CN113029536A - 一种控制车内声品质的空调管路隔振性能测试方法 - Google Patents

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Abstract

本方案涉及一种控制车内声品质的空调管路隔振性能测试方法，利用力锤分别从X、Y、Z方向激励压缩机低压和高压连接管路靠压缩机侧压板附近位置得到激励点和响应点对激励点X、Y、Z方向的频率响应函数，将各响应点分别对激励点压缩机低压、高压连接管靠压缩机侧压板附近位置的单方向频率响应函数进行平均，利用空调管路各响应点在单方向上的频率响应函数均值与空调管路虚拟激励源的在单方向上的频率响应函数均值的比值来表示空调管路单方向隔振性能，在各频率下分别取各响应点X、Y、Z方向隔振率最大值作为该响应点在对应频率下的隔振率，得到空调管路三个响应点各频率下隔振率最大值的包络线，作为空调管路隔振性能。

Description

一种控制车内声品质的空调管路隔振性能测试方法
技术领域
本发明属于汽车空调管路隔振性能测试技术领域，具体涉及以汽车空调管路频率响应函数的测试测得空调管路隔振性能的方法。
背景技术
随着人们对汽车舒适性要求的不断提高，汽车车内发动机噪声以及空调系统噪声性能越来越受到人们的关注，发动机燃烧噪声和压缩机运行噪声是汽车车内噪声的主要声源之一。汽车发动机振动和压缩机运行过程中的振动及空调系统冷媒压力脉动会通过空调管路传递给车身和暖通箱体，并以结构声的形式辐射到车内，影响车内噪声品质及舒适性。为提升车内声品质，特别是对发动机振动、压缩机振动及压力脉动通过空调管路传递的振动和噪声的降低与控制已愈显重要。另外，为了使用户体验到更强劲的动力性以及更好的热舒适性，主机厂不断提升发动机功率、扭矩以及空调压缩机的排量载荷，增大了发动机和压缩机激励源对车内噪声的贡献和影响。因而，如何有效降低汽车发动机和空调压缩机通过空调管路传递产生噪声水平已成为行业中亟待解决的问题。
空调管路隔振性能直接影响发动机、空调压缩机及压力脉动激励源对车内噪声贡献。制定空调管路隔振性能目标以实现对空调管路结构声传递路径的真正意义上的管控，并实现整车级噪声目标的达成。因此，该技术通过测试空调管路频率响应函数得到其隔振性能对车内噪声的控制具有重要意义。该项技术被用于汽车生产厂家，避免为了获得车内噪声问题的主要原因进行繁琐的传递路径排查工作，另外，可以在汽车空调管路设计前期尽早评价空调管路隔振性能水平和评估车内噪声风险，避免了后期设计变更和问题整改，提升工作效率，缩短研发周期。
发明内容
本发明的目的是提出一种控制车内声品质的空调管路隔振性能测试方法，利用空调管路响应点对激励点的频率响应函数与激励点的频率响应函数的比值来对空调管路隔振性能测试。
本发明的技术方案为：
本发明实施例提供了一种控制车内声品质的空调管路隔振性能测试方法,包括：
在待测试空调管路上选择激励点和响应点，并基于选择的激励点和响应点进行测试设备搭建，各响应点分别位于空调管路低压连接管路、空调管路高压连接管路和空调管路蒸发器连接管路上；
沿整车坐标系X、Y和Z方向分别对待测试空调管路上的各激励点以不同频率进行激励；
在一个激励点被激励时，采集剩余的待激励点以及各响应点在X、Y和Z三个方向上的频率响应函数；
根据各待激励点在X、Y和Z三个方向上各自的频率响应函数以及各响应点对不同激励点在X、Y和Z三个方向上各自的频率响应函数，确定各响应点各自在X、Y和Z三个方向上的隔振性能；
根据各响应点各自在X、Y和Z三个方向上的隔振性能，确定各响应点在不同频率下的隔振性能曲线图；
根据各响应点在不同频率下的隔振性能曲线图，确定空调管路的隔振性能。
其中，根据各待激励点在X、Y和Z三个方向上各自的频率响应函数以及各响应点在X、Y和Z三个方向上各自的频率响应函数，确定各响应点各自在X、Y和Z三个方向上的隔振性能的步骤为：
先根据公式：
Figure BDA0002955268670000021
计算各待激励点在i方向上的频率响应函数平均值Hi00(k)；其中，Hi01(k)表示在i方向上对其中一个激励点进行激励时，另外一个激励点的频率响应函数；Hi02(k)表示在i方向上对另外一个激励点进行激励时，其中一个激励点的频率响应函数；
再根据公式：
Figure BDA0002955268670000022
计算第m个响应点在i方向上的频率响应函数平均值Him0(k)；Him1(k)表示第m个响应点针对其中一个激励点在i方向上各自的频率响应函数，Him2(k)表示第m个响应点针对另外一个激励点在i方向上各自的频率响应函数；
再通过公式：
Figure BDA0002955268670000023
计算第m个响应点在i方向上各自的隔振性能VTim(k)；
其中，i为X、Y和Z三个方向中的其中一个方向；k为频率，N为采样带宽；m为多个响应点中的任意一个。
其中，根据同一响应点各自在X、Y和Z三个方向上的隔振性能，确定该响应点在不同频率下的隔振性能曲线图的步骤为：
通过公式：
VTm(k)＝MAX(VTxm(k)，VTym(k)，VTzm(k))，k＝0，...N-1
获得第m个响应点在对应频率下的隔振性能VTm(k)，其中，VTxm(k)表示第m个响应点在X方向上的隔振性能，VTym(k)表示第m个响应点在Y方向上的隔振性能，VTzm(k)表示第m个响应点在Z方向上的隔振性能；
将第m个响应点在不同频率下的隔振性能VTm(k)组合形成一条表示第m个响应点在不同频率下的隔振性能曲线图。
其中，根据各响应点在不同频率下的隔振性能曲线图，确定空调管路的隔振性能的步骤为：
基于各响应点在不同频率下的隔振性能曲线图中的隔振率最大值与标准值进行比对；
若隔振率最大值小于标准值，则表示对应的响应点处的隔振性能满足标准。
其中，激励点位于压缩机吸气管路压缩机侧压板位置处和压缩机吸气管路压缩机侧压板位置处；响应点分别位于空调管路低压连接管路软管终端位置处、空调管路高压连接管路软管终端位置处和空调管路蒸发器连接管路靠近膨胀阀位置处。
本发明的有益效果为：
1)提出了空调管路虚拟激励源的概念，通用性好；
2)利用三向最大振动传递率评价空调管路的隔振性能，覆盖面广，要点突出；
3)适用于整车状态空调管路隔振性能测试和评价，可建立在整车压缩机噪声振动测试上，操作方便，数据相关性强；
4)提出三段式空调管路隔振性能的概念，全面评估了空调管路各部件的隔振性能水平，对问题排查和方案优化提供了有力的数据支撑，效率提升明显。
附图说明
图1是空调管路固定及测试设备布置示意图；
图2是空调管路低压(吸气)连接管隔振性能图；
图3是空调管路高压(排气)连接管隔振性能图；
图4是空调管路蒸发器连接管隔振性能图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
本方案利用下述公式进行的隔振率计算。
Figure BDA0002955268670000041
k＝0，...N-1
VTi(k)为(单向振动传递率)：空调管路响应点i方向振动幅值Aim(k)与激励输入端i方向振动幅值Ai0(k)的比值，再对其按以下公式进行计算，单位为dB。
其中，Aim(k)：空调管路第m个响应点i方向振动幅值；Ai0(k)：空调管路激励点在i方向上的振动幅值；F：空调管路激励点输入的单位激励力；Him0(k)：空调管路第m各响应点在i方向上的频率响应函数平均值；Hi00(k)：空调管路激励点在i方向的频率响应函数平均值；k：频率，N：采样带宽。
本实施例的空调管路隔振性能测试方法，包括如下步骤：
首先，如图1所示，将由压缩机排气(高压)连接管路3、压缩机吸气(低压)连接管路6及蒸发器连接管12组成的空调管路总成(包含管路、安装管卡、密封圈)用螺栓按设计扭力固定于安装支架1、4、7、10、13及14上，确保管路总成安装姿态与实车一致，管卡固定螺栓与管路固定支架7、13刚性连接，管路连接管接头与固定支架1、4、10及14贴合，保证管路密封无泄漏。管路固定支架底部带隔振结构，能有效隔离空调连接管与工装支撑面的振动，为保证管路隔振数据准确性，要求其固有频率应远低于关注频率(100Hz-800Hz)。
然后，通过空调管路冷媒加注口11，向管路加注压缩空气或冷媒，保证管路内部平衡压力在0.7±0.1MDa(常温环境)。
再次，在图1中的2、5、8、9及15多处位置分别布置三向加速度振动传感器。
进一步，用振动连接线16分别将2、5、8、9及15多处位置的三向加速度振动传感器与数据采集前端17进行连接。
进一步，用连接线19将力锤21与数据采集前端17进行连接，并用连接线20将数据采集前端17与计算机18进行连接。
进一步，利用力锤21沿X方向激励压缩机吸气管路上靠压缩机侧压板8的附近位置，数据采集前端17通过振动连接线16采集得到响应点9、5、2及15位置处的三向加速度振动传感器对激励点8在X方向上的频率响应函数Hx01(k)、Hx11(k)、Hx21(k)及Hx31(k)。
进一步，利用力锤21沿X方向激励压缩机排气管路上靠压缩机侧压板9的附近位置X方向，数据采集前端17通过振动连接线16采集得到响应点8、5、2及15位置处的三向加速度振动传感器对激励点9在X方向上的频率响应函数Hx02(k)、Hx12(k)、Hx22(k)及Hx32(k)。
进一步，利用力锤21沿Y方向激励压缩机吸气管路上靠压缩机侧压板(8)的附近位置，数据采集前端17通过振动连接线16采集得到响应点9、5、2及15位置处的三向加速度振动传感器对激励点8在Y方向上的频率响应函数Hy01(k)、Hy11(k)、Hy21(k)及Hy31(k)。
进一步，利用力锤21沿Y方向激励压缩机排气管路上靠压缩机侧压板9的附近位置Y方向，数据采集前端17通过振动连接线16采集得到响应点8、5、2及15位置处的三向加速度振动传感器对激励点9在Y方向上的频率响应函数Hy02(k)、Hy12(k)、Hy22(k)及Hy32(k)。
进一步，利用力锤21沿Z方向激励压缩机吸气管路上靠压缩机侧压板(8)的附近位置，数据采集前端17通过振动连接线16采集得到响应点9、5、2及15位置处的三向加速度振动传感器对激励点8在Z方向上的频率响应函数Hz01(k)、Hz11(k)、Hz21(k)及Hz31(k)。
进一步，利用力锤21沿Z方向激励压缩机排气管路上靠压缩机侧压板9的附近位置，数据采集前端17通过振动连接线16采集得到响应点8、5、2及15位置处的三向加速度振动传感器对激励点9在Z方向上的频率响应函数Hz02(k)、Hz12(k)、Hz22(k)及Hz32(k)。
进一步，将测得的频率响应函数Hx01(k)和Hx02(k)按下式进行平均计算，得到空调管路上各激励点在X方向上的频率响应函数平均值Hx00(k)。
Figure BDA0002955268670000051
进一步，将测得的频率响应函数Hx11(k)和Hx12(k)按下式进行平均，得到空调管路低压连接管路上的响应点(5)在X方向上的频率响应函数平均值数Hx10(k)。
Figure BDA0002955268670000052
进一步，利用空调管路低压连接管路上的响应点5对激励点8、9的频率响应函数平均值Hx01(k)与空调管路上各激励点在X方向上的频率响应函数平均值Hx00(k)的比值按以下公式计算，得到空调管路低压连接管路上的响应点5在X方向上的隔振性能VTx1(k)。
Figure BDA0002955268670000053
进一步，同空调管路低压连接管路上的响应点5在X方向上的隔振性能计算方法一致，将测得的传递函数Hy01(k)、Hy02(k)、Hy11(k)和Hy12(k)计算，得到空调管路低压连接管路上的响应点5在Y方向上的隔振性能VTy1(k)。
Figure BDA0002955268670000054
进一步，同空调管路低压连接管路上的响应点5在X方向上的隔振性能计算方法一致，将测得的传递函数Hz01(k)、Hz02(k)、Hz11(k)和Hz12计算，得到空调管路低压连接管路上的响应点5在Z方向上的隔振性能VTz1(k)。
Figure BDA0002955268670000061
进一步，利用测试计算得到空调管路低压连接管路上的响应点5分别在X、Y、Z方向上的隔振性能VTx1(k)、VTy1(k)、VTz1(k)，并按照以下公式计算得到空调管路低压连接管路上的响应点5的隔振性能VT1(k)。
VT1(k)＝MAX(VTx1(k)，VTy1(k)，VTz1(k))，k＝0，...N-1
进一步，同空调管路低压连接管路上的响应点5的隔振性能计算方法，分别计算得到空调管路压缩机高压连接管路上的响应点2在X、Y、Z方向上的隔振性能VTx2(k)、VTy2(k)、VTz2(k)，以及空调管路蒸发器连接管路上的响应点15在X、Y、Z方向上的隔振性能VTx3(k)、VTy3(k)、VTz3(k)，并按照以下公式分别计算得到空调管路高压连接管路上的响应点2的隔振性能VT2(k)和空调管路蒸发器连接管路上的响应点15的隔振性能VT3(k)。
VT2(k)＝MAX(VTx2(k)，VTy2(k)，VTz2(k))，k＝0，...N-1
VT3(k)＝MAX(VTx3(k)，VTy3(k)，VTz3(k))，k＝0，...N-1
最后，利用绘图软件分别绘制空调管路三个响应点位置处的隔振性能曲线图，如图2、图3及图4所示。图中隔振性能曲线23、25及26越低表示该空调管路的隔振性能越好，隔振性能曲线峰值22、24对应频率表示空调管路的局部模态频率，取各隔振性能曲线上最大值与对应的标准值(该标准值可以基于产品具体特性设计)进行比较，若低于标准值，则认为满足隔振性能要求。

Claims (5)

1.一种控制车内声品质的空调管路隔振性能测试方法,其特征在于，包括：
在待测试空调管路上选择激励点和响应点，并基于选择的激励点和响应点进行测试设备搭建；
沿整车坐标系X、Y和Z方向分别对待测试空调管路上的各激励点以不同频率进行激励；
在一个激励点被激励时，采集剩余的待激励点以及各响应点在X、Y和Z三个方向上的频率响应函数；
根据各待激励点在X、Y和Z三个方向上各自的频率响应函数以及各响应点对不同激励点在X、Y和Z三个方向上各自的频率响应函数，确定各响应点各自在X、Y和Z三个方向上的隔振性能；
根据各响应点各自在X、Y和Z三个方向上的隔振性能，确定各响应点在不同频率下的隔振性能曲线图；
根据各响应点在不同频率下的隔振性能曲线图，确定空调管路的隔振性能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各待激励点在X、Y和Z三个方向上各自的频率响应函数以及各响应点在X、Y和Z三个方向上各自的频率响应函数，确定各响应点各自在X、Y和Z三个方向上的隔振性能的步骤为：
先根据公式：
Figure FDA0002955268660000011
计算各待激励点在i方向上的频率响应函数平均值Hi00(k)；其中，Hi01(k)表示在i方向上对其中一个激励点进行激励时，另外一个激励点的频率响应函数；Hi02(k)表示在i方向上对另外一个激励点进行激励时，其中一个激励点的频率响应函数；
再根据公式：
Figure FDA0002955268660000012
计算第m个响应点在i方向上的频率响应函数平均值Him0(k)；Him1(k)表示第m个响应点针对其中一个激励点在i方向上各自的频率响应函数，Him2(k)表示第m个响应点针对另外一个激励点在i方向上各自的频率响应函数；
再通过公式：
Figure FDA0002955268660000013
计算第m个响应点在i方向上各自的隔振性能VTim(k)；
其中，i为X、Y和Z三个方向中的其中一个方向；k为频率，N为采样带宽；m为多个响应点中的任意一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据同一响应点各自在X、Y和Z三个方向上的隔振性能，确定该响应点在不同频率下的隔振性能曲线图的步骤为：
通过公式：
VTm(k)＝MAX(VTxm(k),VTym(k),VTzm(k)),k＝0,…N-1
获得第m个响应点在对应频率下的隔振性能VTm(k)，其中，VTxm(k)表示第m个响应点在X方向上的隔振性能，VTym(k)表示第m个响应点在Y方向上的隔振性能，VTzm(k)表示第m个响应点在Z方向上的隔振性能；
将第m个响应点在不同频率下的隔振性能VTm(k)组合形成一条表示第m个响应点在不同频率下的隔振性能曲线图。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各响应点在不同频率下的隔振性能曲线图，确定空调管路的隔振性能的步骤为：
基于各响应点在不同频率下的隔振性能曲线图中的隔振率最大值与标准值进行比对；
若隔振率最大值小于标准值，则表示对应的响应点处的隔振性能满足标准。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激励点位于压缩机吸气管路压缩机侧压板位置处和压缩机吸气管路压缩机侧压板位置处；响应点分别位于空调管路低压连接管路软管终端位置处、空调管路高压连接管路软管终端位置处和空调管路蒸发器连接管路靠近膨胀阀位置处。
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