增程式电动汽车动力总成试验结果

参照国标和企标设计了增程器振动噪声及油耗测量台架试验并撰写试验大纲，依据大纲完成了增程器系统在初始稳态测试工况点的机体振动加速度、1m包络面辐射噪声声压及发动机油耗的测量。

增程器系统台架试验室布置方案如图4-2所示。试验考核对象为电动汽车增程器系统总成，但是维持总成正常工作的所有附件也应一起提供。为保证台架试验较真实还原实车试验结果，增程器台架支撑点悬置均采用原车悬置，发动机曲轴中心线离地面高度为0.9～1.2m。试验环境为增程器台架试验室，室内空气流通良好、环境干燥，测试期间环境和进气温度低于45℃。图中“A、B、C、D、E”标示为传声器布置点，“1、2、3、4、5”标示为加速度传感器布置点。

1.增程器系统工作条件

（1）测试前确保发动机燃料、润滑、冷却、进气阻力、排气背压均正常。

（2）测试过程中，发动机、发电机的所有运行条件应该符合制造厂家的规定。测试开始前，发动机、发电机均应稳定在正常工作温度范围内。

（3）为保证增程器运行期间环境温度不出现大幅升高，采用定速风扇直吹增程器台架以起到冷却作用，风扇噪声会影响增程器噪声测量，因此在增程器运行之前先打开风扇并测量声压，作为背景噪声声压。

图4-2 增程器台架试验室布置方案

2.增程器基准体包络面辐射噪声声压测量试验

（1）增程器基准体、测量表面、测量距离定义及声压级测试传感器布置说明。根据国标GB/T 1859—2000，为了便于定位传声器位置，规定了一个假想基准体。该基准体是恰好包络增程器并终止于反射面的最小可能矩形六面体（图4-3）。确定基准体尺寸时，可以将增程器上非重要声能辐射体的凸出部分忽略不计，基准体尺寸范围：l₁≤2m、l₂≤2m、l₃≤2.5m。基准体尺寸（l₁，l₂，l₃）与侧面间距d与假想矩形六面体尺寸（a，b，c，h）满足以下数学关系：

传声器布置在一个面积为S的假想矩形六面体（包络发动机）的测量表面S₁（即包络面）上，矩形六面体的各侧面平行于基准体的各侧面，间距为d。d为测量距离，本试验定为1m。传声器个数以及在测量表面的定位取决于基准体的尺寸，至少为五个点，即每个自由表面中点，对水平尺寸超过1m的声源增加四个自由顶角各一点，即图4-3中的“1、2、3、4、5、6、7、8、9”点，共九个点，位置如图4-3所示。试验对象发动机水平尺寸未超过1m，因此取五个测点，取其中的“1、2、3、4、9”五个测点，“1、2、3、4”四个位置的传声器采用三脚架固定，“9”位置的传声器采用悬挂法固定，传声器布置如图4-2所示。

图4-3 测量表面上的传声器布置方案

（2）增程器运行时的测量。被测增程器在既定测试工况点处运行，测量用传声器应正对增程器噪声源方向。为保证在增程器稳定工况下测量，每个测量工况点的测试时间应不少于20s，本次噪声测量试验传声器测得的声压数据为A计权声压。

待增程器停机后，还应单独开启冷却风扇、水泵等附属设备，测量每个传声器位置处的背景噪声声压，用于对增程器运行时的辐射噪声声压测量数据进行修正。

（3）增程器辐射噪声试验内容。测量增程器辐射噪声时，所有测试工况均在发动机机油、冷却液温度正常范围内进行，辐射噪声的具体试验内容见表4-1。

（4）噪声试验数据记录。传声器测量的辐射噪声声压信号通过数据采集系统和数据分析软件处理保存，用于对保存数据进行处理时起到增程器工况点的对照作用，记录现场环境数据的目的是当环境温度和气压偏离声学标准环境条件（温度t₀=20℃，气压P₀=100kPa）引起的修正值大于或等于0.5dB时，对背景噪声加以修正。

表4-1 增程器辐射噪声试验内容

增程器台架运行时不仅增程器系统产生辐射噪声，台架冷却风扇、水泵等设备同步运行时也会产生噪声，噪声数据处理中必须将这些噪声作为背景噪声去除，具体做法是在增程器起动前先提前开启风扇、水泵等设备，调至稳定工况后记录下30s运行时间内5处（或9处）传声器所测声压。以位置1处测点为例，根据30s声压数据计算出该处传声器背景噪声等效连续声压级，记为L_p1；增程器起动后记录下某一稳态测试工况下该处传声器声压，并计算等效连续声压级L_pT，则位置1处增程器系统经过修正以后的辐射噪声声压级L_p2按下式进行计算：

测量表面平均声压级计算按照下式进行计算：

式中，L_pA是A计权测量表面平均声压级，单位为dB（基准值：20μPa）；L_pi是背景噪声修正后第i个测点处A计权声压级，单位为dB（基准值：20μPa）；N是传声器测量位置总数。

通常根据各测试工况点增程器系统去除背景噪声后1m包络面辐射噪声平均声压级用来表征增程器系统的辐射噪声水平。

3.增程器振动试验

（1）振动试验测点位置选择的基本原则如下：(www.xing528.com)

1）测点与振源的距离尽量近，与振源的传播方向尽量一致，与振源之间尽量为同一连续介质组成的整体，应具有信号稳定、信噪比高等特点。

2）测点选择应便于安装和测试，不影响机器的运行状态，在实际中要切实可行。

3）由于加速度传感器工作温度要求低于125℃，测点布置必须远离发动机温度较高部位，如排气歧管、排气管，同时应注意传感器线缆走向，避开高温部件。

根据以上原则，对各测点进行振动强度与等振曲线分析后发现缸盖和机身对振动最敏感，测点定为缸盖罩和机体悬置主动端，如图4-4所示。

（2）测量方向：按照图4-5所示发动机简化振动模型中的参考方向，每个测点处分别按相互垂直的三个方向进行振动测量。与发动机机体安装平面垂直的方向称“垂向”，记为“X”向；曲轴轴线方向称“纵向”，记为“Z”向；垂直于上述“X-Z”的平面称“横向”，记为“Y”向。

（3）振动测试工况及条件：振动试验具体内容包括测量部位、测点位置、传感器类型，采样频率等，具体试验内容见表4-2。

（4）振动试验数据记录。由于增程器测试工况点已经确定，增程器机体振动烈度测量试验与1m辐射噪声声压级试验共用同一发动机工况记录表。加速度传感器采集的加速度信号通过数据采集系统和数据分析软件处理保存。

图4-4 发动机机体振动测点位置

图4-5 发动机简化振动模型

表4-2 增程器系统振动试验具体内容

依照GB/T 12779—1991《往复式机器整机振动测量与评级方法》，内燃机振动量标以振动烈度，即以振动速度的均方根值（有效值）表示：

式中，V（t）是振动速度随时间变化的函数，单位为mm/s；T是振动周期。

增程器机体的振动烈度采用整机的振动烈度V_s为评定指标：

式中，V_x、V_y、Vz分别为x、y、z 3个方向上规定测点的振动速度均方根值，单位为mm/s；N_x、N_y、N_z分别为x、y、z 3个方向的测点个数。

传感器测得的电信号经采集系统后得到的加速度信号必须经过信号截取、滤波去噪、平滑处理及去除直流量处理后才能被积分，积分后的各测点三向速度信号代入式（4.4）计算均方根值，即速度的有效值，将各测点x、y、z三向速度的有效值代入式（4.5）进行计算，得出的值作为机体振动烈度的量标。

4.转速、转矩的测量

进行增程器振动噪声试验的同时应同步测量发动机转速、转矩。

5.增程器油耗率测量试验

利用油耗仪测量油耗率的基本原理，通过记录一段时间内油耗仪内部的燃油质量减少量及计算得到的发动机输出功率，利用下式进行计算：

式中，b_e是发动机燃油消耗率，单位为g/kW·h；B是油耗仪测得的发动机绝对燃料消耗量，单位为kg/h；P_e是计算得到的发动机功率，单位为kW。