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节气门啸叫的机理分析和工程控制研究
发表日期：2014-12-27 22:00 文章编辑：304775495@qq.com 浏览次数：
某搭载塑料进气歧管发动机的小排量轿车开发过程中，在工装车调试阶段时，怠速或匀速行驶工况在急踩油门时，车内会明显感受到节气门发出“哧哧”的啸叫声，并且发动机的加速噪声滞后于节气门噪声产生的时间，因而，严重影响地了整车加速噪声的品质。
利用LMS的SCADAS数采系统，在发动机舱的节气门上方10cm处和车内驾驶员位置布置麦克风，在怠速急加油工况进行噪声对比测试，并且同时采集进气歧管压力传感器、进气歧管温度传感器、节气门位置传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、喷油器传感器、点火输入/输出等动力总成电控系统的信号，以分析节气门啸叫问题的产生和传递机理，便于快速有效地得到工程整改措施。
从车内/外噪声测试的瀑布图1上，可得出：
（1） 从频谱上，节气门啸叫为宽频带噪声；
（2） 从时域上，发动机噪声比节气门噪声滞后Δt,约0.1秒；
（3）节气门啸叫经车身的隔吸声作用后，则传递到车内的噪声主要集中在1000Hz频率以内，正好在人耳的声音敏感频率范围之中，所以被驾乘人员感知和引起抱怨。
从节气门开度、发动机转速和声压信号测试数据图2的对比分析，发现在怠速工况下的节气门快速开启后，发动机转速并没有快速跟随上升，反而在下降了50rpm之后才开始上升。所以，发动机转速的瞬时降低使节气门噪声与发动机噪声之间的差异更加明显，而无法完全掩盖其节气门啸叫，使得节气门啸叫更容易被辨识或感知。所以，借助于EMS的标定系统工具，对该工装车的电喷标定参数和喷油系统匹配进行排查，并且对喷油脉宽、转速、进气压力、空燃比、节气门位置和点火提前角等信号进行对比分析。节气门的进气阶段，节气门阀片压差在600～900pa范围为正常，但缸内的二次喷油脉宽不正常。经重新匹配标定了急加速工况的二次喷油参数，解决了转速瞬时下降问题。
另外，在节气门体与塑料进气歧管间增加结构形式如图5所示的导流板，以降低节气门快速开启时阀片后部的气动紊流，以减小急踩油门时节气门的流噪声。并利用计算流体力学（CFD）分析技术,优化导流板的片数、缝隙间隔、厚度、布置角度等结构参数，最优化设计出流体性能最佳的节气门导流板。并且，利用有限元（FEA）对导流板进行结构刚度分析，保证其设计达到一阶模态在1500赫兹以上的结构刚度，并必须通过发动机台架的耐久强度试验。通常，导流板采用与进气歧管相同的材料，以保证其良好的密封性、铸造精度、一致性和成本等性能。但是，在节气门体与进气歧管之间增加的导流板可能会影响发动机的进气性能，通过发动机台架的性能测试验证，并未降低发动机的扭矩、功率和油耗等关键性能指标。
为了提高发动机舱到车内的隔吸声水平，降低车内对节气门噪声的灵敏度，对前壁板内外的隔音材料都提高了其声学性能，发动机舱内的前壁板隔热垫内增加了PVC夹层，驾驶室内的前壁板隔音垫内增加其EVA质量层的厚度。同时，加强了对车身密封性的控制，通过增加前壁板的涂胶量、增加前壁板上线束过孔的密封胶套或海绵厚度和增加车身空腔阻隔材料等措施，进一步提高车身的隔吸声水平。
通过加强电喷匹配、增加导流板、提高前壁板声学包装性能和加强车身密封性的四项优化措施，经装车实施后飞主观评价，节气门啸叫显著降低，大大降低了市场用户的投诉风险，并显著提高了该车的加速噪声品质。
利用LMS的SCADAS数采系统，在发动机舱的节气门上方10cm处和车内驾驶员位置布置麦克风，在怠速急加油工况进行噪声对比测试，并且同时采集进气歧管压力传感器、进气歧管温度传感器、节气门位置传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、喷油器传感器、点火输入/输出等动力总成电控系统的信号，以分析节气门啸叫问题的产生和传递机理，便于快速有效地得到工程整改措施。
从车内/外噪声测试的瀑布图1上，可得出：
（1） 从频谱上，节气门啸叫为宽频带噪声；
（2） 从时域上，发动机噪声比节气门噪声滞后Δt,约0.1秒；
（3）节气门啸叫经车身的隔吸声作用后，则传递到车内的噪声主要集中在1000Hz频率以内，正好在人耳的声音敏感频率范围之中，所以被驾乘人员感知和引起抱怨。
从节气门开度、发动机转速和声压信号测试数据图2的对比分析，发现在怠速工况下的节气门快速开启后，发动机转速并没有快速跟随上升，反而在下降了50rpm之后才开始上升。所以，发动机转速的瞬时降低使节气门噪声与发动机噪声之间的差异更加明显，而无法完全掩盖其节气门啸叫，使得节气门啸叫更容易被辨识或感知。所以，借助于EMS的标定系统工具，对该工装车的电喷标定参数和喷油系统匹配进行排查，并且对喷油脉宽、转速、进气压力、空燃比、节气门位置和点火提前角等信号进行对比分析。节气门的进气阶段，节气门阀片压差在600～900pa范围为正常，但缸内的二次喷油脉宽不正常。经重新匹配标定了急加速工况的二次喷油参数，解决了转速瞬时下降问题。
另外，在节气门体与塑料进气歧管间增加结构形式如图5所示的导流板，以降低节气门快速开启时阀片后部的气动紊流，以减小急踩油门时节气门的流噪声。并利用计算流体力学（CFD）分析技术,优化导流板的片数、缝隙间隔、厚度、布置角度等结构参数，最优化设计出流体性能最佳的节气门导流板。并且，利用有限元（FEA）对导流板进行结构刚度分析，保证其设计达到一阶模态在1500赫兹以上的结构刚度，并必须通过发动机台架的耐久强度试验。通常，导流板采用与进气歧管相同的材料，以保证其良好的密封性、铸造精度、一致性和成本等性能。但是，在节气门体与进气歧管之间增加的导流板可能会影响发动机的进气性能，通过发动机台架的性能测试验证，并未降低发动机的扭矩、功率和油耗等关键性能指标。
为了提高发动机舱到车内的隔吸声水平，降低车内对节气门噪声的灵敏度，对前壁板内外的隔音材料都提高了其声学性能，发动机舱内的前壁板隔热垫内增加了PVC夹层，驾驶室内的前壁板隔音垫内增加其EVA质量层的厚度。同时，加强了对车身密封性的控制，通过增加前壁板的涂胶量、增加前壁板上线束过孔的密封胶套或海绵厚度和增加车身空腔阻隔材料等措施，进一步提高车身的隔吸声水平。
通过加强电喷匹配、增加导流板、提高前壁板声学包装性能和加强车身密封性的四项优化措施，经装车实施后飞主观评价，节气门啸叫显著降低，大大降低了市场用户的投诉风险，并显著提高了该车的加速噪声品质。
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