CN102998124A - Nvh半消声室测试系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种NVH半消声室测试系统及方法，该NVH半消声室测试系统包括：消声室，用于容置被测试设备；消声室内具有测试台架基础，被测试设备固定于测试台架基础，测试台架基础与消声室内的基础地面之间设置有弹性阻尼；测功机间，用于容置测试设备，测试设备包括测功机，测功机间具有测功机底板，测试设备固定于测功机底板，测功机底板与测功机间的基础地面之间设置有弹性阻尼；隔声装置，环罩被测试设备设置，以将消声室与测功机间空间隔离并隔声；隔声墙上隔声地穿设有用于轴连接测试设备与被测试设备以进行测试的多个连接轴。本发明的NVH半消声室测试系统能够满足多模式测试需要且隔声消声效果好、测试数据准确。

Description

NVH半消声室测试系统与方法

技术领域

本发明涉及车辆NVH测试，尤其涉及一种NVH半消声室测试系统及一种NVH半消声室测试方法。

背景技术

随着汽车市场竞争的日益激烈和市场对汽车产品要求的日趋多样化，对NVH(噪声noise、振动Vibration与平顺性Harshness)测试也提出了挑战。统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关，而各大公司近20％的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。NVH研究的发展呈现如下特点：

1.完备的试验能力将是产品NVH性能提高的保证；

2.应用于整车设计过程中，基本上与整个开发过程同步进行；

3.计算机仿真技术在NVH研究领域广泛应用；

4.NVH研究范畴进一步扩大，包括汽车零部件设计以及强度和可靠性分析等内容。

然而，传统的动力总成试验室只能进行发动机的单独噪声测试，不能同时满足进行变速箱、发动机与变速箱、车桥与变速箱等组合测试及多模式测试的需要。并且，传统的动力总成试验室的测试设备的测功或电机系统与单独被测试的发动机或变速箱等没有进行空间上的隔离，或虽然分隔但设置测试设备与被测试设备的两个房间之间并没有采取有效的隔声与消声措施。存在测功或电机系统辐射到动力总成试验间噪声较大的问题。随着动力总成噪声研究的需要，为了不影响发动机、变速箱、动力总成(发动机、变速箱和后桥)噪声测试的需要，动力总成试验室应进行隔声消声。

如图1所示的现有技术的一种半消声室测试系统，由图1可知，只是简单的用墙体4将测试设备(例如测功机6)与被测试设备(例如单独的发动机与变速箱)分隔与隔声，并在被测试设备一侧设置尖劈消声材料41以进行被测试设备一侧的消声。测试设备与被测试设备分别连接于连接轴5的两轴端52、56。

测试设备连接于测功机底板7，测功机底板7包括铁板71和水泥层72，测功机底板7与基础地面9之间设置有弹性阻尼70。连接轴5的轴端52的支撑装置51的底部也连接于测功机底板7。被测试设备连接于测试台架基础8，测试台架基础8也包括铁板81和水泥层82，测试台架基础8与基础地面9之间设置有弹性阻尼80。连接轴5的轴端56的支撑装置57的底部也连接于测试台架基础8。

传统的动力总成试验室除只能进行发动机等的单独噪声测试外，其尖劈消声模式也具有很多缺点，例如：尖劈消声材料41容易老化、变形抗冲击力差、吸附油烟、粉尘、使用一定年限后(例如7年)即沾满油污无法清洗、有效使用寿命短、对低频信号处理的不足等，并且由图1可知，尖劈消声材料41的长度较长，一般在1.2米左右，因此占用了大量的空间，降低了动力总成实验室的空间利用率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种能够同时满足进行变速箱、发动机与变速箱、车桥与变速箱等噪声等多模式测试需要的隔声消声效果好、测试数据准确的NVH半消声室测试系统。

本发明的另一目的在于提供一种NVH半消声室测试方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

.一种NVH半消声室测试系统，包括：消声室，用于容置被测试设备；所述消声室内具有测试台架基础，所述被测试设备固定于所述测试台架基础，所述测试台架基础与所述消声室内的基础地面之间设置有弹性阻尼；测功机间，用于容置测试设备，所述测试设备包括测功机，所述测功机间具有测功机底板，所述测试设备固定于所述测功机底板，所述测功机底板与所述测功机间的基础地面之间设置有弹性阻尼；隔声装置，环罩所述被测试设备设置，以将所述消声室与所述测功机间空间隔离并隔声；所述隔声墙上隔声地穿设有用于轴连接所述测试设备与所述被测试设备以进行所述测试的多个连接轴。

一种NVH半消声室测试方法，包括步骤：将被测试设备布置于消声室，将被测试设备固定于消声室的测试台架基础，所述测试台架基础与所述消声室内的基础地面之间设置弹性阻尼以隔声；将包括测功机的所述测试设备固定于测功机间的测功机底板，所述测功机底板与所述测功机间的基础地面之间设置弹性阻尼以隔声；用隔声装置环罩所述被测试设备以将所述消声室与所述测功机间空间隔离并隔声，所述隔声墙上隔声的穿设连接轴；将所述测试设备与所述被测试设备通过所述连接轴轴连接，进行所述测试。

本发明的有益效果在于，本发明NVH半消声室测试系统及本发明的NVH半消声室测试方法，具有如下优点：

1、由于隔声墙的多个连接轴的设计，整个系统(即整个NVH半消声室测试系统，下同)能同时满足进行发动机及零部件；变速箱；发动机+变速箱；电机+变速箱等多个测试模式的性能及噪声测试需要。

2、通过消声室的“房中房”结构，有效的将被测试设备与测功机间及整个系统进行隔声，提高了NVH半消声室测试系统及方法的测试数据准确性。

3、使用平板吸声(或消音)模式，平板吸声材料不容易老化、变形抗冲击力强、不易吸附油烟、粉尘、可以清洗、有效使用寿命长、对低频信号处理具有优势，并且平板吸声材料长度较短，提高了消声室及整个系统的空间利用率。

附图说明

图1为现有技术的半消声室测试系统的剖视示意图。

图2为本发明NVH半消声室测试系统的剖视示意图。

图3为本发明NVH半消声室测试系统的第一测试模式示意图。

图4为本发明NVH半消声室测试系统的第二测试模式示意图。

图5为本发明NVH半消声室测试系统的第三测试模式示意图。

图6为本发明NVH半消声室测试系统的第四测试模式示意图。

图7为本发明NVH半消声室测试系统的第五测试模式示意图。

图8为本发明NVH半消声室测试系统的第六测试模式示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明实施例的NVH半消声室测试系统，可以使用本发明实施例的NVH半消声室测试方法对汽车发动机总成、发动机零部件或发动机与零部件的组合进行测试，但不局限于使用本发明的NVH半消声室测试方法进行测试。同样，本发明实施例的NVH半消声室测试系统，可以实现本发明实施例的NVH半消声室测试方法，但不局限于使用本发明的NVH半消声室测试系统进行实现。

下面先介绍本发明优选实施例的NVH半消声室测试系统的整体结构与功能，然后再介绍本发明优选实施例的NVH半消声室测试方法如何进行测试以及可以进行那些模式的测试。

如图2所示，本发明实施例NVH半消声室测试系统，能够用于汽车发动机总成及发动机零部件的测试，所述NVH半消声室测试系统主要包括测功机间1、消声室2和隔声墙装置，隔声装置包括隔声墙3及隔声屋顶等，还可包括测试系统、照明系统、摄像监视系统及用于进出的门等。其中，是隔声墙3将消声室2隔离成一个“房中房”结构。

消声室2，用于容置被测试设备；被测试设备例如可为发动机、变速箱、发动机+变速箱、车桥、变速箱+车桥等。消声室2内具有测试台架基础8，被测试设备固定于测试台架基础8，测试台架基础8设置在消声室2内的呈下凹状的基础地面9的，测试台架基础8包括铁板81和水泥层82，测试台架基础8与基础地面9之间设置有弹性阻尼80，弹性阻尼80例如为橡胶垫或多层橡胶垫，橡胶垫在测试台架基础8的底部呈阵列分布，可以有上百个，以保证测试台架基础8的稳定性。

而测功机间1，用于容置测试设备，测试设备可为两台、三台或三台以上的测功机6，优选的为三台测功机6，测功机间1具有测功机底板7，测功机6固定于测功机底板7，测功机底板7设置在测功机间1内呈下凹状的基础地面9，测功机底板7包括铁板71和水泥层72，测功机底板7与基础地面9之间设置有弹性阻尼70，橡胶垫在测功机底板7的底部呈阵列分布，可以有上百个，以保证测功机底板7的稳定性。弹性阻尼70、80的固有频率优选的是小于8Hz。

隔声墙3，可以是单层、双层或者多层墙，环绕所述被测试设备设置，除基础地面9之外，用来以将所述消声室与所述测功机间空间隔离并隔声，隔声装置还包括与隔声墙一起环罩被测试设备的“隔声屋顶”；隔声墙3上穿设有连接轴5，连接轴5用于轴连接测试设备与被测试设备以进行所述测试，连接轴有多个，与测功机的数目相适应，以同时连接多个测试设备。每一连接轴5具有两个轴端52、56，轴端52、56分别由支撑装置51、57支撑，支撑装置51、57的底部也分别连接于测功机底板8、测试台架基础8。

消声室2优选的为长方体形状，但也可为圆柱、多棱柱等其他形状，以下以长方体为例进行介绍。长方体的消声室2的四个侧面中的三个隔声墙3上穿设有连接轴5，有其中的两个连接轴5共线，分别穿设于相对的两个侧面。长方体的消声室2的四个侧面的隔声墙4可包括内墙33、外墙31和空气夹层32，内墙33在消声室2一侧，外墙31在测功机间1一侧，空气夹层32介于内墙33和外墙31之间。为了确保消声效果，内墙33内侧贴设有平板吸声材料34，而对于消声要求较低的外墙31一侧，则可贴设成本较低的隔音棉30，而隔音棉的厚度也可小于平板吸声材料34的厚度。空气夹层32内填充有玻璃丝棉，增强隔声效果。消声室2的所述隔声屋顶也与四个侧面采用相同的结构与材料，以与测功机间1空间隔离并隔声。

如图2所示，在各个连接轴5上也均套设有消声层55，以减少其对消声室2的噪声影响，连接轴5向消声室2一侧延伸1米左右，也同样是为了减少对消声室2的噪声影响。还有，为了使测功机间1与消声室2之间要有良好的隔声措施，连接轴5穿过隔声墙3的墙孔处也要有良好的隔声措施，以达到消声室2本底噪声要求。因此在隔声墙3中穿设连接轴5时，连接轴5与隔声墙3之间垫设橡胶垫圈53、54以进行隔声，在安装时，先将橡胶垫圈53、54套设于连接轴5外周，连接轴5安装好以后，将橡胶垫圈53、54分别固定于外墙31和内墙33，橡胶垫圈53、54内周与连接轴5外周之间具有一定间隙，以免妨碍连接轴5的转动。

消声室2的体积与被测试设备的体积大小有关，根据国际标准ISO3745的规定，消声室2的体积应不小于被测试产品体积的200倍。因此，根据整个系统的试验需要，安装吸声材料41后消声室2为9米×8米×5米。平板吸声材料34的为带圆孔钢板和卡罗素(Caruso)棉，因而放射性物质不超标，且无纤维的工作构件，使得空气中无矿物性纤维飞扬，光线反射好，改善了工作环境，保障了工作者的健康。平板吸声材料34的厚度为350mm，较现有技术的尖劈吸声材料的1.2米短了很多，节省了吸声构造占据的体积，因此大大的增加了消声室2的有效容积。在上述各尺寸条件下，空气夹层32的宽度可为0.1米。

消声室2的吸声处理是保证消声室2建成后取得良好的自由声场特性的关键。本发明NVH半消声室测试系统的消声室2采用新型复合的平板吸声材料34，不仅较尖劈模式的尖劈消声材料的长度短，节省了空间，方便消声室2内的被测试设备的布置工作；而且平板吸声材料34不变形，可以进行清理；平板吸声材料34的表面可铺设吸纳油污的多孔性覆面，便于清洁和维护。除了对高频信号的处理与尖劈模式相当外，平板吸声材料34在低频信号处理的有较大优势，平板吸声材料模式成为新建消声室最为适合使用需求的选择。

而测功机间1声学要求以满足消声室背景噪声要求为目标。因此，在整个系统及消声室2内，如测试系统、照明系统、摄像监视系统等要有相应的吸声措施，不能影响消声室2的自由声场特性。整个系统尤其是消声室2内的空调、冷却通风系统的风口要有较好的吸声措施，确保消声室2本底噪声要求。

为保证设计指标中环境噪声的要求，消声室2的门可为从里到外包括吸声门、隔声门、中间夹层及最外面的防火门，门的隔声指数Rw需要大于55dB(A)。

弹性阻尼70、80的固有频率小于等于8hz，且避开测试设备、被测试设备、测试台架基础8与测功机底板7等的共振频率，避免了与消声室2、测试台架基础8等与其它系统发生共振。

下面再介绍本发明实施例的NVH半消声室测试方法，本发明实施例的NVH半消声室测试方法包括步骤：

将被测试设备布置于消声室2，将被测试设备固定于消声室2的测试台架基础8，测试台架基础8与基础地面9之间设置弹性阻尼80以隔声；将包括测功机6在内的测试设备连接于测功机间1的测功机底板7，测功机底板7与基础地面9之间也设置弹性阻尼70以隔声。

用隔声墙3及隔声屋顶环罩被测试设备，将消声室2与测功机间1空间隔离并隔声，隔声墙3上隔声的穿设连接轴5；

将测试设备与被测试设备通过连接轴5轴连接，进行各种测试。

如图3-图8的俯视图所示，可以使用三台测功机作为测试设备进行测试，测功机优选的为交流瞬态测功机，第一台测功机，即测功机1使用额定功率为250kW、额定扭矩为800NM、额定转速为8000rpm的交流瞬态测功机；而另两台测功机即测功机2和测功机3使用额定功率为400kW、额定扭矩为2700NM、额定转速为7500rpm的交流瞬态测功机，上述三台测功机，可做低转速大功率发动机及高转速小功率发动机的各项性能开发试验及动力总成各项试验。各测功机的均可在各自额定功率、额定扭矩及额定转速以下模拟各种不同的功率、扭矩和转速。

测功机1、测功机2和测功机3分别通过连接轴1、连接轴2和连接轴3与被测试设备连接，连接轴2与连接轴3共线，连接轴1可与连接轴2垂直。通常情况下，各测功机即按照如图7所示的角度固定布置，并与各自所连接的连接轴进行连接。

本发明实施例的NVH半消声室测试系统与方法，可以按以下的六种测试模式连接测试设备与被测试设备进行测试，但是，本发明并不局限于这六种模式。各测试模式，均可进行稳态试验和准稳态试验，各测试模式下NVH主要研究内容为1m声压级和声功率、近场声强测试、结构振动、轴系扭帧和噪声源识别等，主要通过声级计、声强仪及加速度传感器等进行测试，开展NVH的开发验证、诊断解析和改进指导。

如图3所示，第一测试模式，模式名称为400LD：测试设备为测功机1，被测试设备为一较低功率的发动机1，测功机1通过连接轴1与所述发动机1轴连接进行测试；

如图4所示，第二测试模式，模式名称为400HD：测试设备为测功机2，被测试设备为功率大于所述第一测试模式中的发动机1的发动机2，测功机2通过连接轴1与发动机2轴连接；当然，本测试模式也可以与第一测试模式中使用相同的测功机进行测试，例如均使用测功机2进行测试。

如图5所示，第三测试模式，模式名称为411：测试设备为测功机2与模拟电机的测功机3，被测试设备为变速箱，测功机2通过连接轴2与变速箱轴连接，测功机3通过连接轴3与变速箱轴连接；

如图6所示，第四测试模式，模式名称为402：测试设备为测功机2与测功机3，被测试设备为发动机、变速箱与车桥的组合，即发动机总成。测功机2通过连接轴2与车桥轴连接，测功机3通过连接轴3与车桥轴连接；

如图7所示，第五测试模式，模式名称为412不带变速箱：测试设备为测功机2、测功机3和模拟电机的测功机1，被测试设备为车桥，模拟电机的测功机1通过连接轴1与车桥轴连接，测功机2通过连接轴2与车桥轴连接，测功机3通过连接轴3与车桥轴连接；

如图8所示，第六测试模式，模式名称为412带变速箱：测试设备为测功机2、测功机3和模拟电机的测功机1，被测试设备为变速箱与车桥的组合，测功机1连接轴1与变速箱轴连接，测功机通过第二连接轴与所述第三车桥轴连接，所述第三测功机通过第三连接轴与所述第三车桥轴连接。

在不同模式中提到的相同名称的被测试设备，除特别指出的外，既可以是同一车桥、同一变速箱或同一发动机，也可以是不同的车桥、不同的变速箱和不同的发动机。

本发明的NVH半消声室测试系统和测试方法的主要用途如下：

1、电控汽油机噪声和排放的匹配优化标定，柴油机燃烧和噪声的匹配优化标定(使用燃烧分析仪做柴油机燃烧和噪声的优化匹配)。

2、不同排量发动机动力总成与不同各档传动比变速箱及不同主减速比后桥的优化匹配设计、性能开发、标定(噪声测试、同时也对动力性、经济性及排放等项目进行测试)及变速箱的优化设计开发。

3、对制造某种汽车的发动机、变速箱及前后桥的供货商产品进行噪声评价，并为装车的产品质量提供科学依据。(如：判断某一发动机总成是否有二阶惯性力和二阶惯性力矩不平衡所产生的主要噪声源等等，来确定供应商的产品质量，并为采购提供科学的依据)。

4、内燃机动力总成的振动、噪声评价、模拟分析、诊断和改进等试验研究及开发(包括前置前驱动形式的动力总成)。

5、汽车零部件等的噪声测试。

6、内燃机动力总成在低频区有很多特征频率，对谐波、基频噪声音质分析评价。该测试系统在国内外属于首创，并达到世界先进水平。

综上，本发明实施例的NVH半消声室测试系统及本发明的NVH半消声室测试方法，主要有如下优点：

1、由于隔声墙3的多个连接轴5的设计，整个系统能同时满足进行发动机及零部件；变速箱；发动机+变速箱；电机+变速箱等多个测试模式的性能及噪声测试需要。

2、通过消声室2的“房中房”结构，有效的将被测试设备与整个系统进行空间隔离与隔声，提高了NVH半消声室测试系统及方法的测试数据准确性。

3、使用平板吸声材料模式，平板吸声材料34不容易老化、变形抗冲击力强、不易吸附油烟、粉尘、可以清洗、有效使用寿命长、对低频信号处理的优势、并且长度较短的优点。因此可以提高整个NVH半消声室测试系统的使用寿命，并降低维护成本。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种NVH半消声室测试系统，其特征在于，所述NVH半消声室测试系统包括：

消声室，用于容置被测试设备；所述消声室内具有测试台架基础，所述被测试设备固定于所述测试台架基础，所述测试台架基础与所述消声室内的基础地面之间设置有弹性阻尼；

测功机间，用于容置测试设备，所述测试设备包括测功机，所述测功机间具有测功机底板，所述测试设备固定于所述测功机底板，所述测功机底板与所述测功机间的基础地面之间设置有弹性阻尼；

隔声装置，环罩所述被测试设备设置，以将所述消声室与所述测功机间空间隔离并隔声；所述隔声墙上隔声地穿设有用于轴连接所述测试设备与所述被测试设备以进行所述测试的多个连接轴。

2.如权利要求1所述的NVH半消声室测试系统，其特征在于，所述消声室为长方体形状，所述隔声装置包括所述消声室的四个侧面的隔声墙以及与所述隔声墙结构与材料相同的隔声屋顶，所述隔声墙包括所述消声室一侧的内墙、所述测功机间一侧的外墙及所述内墙和所述外墙之间的空气夹层，所述多个连接轴上也均套设有消声层。

3.如权利要求2所述的NVH半消声室测试系统，其特征在于，所述消声室的四个侧面中的三个所述侧面穿设有连接轴，且相对两侧面中穿设的两所述连接轴共线。

4.如权利要求2所述的NVH半消声室测试系统，其特征在于，所述内墙内侧贴设有平板吸声材料，所述外墙外侧贴设有隔音棉。

5.如权利要求4所述的NVH半消声室测试系统，其特征在于，所述平板吸声材料的厚度为350毫米，安装所述平板吸声材料后的所述消声室的有效容积为9米×8米×5米，所述空气夹层的宽度为0.1米，所述空气夹层内填充有玻璃丝棉。

6.如权利要求1所述的NVH半消声室测试系统，其特征在于，所述隔声墙与所述连接轴之间垫设有橡胶垫圈以进行隔声。

7.如权利要求1所述的NVH半消声室测试系统，其特征在于，所述弹性阻尼的固有频率小于等于8hz，避开所述测试设备、所述被测试设备、所述测试台架基础与所述测功机底板的共振频率。

8.一种NVH半消声室测试方法，其特征在于，所述NVH半消声室测试方法包括步骤：

将被测试设备布置于消声室，将被测试设备固定于消声室的测试台架基础，所述测试台架基础与所述消声室内的基础地面之间设置弹性阻尼以隔声；将包括测功机的所述测试设备固定于测功机间的测功机底板，所述测功机底板与所述测功机间的基础地面之间设置弹性阻尼以隔声；

用隔声装置环罩所述被测试设备以将所述消声室与所述测功机间空间隔离并隔声，所述隔声墙上隔声的穿设连接轴；

将所述测试设备与所述被测试设备通过所述连接轴轴连接，进行所述测试。

9.如权利要求8所述的NVH半消声室测试方法，其特征在于，所述测试设备包括第一测功机、第二测功机和第三测功机，能够分别通过第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴与所述被测试设备连接，所述第二测功机与所述第三测功机的额定功率、额定扭矩与转数相同，所述第二测功机的额定功率大于所述第一测功机的额定功率，所述第二测功机的额定功率与额定扭矩大于所述第一测功机的额定功率，所述第二测功机的转数小于所述第一测功机的转数。

10.如权利要求9所述的NVH半消声室测试方法，其特征在于，按以下的测试模式连接测试设备与被测试设备进行测试：

第一测试模式：测试设备为第一测功机，被测试设备为第一发动机，所述第一测功机通过第一连接轴与所述第一发动机轴连接；

第二测试模式：测试设备为第二测功机，被测试设备为功率大于所述第一发动机的第二发动机，所述第二测功机通过第一连接轴与所述第二发动机轴连接；

第三测试模式：测试设备为第二测功机与模拟电机的第三测功机，被测试设备为第一变速箱，所述第二测功机通过第二连接轴与所述第一变速箱轴连接，所述第三测功机通过第三连接轴与所述第一变速箱轴连接；

第四测试模式：测试设备为第二测功机与第三测功机，被测试设备为第三发动机、第二变速箱与第一车桥的组合，所述第二测功机通过第二连接轴与所述第一车桥轴连接，所述第三测功机通过第三连接轴与所述第一车桥轴连接；

第五测试模式：测试设备为第二测功机、第三测功机和模拟电机的第一测功机，被测试设备为第二车桥，所述第一测功机通过第一连接轴与所述第二车桥轴连接，所述第二测功机通过第二连接轴与所述第二车桥轴连接，所述第三测功机通过第三连接轴与所述第二车桥轴连接；

第六测试模式：测试设备为第二测功机、第三测功机和模拟电机的第一测功机，被测试设备为第三变速箱与第三车桥的组合，所述第一测功机通过第一连接轴与所述第三变速箱轴连接，所述第二测功机通过第二连接轴与所述第三车桥轴连接，所述第三测功机通过第三连接轴与所述第三车桥轴连接。

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