對(duì)振動(dòng)和噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量的研究

王飛 齊鵬 林琪超

摘 要：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（Revolutions per minute）是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性能之一，轉(zhuǎn)速能夠反映有效功率和最大轉(zhuǎn)矩等信息，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中轉(zhuǎn)速是有一定的規(guī)律可循的。工作人員可以根據(jù)轉(zhuǎn)速來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)工作的實(shí)際情況。目前，通過(guò)轉(zhuǎn)速來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)性能的方法經(jīng)常應(yīng)用于實(shí)際工作中。本文作者以振動(dòng)和噪聲信號(hào)為依據(jù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的測(cè)量進(jìn)行研究。試圖為之提供行之有效的可行性建議。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)；噪聲；發(fā)動(dòng)機(jī)；瞬時(shí)轉(zhuǎn)速

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.038

0 引言

汽車是現(xiàn)階段人們出行的必要工具，發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部分，因此，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)是十分重要的。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)速檢測(cè)是基礎(chǔ)內(nèi)容，而瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的測(cè)量對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的研究來(lái)講有著積極的意義，同時(shí)，基于振動(dòng)和噪聲的測(cè)量方法是轉(zhuǎn)速測(cè)量方法中最普遍的一種，因此，本文主要針對(duì)這種測(cè)量方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 振動(dòng)和噪聲測(cè)速方法的評(píng)價(jià)

對(duì)于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講，轉(zhuǎn)速與振動(dòng)和噪聲是存在著一定關(guān)系的?；谶@種關(guān)系，可以將振動(dòng)和噪聲作為對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的實(shí)際依據(jù)。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中其內(nèi)部壓力是不斷變化的。眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)采用的是活塞運(yùn)動(dòng)，而這種活塞運(yùn)動(dòng)在數(shù)學(xué)上是存在著函數(shù)關(guān)系的，是一種周期性的運(yùn)動(dòng)，而這種周期性的運(yùn)動(dòng)才是其產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)的關(guān)鍵因素，所以說(shuō)通過(guò)噪聲和振動(dòng)來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速是有一定科學(xué)依據(jù)的。在實(shí)際的應(yīng)用中通過(guò)噪聲和振動(dòng)來(lái)測(cè)量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而了解發(fā)動(dòng)機(jī)存在的問(wèn)題是很普遍的。一般來(lái)說(shuō)在進(jìn)行測(cè)量時(shí)主要采集發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋處的振動(dòng)信息和噪聲信息，并將采集的信息和正常發(fā)動(dòng)機(jī)的信息進(jìn)行對(duì)比從而得到相關(guān)的處理結(jié)果，通過(guò)結(jié)果來(lái)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)存在的問(wèn)題。這種采集方式在操作上十分簡(jiǎn)單，并不需要復(fù)雜的流程，因此也廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)。

2 振動(dòng)和噪聲測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的主要方法

上文已介紹了通過(guò)振動(dòng)和噪聲的測(cè)速方法來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。在實(shí)際的測(cè)量中振動(dòng)和噪聲測(cè)量為一個(gè)系統(tǒng)，其基本組成結(jié)構(gòu)是單片機(jī)的控制程序。本文所研究的測(cè)量系統(tǒng)采用的是數(shù)字處理器作為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，具體測(cè)量方案如圖1所示。

2.1 選取傳感器

傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中最主要的工具，在瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)中，需要通過(guò)傳感器對(duì)振動(dòng)和噪聲的信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)采集的結(jié)果來(lái)判斷輸出信號(hào)和汽車位移、速度之間的關(guān)系。在測(cè)量過(guò)程中一般采用的傳感器為接觸式傳感器，這種傳感器自身的電路可以對(duì)已收集到的信號(hào)進(jìn)行預(yù)先處理，其中預(yù)先處理就包括了對(duì)信號(hào)的放大。將接觸式傳感器吸附在磁性的物質(zhì)上，便可以使其與發(fā)動(dòng)的缸蓋連接在一起，這就保證了傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)的零距離接觸。接觸式傳感器在測(cè)量的過(guò)程中其探頭測(cè)量方向與發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)方向是處于同向方向的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲時(shí)傳感器便會(huì)隨之振動(dòng)，從而有效地收集信息產(chǎn)生電信號(hào)并有效輸出。

2.2 信號(hào)收集點(diǎn)的選取

當(dāng)選擇完傳感器后，就需要選擇合適的位置來(lái)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的位置會(huì)直接影響測(cè)量的質(zhì)量，對(duì)后期測(cè)量的結(jié)果有著深遠(yuǎn)的影響。一般選擇測(cè)量點(diǎn)時(shí)要遵循以下兩點(diǎn)原則。第一點(diǎn)，要充分反映發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際狀況，并且保證信號(hào)的穩(wěn)定。第二點(diǎn)，要便于安裝和測(cè)試，同時(shí)不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生任何影響，只有這樣才能夠真實(shí)地測(cè)量出發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲。根據(jù)實(shí)際的調(diào)查研究表明，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋和機(jī)身部位是比較合適的信號(hào)收集點(diǎn)，但根據(jù)測(cè)量結(jié)果顯示，缸蓋部位的傳感器更加容易接受到發(fā)動(dòng)機(jī)的信號(hào)，其信息量更加的豐富，能帶來(lái)更多的價(jià)值，因此將信號(hào)收取點(diǎn)選取在發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋位置是最為合適的。

2.3 分析振動(dòng)和噪聲的信息

當(dāng)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲信號(hào)進(jìn)行收集之后就需要對(duì)其進(jìn)行分析，通過(guò)合理的分析方法，將收集到的信號(hào)進(jìn)行有效解讀，最終得出想要的結(jié)果。在信號(hào)分析的過(guò)程中實(shí)際上是將多種信息融合在一起進(jìn)行分析的，綜合考察了信號(hào)的各項(xiàng)特征。除此之外，由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲信號(hào)是不固定的，并不是人為可以掌控的，所以每次傳感器收集到的信號(hào)是不同的，也較為復(fù)雜，在實(shí)際的分析過(guò)程中需要根據(jù)振動(dòng)和噪聲的信號(hào)的周期性特點(diǎn)來(lái)強(qiáng)化信號(hào)分析的作用，一般會(huì)采用頻域內(nèi)分析方法和時(shí)域內(nèi)分析方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)分析，最終得出有效的結(jié)論。

3 總結(jié)

綜上所述，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的重要組成部分，發(fā)動(dòng)機(jī)的好壞能夠綜合的反應(yīng)出汽車的性能。測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在一定程度上能夠有效的了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自身存在的問(wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速是存在一定變化規(guī)律的，在現(xiàn)階段的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)作業(yè)中，通過(guò)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲來(lái)測(cè)量其瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的方法已經(jīng)非常普遍，并且廣泛應(yīng)用于汽車檢測(cè)中。本文作者主要針對(duì)這種方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，希望通過(guò)筆者的介紹能夠給相關(guān)人員提供一定的參考，在日后對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)能有所借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]張永祥，李琳，劉樹勇.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法研究[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2012，26（S1）：54-58.

[2]林慧斌，丁康.基于振動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量新方法[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào)，2012，25（05）：595-601.

[3]許善珍，魏民祥.發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法及試驗(yàn)研究[J].汽車技術(shù)，2011（10）：49-52.

[4]趙俊杰，徐華中.高精度發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的測(cè)量與模擬技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010，38（09）：162-166.

作者簡(jiǎn)介：王飛（1987-），男，山東濟(jì)南人，本科，工程師，研究方向：力學(xué)計(jì)量。