进气
第1期徐红梅等:阶次分析在发动机进气噪声研究中的应用 85
阶次分析谱。从图中可以看出,进气噪声主要集中在2阶、6阶、10阶以及13.5阶这样几个特征分量上,其
中2阶特征分量最为突出。由于发动机转速为2400r/min,其转动基频为40Hz,因此,特征分量所对应的频
率成分分别为80Hz、240Hz、400Hz以及540Hz,此分析结果与图3频谱分析结果基本上是相一致的。
图5所示为转速由r/min稳定加速到6000r/min。图中,横
图2 总声压级随转速变化曲线
,,图片亮度代表声压级,。从图中可以看出,在发,其进气噪声主要集中于2阶、4阶、68阶、10阶、13.5阶这样几个特征分量。而且,对各阶特征分量,随着发动机转速的升高,其声压级随之增大。根据以上发火频率计算公式,对四缸四冲程发动机,其发火频率是转动基频的2倍,所以,图5所示的阶次谱中,其主要特征分量基本上对应于发火频率的1倍、2倍、3倍、4倍、5倍以及7倍。同时,由于压力脉动噪声主要频率等于发火频率,因此可以认为图中各阶特征分量实则对应于压力脉动噪声的基频和2阶、3阶等高次谐波分量。因此,加速过程中发动机进气噪声主要是由压力脉动噪声引起
。
谱。由于测试用发动机为四缸四冲程发动机,2400r/min时,其发火频率为80Hz。空
及532Hz频率成分最为突出,
。
图3 2400r/min噪声频谱
根据发动机工作原理,工作时,由于进气门周期性开闭,会产生周期性压力脉动噪声,其主要频率为f0=
((2 n i)/τ)/60,式中,n为转速,i为气缸数,τ为冲程数
[1]
。对四缸四冲程发动机,其压力脉动噪声主
要频率为f0=2 n/60,发火频率为f1=(n/2) 4/60=2 n/60,因此,压力脉动噪声主要频率等于发火频率。
由此可以推断,进气噪声中80Hz频率成分可能是由压力脉动噪声引起。如果把80Hz看作基频,其它几个频率点的频率基本上为基频80Hz的整数倍,因此可认为是高次谐波分量。
图4所示为2400r/min
转速下的发动机进气噪声
图5 加速过程阶次谱
图4 2400r/min噪声阶次谱
至此可以看出,图2所示声压曲线虽然在2400r/
min时有较大波动,但由于其频谱和阶次分析结果与图5所示其它转速下的分析结果相一致,因此,可以认为此声压波动属正常波动,发动机进气噪声与其转速之间基本呈线性关系。其声压级之所以偏高是因为空滤器对2400r/min转速下的部分频率成分消噪效果不明显。
此外,以上阶次谱中,白色光标代表的是一条等频线,其频率值等于转动基频与对应阶次的乘积,等频线表示某一频率噪声随转速的变化情况,对图中所示等频线,该频率噪声基本随发动机转速的增加而增大。
图6所示为图5中对应于2阶、4阶、6阶、8阶以及10阶五个特征分量时,发动机进气噪声声压级随转