(1)喷油泵本体放射噪声

(1)喷油泵本体放射噪声

关于喷油泵内部所产生的噪声的研究案例报告非常少,对于喷油泵噪声的发生原理,还有很多的不明点,因此还没有彻底的办法能有效地解决喷油泵本体噪声。本文将从喷油泵的试验、计算两方面来介绍相关的内容。

从经验上来讲,燃油喷射压力越高,噪声越大。过去的燃油喷射噪声的研究报告曾指出,出油阀的落座声对喷油泵噪声的贡献最大。但是,即使对出油阀采取轻量化设计,喷油泵噪声也仅有微小幅度的降低,这说明喷油泵噪声不仅仅只包含出油阀落座时产生的噪声。

基于以上背景分析,将研究重点放在喷油泵本体的柱塞-凸轮轴旋转往复运动系统上。综合应用模拟计算和试验分析,根据对喷油泵各部位的振动形态详细地分析,以试图讲明喷油泵噪声的发生原理。

图6-18是模拟计算所使用的模型。凸轮轴以一定速度旋转,燃油喷射压力作用在柱塞的上部,对柱塞-凸轮轴旋转往复运动系统的刚度、质量、阻尼所定义的运动方程式进行时间积分。由于总自由度数量非常多,方程非常复杂,使用通用机械分析软件ADAMS进行求解。

比较所求得的各个部位的振动加速度结果,可知幅值最大的是挺柱的上下振动。因此可以推测燃油泵噪声与挺杆振动有着直接的关系。在挺杆处嵌入超小型加速度传感器,测试其上下方向的振动,并同计算结果进行比较。

图示

图6-18 喷油泵的模拟模型

图6-19所示为柱塞受到的力、挺柱上下方向速度、加速度的实验值、计算值、设计值。挺杆的速度、加速度的计算值真实再现了实验值,该模拟模型的精度是可信的。

图示

图6-19 挺柱速度、加速度实验值和计算值的比较(https://www.daowen.com)

在燃油喷出时,由于压力急剧降低,挺柱所受到的力在短时间内消除,在挺柱、凸轮轴中所积蓄的势能转化为动能,使挺柱上下方向的速度急剧增加。而振动峰值相对于压力的峰值的滞后,也可以根据以上原理加以说明。

综上所述,喷油泵噪声不仅与燃油喷射压力有关,而且在燃油喷射结束时因急剧的压力下降也会产生振动施加在外壳或者调压器上,引起其表面的振动而产生放射噪声。

图6-20是相对于喷油压力喷油泵噪声实测值和挺柱振动的计算结果。同样,图6-21为相对于燃油喷射后的压力下降率的喷油泵噪声实测值和挺柱振动的计算结果。

图示

图6-20 喷油压力与喷油泵噪声、挺柱振动的关系

图示

图6-21 喷油率和喷油泵噪声、挺柱振动的关系

燃油喷射自身的高压力当然与振动噪声有很高的相关性,但燃油喷射后压力下降率对喷油泵噪声也有着不容忽视的影响。挺柱振动计算值的变化和喷油泵噪声的变化有着一致的倾向,以挺柱振动来代替噪声开展研究被认为是可靠的。

根据该模型所进行的计算,可知为了协调振动噪声与高压化相互矛盾的关系,必须找到最佳的平衡点。