086-基于LMS Pimento的某柴油機噪聲測試及分析

基于LMSPimento的某柴油機噪聲測試及分析馮垣潔，楊貴春，張強（中國北方發(fā)動機研究所，天津，300400）摘要：為研究某柴油機噪聲情況，對其進行了噪聲測試試驗，并使用LMSPimento分析系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析。研究表明，該柴油機下箱體以及油底殼噪聲輻射較大，主要噪聲是由燃燒激勵引起的響應，且噪聲變化隨外特性轉(zhuǎn)速點的增加增量平穩(wěn)。關(guān)鍵詞：LMSPimento柴油機噪聲試驗1引言隨著高功率密度柴油機功率增大、體積減小，重量減輕，其振動噪聲問題愈加嚴重，促使人們對柴油機的振動噪聲問題給予給多的關(guān)注。開展柴油機振動和噪聲試驗，研究振燥特性，可以為柴油機振動控制與噪聲抑制技術(shù)研究提供數(shù)據(jù)支撐。本文主要介紹基于LMSPimento分析系統(tǒng)的某柴油機噪聲試驗。通過開展柴油機整機噪聲評價試驗及聲源定位，對該柴油機噪聲情況作出評價，為進一步進行噪聲抑制提供參考依據(jù)。2LMSPimento系統(tǒng)簡介LMSPimento是LMS公司最新的專家級便攜式動態(tài)信號分析儀，它采用輕巧便攜式外觀設(shè)計，高性能的內(nèi)部配置，使之具備了大型試驗室系統(tǒng)的處理能力，可完成各類通用的數(shù)據(jù)采集與分析任務(wù)。包括：多通道試驗信號分析、聲-振測量、結(jié)構(gòu)試驗、聲學分析、旋轉(zhuǎn)機械…廣泛應用于航天航空、車輛、船舶、國防、機械、家電、通訊等領(lǐng)域的振動與噪聲測試分析。其中，聲學軟件包括：實時倍頻、1/3倍頻程、響應計算、語音清晰指數(shù)計算、聲功率測量等。3試驗內(nèi)容3.1整機噪聲測定試驗試驗前開啟所有輔助系統(tǒng)，測量試驗室的背景噪聲。采用雙表面法求取環(huán)境修正值：以柴油機為噪聲源，取柴油機1500r/min、3070N·m穩(wěn)定工況測量包絡(luò)柴油機主要噪聲輻射部位并終止于反射面上的最小矩形六面體作為基準體（除地面位置的面外，距離其它5個面各1m和2m建立假象空間），如下圖1。由于所在試驗室體積小于6倍被測包絡(luò)表面，不滿足自由聲場傳遞特性，不能使用雙表面法進行修正。根據(jù)現(xiàn)有目前狀況對測量結(jié)果進行環(huán)境修正。進行簡易噪聲測量方法試驗時，由于相鄰的兩個測點間相差3dB以上，表明聲源具有強指向性，因此本次測量采用9點工程法。測點位置見圖2所示。圖1假象空間圖圖2整機噪聲測點布置圖試驗工況選擇從800rpm~2300rpm，轉(zhuǎn)速每增加100rmp，全負荷工況，以及轉(zhuǎn)速為1500rpm及2450rpm下，負荷從10%到100%工況進行測試，分別測量柴油機九個位置的噪音，求出平均噪音。3.2聲源定位聲強探頭中間所用間隔塊針對的頻率范圍不同。本次試驗選用12mm，頻帶范圍為50Hz～6KHz。單元格分辨率為100mm×100mm。對柴油機前、左、右和頂面四個面噪聲進行聲壓級掃描測試。在柴油機左、右兩側(cè)面，距機體表面為20cm的平面上布置矩形分布的測點；前端距自由端20cm的平面上布置矩形分布測點；在頂面距離缸蓋罩20cm圖3頂面近場掃描測試框架圖4前面及左右兩側(cè)面近場掃描測試框架4試驗結(jié)果4.1整機噪聲評價試驗結(jié)果整機噪聲試驗結(jié)果見表1、2（限于篇幅，僅列出平均值）。表1負荷特性噪聲結(jié)果表2外特性噪聲結(jié)果4.2聲源識別試驗結(jié)果聲源識別試驗測試得出在1500rpm、2450rpm兩個轉(zhuǎn)速全負荷工況下，所測4個點的聲強云圖、聲壓云圖和等線圖，限于篇幅，僅列出兩個工況下前端測試云圖，如圖5~10所示。圖51500工況點前端聲強云圖圖61500工況點前端聲壓云圖圖71500工況點前端等高線圖圖82450工況點前端聲強云圖圖92450工況點前端聲壓云圖圖102450工況點前端等高線圖4.3數(shù)據(jù)分析由于本次試驗條件無法滿足，通過對穩(wěn)態(tài)下的負荷特性1/3倍頻噪聲進行擬合，獲得隨負荷變化聲壓特性。通過擬合發(fā)現(xiàn)，在1500rpm負荷特性下60%負荷0～2KHz、2450rpm負荷特性下70%負荷0～2KHz噪聲貢獻相對較小。且1500rpm負荷特性聲壓與2450rpm負荷特性聲壓趨勢相近，均為低負荷與高負荷頻帶貢獻較大。提取在1500rpm與2450rpm負荷特性下的9個測點位置變化譜圖，見圖11、12所示。1500rpm工況隨負荷變化第5測點（前端面）噪聲凸現(xiàn)。而2450rpm工況隨負荷變化在80%負荷下第5測點噪聲凸現(xiàn)。同樣對800rpm～2450rpm工況下的外特性點噪聲擬合進行擬合，表明發(fā)動機在外特性工況下噪聲遞增呈規(guī)律性，并可通過各測點在外特性點下，得聲壓譜圖進行說明，見圖13所示。圖111500rpm各測點下的噪聲變化圖122450rpm各測點下的噪聲變化圖13外特性工況下各測點噪聲圖譜對1500rpm工況下的滿負荷點以及2450rpm工況下的滿負荷點噪聲頻譜特性進行了提取，在1500rpm工況點下無突出貢獻頻段。2450rpm工況下則出現(xiàn)41Hz、800Hz與1KHz高貢獻頻段。對比2450rpm工況的20%與100%負荷，噪聲1KHz噪聲級無變化，低頻與高頻段被加強。5結(jié)論一、根據(jù)聲源識別測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該發(fā)動機在下箱體以及油底殼噪聲輻射較大。此特征為所有柴油機的一般特征。該柴油機增壓器為順序增壓，在1500rpm外特性點以下使用左排單增壓器。1500rpm外特性點以上使用雙增壓器。增壓器噪聲貢獻在聲源識別中并不突出。反而中冷器噪聲輻