許國強

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 201201）

1 概述

1.1 消聲室的概念

消聲室分為全消聲室和半消聲室。6個面全部鋪設(shè)吸聲材料的試驗室為全消聲室，只在5個面鋪設(shè)吸聲材料的稱為半消聲室。發(fā)動機NVH試驗室可以建成全消聲室，也可以建設(shè)半消聲室。但綜合考慮使用需求、成本、試驗原理、發(fā)動機進出方便等因素，多數(shù)發(fā)動機振動噪聲試驗室為半消聲室，此次新建的發(fā)動機振動噪聲試驗室也是半消聲室。

1.2 發(fā)動機振動噪聲試驗室的組成

發(fā)動機振動噪聲試驗室主要由半消聲室、低噪聲低慣量電力測功機系統(tǒng)、碳纖維軸驅(qū)動系統(tǒng)、聲學(xué)測量系統(tǒng)、油耗儀、發(fā)動機機油和冷卻液溫控設(shè)備、發(fā)動機進氣空調(diào)系統(tǒng)等組成，通過對相關(guān)測試設(shè)備和輔助設(shè)備的調(diào)試集成，以滿足發(fā)動機的動力性能、燃油經(jīng)濟性能和振動噪聲測試需求。

2 發(fā)動機振動噪聲試驗室技術(shù)要求

本文提及的發(fā)動機振動噪聲試驗室主要用于功率 220KW以下的發(fā)動機，最高轉(zhuǎn)速8000rpm，最大驅(qū)動扭矩500N.M。

此次建設(shè)的發(fā)動機振動噪聲試驗室的噪聲指標(biāo)：(1)半消聲室截止頻率：50Hz(2)自由場半徑：不小于2.5米(3)在外部環(huán)境噪聲約為 85dB(A)，房間內(nèi)直接配套的所有設(shè)備都關(guān)閉、空調(diào)關(guān)閉時，半消聲室本底噪聲≤25dB(A)；空調(diào)開啟時，半消聲室本底噪聲≤35dB (A)。

圖1 噪聲指標(biāo)

此次發(fā)動機振動噪聲試驗室的半消聲室頂部吸聲材料采用尖劈、墻面采用吸聲平板，并結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計該半消聲室的尺寸為：7.6(L)×6.7(W)×4.5m(H)。

基于以上條件，在發(fā)動機拆除、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，分別在測功機怠速（750rpm）及7000rpm空轉(zhuǎn)時，測量傳動軸上方、左側(cè)和右側(cè)1米位置等三個測點位置時，噪聲指標(biāo)需要滿足以上要求。

3 發(fā)動機振動噪聲試驗室結(jié)構(gòu)

3.1 建筑結(jié)構(gòu)

為了滿足試驗室振動噪聲要求，此次建設(shè)的發(fā)動機 NVH試驗室采用復(fù)雜的房中房加地下室結(jié)構(gòu)，整個發(fā)動機振動噪聲試驗室懸置于整棟大樓的建筑基礎(chǔ)上，通過隔振墊與建筑基礎(chǔ)隔開、半消聲室與外墻進行物理隔離，以阻斷外界環(huán)境對發(fā)動機振動噪聲試驗室的干擾。為了避免振動及噪音傳遞，內(nèi)外房之間不允許有任何剛性連接。試驗室的布置圖見圖2。

圖2 發(fā)動機NVH試驗室布置圖

3.2 內(nèi)房隔振設(shè)計

為了使傳到消聲室的振動能夠有效地減弱，本項目隔振系統(tǒng)的固有頻率比值為5，消聲室測試最低頻率為25HZ，則消聲室與隔振器組成的隔振系統(tǒng)固有頻率為5HZ。

內(nèi)房選用高壓縮比橡膠隔振系統(tǒng)，隔振系統(tǒng)固有頻率5HZ。

3.3 質(zhì)量塊隔振設(shè)計

經(jīng)過分析計算，在發(fā)動機水泥質(zhì)量塊的下部布置40塊隔振墊，與建筑地基隔開振動以實現(xiàn)質(zhì)量塊的自振頻率5Hz。

經(jīng)過分析計算，在測功機水泥質(zhì)量塊的下部布置7塊隔振墊，與建筑地基隔開振動以實現(xiàn)質(zhì)量塊的自振頻率5Hz。

3.4 半消聲室隔聲設(shè)計

本項目采用內(nèi)外房結(jié)構(gòu)，消聲室的內(nèi)墻為鋼筋混凝土現(xiàn)澆墻體，厚度 250mm。為了確保隔聲要求，施工用模板固定螺桿采用止水螺桿工藝，施工結(jié)束后，只需要切除露出墻體的螺桿，其余保留在墻體內(nèi)不用取出。外墻采用240mm厚磚墻，內(nèi)外房間距 500mm，為保證隔振效果，內(nèi)外房之間不允許任何剛性連接。

預(yù)留孔洞對半消聲室噪音有很大的影響，在管道、橋架施工完成后，需要采用聲學(xué)材料對孔洞進行密封。

4 發(fā)動機振動噪聲試驗設(shè)備選型

4.1 碳纖維穿墻軸

此次選用的穿墻碳纖維軸長度約3500mm，穿墻軸穿過試驗室內(nèi)外房隔音墻，通過軸承座、聯(lián)軸器等，將發(fā)動機和測功機連接在一起。碳纖維長軸外圈設(shè)有帶吸音材料的隔聲罩，防止長軸轉(zhuǎn)動時噪聲外傳。

4.2 其余輔助測試設(shè)備

為了避免設(shè)備運行時的噪音傳入半消聲室內(nèi)，影響聲學(xué)性能。將設(shè)備分別布置于一層設(shè)備間或者地下室內(nèi)，如圖 3所示。

發(fā)動機燃油控制及測量儀內(nèi)設(shè)置有油泵，油泵出口壓力約4.5公斤，該測量儀運行時會發(fā)出沉悶的噪聲。而且油管為金屬編織軟管會將聲音傳遞至半消聲室內(nèi)，為了消除半消聲室內(nèi)的噪聲，油管需要與周圍設(shè)備間進行隔振及密封處理。

發(fā)動機進氣空調(diào)運行時，噪音達(dá)到87dB，為了避免影響NVH試驗室聲學(xué)測試，將發(fā)動機進氣空調(diào)布置于地下室內(nèi)。而且，發(fā)動機進氣空調(diào)至發(fā)動機進氣口之間嚴(yán)禁剛性連接，全部采用軟管連接。

圖3 試驗室一層及地下室設(shè)備布置

5 結(jié)論

發(fā)動機振動噪聲試驗室的設(shè)計和建設(shè)，綜合考慮了聲學(xué)、發(fā)動機結(jié)構(gòu)、建筑、工藝設(shè)備等多方面知識，試驗室的建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工工藝?yán)щy。經(jīng)過精細(xì)的方案設(shè)計計算和嚴(yán)格的施工管理，該發(fā)動機NVH試驗室達(dá)到了預(yù)期效果，滿足技術(shù)要求，如圖4所示。在測功機、空調(diào)等設(shè)備運行時，半消聲內(nèi)的噪音指標(biāo)滿足技術(shù)要求，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

圖4 試驗室本底噪聲