进气
84 小 型 内 燃 机 与 摩 托 车 第37卷
次分析,确定噪声信号的主要频率成分及最大噪声产生时的发动机运行工况,为发动机进气系统优化设计
及发动机降噪研究提供参考依据。2.2 试验仪器与设备试验采用丹麦B&K公司的PULSE3560C型多分析仪系统,其配置主要包括:4190型自由场电容传声器、2669C。在软件处理方面、倍频程分析。
转速传感器是实现阶次分析的一个主要传感器。试验采用湘仪动力测试仪器有限公司GW300型测功机自带的磁电式转速传感器,其基本原理是,当测功机上测速齿轮随转轴转动时,通过传感器线圈的磁通量产生周期性的变化,在线圈中产生近似正弦波的交流电信号,通过对该电信号进行计数处理,就能测出发动机的转速。2.3 试验方法与过程试验是在发动机台架上进行的。根据国家内燃机噪声测量有关标准,在半消声室内对发动机进行噪声测试,测量时进气口安装空滤器,并将排气噪声引到室外。测试用发动机为一台四缸四冲程车用发动机,测试工况为:发动机半载荷(70N m),挡位2挡,节气门全开,转速由1200r/min稳定加速到6000r/min。
将转速传感器安装在测功机测速齿轮旁边,传感器对准齿顶或齿槽,适当调整传感器与齿轮间隙,使其为2～3mm。根据北美某汽车公司标准,测试发动机进气噪声时,传声器轴线必须与空滤器进气口轴线呈45°角,传声器距离空滤器进气口100mm。测试时,3560C型多分析仪系统同时记录转速传感器转速信号
信号,再对角度域稳态信号进行FFT变换则可以得到清晰的图谱,即阶次谱
[2]
。阶次谱一般采用等高线方
式描述,其X轴一般代表发动机噪声信号频率与发动机转动基频之间的比值,即阶次,Y轴代表声压值,一般用亮度表示,亮度越大声压级越高,第三轴Z轴代表发动机转速,与传统的频谱图相比,阶次谱可以精确跟踪发动机运转范围内噪声的各阶次特征分量。
阶次分析的关键是如何实现噪声信号的等角度采样,等角度采样又称阶次采样或阶次追踪。阶次采样时,采样的触发间隔为发动机每转过一定的角度的时间间隔。采样,,3～5]
图1。阶次采样包含两个采样过程。,在这个过程中,对原始的噪声信号和转速脉冲信号分两路以恒定的采样率进行等时间间隔采样,得到同步采样信号
[3]
。阶次分析时,为提高采样精度,其等时
间间隔采样一般采用过采样技术,即以远远高于奈奎斯特采样频率的频率对信号进行采样,并辅以适当的数字滤波器,以达到比原AD转换器更高的采样精度。第二个过程是插值重采样过程,其过程是根据转速脉冲序列进行转速估计,然后利用此估计转速计算等角度采样发生的时刻序列,在等角度采样时刻附近的时间区间内对同步采样的原始噪声信号进行插值重采样,从而得到阶次分析所需的角度域稳态信号
[3]
。
和传声器声压信号,并进行相应的数据分析处理,从而可以找到测试工况下不同转速对进气噪声的影响。2.4 测试结果分析首先分析转速变化对进气噪声总声压级的影响。根据发动机进气噪声产生机理,随着转速的升高,其进气噪声随之增大。
图2所示为发动机加速过程中空滤器进气口的总声压级(SPL)变化曲线,其横坐标为发动机转速,纵坐标为A计权声压级。从图中可以看出,随着发动机转速升高,进气噪声总声压级随之增大,而且,除了在2400r/min时有较大波动外,总声压级与转速之间基
图1 阶次采样实现过程
2 阶次分析法测试发动机进气噪声
2.1 试验目的
研究表明,进气噪声在发动机总噪声中占有重要分量。试验目的是通过对发动机进气噪声信号进行阶本呈线性递增关系。
图3所示为2400r/min转速下发动机进气噪声频