内燃机工程法噪声测试试验室规划建设

杨春，韩自成，林斌，韦平

（柳州汽车检测有限公司，广西柳州545006）

内燃机工程法噪声测试试验室规划建设

杨春，韩自成，林斌，韦平

（柳州汽车检测有限公司，广西柳州545006）

介绍国家标准中使用工程法测试内燃机噪声声功率对声学环境的要求。介绍国内某一内燃机试验室为适应国家标准的要求，对原有试验空间进行计算规划的情况。同时为解决实际测量过程中可能遇到的困难进行了分析，并提出解决方案。

声学；内燃机；工程法噪声测试；计算及规划

随着社会的发展和人民生活水平的提高，国家法规对环境的要求和对污染的控制越来越严格。机动车作为现代社会最大的移动污染源，在提供便利生活的同时，也会对环境产生严重的噪声污染和空气污染。内燃机作为机动车的主要动力零部件，产生了机动车污染中绝大部分的空气污染以及噪声污染。因此，机动车的污染排放控制，很大程度上依赖于对内燃机的污染排放控制。高强度的内燃机噪声，会对人的神经系统造成干扰，对于驾驶者，容易造成焦躁的情绪和听力衰退。测试并采取措施降低、隔离内燃机的噪声，在内燃机开发领域，越来越受到重视。

为了达到噪声防治的目的，国家环保部发布了关于机动车排放污染防治政策中，噪声的防治污染在重要的位置，用于指导产业发展；国家质检总局于2015年底发布了GB/T 1859-2015《往复式内燃机辐射的空气噪声测量工程法及简易法》用于指导内燃机的噪声测试。在国家标准规定的噪声测试方法中，提到了半消声室精密法、工程法、简易法等方法，适用于不同环境及不同的精度等级，同时也提出了不同方法的用途。其中的工程法由于对测试环境要求相对宽松，能满足大部分的测试及简单的开发应用，同时建设成本较低，是适合目前中小型企业及科研机构噪声测试的组建方案。

本文介绍了某汽车试验机构，为满足试验检测需求，利用现有的试验室空间，规划建设满足内燃机工程法噪声测试试验室的规划过程。

1 现有试验室条件

现有试验室共有两间试验室可供规划，其中试验室一的长×宽×高为：7.88 m×5.64 m×5.5 m；试验室二的长×宽×高为：11.64 m×6.54 m×5.5 m.

测功系统选择，主选交流电力测功机，次选电涡流测功机、水力测功机。

测试对象为排量小于16 L，额定功率不大于560 kW的内燃机。取最大测量样本（某16 L内燃机，额定功率为560 kw）的尺寸，长×宽×高为：1.90 m×1.20 m×1.72 m.

2 测试要求

2.1 声学环境

依据国家标准中对测试所需声学环境的要求：

工程法噪声测试需要的测试环境，为一个完全隔离背景噪声的房间或室外平坦空地，提供一个反射面上方的声自由场；或一个完全隔离背景噪声，混响声场对测量表面上的声压影响有限且可用环境修正的房间或室外平坦空地。需要符合工程法噪声测试所规定的背景噪声准则，要求传声器位置上平均后的背景噪声平均声压级应比未修正的被测声源时间平均声压级至少低6 dB，最好低15 dB以上，即背景噪声修正K1小于1.3 dB.测试环境声学适应性准则，要求环境噪声修正K2不大于4 dB.

2.2 其他

根据国家标准的规定，还需要考虑测量距离d的要求。标准中建议的测量距离大于0.25 m，建议为1 m，可根据实际情况调整。本次规划考虑1 m和0.5 m两种测量距离。还有测量点的布置问题，工程法测量噪声中，关于测功机、传动轴附近点的布置需要考虑，并使其符合标准中的传声器位置合适性准则。

3 测试符合性评估

如图1所示，试验室进行隔音处理后，测试目标与相邻试验室之间的大振动源进行物理隔离。对除反射面地面外的5个表面进行吸隔声处理。同时要考虑观察窗以及室内的燃油流量计、空气流量计等小物品对声波的反射。

图1 试验室主要布置示意图图

3.1 背景噪声修正

根据标准的要求，要求≤1.3 dB，其计算公式如下：

K1=-10lg（1-10-0.1△Lp）

式中：△Lp为被测声源工作时测得的表面声压级与背景噪声声压级的差值，即单位为分贝（dB）。

如△Lp＞15 dB时，则令K1=0 dB，即不需要修正；如6 dB≤△Lp≤15 dB，则按该公式修正，即0.1 dB≤K1≤1.3 dB.

进行处理过的试验间，地面材料为铸铁、表面涂装环氧地坪漆的混凝土。吸声系数小于0.1，满足测试环境的需求。但是在使用交流电力测功机时，由于交流测功机的本体噪声比较大，主流的交流电力测功机的1 m处声压级噪声大于等于87 dB；而普通的试验室在室内存在较多的反射面如：油耗仪、烟度计、冷却水、中冷器等，反射后的混响声和直达噪声叠加后，在被测试内燃机距离1 m处的环境噪声声压级接近90 dB甚至更高。而现在的主流内燃机在1 m处的声压级一般小于95 dB.在这种情况下，不能满足标准中背景噪声声压级小于被测试的内燃机噪声声压级的6 dB以上的要求。需要采用工程方法规划对测功机的噪声的隔离或吸收。

3.2 环境修正

标准中对环境修正的计算公式中，依据房间吸声法，计算公式如下：

式中：A为房间吸声量（m2）；S为测量表面面积（m2）。

在本章节的表格中，房间吸声量等于各表面吸声面积乘以材料吸声系数之和。

内燃机主要噪声频段在500 Hz～4 000 Hz之间。在采用1 m法测量时，考虑了隔声窗等的面积，预算的K2值如下表1所列。

表1 试验室一的各频率计算K2表

从表1中知道，使用1 m的测量距离时，在极限的内燃机尺寸情况下，试验室一频率500 Hz下的K2不能满足标准的要求。

再来对试验室二的K2进行估算，结果如下表2所列。

表2 试验室二的各频率计算K2表

表2中，由于试验室二的墙面吸声量足够大，适当减少了吸声板的数量，大约在使用了百分之六十的吸声板材后，使用1 m测量距离时，极限内燃机尺寸情况下，满足标准中对500 Hz以上频率K2的要求。

下面计算试验室一在使用0.5 m测量距离时，其在极限内燃机尺寸下的K2，数据如下表3所列。从下表3中得知，在使用了0.5 m的测量距离时，由于测量表面积减小，对整个墙壁的吸声要求降低。因此在铺设了百分之六十左右的吸声材料后，频率500 Hz以上的K2值已经满足标准的要求。

表3 试验室一的各频率计算K2表（0.5 m）

3.3 小结

综合以上的结果，不管在哪个试验室进行测试，使用交流电力测功机进行测试时，必须使用较长的连接轴，或者使用过渡轴的形式来于内燃机进行连接。同时需要在国家标准允许的范围内适当降低测量距离，以满足国家标准中对K1的要求。在吸声面积相对较小的试验室一中进行1 m测量距离的工程法测试时，无法满足本文中极限尺寸的内燃机所需的环境噪声K2的需求。

4 解决方案

从上文所述，要满足本文提及的极限尺寸内燃机工程法噪声测试，试验室存在需要解决的问题：

两个试验室在采用交流电力测功机作为测试仪器，进行1 m测量距离的工程法噪声测试时，交流电力测功机本身的高噪声值会影响到K1，不符合标准要求。因此需要对轴进行加长，更佳的方法是使用过渡轴承与内燃机进行连接，使最终在测功机侧的测量点远离测功机本体。但是由于试验室一的房间尺寸有限，不能无限的加长轴，因此，在试验室一测试时，需要同时采用缩减测量距离的方法，使测量点更加靠近内燃机侧。试验室二尺寸足够，可以考虑采用过渡连接的方式，使用1 m的测试距离。

二是房间K2的选择，从上文的计算得知，试验室一如果在测量极限尺寸内燃机时，使用1 m的测量距离时，频率500 Hz的K2难以满足标准的要求。但是将测量距离缩减到0.5 m后，试验室一仅仅需要铺设百分之六十的吸声材料就能满足标准中对K2的要求，因此缩减测量距离后，房间的K2余量是充足的。试验室一K2的问题也就得以解决。

5 结束语

建设一个满足工程法噪声测试要求的试验室，需要尽可能的将房间尺寸加大、房间吸声系数加大，同时尽可能的将测功机噪声进行隔离或疏远，并减少试验室内的附属设施以减少反射面，降低混响效果。本实验室的设计规划中，在建设初期充分考虑了试验室测试环境与标准的符合性，以及实际操作过程中可能遇到困难的解决方法。为工程法噪声试验室提供必要的数据和理论依据。

[1]GB14097-1999.中小功率柴油机噪声限值[S].北京：中国标准出版社，1999.

[2]GB/T1859.1-2000.往复式内燃机声压法声功率级的测定第1部分：工程法[S].北京：中国标准出版社，2000.

[3]杨安杰.浅谈内燃机噪声测试问题[J].农业机械，2008（33）：59-60..

[4]梁杰.汽车动力总成半消声室的设计与建设[J].噪声与振动控制，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">文章编号：1

1672-545X（2017）05-0208-03

2017-02-02

杨春（1978-），男，广西玉林人，发动机项目工程师，助理工程师，学士，研究方向：发动机的燃烧开发及试验测试，发动机试验室的规划建设。