對振動和噪聲發動機瞬時轉速測量的研究

王飛 齊鵬 林琪超

摘 要：發動機轉速（Revolutions per minute）是汽車發動機的重要性能之一，轉速能夠反映有效功率和最大轉矩等信息，汽車發動機在運行的過程中轉速是有一定的規律可循的。工作人員可以根據轉速來判斷發動機工作的實際情況。目前，通過轉速來判斷發動機性能的方法經常應用于實際工作中。本文作者以振動和噪聲信號為依據，對發動機瞬時轉速的測量進行研究。試圖為之提供行之有效的可行性建議。

關鍵詞：振動；噪聲；發動機；瞬時轉速

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

0 引言

汽車是現階段人們出行的必要工具，發動機是汽車的核心部分，因此，對汽車發動機的檢測是十分重要的。在對發動機進行檢測時，轉速檢測是基礎內容，而瞬時轉速的測量對于發動機的研究來講有著積極的意義，同時，基于振動和噪聲的測量方法是轉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行詳細介紹。

1 振動和噪聲測速方法的評價

對于汽車的發動機來講，轉速與振動和噪聲是存在著一定關系的。基于這種關系，可以將振動和噪聲作為對發動機轉速測量的實際依據。汽車的發動機在轉動的過程中其內部壓力是不斷變化的。眾所周知，發動機在轉動時采用的是活塞運動，而這種活塞運動在數學上是存在著函數關系的，是一種周期性的運動，而這種周期性的運動才是其產生噪聲和振動的關鍵因素，所以說通過噪聲和振動來測量發動機的瞬時轉速是有一定科學依據的。在實際的應用中通過噪聲和振動來測量汽車發動機的瞬時轉速，進而了解發動機存在的問題是很普遍的。一般來說在進行測量時主要采集發動機缸蓋處的振動信息和噪聲信息，并將采集的信息和正常發動機的信息進行對比從而得到相關的處理結果，通過結果來發現發動機存在的問題。這種采集方式在操作上十分簡單，并不需要復雜的流程，因此也廣泛應用于汽車發動機的檢測。

2 振動和噪聲測量發動機瞬時轉速的主要方法

上文已介紹了通過振動和噪聲的測速方法來測量發動機的瞬時轉速。在實際的測量中振動和噪聲測量為一個系統，其基本組成結構是單片機的控制程序。本文所研究的測量系統采用的是數字處理器作為基礎的設計，具體測量方案如圖1所示。

2.1 選取傳感器

傳感器是測量系統中最主要的工具，在瞬時轉速測量系統中，需要通過傳感器對振動和噪聲的信號進行采集，通過采集的結果來判斷輸出信號和汽車位移、速度之間的關系。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行預先處理，其中預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上，便可以使其與發動的缸蓋連接在一起，這就保證了傳感器和發動機的零距離接觸。接觸式傳感器在測量的過程中其探頭測量方向與發動機的振動方向是處于同向方向的。當發動機出現振動和噪聲時傳感器便會隨之振動，從而有效地收集信息產生電信號并有效輸出。

2.2 信號收集點的選取

當選擇完傳感器后，就需要選擇合適的位置來進行測量，測量的位置會直接影響測量的質量，對后期測量的結果有著深遠的影響。一般選擇測量點時要遵循以下兩點原則。第一點，要充分反映發動機的實際狀況，并且保證信號的穩定。第二點，要便于安裝和測試，同時不會對發動機的轉動產生任何影響，只有這樣才能夠真實地測量出發動機的振動和噪聲。根據實際的調查研究表明，汽車發動機的缸蓋和機身部位是比較合適的信號收集點，但根據測量結果顯示，缸蓋部位的傳感器更加容易接受到發動機的信號，其信息量更加的豐富，能帶來更多的價值，因此將信號收取點選取在發動機的缸蓋位置是最為合適的。

2.3 分析振動和噪聲的信息

當對汽車發動機的振動和噪聲信號進行收集之后就需要對其進行分析，通過合理的分析方法，將收集到的信號進行有效解讀，最終得出想要的結果。在信號分析的過程中實際上是將多種信息融合在一起進行分析的，綜合考察了信號的各項特征。除此之外，由于汽車發動機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，也較為復雜，在實際的分析過程中需要根據振動和噪聲的信號的周期性特點來強化信號分析的作用，一般會采用頻域內分析方法和時域內分析方法對信號進行詳細分析，最終得出有效的結論。

3 總結

綜上所述，汽車的發動機是汽車的重要組成部分，發動機的好壞能夠綜合的反應出汽車的性能。測量發動機的轉速在一定程度上能夠有效的了解汽車發動機自身存在的問題。發動機的瞬時轉速是存在一定變化規律的，在現階段的汽車發動機檢測作業中，通過檢測發動機的振動和噪聲來測量其瞬時轉速的方法已經非常普遍，并且廣泛應用于汽車檢測中。本文作者主要針對這種方法進行了詳細介紹，希望通過筆者的介紹能夠給相關人員提供一定的參考，在日后對汽車發動機進行測量時能有所借鑒。

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作者簡介：王飛（1987-），男，山東濟南人，本科，工程師，研究方向：力學計量。