CN114320598B - 一种发动机气门组异常敲击声的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机气门组异常敲击声的分析方法，包括如下步骤：S1，发动机工作在产生异常敲击声的工况下，同步采集这一工况下缸盖进气侧的振动加速度、噪声、相位及缸压信号等；S2，对采集的振动加速度和噪声信号进行关联分析，确定敲击声产生的大致位置、时刻及缸数；S3，基于发动机设计数据计算得到各个气门敲击的理论时刻范围，将敲击声产生时刻与理论时刻范围进行比对，判断产生敲击声的气门位置及方式；S4，建立气门组的仿真分析模型并进行仿真分析，得到各个气门正常敲击的精确理论时刻，将敲击声产生时刻与精确理论时刻进行比对，判定气门的异常落座方式，计算气门落座偏移量座。其能够方便快捷地定位敲击源，判定异常敲击方式类型。
Description
技术领域
本发明涉及汽车NVH，具体涉及发动机气门组异常敲击声的分析方法。
背景技术
气门组是发动机配气机构的重要组成部分，其敲击声主要指气门落座声，是气门打开后通过凸轮轴转动到离开挺柱时，弹簧恢复产生的弹簧力拉动气门回位，并使气门密封锥面撞击气门座圈产生的噪声。
气门落座的敲击声主要有两类：1、正常的气门落座声。其控制方法已较成熟，可通过减小气门间隙、降低弹簧力、减小气门质量、凸轮轴修型等方面设计，进行减小和优化，达到可接受的水平。2、异常的落座产生的气门落座敲击声，如果发生不正常的落座，就会形成很突兀的敲击声，其有别于正常落座敲击声，与其他正常的气门落座声形成鲜明的对比，影响整机声品质表现。所以解决气门不正常落座的敲击声是提升声品质的必要动作。
但气门组存在于发动机内部，周围零部件复杂、往复运动、结构小巧等特点，当前分析气门敲击声主要以在发动机内部布置传感器的方法进行，耗时长，不易操作，且存在损坏传感器的风险，急需一种基于噪声、发动机表面振动及其他易获得的信号来分析敲击声的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机气门组异常敲击声的分析方法，其能够方便快捷地定位敲击源，判定异常敲击方式类型，为后续气门组优化提供依据。
本发明所述的发动机气门组异常敲击声的分析方法，其包括如下步骤：
S1，发动机稳定工作在产生气门组异常敲击声的工况下，同步采集这一工况下缸盖进气侧的振动加速度、噪声、相位及缸压信号等；
S2，对采集的振动加速度和噪声信号进行关联分析，确定敲击声产生的大致位置、时刻及缸数；
S3，基于发动机设计数据，计算得到S1的工况下气门组各个气门敲击的理论时刻范围，将S2的敲击声产生时刻与理论时刻范围进行比对，初步判断产生敲击声的气门位置及方式；
S4，建立气门组的仿真分析模型，输入S1工况下的发动机参数进行仿真分析，得到各个气门正常敲击的精确理论时刻，将S2的敲击声产生时刻与精确理论时刻进行比对，判定气门的异常落座方式，计算气门落座偏移量，所述异常落座为提前落座或延迟落座。
进一步，在缸盖进气侧对应各缸的位置布置三向振动传感器，用于采集振动加速度；在缸盖进气侧和缸盖排气侧布置麦克风，用于采集噪声信号。
进一步，所述S4中的仿真分析的输入参数包括缸压和相位信息，所述缸压通过布置于缸内的缸压传感器采集得到，所述相位信息通过曲轴位置信号传感器及凸轮轴位置信号传感器采集得到。
本发明通过噪声与振动信号的关联，明确敲击声的特征信息。通过将敲击声的特征信息与基于发动机设计数据计算得到的各个气门敲击的理论时刻范围进行比对，快速锁定敲击部位。通过将敲击声的特征信息与基于仿真分析得到的气门敲击的精确理论时刻进行比对，确定气门落座的异常敲击模式，避免了问题整改的盲目性。并且能够计算得到气门落座偏移量，为后续气门组优化提供了依据。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
图2是振动噪声时域信号分析示意图
图3是振动噪声小波分析示意图
图4是气门落座时刻分析示意图
图5是气门组运行仿真结果示意图
图6是理论与实际气门落座时刻对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
参见图1，所示的发动机气门组异常敲击声的分析方法，其包括如下步骤：
S1，在缸盖进气侧对应各缸的位置布置三向振动传感器，用于采集振动加速度；在缸盖进气侧和缸盖排气侧布置麦克风，用于采集噪声信号。在缸内布置缸压传感器用于采集缸压信息，布置曲轴位置信号传感器及凸轮轴位置信号传感器采集相位信息。
发动机稳定工作在产生气门组异常敲击声的工况下，同步采集这一工况下缸盖进气侧的振动加速度、缸盖进气侧和缸盖排气侧的噪声信号、曲轴和凸轮轴位置信号以及1缸缸压信号。
S2，对采集的振动加速度和噪声信号进行关联分析，确定敲击声产生的位置及缸数，对采集的振动信号和曲轴位置信号进行关联分析，得到各个气门的实际落座时刻。
参见图2，缸盖进气侧振动的敲击特征4缸最强，依次为3缸、2缸、1缸，噪声信号依然呈现该规律，所以锁定异常敲击产生于4缸，且为进气侧，即敲击产生于进气侧4缸位置。
参见图3，对异常敲击的部位振动、噪声信号进行进一步分析，确定振动信号与异常噪声信号的关联性，并从图中得到异常敲击的间隔周期；基于S1中工况的发动机转速，计算出发动机一个工作循环的周期，与异常敲击的间隔周期进行对比，可得到发动机的一个工作循环敲击了几次，从而判断异常敲击的缸数。
参见图4，对曲轴相位信号、凸轮轴相位信号及缸压信号进行关联分析，再结合设计参数，确定发动机1缸上止点，从而区分1、4缸位置；对振动时域信号及曲轴相位信号进行关联分析，以振动幅值最大位置即异常振动信号时刻为基准，结合发动机的1-3-4-2等运行特性，按90°进行递推，分别得到各缸进、排气门的实际落座时刻。
S3，基于发动机设计数据，计算得到S1的工况下气门组各个气门敲击的理论时刻范围，将S2的敲击声产生时刻与理论时刻范围进行比对，初步判断各个气门落座是否存在异常。
基于发动机的设计数据，及VVT等对相位的调节信息，计算得到S1的工况下气门组各个气门的理论落座时刻范围，将S2的各气门实际落座时刻与理论落座时刻范围进行对比，初步判断各缸气门落座时刻是否异常。
也可对S2得到的各缸气门实际落座时刻进行对比分析，按发动机工作循环进行判断，是否有气门的落座时刻与大多数不一致，存在异常。
S4，建立气门组的仿真分析模型，输入S1工况下的发动机参数进行仿真分析，得到各个气门正常敲击的精确理论时刻，将S2的敲击声产生时刻与精确理论时刻进行比对，判定气门的异常落座方式，计算气门落座偏移量，所述异常落座为提前落座或延迟落座。
参见图5，根据实际的测试工况，采集实际的发动机运行边界，建立仿真分析模型，得到发动机实际的气门升程曲线、气门落座力结果等，进而得到各个气门正常落座的精确时刻。
参见图6，将S2中得到的实际落座时刻与仿真的精确落座时刻进行对比，可以进一步确定产生异常敲击的气门，并精确计算出气门落座时刻的偏移量，明确异常落座为提前落座或延迟落座，为后续整改提供依据。
本发明通过噪声与振动信号的关联，明确敲击声的特征信息。通过将敲击声的特征信息与基于发动机设计数据计算得到的各个气门敲击的理论时刻范围进行比对，快速锁定敲击部位。通过将敲击声的特征信息与基于仿真分析得到的气门敲击的精确理论时刻进行比对，确定气门落座的异常敲击模式，避免了问题整改的盲目性。并且能够计算得到气门落座偏移量，为后续气门组优化提供了依据。
Claims (3)
1.一种发动机气门组异常敲击声的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，发动机稳定工作在产生气门组异常敲击声的工况下，同步采集这一工况下缸盖进气侧的振动加速度、噪声、相位及缸压信号等；
S2，对采集的振动加速度和噪声信号进行关联分析，确定敲击声产生的大致位置、时刻及缸数；
S3，基于发动机设计数据，计算得到S1的工况下气门组各个气门敲击的理论时刻范围，将S2的敲击声产生时刻与理论时刻范围进行比对，初步判断产生敲击声的气门位置及方式；
S4，建立气门组的仿真分析模型，输入S1工况下的发动机参数进行仿真分析，得到各个气门正常敲击的精确理论时刻，将S2的敲击声产生时刻与精确理论时刻进行比对，判定气门的异常落座方式，计算气门落座偏移量，所述异常落座为提前落座或延迟落座。
2.根据权利要求1所述的发动机气门组异常敲击声的分析方法，其特征在于：在缸盖进气侧对应各缸的位置布置三向振动传感器，用于采集振动加速度；在缸盖进气侧和缸盖排气侧布置麦克风，用于采集噪声信号。
3.根据权利要求1或2所述的发动机气门组异常敲击声的分析方法，其特征在于：所述S4中的仿真分析的输入参数包括缸压和相位信息，所述缸压通过布置于缸内的缸压传感器采集得到，所述相位信息通过曲轴位置信号传感器及凸轮轴位置信号传感器采集得到。
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