CN110425041A - 一种汽车发动机装饰罩及其噪音测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车发动机装饰罩及其噪音测试方法，具有：装饰罩本体，其包括外表层、内表层及位于外表层和内表层之间的中间层，的外表层为硬质结皮，内表层为软质结皮，中间层为开孔软泡材质层；内表层上设有针刺孔，实现更好的吸音降噪效果。
Description
技术领域
本发明属于汽车技术领域，尤其涉及一种汽车发动机装饰罩及其噪音测试方法。
背景技术
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
随着中国经济的快速发展，消费者从交通功能的需求转向品质的需求，从各种质量调查报告中，发现中国汽车消费群体对噪声尤其敏感，需求的不仅仅是代步工具，更需要安静舒适的驾驶氛围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实现更好的吸音降噪效果的汽车发动机装饰罩及其噪音测试方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种汽车发动机装饰罩，具有：
装饰罩本体，其包括外表层、内表层及位于外表层和内表层之间的中间层，所述的外表层为硬质结皮，内表层为软质结皮，中间层为开孔软泡材质层；
所述内表层上设有针刺孔。
所述针刺孔的深度不小于所述内表层的厚度；孔贯穿内表皮进入中间发泡层。
所述针刺孔的孔径大于100μm。
所述的硬质结皮的厚度为2～6mm，软质结皮的厚度为0.4～3mm，开孔软泡材质层的密度为60～110kg/m3。
一种上述的汽车发动机装饰罩的噪音测试方法，
实验设备包括：阻抗管、混响室、半消音实验室、电容传声器和前置放大器、麦克风标定器、采集设备、扫描电子显微镜；
对于材料吸声系数，对三个平行样进行测试；对于材料隔声量，对三个平行样进行测试；对于零部件吸声量测试，对发动机装饰罩进行吸声测试；整车测试中，在半消音实验室中，在整车车前50mm离地面高度50mm、发动机舱内、发动机舱盖上方和驾驶室内主驾人右耳四个位置上布置麦克风，通过采集设备进行数据收集，进行测试；
发泡材料的吸声系数通过阻抗管进行声学性能测试，分别对有结皮发泡材料和去结皮发泡材料进行测试；
分别对厚度20mm、28mm、40mm的去结皮发泡材料进行吸声系数测试。
发动机装饰罩的声学性能通过小混响室进行测试，样件状态分别为光板件、皮纹件、内表面针刺处理的皮纹件和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)的皮纹件，测试前发动机装饰罩已置于混响室内做平衡处理，整个测试过程中混响室内相对湿度在30％～80％，温度为23°，且在无噪声、震动干扰的实验室中进行。
将整车放置在半消音实验室内，分别在a点车前50mm离地面高度50mm、b点发动机舱内、c点发动机舱盖上方和d点驾驶室内主驾人右耳四个位置上布置麦克风进行噪声采集；通过对普通发动机装饰罩、皮纹PUR发动机装饰罩、内表面针刺处理皮纹PUR发动机装饰罩和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)皮纹PUR发动机装饰罩的测试，得出整车噪声曲线。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，内表面针刺处理可提升整车NVH性能，针刺处理降噪更明显。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的汽车发动机装饰罩的结构示意图；
图2为结皮对吸声系数的影响测试图；
图3为厚度对吸声系数的影响测试图；
图4为皮纹对发动机装饰罩吸声量的影响测试图；
图5为内表面处理对发动机装饰罩吸声量的影响测试图；
图6为整车车内和车外噪声曲线图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，一种汽车发动机装饰罩，具有：
装饰罩本体，其包括外表层、内表层及位于外表层和内表层之间的中间层，的外表层为硬质结皮，内表层为软质结皮，中间层为开孔软泡材质层；内表层上设有针刺孔。外表层、内表层和中间层是材料直接发泡形成，内表层为靠近模具型腔一侧的表层。
PUR发泡发动机装饰罩是一种由异氰酸酯与多元醇反应而制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物，其结构为多组分聚氨酯发泡结构，包括外表层、内表层及位于外表层和内表层之间的中间层，外表层(装配后的可视面一侧)为一层硬质结皮，质地较硬，内表层(装配后的非可视面一侧)为一层软质结皮，质地较软，在保证内部刚度的同时，减少各部件之间的共振，中间层在发动机罩内部，为开孔软泡结构，质地很软，吸音效果强。
PUR发泡装饰罩综合了一般多孔型材料的吸声机理和柔性材料的阻尼吸声机理，具有较好的吸声隔声性能。这种多孔材料在内层具有多个微孔或空隙的互穿，并通过表面与外部连通，当声波入射到材料表面时，部分声音从材料表面反射，而另一部分向前扩散到材料内部。PUR发泡发动机装饰罩和普通发动机装饰罩相比，可以有效提升整车NVH性能，为了进一步提升整车NVH性能，分别对PUR发泡发动机装饰罩进行内表面做针刺处理和去除结皮处理。首先分析原材料NVH性能测试的影响因素，其次对PUR发泡发动机装饰罩分别做三种表面处理，进而分析三种处理对NVH性能的影响，最后将内表面处理后的发动机装饰罩装配在整车上，做整车性能测试，最终验证表面处理对整车NVH性能的影响。
针刺孔的深度不小于内表层的厚度；孔贯穿内表皮进入中间发泡层。针刺孔的孔径大于100μm。硬质结皮的厚度为2～6mm，软质结皮的厚度为0.4～3mm，开孔软泡材质层的密度为60～110kg/m3。
实验部分
主要设备与仪器：
材料的吸声系数和隔声量:西门子工业软件(比利时)有限公司生产的HW-MAT-TUBE型号阻抗管，内径34.68mm，总长1.2m，可测试频率范围50～5700Hz，最大可测样件厚度：140mm。零部件的吸声量：9立方米R-Cabin，箱体采用钢板结构，内壁光滑，预埋两套声源，可测试件尺寸1.2～4m。减震频率在400～10kHz内均匀分布，已实现混响声场。箱体具有良好的隔声，箱体下方采用减震设计。
整车测试：半消音实验室、美国PCB Piezotronics Inc公司生产的378B02型号ICP精密电容传声器和前置放大器、丹麦GRAS公司生产型号42AB的麦克风标定器、西门子工业软件(比利时)有限公司生产的型号SCM202的采集设备。扫描电镜：日本日立公司生产的SU1510型扫描电子显微镜。
试样制备：
PUR发泡材料采用稳定工艺不同尺寸的模具和巴斯夫自制设备通过不同尺寸的模具生产。发动机装饰罩用A、B料通过发泡机在模具内发泡而成。
性能测试与表征：
材料吸声系数，按照GB T 18696.2-2002，对三个平行样进行测试。
材料隔声量，按照GB Z 27764-2011对三个平行样件进行测试；零部件吸声量测试，按照GB T 20247-2006对发动机装饰罩进行吸声测试。
整车测试：半消音实验室，在整车车前50mm离地面高度50mm、发动机舱内、发动机舱盖上方和驾驶室内主驾人右耳四个位置上布置麦克风，通过采集设备进行数据收集，进行测试。
测试结果与讨论：
结皮对发泡材料吸声性能的影响
PUR发泡材料的吸声系数往往通过阻抗管进行声学性能测试。
分别对有结皮发泡材料和去结皮发泡材料进行测试，吸声系数测试对比结果见图2。
材料吸声系数的测试频率通常在400Hz到6300Hz之间，去除结皮后发泡材料的吸声系数显著提高2～3倍，因此，在同一厚度下，去除结皮会提升材料的吸声系数。
厚度对发泡材料吸声性能的影响
分别对厚度20mm、28mm、40mm的去结皮发泡材料进行吸声系数测试，结果对比如图3。
在低频1500HZ以内，同一频率下，随着样品厚度的增加，吸声系数逐渐增加。众所周知，人耳对低频的声音比较敏感，因此，增加材料厚度可以提高其吸声系数。另外，局部频率下有回落现象，造成回落的原因很多，中间层气泡大小、壁厚、开孔或闭孔，等都会对其造成影响。
发动机装饰罩NVH性能测试结果及讨论
发动机装饰罩的声学性能主要通过小混响室进行测试，样件状态分别为光板件、皮纹件、内表面针刺处理的皮纹件和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)的皮纹件，测试前发动机装饰罩已置于混响室内做平衡处理，整个测试过程中混响室内相对湿度在30％～80％，温度为23°，且在无明显噪声、震动干扰的实验室中进行。
外表面皮纹腐蚀对性能的影响
对未作处理(光板)和外表面做皮纹腐蚀的发动机装饰罩正面图、×11倍、×30倍和×100倍扫描电镜图。对比光板件和皮纹件的相貌，整体图只是视觉上光板件偏高光皮纹件亚光；放大11倍和30倍后对比，光板件可见明显针状气孔，皮纹件略少；放大100后观察，光板件气孔直径平均在25μm左右，皮纹件大约在20μm左右。皮纹处理会减少表面孔的数量和孔径，但并不是量级的减少。
图4是皮纹处理对零部件NVH性能的对比，总体而言，光板件的NVH性能略优于皮纹件，但相差甚小，这主要是因为皮纹处理对孔数量的减少和孔径的减小对零部件NVH性能影响甚小。在实际生产中为了达到外观美好，80％以上的发动机装饰罩会做皮纹腐蚀处理。外表面的皮纹处理对零部件吸声量几乎不影响。
内表面处理对发动机装饰罩NVH性能的影响
分别是对原状态内表面、针刺处理内表面和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)的全貌图、×11倍、×30倍和×100倍扫描电镜图。从放大11倍、30倍、100倍作对比，针刺后针刺的孔径高达200μm明显大于原状态下的最大孔径100μm，但是孔的数量没有明显变化，而内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)处理后变成发泡中间层为蓬松多孔结构，孔数量成倍数增加，且孔径变大。
图5是内表面处理对发动机装饰罩NVH性能的对比，明显看出，不管针刺处理还是内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)，发动机装饰罩的吸声性能值几乎翻倍增加，说明内表面做处理有助于提高发泡零部件的NVH性能。内表面针刺处理和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)相比，内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)后的NVH性能更优。此测试结果和形貌图结合验证，内结皮主要起隔声作用，通过针刺处理(孔贯穿内表皮进入中间发泡层)，使更多声音穿透到中间吸声材料中，从而使NVH性能提升；内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)，相当于减少了隔声物，声音直接被吸声材料吸收，减少声音的反射，从而零部件NVH性能得到更好的提升。
外表皮做皮纹处理略降低发动机装饰罩的吸声量，但是不明显几乎不影响NVH性能。内表皮针刺处理和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)均也可以有效提升零部件的吸声量，其中内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)效果更优。
发动机装饰罩装配在整车上NVH性能测试：
发动机装饰罩属于外观件，表面需要做皮纹处理，所以本节主要对PUR发动机装饰罩对比普通装饰罩(塑料罩加吸音棉)对整车NVH的影响，及内表面针刺处理、内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)对整车NVH的影响。将整车放置在半消音实验室内，分别在a点车前50mm离地面高度50mm、b点发动机舱内、c点发动机舱盖上方和d点驾驶室内主驾人右耳四个位置上布置麦克风进行噪声采集。
如图6所示，通过对普通发动机装饰罩、皮纹PUR发动机装饰罩、内表面针刺处理皮纹PUR发动机装饰罩和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)皮纹PUR发动机装饰罩的测试，得出整车噪声曲线。零部件对整车噪声的影响，通常以驾驶室内主驾人右耳处的噪声分贝为参考依据，PUR装饰罩装配在整车后，其驾驶室外三个点整车噪声都变化不大，其驾驶室内噪声为40.84db比装普通装饰罩的整车噪声41.54db降低0.7db，显然PUR装饰罩对整车NVH性能贡献很大。内表面针刺处理后，整车噪声为39.75db，比未处理的降低1.09db，降噪很明显；去除内表皮后，整车噪声为40.46db，比未处理的降低0.38db，虽然不及针刺处理，但是对降噪也有一定的作用。驾驶员右耳测试，视觉上针刺的噪声曲线整体高于内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)曲线，但是最终针刺后整车分贝低于内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)的，因为低频分贝对整车噪声的贡献最大。
PUR发泡材料在1500Hz低频内，吸声系数随着厚度的增加而增大；外表面处理对零部件吸声量几乎其微；内表面做针刺处理或内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)对吸声量影响极大，其中内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)效果最优；内表面针刺处理和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)均可提升整车NVH性能，其中针刺处理降噪更明显。
内表面针刺处理和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)是提升整车NVH性能的两个后处理方案，后续可以从改善发泡工艺直接降低零部件内结皮厚度和提高发泡率来提升NVH性能，从而为整车NVH性能做更大的贡献。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种汽车发动机装饰罩，其特征在于，具有：
装饰罩本体，其包括外表层、内表层及位于外表层和内表层之间的中间层，所述的外表层为硬质结皮，内表层为软质结皮，中间层为开孔软泡材质层；
所述内表层上设有针刺孔。
2.如权利要求1所述的汽车发动机装饰罩，其特征在于，所述针刺孔的深度不小于所述内表层的厚度；孔贯穿内表皮进入中间发泡层。
3.如权利要求2所述的汽车发动机装饰罩，其特征在于，所述针刺孔的孔径大于100μm。
4.如权利要求3所述的汽车发动机装饰罩，其特征在于，所述的硬质结皮的厚度为2～6mm，软质结皮的厚度为0.4～3mm，开孔软泡材质层的密度为60～110kg/m3。
5.一种如权利要求1-4任一所述的汽车发动机装饰罩的噪音测试方法，其特征在于，
实验设备包括：阻抗管、混响室、半消音实验室、电容传声器和前置放大器、麦克风标定器、采集设备、扫描电子显微镜；
对于材料吸声系数，对三个平行样进行测试；对于材料隔声量，对三个平行样进行测试；对于零部件吸声量测试，对发动机装饰罩进行吸声测试；整车测试中，在半消音实验室中，在整车车前50mm离地面高度50mm、发动机舱内、发动机舱盖上方和驾驶室内主驾人右耳四个位置上布置麦克风，通过采集设备进行数据收集，进行测试；
发泡材料的吸声系数通过阻抗管进行声学性能测试，分别对有结皮发泡材料和去结皮发泡材料进行测试；
分别对厚度20mm、28mm、40mm的去结皮发泡材料进行吸声系数测试。
6.如权利要求5所述的汽车发动机装饰罩的噪音测试方法，其特征在于，发动机装饰罩的声学性能通过小混响室进行测试，样件状态分别为光板件、皮纹件、内表面针刺处理的皮纹件和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)的皮纹件，测试前发动机装饰罩已置于混响室内做平衡处理，整个测试过程中混响室内相对湿度在30％～80％，温度为23°，且在无噪声、震动干扰的实验室中进行。
7.如权利要求6所述的汽车发动机装饰罩的噪音测试方法，其特征在于，将整车放置在半消音实验室内，分别在a点车前50mm离地面高度50mm、b点发动机舱内、c点发动机舱盖上方和d点驾驶室内主驾人右耳四个位置上布置麦克风进行噪声采集；通过对普通发动机装饰罩、皮纹PUR发动机装饰罩、内表面针刺处理皮纹PUR发动机装饰罩和内表面厚度减薄处理(减薄厚度最多可把内表皮全部去除)皮纹PUR发动机装饰罩的测试，得出整车噪声曲线。
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