內(nèi)燃機工程法噪聲測試試驗室規(guī)劃建設(shè)

楊春，韓自成，林斌，韋平

（柳州汽車檢測有限公司，廣西柳州545006）

內(nèi)燃機工程法噪聲測試試驗室規(guī)劃建設(shè)

楊春，韓自成，林斌，韋平

（柳州汽車檢測有限公司，廣西柳州545006）

介紹國家標(biāo)準(zhǔn)中使用工程法測試內(nèi)燃機噪聲聲功率對聲學(xué)環(huán)境的要求。介紹國內(nèi)某一內(nèi)燃機試驗室為適應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，對原有試驗空間進行計算規(guī)劃的情況。同時為解決實際測量過程中可能遇到的困難進行了分析，并提出解決方案。

聲學(xué)；內(nèi)燃機；工程法噪聲測試；計算及規(guī)劃

隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，國家法規(guī)對環(huán)境的要求和對污染的控制越來越嚴(yán)格。機動車作為現(xiàn)代社會最大的移動污染源，在提供便利生活的同時，也會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲污染和空氣污染。內(nèi)燃機作為機動車的主要動力零部件，產(chǎn)生了機動車污染中絕大部分的空氣污染以及噪聲污染。因此，機動車的污染排放控制，很大程度上依賴于對內(nèi)燃機的污染排放控制。高強度的內(nèi)燃機噪聲，會對人的神經(jīng)系統(tǒng)造成干擾，對于駕駛者，容易造成焦躁的情緒和聽力衰退。測試并采取措施降低、隔離內(nèi)燃機的噪聲，在內(nèi)燃機開發(fā)領(lǐng)域，越來越受到重視。

為了達到噪聲防治的目的，國家環(huán)保部發(fā)布了關(guān)于機動車排放污染防治政策中，噪聲的防治污染在重要的位置，用于指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；國家質(zhì)檢總局于2015年底發(fā)布了GB/T 1859-2015《往復(fù)式內(nèi)燃機輻射的空氣噪聲測量工程法及簡易法》用于指導(dǎo)內(nèi)燃機的噪聲測試。在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的噪聲測試方法中，提到了半消聲室精密法、工程法、簡易法等方法，適用于不同環(huán)境及不同的精度等級，同時也提出了不同方法的用途。其中的工程法由于對測試環(huán)境要求相對寬松，能滿足大部分的測試及簡單的開發(fā)應(yīng)用，同時建設(shè)成本較低，是適合目前中小型企業(yè)及科研機構(gòu)噪聲測試的組建方案。

本文介紹了某汽車試驗機構(gòu)，為滿足試驗檢測需求，利用現(xiàn)有的試驗室空間，規(guī)劃建設(shè)滿足內(nèi)燃機工程法噪聲測試試驗室的規(guī)劃過程。

1 現(xiàn)有試驗室條件

現(xiàn)有試驗室共有兩間試驗室可供規(guī)劃，其中試驗室一的長×寬×高為：7.88 m×5.64 m×5.5 m；試驗室二的長×寬×高為：11.64 m×6.54 m×5.5 m.

測功系統(tǒng)選擇，主選交流電力測功機，次選電渦流測功機、水力測功機。

測試對象為排量小于16 L，額定功率不大于560 kW的內(nèi)燃機。取最大測量樣本（某16 L內(nèi)燃機，額定功率為560 kw）的尺寸，長×寬×高為：1.90 m×1.20 m×1.72 m.

2 測試要求

2.1 聲學(xué)環(huán)境

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中對測試所需聲學(xué)環(huán)境的要求：

工程法噪聲測試需要的測試環(huán)境，為一個完全隔離背景噪聲的房間或室外平坦空地，提供一個反射面上方的聲自由場；或一個完全隔離背景噪聲，混響聲場對測量表面上的聲壓影響有限且可用環(huán)境修正的房間或室外平坦空地。需要符合工程法噪聲測試所規(guī)定的背景噪聲準(zhǔn)則，要求傳聲器位置上平均后的背景噪聲平均聲壓級應(yīng)比未修正的被測聲源時間平均聲壓級至少低6 dB，最好低15 dB以上，即背景噪聲修正K1小于1.3 dB.測試環(huán)境聲學(xué)適應(yīng)性準(zhǔn)則，要求環(huán)境噪聲修正K2不大于4 dB.

2.2 其他

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，還需要考慮測量距離d的要求。標(biāo)準(zhǔn)中建議的測量距離大于0.25 m，建議為1 m，可根據(jù)實際情況調(diào)整。本次規(guī)劃考慮1 m和0.5 m兩種測量距離。還有測量點的布置問題，工程法測量噪聲中，關(guān)于測功機、傳動軸附近點的布置需要考慮，并使其符合標(biāo)準(zhǔn)中的傳聲器位置合適性準(zhǔn)則。

3 測試符合性評估

如圖1所示，試驗室進行隔音處理后，測試目標(biāo)與相鄰試驗室之間的大振動源進行物理隔離。對除反射面地面外的5個表面進行吸隔聲處理。同時要考慮觀察窗以及室內(nèi)的燃油流量計、空氣流量計等小物品對聲波的反射。

圖1 試驗室主要布置示意圖圖

3.1 背景噪聲修正

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，要求≤1.3 dB，其計算公式如下：

K1=-10lg（1-10-0.1△Lp）

式中：△Lp為被測聲源工作時測得的表面聲壓級與背景噪聲聲壓級的差值，即單位為分貝（dB）。

如△Lp＞15 dB時，則令K1=0 dB，即不需要修正；如6 dB≤△Lp≤15 dB，則按該公式修正，即0.1 dB≤K1≤1.3 dB.

進行處理過的試驗間，地面材料為鑄鐵、表面涂裝環(huán)氧地坪漆的混凝土。吸聲系數(shù)小于0.1，滿足測試環(huán)境的需求。但是在使用交流電力測功機時，由于交流測功機的本體噪聲比較大，主流的交流電力測功機的1 m處聲壓級噪聲大于等于87 dB；而普通的試驗室在室內(nèi)存在較多的反射面如：油耗儀、煙度計、冷卻水、中冷器等，反射后的混響聲和直達噪聲疊加后，在被測試內(nèi)燃機距離1 m處的環(huán)境噪聲聲壓級接近90 dB甚至更高。而現(xiàn)在的主流內(nèi)燃機在1 m處的聲壓級一般小于95 dB.在這種情況下，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)中背景噪聲聲壓級小于被測試的內(nèi)燃機噪聲聲壓級的6 dB以上的要求。需要采用工程方法規(guī)劃對測功機的噪聲的隔離或吸收。

3.2 環(huán)境修正

標(biāo)準(zhǔn)中對環(huán)境修正的計算公式中，依據(jù)房間吸聲法，計算公式如下：

式中：A為房間吸聲量（m2）；S為測量表面面積（m2）。

在本章節(jié)的表格中，房間吸聲量等于各表面吸聲面積乘以材料吸聲系數(shù)之和。

內(nèi)燃機主要噪聲頻段在500 Hz～4 000 Hz之間。在采用1 m法測量時，考慮了隔聲窗等的面積，預(yù)算的K2值如下表1所列。

表1 試驗室一的各頻率計算K2表

從表1中知道，使用1 m的測量距離時，在極限的內(nèi)燃機尺寸情況下，試驗室一頻率500 Hz下的K2不能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

再來對試驗室二的K2進行估算，結(jié)果如下表2所列。

表2 試驗室二的各頻率計算K2表

表2中，由于試驗室二的墻面吸聲量足夠大，適當(dāng)減少了吸聲板的數(shù)量，大約在使用了百分之六十的吸聲板材后，使用1 m測量距離時，極限內(nèi)燃機尺寸情況下，滿足標(biāo)準(zhǔn)中對500 Hz以上頻率K2的要求。

下面計算試驗室一在使用0.5 m測量距離時，其在極限內(nèi)燃機尺寸下的K2，數(shù)據(jù)如下表3所列。從下表3中得知，在使用了0.5 m的測量距離時，由于測量表面積減小，對整個墻壁的吸聲要求降低。因此在鋪設(shè)了百分之六十左右的吸聲材料后，頻率500 Hz以上的K2值已經(jīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表3 試驗室一的各頻率計算K2表（0.5 m）

3.3 小結(jié)

綜合以上的結(jié)果，不管在哪個試驗室進行測試，使用交流電力測功機進行測試時，必須使用較長的連接軸，或者使用過渡軸的形式來于內(nèi)燃機進行連接。同時需要在國家標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)適當(dāng)降低測量距離，以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)中對K1的要求。在吸聲面積相對較小的試驗室一中進行1 m測量距離的工程法測試時，無法滿足本文中極限尺寸的內(nèi)燃機所需的環(huán)境噪聲K2的需求。

4 解決方案

從上文所述，要滿足本文提及的極限尺寸內(nèi)燃機工程法噪聲測試，試驗室存在需要解決的問題：

兩個試驗室在采用交流電力測功機作為測試儀器，進行1 m測量距離的工程法噪聲測試時，交流電力測功機本身的高噪聲值會影響到K1，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。因此需要對軸進行加長，更佳的方法是使用過渡軸承與內(nèi)燃機進行連接，使最終在測功機側(cè)的測量點遠離測功機本體。但是由于試驗室一的房間尺寸有限，不能無限的加長軸，因此，在試驗室一測試時，需要同時采用縮減測量距離的方法，使測量點更加靠近內(nèi)燃機側(cè)。試驗室二尺寸足夠，可以考慮采用過渡連接的方式，使用1 m的測試距離。

二是房間K2的選擇，從上文的計算得知，試驗室一如果在測量極限尺寸內(nèi)燃機時，使用1 m的測量距離時，頻率500 Hz的K2難以滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。但是將測量距離縮減到0.5 m后，試驗室一僅僅需要鋪設(shè)百分之六十的吸聲材料就能滿足標(biāo)準(zhǔn)中對K2的要求，因此縮減測量距離后，房間的K2余量是充足的。試驗室一K2的問題也就得以解決。

5 結(jié)束語

建設(shè)一個滿足工程法噪聲測試要求的試驗室，需要盡可能的將房間尺寸加大、房間吸聲系數(shù)加大，同時盡可能的將測功機噪聲進行隔離或疏遠，并減少試驗室內(nèi)的附屬設(shè)施以減少反射面，降低混響效果。本實驗室的設(shè)計規(guī)劃中，在建設(shè)初期充分考慮了試驗室測試環(huán)境與標(biāo)準(zhǔn)的符合性，以及實際操作過程中可能遇到困難的解決方法。為工程法噪聲試驗室提供必要的數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

[1]GB14097-1999.中小功率柴油機噪聲限值[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

[2]GB/T1859.1-2000.往復(fù)式內(nèi)燃機聲壓法聲功率級的測定第1部分：工程法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

[3]楊安杰.淺談內(nèi)燃機噪聲測試問題[J].農(nóng)業(yè)機械，2008（33）：59-60..

[4]梁杰.汽車動力總成半消聲室的設(shè)計與建設(shè)[J].噪聲與振動控制，2008（5）：113-115.

Planning and Construct of the Laboratory for Noise Test of Internal Combustion Engine Conform to the Engineering Method

YANG Chun，HAN Zi-cheng，LIN Bin，WEI Ping
（Liuzhou Automotive Test Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545006，China）

Introduced the national standard method used in the engineering method of internal combustion engine noise sound power of the acoustic environment requirements.Introduced a domestic internal combustion engine laboratory in order to adapt to the requirements of national standard，to calculate the original test room space planning.At the same time，in order to solve the difficulties of actual measurement process may encounter in analyzing，we put forward solutions.

acoustics；internal combustion engine；the noise test of engineering method；calculation and planning

TK402

A < class="emphasis_bold">文章編號：1

1672-545X（2017）05-0208-03

2017-02-02

楊春（1978-），男，廣西玉林人，發(fā)動機項目工程師，助理工程師，學(xué)士，研究方向：發(fā)動機的燃燒開發(fā)及試驗測試，發(fā)動機試驗室的規(guī)劃建設(shè)。