范夢(mèng)元，杜慧勇，李民，謝俊杰，王站成，苗家軒

(河南科技大學(xué)車輛與交通工程學(xué)院,河南洛陽(yáng),471003)

0 引言

隨著用戶對(duì)非道路移動(dòng)機(jī)械舒適性需求的不斷提高,如何進(jìn)一步降低柴油機(jī)的振動(dòng)噪聲已經(jīng)成為各廠家關(guān)注的焦點(diǎn)和研究的重點(diǎn)。配氣機(jī)構(gòu)是柴油機(jī)主要的振動(dòng)噪聲源之一[1],因此開展配氣機(jī)構(gòu)引起的振動(dòng)噪聲研究顯得尤為重要。

關(guān)于配氣機(jī)構(gòu)噪聲,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)各運(yùn)動(dòng)件開展了大量研究。Suh等測(cè)取了氣門落座力以及配氣凸輪的激勵(lì)力對(duì)氣缸蓋的傳遞函數(shù),并預(yù)測(cè)了它們對(duì)氣缸蓋表面產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)。Teodorescu等[2]對(duì)挺柱與配氣凸輪間的油膜厚度進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)二者之間的接觸和分離都會(huì)引起挺柱加速度的高頻振動(dòng)。Norton等[3]研究了凸輪與氣門之間的運(yùn)動(dòng)件對(duì)配氣機(jī)構(gòu)振動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)量。Xu等[4]分析了配氣機(jī)構(gòu)在怠速工況下產(chǎn)生異響的原因,發(fā)現(xiàn)氣門的正時(shí)轉(zhuǎn)子葉片厚度對(duì)異響有很大影響。Xu等[5]構(gòu)建了氣門結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)配氣機(jī)構(gòu)氣門到氣缸蓋之間的振動(dòng)傳遞特性進(jìn)行了研究。王兆文等[6]對(duì)比分析了經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(EMD)、短時(shí)傅里葉變換法(STFT)和連續(xù)小波變換法(CWT)對(duì)配氣機(jī)構(gòu)氣門的振動(dòng)進(jìn)行解析。夏鐵權(quán)[7]使用工程法和分部法測(cè)量了配氣機(jī)構(gòu)在不同轉(zhuǎn)速下的聲壓,得出配氣機(jī)構(gòu)各部件的聲功率以及貢獻(xiàn)度,確定了配氣機(jī)構(gòu)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理。

現(xiàn)有的文獻(xiàn)主要是研究配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)各運(yùn)動(dòng)件之間的激勵(lì)力特性[11-15],針對(duì)配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)對(duì)整機(jī)噪聲影響的研究較少,即使國(guó)杰等對(duì)其進(jìn)行了研究,但也只是以單個(gè)配氣機(jī)構(gòu)單元為研究對(duì)象,并且只研究了部分轉(zhuǎn)速下的情況?？紤]到目前的柴油機(jī)大都是多缸機(jī),不同氣缸的配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),運(yùn)動(dòng)件之間的激勵(lì)力特性也許不同,它們對(duì)整機(jī)的振動(dòng)噪聲貢獻(xiàn)度可能也有所不同,由配氣單元激勵(lì)引起的前端噪聲也可以由不同的計(jì)算方式得到,因此有必要針對(duì)各缸配氣機(jī)構(gòu)對(duì)前端噪聲貢獻(xiàn)度的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行深入研究。以一臺(tái)農(nóng)用非道路柴油機(jī)為原機(jī),采用聲強(qiáng)法測(cè)取各缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí)前端的聲功率,利用消去法的原理,使用兩種實(shí)驗(yàn)方法計(jì)算僅由四個(gè)配氣單元引起的前端噪聲,并對(duì)這兩種實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行研究。

1 試驗(yàn)設(shè)備及方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)樣機(jī)為某農(nóng)用柴油機(jī),柴油機(jī)具體技術(shù)參數(shù)如表1所示;使用規(guī)格型號(hào)為M2BAX180MLA2的變頻調(diào)速電機(jī)和配套的規(guī)格型號(hào)為ACS550-01-059A-4的變頻器來(lái)倒拖柴油機(jī);使用3599型聲強(qiáng)探頭儀器采集柴油機(jī)前端的聲強(qiáng),可用于20 Hz到6 300 Hz間的1/3倍頻中心頻率測(cè)量。

表1 柴油機(jī)參數(shù)Tab. 1 Diesel engine parameters

圖1為試驗(yàn)臺(tái)架的示意圖,調(diào)速電機(jī)與柴油機(jī)飛輪盤之間通過(guò)彈性聯(lián)軸器連接,柴油機(jī)與臺(tái)架底座之間裝有減振墊,在前端有一個(gè)離散測(cè)點(diǎn)分布圖,聲強(qiáng)探頭垂直于離散測(cè)點(diǎn)分布圖的中心放置,并與Type 3160-A采集前端連接,最后前端再連接到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示與分析。

圖1 試驗(yàn)臺(tái)架示意圖

1.2 試驗(yàn)方法

內(nèi)燃機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),內(nèi)部存在許多激勵(lì)力并且激勵(lì)力之間相互影響,為了能更直接的研究配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)力對(duì)柴油機(jī)前端噪聲的影響,試驗(yàn)前要拆除不必要的結(jié)構(gòu),如活塞、連桿、冷卻水泵、燃油管道和一些外圍附件,為了保證潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力潤(rùn)滑,試驗(yàn)前要密封住部分油孔。

ABB變頻器通過(guò)控制調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定運(yùn)行。過(guò)低的機(jī)油溫度會(huì)使機(jī)油的流動(dòng)性變差,進(jìn)而無(wú)法徹底潤(rùn)滑柴油機(jī),過(guò)高的機(jī)油溫度會(huì)使機(jī)油變稀,那機(jī)油就無(wú)法在運(yùn)動(dòng)件間形成穩(wěn)定油膜[16-17],為了防止機(jī)油溫度對(duì)試驗(yàn)造成影響,這里使用熱電偶監(jiān)測(cè)油底殼內(nèi)的機(jī)油溫度,等機(jī)油溫度達(dá)到指定值時(shí),認(rèn)為熱機(jī)結(jié)束,此時(shí)使用聲強(qiáng)探頭裝置采集前端的聲強(qiáng)信號(hào),在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中,聲強(qiáng)探頭始終垂直于前端面且正對(duì)于每個(gè)小網(wǎng)格面的中心放置。

如圖2所示為柴油機(jī)前端離散測(cè)點(diǎn)分布圖,該離散測(cè)點(diǎn)分布圖為60 cm×40 cm的矩形,離散點(diǎn)測(cè)量法可能會(huì)受測(cè)點(diǎn)數(shù)目的影響[18-19],根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),測(cè)量表面最少要10個(gè)測(cè)量點(diǎn)并且測(cè)點(diǎn)要在面元上均勻分布,所以這里將離散測(cè)點(diǎn)分布圖又細(xì)分為77個(gè)相等的小網(wǎng)格面,在試驗(yàn)過(guò)程中,聲強(qiáng)探頭從左到右、從上到下依次測(cè)量每個(gè)小網(wǎng)格的聲強(qiáng),每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間均為10 s,最終得到柴油機(jī)前端的聲強(qiáng)云圖、聲功率頻譜和總聲功率級(jí)。

圖2 柴油機(jī)前端離散測(cè)點(diǎn)分布圖

為了能夠?qū)﹃P(guān)于配氣機(jī)構(gòu)對(duì)前端噪聲貢獻(xiàn)度的兩種試驗(yàn)方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行研究,共做了10組對(duì)比試驗(yàn),分別是四個(gè)氣缸配氣機(jī)構(gòu)全部工作(1組),只有三個(gè)氣缸配氣機(jī)構(gòu)工作(4組),只有一個(gè)氣缸配氣機(jī)構(gòu)工作(4組)和無(wú)配氣機(jī)構(gòu)工作(1組),通過(guò)拆除氣缸的挺柱、推桿的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)部分配氣機(jī)構(gòu)工作。同一轉(zhuǎn)速下,假設(shè)無(wú)配氣機(jī)構(gòu)工作和四個(gè)氣缸配氣機(jī)構(gòu)全部工作時(shí),前端齒輪室蓋面的聲功率分別為W0和W1234,僅1號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),前端聲功率為W1,其余三種情況下的前端聲功率,僅2號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí)為W2、僅3號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí)為W3、僅4號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí)為W4;1、2、3號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)同時(shí)工作時(shí),前端聲功率為W123,其余三種情況分別記為W124、W134、W234。

（1）國(guó)際市場(chǎng)環(huán)境不穩(wěn)定。民營(yíng)企業(yè)的發(fā)展受國(guó)際市場(chǎng)環(huán)境的影響較大，對(duì)于一些外向型的民營(yíng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，國(guó)際市場(chǎng)環(huán)境波動(dòng)和國(guó)際關(guān)系的好壞影響著企業(yè)的生死存亡。

由噪聲消去法[20-21]的概念可知,僅由配氣機(jī)構(gòu)引起的前端聲功率可由兩種實(shí)驗(yàn)方法得到,如僅由1號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)引起的前端聲功率可用W1-W0得到,也可用W1234-W234獲得。這是兩種不同的實(shí)驗(yàn)方法,本文用這兩種實(shí)驗(yàn)方法來(lái)計(jì)算僅由四個(gè)配氣單元激勵(lì)引起的前端聲功率,探究哪種實(shí)驗(yàn)方法在計(jì)算配氣機(jī)構(gòu)對(duì)前端噪聲貢獻(xiàn)度方面更加準(zhǔn)確。

僅由四個(gè)配氣單元激勵(lì)引起的前端聲功率W′=W1234-W0(此值記為基準(zhǔn)值);用單個(gè)氣缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí)前端的聲功率(4種情況)減去無(wú)配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí)前端的聲功率,得出僅由四個(gè)配氣單元激勵(lì)引起的前端噪聲聲功率W″=W1+W2+W3+W4-4W0;用四缸配氣機(jī)構(gòu)全部工作時(shí)前端的聲功率減去三個(gè)氣缸配氣機(jī)構(gòu)同時(shí)工作時(shí)(4種情況)前端的聲功率,即僅由四個(gè)配氣單元激勵(lì)引起的前端噪聲聲功率W?=4W1234-W123-W124-W134-W234。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 柴油機(jī)前端聲功率級(jí)的確定

聲壓因?yàn)闇y(cè)量原理簡(jiǎn)單、測(cè)量?jī)x器成熟等原因,目前已經(jīng)成為聲學(xué)測(cè)量中最常用的物理量,但是聲壓的測(cè)量受環(huán)境影響比較厲害,如反射聲、背景噪聲等,理想的聲學(xué)測(cè)試環(huán)境應(yīng)該是在消音室或者半消音室中進(jìn)行。由于試驗(yàn)環(huán)境的限制,本文所作的試驗(yàn)全都在普通實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,所以聲壓計(jì)不適用于本試驗(yàn),而聲強(qiáng)是矢量,具有方向性,所以本文用聲強(qiáng)計(jì)測(cè)取前端面的聲強(qiáng),再經(jīng)過(guò)運(yùn)算得出聲功率和聲功率級(jí),如圖3為四個(gè)氣缸配氣機(jī)構(gòu)全部工作時(shí),1 200 r/min下前端的聲強(qiáng)云圖。

圖3 4個(gè)氣缸配氣機(jī)構(gòu)全部工作時(shí)1 200 r/min下前端的聲強(qiáng)云圖

則柴油機(jī)前端的總聲功率W和總聲功率級(jí)LW分別可由式(1)和式(2)得到。

W=∑Ii,normal·ΔSi

(1)

(2)

式中:i——前端離散測(cè)點(diǎn)分布圖上的小網(wǎng)格編號(hào);

Ii,normal——小網(wǎng)格上的法向聲強(qiáng);

ΔSi——每個(gè)小網(wǎng)格面的面積;

W0——基準(zhǔn)聲功率。

本文一共做了10組試驗(yàn),每組試驗(yàn)都有12個(gè)樣本點(diǎn),即曲軸轉(zhuǎn)速?gòu)?00 r/min升高到1 700 r/min,每個(gè)轉(zhuǎn)速下,前端聲功率級(jí)都經(jīng)過(guò)9次測(cè)量,最后求其代數(shù)平均值作為該轉(zhuǎn)速下的樣本點(diǎn)值。表2為四缸配氣機(jī)構(gòu)全部工作時(shí),柴油機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?00 r/min升高到1 700 r/min時(shí),前端聲功率級(jí)的重復(fù)試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果值。

表2 四缸配氣機(jī)構(gòu)都工作時(shí)前端聲功率級(jí)的試驗(yàn)結(jié)果Tab. 2 Test results of front-end sound power level when all four-cylinder valve trains work

表2中均值M、極差R可由式(3)和式(4)得到。

(3)

R=LWj,max-LWj,min

(4)

式中:j——一轉(zhuǎn)速下重復(fù)試驗(yàn)的編號(hào);

LWj——該組試驗(yàn)的聲功率級(jí);

LWj,max——一轉(zhuǎn)速下重復(fù)試驗(yàn)中聲功率級(jí)的最大值;

LWj,min——一轉(zhuǎn)速下重復(fù)試驗(yàn)中聲功率級(jí)的最小值。

從表2極差列中可以看到9次試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的最大差值不足均值的1%。由于篇幅限制,這里只陳列了四缸配氣機(jī)構(gòu)全部工作時(shí)前端聲功率級(jí)的試驗(yàn)結(jié)果。

2.2 不同配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí)前端聲功率級(jí)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

圖4為不同氣缸的配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),前端聲功率級(jí)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律曲線?？梢钥闯?隨著曲軸轉(zhuǎn)速的增加,柴油機(jī)前端的聲功率級(jí)逐漸增加。

(a) 無(wú)配氣機(jī)構(gòu)工作

從圖4中可看出,當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)?00 r/min升高到1 700 r/min時(shí),無(wú)配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),前端的聲功率級(jí)由75.81 dB(A)升高到92.75 dB(A);1號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),前端的聲功率級(jí)由77.02 dB(A)升高到92.97 dB(A);第2、3、4號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),前端的聲功率級(jí)由77.45 dB(A)升高到93.07 dB(A);4缸配氣機(jī)構(gòu)全部工作時(shí),前端的聲功率級(jí)由78.32 dB(A)升高到93.83 dB(A)。在相同轉(zhuǎn)速下,參與工作的配氣機(jī)構(gòu)越多,前端的聲功率級(jí)越大,并且在低轉(zhuǎn)速時(shí),前端聲功率級(jí)相差較大,轉(zhuǎn)速升高后,前端聲功率級(jí)相差較小。

這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)前端的輻射噪聲主要由配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)力和前端齒輪激勵(lì)力引起,二者相互作用、相互影響。在低轉(zhuǎn)速時(shí),前端齒輪間的沖擊力較小,配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)力對(duì)柴油機(jī)前端噪聲的影響容易體現(xiàn)出來(lái),所以配氣單元越多,柴油機(jī)前端的聲功率級(jí)越大。而隨著曲軸轉(zhuǎn)速的升高,前端齒輪間的沖擊力越來(lái)越大,齒輪間的激勵(lì)力對(duì)柴油機(jī)前端噪聲的影響也越來(lái)越大,甚至可能掩蓋掉配氣機(jī)構(gòu)對(duì)柴油機(jī)前端聲功率級(jí)的影響,所以高轉(zhuǎn)速時(shí),不同缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),柴油機(jī)前端的聲功率級(jí)相差的較小。

這里只列舉了無(wú)配氣機(jī)構(gòu)工作、1號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作、第2、3、4號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)同時(shí)工作、4缸配氣機(jī)構(gòu)同時(shí)工作這四種情況下,配氣機(jī)構(gòu)對(duì)柴油機(jī)前端噪聲聲功率級(jí)的影響隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律曲線。

2.3 配氣機(jī)構(gòu)對(duì)前端噪聲貢獻(xiàn)度的評(píng)價(jià)方法分析

圖5為兩種試驗(yàn)方法下,四個(gè)配氣單元激勵(lì)引起的柴油機(jī)前端聲功率級(jí)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。從圖5可以看出,無(wú)論是使用試驗(yàn)方法一計(jì)算得到的W″,還是試驗(yàn)方法二計(jì)算得到的W?,相同轉(zhuǎn)速下它們都比基準(zhǔn)值要大,并且用試驗(yàn)方法一計(jì)算出來(lái)的結(jié)果更加接近基準(zhǔn)值。其中在低轉(zhuǎn)速時(shí)以這兩種試驗(yàn)方法計(jì)算的前端聲功率級(jí)的差值比較小,隨著曲軸轉(zhuǎn)速的升高,二者之間的差值逐漸增大。

圖5 不同試驗(yàn)方法下的前端聲功率級(jí)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化曲線圖

由W′、W″、W?的計(jì)算公式可以看出,W″、W?都進(jìn)行了4次代數(shù)計(jì)算,以試驗(yàn)方法一為例說(shuō)明,W″=W1+W2+W3+W4-4W0,而基準(zhǔn)值只進(jìn)行了1次運(yùn)算,W′=W1234-W0。從圖4可知前端的噪聲主要由配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)力和前端齒輪激勵(lì)力引起的,二者相互作用、相互影響。在低轉(zhuǎn)速時(shí),配氣單元越多,柴油機(jī)前端的聲功率級(jí)越大,隨著轉(zhuǎn)速升高,不同缸的配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),前端聲功率級(jí)的差值逐漸減小。在低轉(zhuǎn)速時(shí),W′就小于W″和W?,所以隨著轉(zhuǎn)速的升高,W″和W?與W′的差值越來(lái)越大。

所以由經(jīng)過(guò)四次代數(shù)運(yùn)算的這兩種評(píng)價(jià)方法得出的前端聲功率級(jí)比基準(zhǔn)值大,并且隨著轉(zhuǎn)速的升高單缸評(píng)價(jià)系統(tǒng)與三缸評(píng)價(jià)系統(tǒng)之間的差值也越來(lái)越大,其中采用試驗(yàn)方法一時(shí),僅由四個(gè)配氣單元各自獨(dú)立工作時(shí)對(duì)柴油機(jī)前端噪聲貢獻(xiàn)度的計(jì)算結(jié)果更加接近基準(zhǔn)值。

2.4 前端齒輪激勵(lì)力對(duì)單缸和三缸評(píng)價(jià)系統(tǒng)的影響

試驗(yàn)中,激勵(lì)力主要來(lái)自兩處,一是配氣系統(tǒng)單元,二是前端齒輪系。上文已經(jīng)研究了配氣系統(tǒng)激勵(lì)力對(duì)前端噪聲的影響,但激勵(lì)力之間可能是相互影響的,如配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)力在傳遞到前端面的過(guò)程中可能會(huì)被齒輪系激勵(lì)力影響一部分甚至直接被覆蓋掉。所以為了能夠更加準(zhǔn)確的說(shuō)明配氣機(jī)構(gòu)單元對(duì)前端噪聲的影響,需要研究前端齒輪激勵(lì)力在配氣系統(tǒng)激勵(lì)力對(duì)前端噪聲試驗(yàn)中的影響。

試驗(yàn)前拆除掉燃油泵輪、小惰輪、氣泵輪和平衡輪,圖6為不同齒輪激勵(lì)力條件下前端聲功率級(jí)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。從圖中可以看出拆除部分齒輪后,柴油機(jī)前端的聲功率級(jí)也隨轉(zhuǎn)速的升高而增大,但不同氣缸的配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),前端的聲功率級(jí)隨轉(zhuǎn)速升高的變化趨勢(shì)不一樣。當(dāng)拆除部分齒輪后,2號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),前端的聲功率級(jí)在800 r/min時(shí)降低1.49 dB(A),1 200 r/min時(shí)降低1.05 dB(A),1 600 r/min時(shí)降低2.41 dB(A);3號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),前端的聲功率級(jí)在800 r/min時(shí)降低0.48 dB(A),1 200 r/min時(shí)降低0.79 dB(A),1 600 r/min時(shí)降低1.9 dB(A);即單缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),拆除部分齒輪后柴油機(jī)前端聲功率級(jí)都有所減小。拆除部分齒輪后,第1、2、4號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)同時(shí)工作時(shí),前端的聲功率級(jí)在800 r/min時(shí)增加0.83 dB(A),1 200 r/min時(shí)增加0.4 dB(A),1 600 r/min時(shí)降低0.81 dB(A);第1、3、4號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)同時(shí)工作時(shí),前端的聲功率級(jí)在800 r/min時(shí)增加0.75 dB(A),1 200 r/min時(shí)增加0.23 dB(A),1 600 r/min時(shí)降低1.64 dB(A);即三個(gè)氣缸的配氣機(jī)構(gòu)同時(shí)工作時(shí),拆除部分齒輪后前端的聲功率級(jí)在低轉(zhuǎn)速時(shí)增加,高轉(zhuǎn)速時(shí)減小。

(a) 2號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作

原因是單個(gè)氣缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)力對(duì)前端噪聲的影響比較小,此時(shí)起主要作用的是齒輪間的激勵(lì)力。當(dāng)去除部分齒輪后,齒輪激勵(lì)力減小,前端的聲功率級(jí)降低。當(dāng)3個(gè)配氣機(jī)構(gòu)單元同時(shí)工作時(shí),配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)力在整個(gè)傳遞系統(tǒng)激勵(lì)力中占據(jù)了相當(dāng)一部分比重,對(duì)前端噪聲的影響也較大。低轉(zhuǎn)速時(shí),齒輪間的滑動(dòng)摩擦力與撞擊力較小,配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)力容易對(duì)前端齒輪的嚙合產(chǎn)生影響。拆除部分齒輪后,較少的齒輪進(jìn)行嚙合,齒輪間運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性較差,所以齒輪間的沖擊力相對(duì)較大,導(dǎo)致拆除齒輪后前端的聲功率級(jí)變大。而隨著轉(zhuǎn)速的升高,兩齒面接觸點(diǎn)的相對(duì)滑動(dòng)速度變大,且方向交變,所以齒輪間的沖擊力也越來(lái)越大,齒輪間的嚙合力對(duì)前端噪聲的影響也逐漸增大,到高轉(zhuǎn)速時(shí),基本起主導(dǎo)作用,所以在高轉(zhuǎn)速時(shí),未拆除齒輪時(shí)前端的聲功率級(jí)大于拆除齒輪后前端的聲功率級(jí)。

3 結(jié)論

以某農(nóng)用柴油機(jī)為樣機(jī),通過(guò)兩種試驗(yàn)方法分離出單缸配氣機(jī)構(gòu)單元對(duì)前端噪聲的貢獻(xiàn)度,通過(guò)研究得到以下結(jié)論。

1) 使用單缸系統(tǒng)和三缸系統(tǒng)這兩種評(píng)價(jià)方法計(jì)算出來(lái)的四個(gè)配氣單元激勵(lì)引起的發(fā)動(dòng)機(jī)前端噪聲聲功率級(jí)都比基準(zhǔn)值大,并且由這兩種評(píng)價(jià)方法計(jì)算出來(lái)的前端聲功率級(jí)在600 r/min時(shí)相差0.36 dB(A),轉(zhuǎn)速增加到1 700 r/min時(shí),二者的差值增加到2.44 dB(A),其中用單缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí)柴油機(jī)前端的聲功率(4種情況)減去無(wú)配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí)柴油機(jī)前端的聲功率,這種試驗(yàn)方法計(jì)算出來(lái)的結(jié)果更加接近基準(zhǔn)值。

2) 齒輪系對(duì)柴油機(jī)前端噪聲的貢獻(xiàn)較大,減小前端齒輪激勵(lì)力后,當(dāng)2號(hào)缸或3號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)工作時(shí),曲軸轉(zhuǎn)速?gòu)?00 r/min升高至1 600 r/min時(shí),前端的聲功率級(jí)都有所減小,并且與拆除部分齒輪前,柴油機(jī)前端聲功率級(jí)隨轉(zhuǎn)速變化的趨勢(shì)大致平行;當(dāng)?shù)?、2、4號(hào)缸或1、3、4號(hào)缸配氣機(jī)構(gòu)同時(shí)工作時(shí),柴油機(jī)前端的聲功率級(jí)在800 r/min增大,轉(zhuǎn)速升高到1 600 r/min時(shí)減小。