某增壓發(fā)動機(jī)噪聲測試及分析研究

摘要：本文介紹了某車用增壓發(fā)動機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因及噪聲的分類，噪聲振動對發(fā)動機(jī)及整車的影響。通過對該發(fā)動機(jī)噪聲聲源進(jìn)行測試分析，指導(dǎo)發(fā)動機(jī)各零部件的設(shè)計優(yōu)化。經(jīng)測試，該發(fā)動機(jī)的振動聲源主要來源于發(fā)動機(jī)缸體、增壓器、輪系、三催等。

關(guān)鍵詞：增壓發(fā)動機(jī)；噪聲；測試分析

1引言

隨著汽車工業(yè)水平的提高，人們對汽車動力性、舒適性的要求也越來越高，而發(fā)動機(jī)的噪聲和振動是影響整車舒適性的重要原因。發(fā)動機(jī)振動一方面造成自身零部件間的劇烈沖擊，損壞發(fā)動機(jī)部件、惡化發(fā)動機(jī)性能另一方面也會產(chǎn)生大量的噪聲。所以對需要發(fā)動機(jī)進(jìn)行噪聲測試，查找噪聲聲源，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計，降低發(fā)動機(jī)噪聲。

2增壓發(fā)動機(jī)噪聲產(chǎn)生及分類

發(fā)動機(jī)是一種間歇性、周期性循環(huán)工作的動力機(jī)械，這其中包含空氣工作介質(zhì)運(yùn)動和輸出動力的周期性。而空氣的運(yùn)動以及部件的振動都將引起噪聲，這是發(fā)動機(jī)噪聲產(chǎn)生的根源。

增壓發(fā)動機(jī)噪聲分為空氣動力噪聲和結(jié)構(gòu)振動噪聲?？諝鈩恿υ肼曋饕羞M(jìn)氣噪聲、排氣噪聲、風(fēng)扇噪聲、增壓器泄氣噪聲，結(jié)構(gòu)振動噪聲主要有燃燒噪聲、活塞撞擊噪聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲、正時系統(tǒng)噪聲、供油系統(tǒng)噪聲、增壓系統(tǒng)噪聲、軸承及氣體部件振動噪聲。

3發(fā)動機(jī)噪聲聲源試驗

本次試驗采用一米聲壓麥克風(fēng)、聲學(xué)相機(jī)等相關(guān)設(shè)備對該增壓發(fā)動機(jī)的前端面、進(jìn)氣面?zhèn)取⑴艢鈧?cè)面進(jìn)行聲學(xué)定位測試，找出不同工況下發(fā)動機(jī)聲源，分析零部件噪聲頻率范圍。

3.1測試工況

3.2測試流程

臺架搭建→設(shè)備安裝→軟件調(diào)試→一米聲壓麥克風(fēng)定位、聲學(xué)相機(jī)定位→轉(zhuǎn)速調(diào)整→量程調(diào)整→開始測試→數(shù)據(jù)處理。

3.3聲學(xué)相機(jī)定位

一米聲壓麥克風(fēng)和聲學(xué)相機(jī)定位，以聲壓麥克風(fēng)前端為基準(zhǔn)，分別距離前端面0.3m，距離進(jìn)氣側(cè)端面0.3m，距離排氣側(cè)端面0.5m

4發(fā)動機(jī)聲源測試結(jié)果分析

在特定的加速及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下，對發(fā)動機(jī)的前端面、進(jìn)氣側(cè)端面、排氣側(cè)端面進(jìn)行噪聲聲源測試，對測試得到的噪聲頻率曲線和聲源定位圖進(jìn)行分析，確定產(chǎn)生噪聲的零件及零件噪聲頻率。

4.1

前端面聲源測試結(jié)果

根據(jù)圖2，前端面噪聲頻率曲線和圖3（a）、（b）、（c）+聲源定位圖可以看出，在曲壓值為110dB。

頻率在500Hz～800Hz的噪聲主要來源于發(fā)電機(jī)、惰輪，頻率在1000Hz～1500Hz的噪聲主要來源于曲軸皮帶輪，頻率在1500Hz～1800Hz的噪聲主要來源于皮帶輪與惰輪之間位置，頻率在1800Hz～2100Hz的噪聲主要來源于油底殼、發(fā)電機(jī)、皮帶輪與惰輪之間位置，頻率在2100Hz～2400Hz的噪聲主要來源于缸體、油底殼，頻率在2400Hz～4000Hz的噪聲主要來源于發(fā)電機(jī)。

4.2進(jìn)氣面聲源測試結(jié)果

根據(jù)圖4，進(jìn)氣側(cè)端面噪聲頻率曲線和圖5（a）、（b）、（c）三個聲源定位圖可以看出，聲源最大聲壓值為106dB，來源于起動機(jī)擋板。

頻率在300Hz～600Hz和800Hz～1100Hz之間的噪聲主要來源于缸體，頻率在600Hz～800Hz的噪聲主要來源于起動機(jī)擋板，頻率在1100Hz～1200Hz的噪聲主要來源于缸體、油底殼，頻率在1200Hz～2200Hz的噪聲主要來源于發(fā)電機(jī)、缸體、起動機(jī)擋板，頻率在2200Hz～2600Hz的噪聲主要來源于發(fā)電機(jī)、缸體、進(jìn)氣歧管，頻率在2600 Hz～3400 Hz的噪聲主要來源于發(fā)電機(jī)、缸體，頻率在3400Hz～4000Hz的噪聲主要來源于發(fā)電機(jī)。

4.3排氣側(cè)端面聲源測試結(jié)果

根據(jù)圖6，排氣側(cè)端面噪聲頻率曲線和圖7（a）、（b）、（c）三個聲源定位圖可以看出，聲源最大聲壓值為100dB，來源于發(fā)動機(jī)缸體。

頻率在500Hz～1200Hz之間的噪聲主要來源于缸體，頻率在1200Hz～1300Hz的噪聲主要來源于變速器殼體、輪系，頻率在1300Hz～1400Hz的噪聲主要來源于水管、變速器殼體，頻率在1400Hz～1600Hz的噪聲主要來源于三催、缸體、水管，頻率在1600Hz～1800Hz的噪聲主要來源于增壓器，頻率在1800Hz～2800Hz的噪聲主要來源于排氣歧管、缸體、輪系，頻率在2500Hz～3100Hz和3300Hz～3600Hz之間的噪聲主要來源于渦輪機(jī)出口，頻率在1800Hz～2800 Hz的噪聲主要來源于排氣歧管、渦輪機(jī)出口。

5結(jié)論與展望

經(jīng)測試得出，該車用增壓發(fā)動機(jī)前端面、進(jìn)氣側(cè)端面聲壓級較大；前端面主要聲源來自曲軸皮帶輪、發(fā)電機(jī)等；進(jìn)氣側(cè)端面主要聲源來自缸體、發(fā)電機(jī)、起動機(jī)擋板、進(jìn)氣管；排氣側(cè)端面主要聲源來自于缸體、增壓器、輪系。

后續(xù)對動力總成進(jìn)行模態(tài)測試，避免零件設(shè)計時的模態(tài)低于動力總成模態(tài)，避免外圍零件發(fā)生共振，降低發(fā)動機(jī)噪聲、振動，提高發(fā)動機(jī)性能和整車舒適性。