摘要:某款电喷发动机在实验阶段反应怠速声音有明显的异响,经过刚试分析,发现异响的主要原因是在怠速时喷油器的噪音比较大,且声音的频率还是高须噪音,从而使得听起来比较难受。通过改变喷油器的结构模态频率、以及增加屏蔽减少声辐射从而达到降低了怠速噪音、消除异响的效果,提升了整体音质。
随着人们生活水平的提高,以及国家对排放的法规要求越来越高,普通化油器发动机已经不能满足最新国标的排放要求。针对国标的排放最新要求、以及为了尽量实现低油耗的要求,公司最新开发的发动机基本是上都是采用电喷结构来提高产品的竞争力。然而由于采用了电喷结构,增加了一个运动副,从而带来了喷油器的“哒哒哒”声,由于摩托发动机是直接裸露的外面,且离人耳的距离比较近,在怠速时,发动机的声音相对比较小,此时喷油器的声音对人耳来说就特别明显,严重影响了怠速的声压级和声品质,直接会导致客户此车的购买欲望。所以此声音必须加以控制。本文作者从喷油器的声音频率特征入手,从噪音的产生根源上阐述了喷油器噪音的控制思路和方法。
1 实验数据测试、分析、计算
1.1问题描述
某款水冷电喷发动机在实验阶段路试反应怠速声音特别难听,有明显的异响,怠速的转速为1 400 r/min左右,声音的表现为“哒哒哒”声,判断为无法接受。
1.2测试方法
在背景噪音为20 dB的消音室里,对该异响整车进行振动噪音测试,分别测试整车上方(人耳位置)、发动机左右0.5mm距离的噪音数据,以及发动机曲轴轴承轴处的振动数据,如图1所示。
1.3发动机噪音数据初步分析
从图2发动机上方的噪音频谱数据可以看出,怠速噪音的频率成分中高频噪音的能量还是比较大,通过对信号进行滤波处理,发现异响的频率段为7 000~9 000 Hz,且声音的敲击频率为发动机的发火频率。通过有限元对发动机子结构的模态了进行分析计算,初步确定此频率为喷油器发出来的声音。
1.4喷油器产生噪音的主要原因
喷油器的结构主要于弹簧、接杆、衔铁、针阀管、阀球和阀座组成,当继电器接通后,在电磁的作用下,阀针向上运动,压簧压缩,阀球和阀座脱离,打开喷油嘴,高压油通过喷油嘴向发动机歧管内喷射,当继电器断电后,在弹簧力的作用下,阀针向下运动,阀球和阀座紧密贴合,关闭喷油嘴停止喷油。喷油器的开关工作频率和发动机转速的关系如下:f =n/(60×2),当喷油器在开启的过程中,衔铁和撞击接杆,从而产生振动和噪音;当喷油器在关闭的过程中,阀球会撞击阀座,从而产生振动和噪音。开启和关闭的振动和噪音通过喷油器壳体向外辐射和传播,从而形成我们听到的喷油器噪音。
1.5单个喷油器的噪音测试分析
单个喷油器的噪音测试方法如下:在背景噪音为20 dB的消音室内,手持喷油器距离麦克风0.5 mm的距离(见图3)测试喷油器的声音特性。
从单个喷油器的噪音数据来看,问题喷油器比样机的噪音大17 dB,从频谱数据来看,主要频率差异在高频3 000~10 000 Hz。可见,我们初始的喷油器存在很大的问题。