CN113758715A - 一种发动机柱塞式张紧器的异响位置确定方法 - Google Patents
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Abstract
本方案涉及一种发动机柱塞式张紧器的异响位置确定方法，可以准确判断该柱塞式张紧器发生异响时的异响位置。其包括：调试发动机运行工况至使柱塞式张紧器异响发声的工况，通过振动传感器采集张紧器壳体上的振动信号，通过麦克风采集张紧器附近的噪声信号,通过第一激光发射器产生第一脉冲信号，通过第二激光发射器产生第二脉冲信号；基于噪声信号确定目标噪声频率范围；将带通滤波器的滤波范围设置为目标噪声频率范围，再采用带通滤波器对振动信号进行滤波处理，得到异响振动信号；在异响振动信号中的异响特征出现时，基于第一脉冲信号是否出现脉冲来确定柱塞在最大压缩量位置时的异响位置，基于第二脉冲信号来确定柱塞在最小压缩量位置时的异响位置。
Description
技术领域
本发明属于发动机NVH分析与评价领域，具体涉及一种发动机柱塞式张紧器的异响位置确定方法。
背景技术
目前在传统的汽车发动机异响识别领域，大多采用听诊器去识别发动机异响发声的大体区域，该方法对工程师的专业技术能力要求较高，且异响定位位置的准确度不高，只能判断异响的大概范围。而对于更小零部件内发声的异响，如何定位异响发声的位置，从而去锁定异响发声的原因，采用听诊器的方法是无法实现的。如发动机柱塞式张紧器，该零件体积小，并且其柱塞处于高速的往复式运动过程中，运动位移小，无法通过听诊器去判断发声一向是高速运动中的张紧器处于什么状态，无法锁定原因。
因此，有必要开发一种方法，能准确判断柱塞式张紧器发生异响时刻的运动状态，从而去锁定异响原因，制定解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机柱塞式张紧器的异响位置确定方法，可以准确判断该柱塞式张紧器发生异响时的运动状态。通过该零件运动状态的分析，进一步帮助分析及确定异响发声的原因，落实整改措施。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种发动机的柱塞式张紧器的异响位置确定方法，所述柱塞式张紧器包括：张紧器壳体、柱塞限位器、柱塞弹簧和柱塞，张紧器壳体和柱塞之间形成有油腔；所述方法包括：
步骤S1，将配置有所述柱塞式张紧器和被张紧部件的待测发动机布置于测试区域；将振动传感器布置在所述张紧器壳体上，将麦克风布置在与所述柱塞式张紧器相隔第一预定距离的位置；在柱塞位于最大压缩量位置时，在与所述张紧器壳体相隔第二预定距离的位置布置第一激光发射器，且在柱塞上粘贴第一反光片，使第一反光片和第一激光发射器相对；在柱塞位于最小压缩量位置时，在与所述被张紧部件相隔第三预定距离的位置布置第二激光发射器，且在柱塞上粘贴第二反光片，使第二反光片和第二激光发射器相对；所述第一反光片和所述第二反光片宽度不同；
步骤S2，调试发动机运行工况至使柱塞式张紧器异响发声的工况，通过所述振动传感器采集张紧器壳体上的振动信号V0，通过所述麦克风采集包含张紧器附近的噪声信号S0,在柱塞从最小压缩量位置移动到最大压缩量位置过程中通过所述第一激光发射器和第一反光片产生第一脉冲信号Mmax，在柱塞从最大压缩量位置移动到最小压缩量位置过程中通过所述第二激光发射器和第二反光片产生第二脉冲信号Mmin；所述噪声信号S0中包含有张紧器从无异响到有异响再到无异响这一过程的声音特征；
步骤S3，通过所述噪声信号S0，确定导致张紧器异响的目标噪声频率范围；
步骤S4，将带通滤波器的滤波范围设置为所述目标噪声频率范围，再采用所述带通滤波器对所述振动信号V0进行滤波处理，得到异响振动信号V1；
步骤S5，在所述异响振动信号V1中的异响特征出现时，基于所述第一脉冲信号Mmax中是否出现脉冲来确定柱塞在最大压缩量位置时的异响位置；
步骤S5，在所述异响振动信号V1中的异响特征出现时，基于所述第二脉冲信号Mmin中是否出现脉冲来确定柱塞在最小压缩量位置时的异响位置。
优选地，所述步骤S1中，在柱塞从最小压缩量位置运动至最大压缩量位置的过程中，第一激光发射器发射的激光触发第一反光片进行反光，第一激光发射器基于第一反光片的反光产生与第一反光片宽度一致的第一脉冲信号Mmax；
在柱塞从最大压缩量位置运动到最小压缩量位置的过程中，第二激光发射器发射的激光触发第二反光片进行发光，第二激光发射器基于第二反光片的反光产生与第二反光片宽度一致的第二脉冲信号Mmin。
优选地，所述步骤S5中，在所述异响振动信号V1中的异响特征出现时，若所述第一脉冲信号Mmax中出现一个脉冲，则确定柱塞在最大压缩量位置时的异响位置为柱塞限位器与张紧器壳体的限位面的接触位置。
优选地，所述步骤S5中，在所述异响振动信号V1中的异响特征出现时，若所述第二脉冲信号Mmin中出现一个脉冲，则确定柱塞在最小压缩量位置时的异响位置为柱塞的头部与被张紧部件的张紧位置。
优选地，所述步骤S2中，通过调试冷却液温度、机油温度、发动机转速和发动机负荷，使发动机运行工况调试至使柱塞式张紧器异响发声的工况。
优选地，所述方法还包括：
在确定柱塞在最大压缩量位置时的异响位置为柱塞限位器与张紧器壳体的限位面的接触位置时，通过增大所述油腔内的机油压力F1或柱塞弹簧的弹簧力F2，减弱柱塞限位器对张紧器壳体的敲击异响；
在确定柱塞在最小压缩量位置时的异响位置为柱塞的头部与被张紧部件的张紧位置时，通过减小所述油腔内的机油压力F1或柱塞弹簧的弹簧力F2，减弱柱塞的头部对被张紧部件的敲击异响。
本发明的技术效果为：
本发明提供的方法可根据简单的振动噪声及脉冲信号的时域特征，准确判断高速运动的柱塞式张紧器故障或者异响位置，同时结合受力分析，针对性的制定改善方向，对产品的开发或者匹配具有良好的适用性。
本发明提供的方法操作简单，实用性强，能够大幅度降低为查找问题原因而带来的零部件换装，数据调整等大量人力成本、物力成本及时间成本，可直接确定异响位置，针对性的制定优化改进措施。
附图说明
图1为本发明实施例中传感器在柱塞式张紧器上的布置示意图；
图2为柱塞处于最大压缩量位置时传感器在柱塞式张紧器的布置示意图；
图3为柱塞处于最小压缩位量置时传感器在柱塞式张紧器的布置示意图；
图4为滤波前后的振动信号对比图；
图5为柱塞处于最大压缩量位置时的异响时刻判定对应关系图；
图6为柱塞处于最小压缩量位置时的异响时刻判定对应关系图；
图7为柱塞的受力分析图；
图中，1-张紧器壳体，2-第一激光发射器，3-柱塞限位器，4-第一反光片，5-柱塞，6-被张紧部件，7-第二激光发射器，8-第二反光片，9-柱塞弹簧，10-油腔，11-麦克风，12-振动传感器。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行进一步的描述。
参照图1至图6，本发明提供了一种发动机柱塞式张紧器的异响位置确定方法，其中，该柱塞式张紧器的具体结构为现有技术，不属于本发明实施例中改进内容，本方法适用于具有张紧器壳体1、柱塞5、柱塞限位器3、柱塞弹簧9的柱塞式柱塞限位器；并且在柱塞5移动到最大压缩量位置时，柱塞限位器3和张紧器壳体1的限位面之间能够形成限位。张紧器壳体1和柱塞5之间形成有油腔10。
本发明上述方法具体包括以下步骤：
步骤S1，进行测试装置布置。
该步骤S1具体包括：
步骤S101，将配置有柱塞式张紧器和被张紧部件6的发动机布置在测试区域。
步骤S102，如图1所示，将振动传感器12固定布置于张紧器壳体1上，振动传感器12用于获取柱塞式张紧器异响时刻的振动信号特征；将麦克风11布置于靠近柱塞式张紧器附近的位置(具体来说，将麦克风11布置在与张紧器间隔第一预设距离的位置)，麦克风11用于获取柱塞式张紧器异响时刻的声音信号特征。
步骤S103，转动发动机的曲轴皮带使柱塞5到达最大压缩量位置，此时，如图2所示，在靠近张紧器壳体1第二预设距离的位置布置第一激光发射器2，同时在柱塞5上与第一激光发射器2对应的位置粘贴较小宽度的第一反光片4；同理如图3所示，在靠近被张紧部件6第三预设距离的位置布置第二激光发射器7，在柱塞5上与第二激光发射器7对应的位置粘贴较大宽度的第二反光片8；要求，在柱塞5从最小压缩量位置运动至最大压缩量位置时，第一激光发射器2发射出的激光触发第一反光片4反光，第一激光发射器2因第一反光片4的反光而发出与第一反光片4宽度一致的第一脉冲信号；柱塞5从最大压缩量运动至最小压缩量位置时，第二激光发射器7发射出的激光触发第二反光片8反光，第二激光发射器7因第二反光片8的反光而发出与第二反光片8宽度一致的第二脉冲信号。通过调整第一激光发射器2、第二激光发射器7距离对应的第一反光片4和第二反光片8的距离，确保激光扫过第一反光片4和第二反光片8时可以产生一个脉冲。
步骤S2，执行测试。该步骤S2具体包括：
步骤S21，调试发动机的状态，冷却液温度，机油温度，发动机转速及负荷，至该张紧器异响发声的工况边界。
步骤S22，采用时间跟踪的方式，在一个采样时间周期内，通过麦克风11采集张紧器无异响时到有异响再到无异响时的噪声信号S0，通过振动传感器12采集振动信号V0，在柱塞5从最小压缩量位置运动到最大压缩量位置过程中通过第一激光发射器2和第一反光片4产生第一脉冲信号Mmax，在柱塞5从最大压缩量位置到最小压缩量位置的过程中通过第二激光发射器7和第二反光片8的第二脉冲信号Mmin。
步骤S3，目标噪声频率范围分析
该步骤具体为：通过对比回放评价所采集的包含异响的噪声信号S0，确定导致异响的目标噪声频率范围f1～f2 Hz。
步骤S4，异响位置确定。
该步骤具体包括：采用带通滤波器对振动信号V0进行滤波处理，带通滤波器的目标滤波范围为f1～f2 Hz，获得单纯的异响振动信号V1，如图4所示滤波过后信号仅保留异响时的信号特征，可以更加直观明显观察到异响的每次特征。
将滤波处理后的异响振动信号V1以及脉冲信号放置于同一个时间轴上，同步观察振动信号V1分别与第一脉冲信号Mmax、第二脉冲信号Mmin的对应关系，具体为：
(a)、利用异响振动信号V1与第一脉冲信号Mmax来判断是否为柱塞限位器敲击异响；
(b)、利用异响振动信号V1与第二脉冲信号Mmin来判断是否为柱塞头部的敲击异响。
进一步，所述步骤(a)具体为：
如图5所示，在异响振动信号V1中，每次异响特征出现时，最大压缩量附近的第一脉冲信号Mmax中都会随之出现一个脉冲，则异响出现在柱塞5最大压缩量位置，可判断为柱塞限位器3对张紧器壳体1的限位面的敲击异响。
进一步，所述步骤(b)具体为：
如图6所示，在振动V1信号中，每次异响特征出现时，最小压缩量附近的第二脉冲信号Mmin中都会随之出现一个脉冲，则异响出现在柱塞5最小压缩量位置，可判断为柱塞5的头部对被张紧部件6的敲击异响。
步骤S5，对柱塞5进行受力分析，如图7所示，柱塞5所受的外力分别为：油腔内的机油压力F1、弹簧力F2、张紧部分给柱塞5的反作用力F3，结合异响位置，制定优化措施，具体为：
a)、当异响是由于柱塞限位器3产生，此时F1+F2＜F2，柱塞5受到反作用力F3的作用下，持续压缩柱塞弹簧9，至柱塞限位器3以较高的速度撞击张紧器壳体1的限位面，产生敲击，在此状态下需要增大F1或F2，来抵消F3，降低柱塞5的撞击速度，降低撞击能量，减弱柱塞限位器3撞击声音。
b)、当异响是由于柱塞5的头部撞击产生，此时F1+F2＞F2，柱塞5受到F1+F2合力的作用下，推动柱塞5以较高的速度撞击被张紧部件6的张紧位置，产生敲击，在此状态下需要减小F1或F2，降低柱塞5撞击速度，减弱柱塞5撞击的声音。
本发明提供的方法可根据简单的振动噪声及脉冲信号的时域特征，准确判断高速运动的柱塞式张紧器故障或者异响位置，同时结合受力分析，针对性的制定改善方向，对产品的开发或者匹配具有良好的适用性。
本发明提供的方法操作简单，实用性强，能够大幅度降低为查找问题原因而带来的零部件换装，数据调整等大量人力成本、物力成本及时间成本，可直接确定异响位置，针对性的制定优化改进措施。
Claims (6)
1.一种发动机柱塞式张紧器的异响位置确定方法，其特征在于，所述柱塞式张紧器包括：张紧器壳体(1)、柱塞限位器(3)、柱塞弹簧(9)和柱塞(5)，张紧器壳体(1)和柱塞(5)之间形成有油腔(10)；所述方法包括：
步骤S1，将配置有所述柱塞式张紧器和被张紧部件(6)的待测发动机布置于测试区域；将振动传感器(12)布置在所述张紧器壳体(1)上，将麦克风(11)布置在与所述柱塞式张紧器相隔第一预定距离的位置；在柱塞(5)位于最大压缩量位置时，在与所述张紧器壳体(1)相隔第二预定距离的位置布置第一激光发射器(2)，且在柱塞(5)上粘贴第一反光片(4)，使第一反光片(4)和第一激光发射器(2)相对；在柱塞(5)位于最小压缩量位置时，在与所述被张紧部件(6)相隔第三预定距离的位置布置第二激光发射器(7)，且在柱塞(5)上粘贴第二反光片(8)，使第二反光片(8)和第二激光发射器(7)相对；所述第一反光片(4)和所述第二反光片(8)宽度不同；
步骤S2，调试发动机运行工况至使柱塞式张紧器异响发声的工况，通过所述振动传感器(12)采集张紧器壳体(1)上的振动信号V0，通过所述麦克风(11)采集包含张紧器附近的噪声信号S0,在柱塞(5)从最小压缩量位置移动到最大压缩量位置过程中通过所述第一激光发射器(2)和第一反光片(4)产生第一脉冲信号Mmax，在柱塞(5)从最大压缩量位置移动到最小压缩量位置过程中通过所述第二激光发射器(7)和第二反光片(8)产生第二脉冲信号Mmin；所述噪声信号S0中包含有张紧器从无异响到有异响再到无异响这一过程的声音特征；
步骤S3，通过所述噪声信号S0，确定导致张紧器异响的目标噪声频率范围；
步骤S4，将带通滤波器的滤波范围设置为所述目标噪声频率范围，再采用所述带通滤波器对所述振动信号V0进行滤波处理，得到异响振动信号V1；
步骤S5，在所述异响振动信号V1中的异响特征出现时，基于所述第一脉冲信号Mmax中是否出现脉冲来确定柱塞(5)在最大压缩量位置时的异响位置；
步骤S5，在所述异响振动信号V1中的异响特征出现时，基于所述第二脉冲信号Mmin中是否出现脉冲来确定柱塞(5)在最小压缩量位置时的异响位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，
在柱塞(5)从最小压缩量位置运动至最大压缩量位置的过程中，第一激光发射器(2)发射的激光触发第一反光片(4)进行反光，第一激光发射器(2)基于第一反光片(4)的反光产生与第一反光片(4)宽度一致的第一脉冲信号Mmax；
在柱塞(5)从最大压缩量位置运动到最小压缩量位置的过程中，第二激光发射器(7)发射的激光触发第二反光片(8)进行发光，第二激光发射器(7)基于第二反光片(8)的反光产生与第二反光片(8)宽度一致的第二脉冲信号Mmin。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，在所述异响振动信号V1中的异响特征出现时，若所述第一脉冲信号Mmax中出现一个脉冲，则确定柱塞(5)在最大压缩量位置时的异响位置为柱塞限位器(3)与张紧器壳体(1)的限位面的接触位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，在所述异响振动信号V1中的异响特征出现时，若所述第二脉冲信号Mmin中出现一个脉冲，则确定柱塞(5)在最小压缩量位置时的异响位置为柱塞(5)的头部与被张紧部件(6)的张紧位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过调试冷却液温度、机油温度、发动机转速和发动机负荷，使发动机运行工况调试至使柱塞式张紧器异响发声的工况。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在确定柱塞(5)在最大压缩量位置时的异响位置为柱塞限位器(3)与张紧器壳体(1)的限位面的接触位置时，通过增大所述油腔(10)内的机油压力F1或柱塞弹簧(9)的弹簧力F2，减弱柱塞限位器(3)对张紧器壳体(1)的敲击异响；
在确定柱塞(5)在最小压缩量位置时的异响位置为柱塞(5)的头部与被张紧部件(6)的张紧位置时，通过减小所述油腔(10)内的机油压力F1或柱塞弹簧(9)的弹簧力F2，减弱柱塞(5)头部对被张紧部件(6)的敲击异响。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3142548A1 (fr) * | 2022-11-24 | 2024-05-31 | Psa Automobiles Sa | Vehicule automobile comprenant un systeme de diagnostic de bruits et vibrations anormaux, procede et programme sur la base d’un tel vehicule |
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| CN113758715B (zh) | 2024-02-23 |
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