王飛 齊鵬 林琪超

摘 要：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（Revolutions per minute）是汽車發(fā)動機(jī)的重要性能之一，轉(zhuǎn)速能夠反映有效功率和最大轉(zhuǎn)矩等信息，汽車發(fā)動機(jī)在運(yùn)行的過程中轉(zhuǎn)速是有一定的規(guī)律可循的。工作人員可以根據(jù)轉(zhuǎn)速來判斷發(fā)動機(jī)工作的實(shí)際情況。目前，通過轉(zhuǎn)速來判斷發(fā)動機(jī)性能的方法經(jīng)常應(yīng)用于實(shí)際工作中。本文作者以振動和噪聲信號為依據(jù)，對發(fā)動機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的測量進(jìn)行研究。試圖為之提供行之有效的可行性建議。

關(guān)鍵詞：振動；噪聲；發(fā)動機(jī)；瞬時(shí)轉(zhuǎn)速

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.038

0 引言

汽車是現(xiàn)階段人們出行的必要工具，發(fā)動機(jī)是汽車的核心部分，因此，對汽車發(fā)動機(jī)的檢測是十分重要的。在對發(fā)動機(jī)進(jìn)行檢測時(shí)，轉(zhuǎn)速檢測是基礎(chǔ)內(nèi)容，而瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的測量對于發(fā)動機(jī)的研究來講有著積極的意義，同時(shí)，基于振動和噪聲的測量方法是轉(zhuǎn)速測量方法中最普遍的一種，因此，本文主要針對這種測量方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 振動和噪聲測速方法的評價(jià)

對于汽車的發(fā)動機(jī)來講，轉(zhuǎn)速與振動和噪聲是存在著一定關(guān)系的。基于這種關(guān)系，可以將振動和噪聲作為對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速測量的實(shí)際依據(jù)。汽車的發(fā)動機(jī)在轉(zhuǎn)動的過程中其內(nèi)部壓力是不斷變化的。眾所周知，發(fā)動機(jī)在轉(zhuǎn)動時(shí)采用的是活塞運(yùn)動，而這種活塞運(yùn)動在數(shù)學(xué)上是存在著函數(shù)關(guān)系的，是一種周期性的運(yùn)動，而這種周期性的運(yùn)動才是其產(chǎn)生噪聲和振動的關(guān)鍵因素，所以說通過噪聲和振動來測量發(fā)動機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速是有一定科學(xué)依據(jù)的。在實(shí)際的應(yīng)用中通過噪聲和振動來測量汽車發(fā)動機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而了解發(fā)動機(jī)存在的問題是很普遍的。一般來說在進(jìn)行測量時(shí)主要采集發(fā)動機(jī)缸蓋處的振動信息和噪聲信息，并將采集的信息和正常發(fā)動機(jī)的信息進(jìn)行對比從而得到相關(guān)的處理結(jié)果，通過結(jié)果來發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)存在的問題。這種采集方式在操作上十分簡單，并不需要復(fù)雜的流程，因此也廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)的檢測。

2 振動和噪聲測量發(fā)動機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的主要方法

上文已介紹了通過振動和噪聲的測速方法來測量發(fā)動機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。在實(shí)際的測量中振動和噪聲測量為一個系統(tǒng)，其基本組成結(jié)構(gòu)是單片機(jī)的控制程序。本文所研究的測量系統(tǒng)采用的是數(shù)字處理器作為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，具體測量方案如圖1所示。

2.1 選取傳感器

傳感器是測量系統(tǒng)中最主要的工具，在瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)中，需要通過傳感器對振動和噪聲的信號進(jìn)行采集，通過采集的結(jié)果來判斷輸出信號和汽車位移、速度之間的關(guān)系。在測量過程中一般采用的傳感器為接觸式傳感器，這種傳感器自身的電路可以對已收集到的信號進(jìn)行預(yù)先處理，其中預(yù)先處理就包括了對信號的放大。將接觸式傳感器吸附在磁性的物質(zhì)上，便可以使其與發(fā)動的缸蓋連接在一起，這就保證了傳感器和發(fā)動機(jī)的零距離接觸。接觸式傳感器在測量的過程中其探頭測量方向與發(fā)動機(jī)的振動方向是處于同向方向的。當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)振動和噪聲時(shí)傳感器便會隨之振動，從而有效地收集信息產(chǎn)生電信號并有效輸出。

2.2 信號收集點(diǎn)的選取

當(dāng)選擇完傳感器后，就需要選擇合適的位置來進(jìn)行測量，測量的位置會直接影響測量的質(zhì)量，對后期測量的結(jié)果有著深遠(yuǎn)的影響。一般選擇測量點(diǎn)時(shí)要遵循以下兩點(diǎn)原則。第一點(diǎn)，要充分反映發(fā)動機(jī)的實(shí)際狀況，并且保證信號的穩(wěn)定。第二點(diǎn)，要便于安裝和測試，同時(shí)不會對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生任何影響，只有這樣才能夠真實(shí)地測量出發(fā)動機(jī)的振動和噪聲。根據(jù)實(shí)際的調(diào)查研究表明，汽車發(fā)動機(jī)的缸蓋和機(jī)身部位是比較合適的信號收集點(diǎn)，但根據(jù)測量結(jié)果顯示，缸蓋部位的傳感器更加容易接受到發(fā)動機(jī)的信號，其信息量更加的豐富，能帶來更多的價(jià)值，因此將信號收取點(diǎn)選取在發(fā)動機(jī)的缸蓋位置是最為合適的。

2.3 分析振動和噪聲的信息

當(dāng)對汽車發(fā)動機(jī)的振動和噪聲信號進(jìn)行收集之后就需要對其進(jìn)行分析，通過合理的分析方法，將收集到的信號進(jìn)行有效解讀，最終得出想要的結(jié)果。在信號分析的過程中實(shí)際上是將多種信息融合在一起進(jìn)行分析的，綜合考察了信號的各項(xiàng)特征。除此之外，由于汽車發(fā)動機(jī)的振動和噪聲信號是不固定的，并不是人為可以掌控的，所以每次傳感器收集到的信號是不同的，也較為復(fù)雜，在實(shí)際的分析過程中需要根據(jù)振動和噪聲的信號的周期性特點(diǎn)來強(qiáng)化信號分析的作用，一般會采用頻域內(nèi)分析方法和時(shí)域內(nèi)分析方法對信號進(jìn)行詳細(xì)分析，最終得出有效的結(jié)論。

3 總結(jié)

綜上所述，汽車的發(fā)動機(jī)是汽車的重要組成部分，發(fā)動機(jī)的好壞能夠綜合的反應(yīng)出汽車的性能。測量發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速在一定程度上能夠有效的了解汽車發(fā)動機(jī)自身存在的問題。發(fā)動機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速是存在一定變化規(guī)律的，在現(xiàn)階段的汽車發(fā)動機(jī)檢測作業(yè)中，通過檢測發(fā)動機(jī)的振動和噪聲來測量其瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的方法已經(jīng)非常普遍，并且廣泛應(yīng)用于汽車檢測中。本文作者主要針對這種方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，希望通過筆者的介紹能夠給相關(guān)人員提供一定的參考，在日后對汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)行測量時(shí)能有所借鑒。

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作者簡介：王飛（1987-），男，山東濟(jì)南人，本科，工程師，研究方向：力學(xué)計(jì)量。