动机舱隔热

垫厚度相同的情况下，1 500 g/m3 PU

密度的轻质

1 000 g/m3

发动机舱隔热垫隔热效果要略低于 密

PU

度的轻质 发动机舱隔热垫。

4.2 NVH效果对比

发动机舱隔热垫除了可以隔除发动机舱下面的大量热量，减缓发动机舱漆面的老化的作用外，同时它能有效地吸收发动机舱内所产生的机械噪

NVH

音。发动机和变速器作为汽车 的激励源之

1/2，减少从发

一，而且发动机噪声占汽车噪声的动机通过发动机舱板传递到车内的噪音和振动，将有效提升驾驶舒适性。本文同样以该车型的发动机舱板作为研究基础，通过理论分析和试验测量，分析该车型发动机舱隔热垫采用不同材质和密度对发动机舱吸声和隔音的影响，为验证轻质

PU

材料发动机舱隔热垫的应用提供数据支撑。

4.2.1

吸声系数测试吸声系数（α）是评定材料吸声性能好坏的主

0～1，α越大，材

要指标。一般材料的吸声系数为料的吸声性能越好。

3

采用阻抗管法测试验证 种材料的吸声系数，

50～6 400 Hz GB/ T

其频率测量范围为 。按照

18696.1—2004《声学

阻抗管中吸声系数和声阻抗

1部分:驻波比法》

的测量第 [3]进行声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量。

在同一位置处进行取样，保证试验样品其它因子相同，对几种材料分别制备的发动机舱隔热

5

垫的吸声系数进行测量，测量结果如表 所示，其

3

吸声系数与频率特征如图 所示。

3可以看出，在低频段（＜250 Hz）的声

通过图

学性能上，4#样件与3#样件吸声系数基本一致，2#

1#样件基本一致，4#样件与3#样件高于2#

样件与

1#样件。主要因为玻璃棉和半固化棉材质

样件与

PU

在密度相差不大，较轻质 的微孔要小，在低频

段有良好的吸声效果。在中高频段（＞250 Hz）的

1#样件＞2#样件＞3#样

声学性能上，吸声系数为

件＞4#样件。

PU

试验结果表明，轻质 的吸声性能总体来说

PU

要优于玻璃棉和半固化棉材质，轻质 泡沫密度对其吸声性能有很大的影响，主要原因是随着密度的增加，泡沫提供的泡孔内壁反射面积增

0～2 000 Hz

加，在中低频区（ ）吸声系数提高，但

在＞2 000 Hz

时，差异有所减小。当声波进入泡沫时，引起材料本身的振动，密度大的泡沫消耗更多声能，吸声效果较好。一般情况下，人的听觉对高