行驶性能

NSS减震降噪技术研发者感想 Vol.01

挑战静谧度高的柴油发动机

NSS减震降噪技术, 追求发动机声音带来的“人马一体”

发动机性能研发部 森恒宽 神田靖典

专门研究柴油发动机特有的咔嗒咔嗒敲缸音的技术人员, 他们是发动机性能研发部的森恒宽和神田靖典 二人对此前不明原因的敲缸音发生源进行了深入研究, 通过对发动机本身的特殊技术改造, 大幅降低了敲缸音。 这就是不断挑战解决问题的 技术人员永不言弃的执着精神, 和颠覆常识的构想所获得的成功。

森恒宽 发动机性能研发部

神田靖典 发动机性能研发部

以柔和的发动机声音实现“驾乘愉悦”。 声音担当部门从燃烧技术着手开始了研究。

马自达所追求的“驾乘愉悦”,是驾驶汽车时感受到的各种感觉综合的结果。全身感受到的让人心跳的加速感及方向盘操控感自不待言,耳朵听到的发动机声音,也是实现驾乘愉悦的重要因素。 马自达公司有专门针对发动机的震动及噪音的研究开发部门,森恒宽对柴油发动机的敲缸音进行了长年研究。“柴油发动机一直存在着噪音大的课题,我觉得如果对这个噪音进行探究,其价值将会大幅提升”(森)。 当时的柴油发动机开发首先关注行驶、省油、环保性能,声音是后半阶段才考虑。

“敲缸音是由于燃烧爆发力使发动机发生震动而产生的,然而应对措施仅仅是在发动机声音大的部位帖上隔音材料,这样的措施无法将敲缸音降低到可接受程度”(森)。 于是森等声音担当部门的技术人员从燃烧技术入手开始了研究。“希望能在柔和的发动机声音中享受驾驶乐趣,这一定能带来驾乘愉悦”。 森等研究人员的强烈愿望逐渐被周围的人接受,从开发初期就与相关部门密切协作,形成了合作开发的体制。他们着眼于不依靠隔音材料,而是消除敲缸音的根源,从这里入手,取得了实际成果,在欧洲为主的国际市场上,马自达的发动机逐渐获得了好评。

着手寻找咔嗒咔嗒音产生的原因

“即使如此,仍有无法查明的因素。 柴油发动机特有的咔嗒咔嗒音的根源,来自发动机的活塞附近,但是在发动机运转状态下进行调查是非常困难的。此时神田研究员加入了声音开发团队”(森)。 神田靖典是在马自达实现了转子发动机实用化的技术人员,拥有丰富的发动机设计和试验经验,尤其对发动机内部的检测技术十分精通。 “刚开始与森田技术员一起搞柴油发动机研究时,感觉到森先生对解决声音问题的执着精神非常强烈。然而发动机的内部构造非常复杂,想在此处探明原因需要专业知识。为了森先生的愿望,也为了柴油发动机的未来,我决定在自己擅长的领域里解决这个问题”(神田)。 就这样,针对柴油发动机敲缸音的研究,逐渐进入到了发动机内部。

NSS减震降噪技术研发者感想Vol.02

以革新的机制解决敲缸音

迄今为止不明原因的“敲缸音”秘密解开瞬间 首先查找敲缸音的发生原因。 “不在发动机运转状态下是无法查找声音来源的”(神田)。如何对高速运转的发动机内部状态进行检测?神田先生在过去经验的基础上,进行了反复试验。 后来找到了方法,在活塞及连杆处用耐高温的特殊粘合剂固定安装若干个探头,在不影响发动机运转的前提下,可以检测到部件在实际运转状态下的震动及伸缩情况。 依靠这种独特的检测装置,获得了令人意外的研究结果。敲缸音的产生是由于燃烧爆发,加上活塞附近的共振形成的。至此,过去原因不明的柴油发动机敲缸音的产生原理终于解开了。

灵感使震动降低一半

接下来就是解决敲缸音的措施。对此我有个模糊印象,神田先生以为按过往的经验,只要在活塞安装抑制震动的部件,就能抑制共振。 然而,活塞的工作温度极高,这一想法并不现实,于是就从活塞销的中心孔开始入手。 “活塞销是中空部件,想要安装什么东西只有装在这里。从活塞销的横断面来看,中间部分是固定的,两侧有上下摆动的负重减震器自然上浮”(神田)。

这一部件起着“减震装置”的作用

“我感觉这样的想法没错,然而在实际检测之前,是否能按预想的状况工作,心里也没底”(神田)。 实施的结果显示,“共振水平从最高的3.5kHz左右降低了约一半,大家对此感到很兴奋,情不自禁要与周围的同事握手”(神田)。 就这样,依靠技术人员的执着努力和灵感,“NSS减震降噪技术”这一革新技术终于诞生了。

NSS减震降噪技术研发者感想Vol.03

声音控制支撑着内燃机的进化

相关部门密切协作,将独创构想实用化。 “ONEMAZDA”体制构建的实用化之路。

找到解决问题的途径后,需要做的工作还有很多。 “要达到实用化需要解决许多问题,比如在高温且高速动转的活塞上安装这个部件是否合适? 这是个严峻的问题”(森)。采用怎样的构造才能保证强度?“要做出绝对不会坏的部件”,在这一决心之下,从发动机设计到性能可靠性部门,从各个角度对其耐久性进行了反复改进。 另外,从技术能力上来说,还需要量产技术。为了实现量产,必须将通常0.1mm的加工精度进一步提升到0.01mm的高精度。 森和神田先生来到生产技术部门,反复说明这项技术的重要性。“生产部门的负责人说:“既然是如此重要的部件,即使是以前未做过的精度也要做出来”(神田)。

另外,在量产时,对每个部件进行仔细检查,是否符合3.5kHz的震动频率,震动频率若出现误差,会先对其进行精加工,进行微调整。 “这是负责管理量产的生产部门想出的工艺措施。有许多我们想象不到的生产工艺上的这些改进措施,集中到了这一小小的部件上”(森)。 就这样,长年研究柴油发动机敲缸音所诞生的Natural sound smoother(自然柔和声音)技术,在被他们的执着精神所打动的相关部门的协作体制下,形成“ONE MAZDA”,最大限度地发挥各部门的力量,实现了实用化。

对发动机声音永无止境的追求, 支撑打造马自达的理想汽车。 Vol.02

降低柴油发动机敲缸音,对实现“驾乘愉悦”发挥了巨大作用。 “令人不快的噪音应该消除,但发动机柔和的声音也是助力舒适驾驶感的重要因素。从此次开发中我们也意识到了这一点”(森)。 “驾驶者不仅对于车辆的加速,而且从所听到的发动机声音也能感受到加速的快感。过去的柴油发动机从低速缓缓加速时,常伴有不自然的敲缸音”。 “NSS减震降噪技术”技术的诞生,使从低速开始的缓慢加速中,也能享受到很自然的加速感觉”。 “我们的目标是,通过发动机声音来支撑“人马一体”,让驾驶变得更愉快,我们希望设计出这样的声音”(森)。

声音控制支撑着内燃机的进化

神田先生在思考着依声音支撑的内燃机的未来。 “马自达汽车对内燃机制造精益求精,正因如此,改善省油性能是永远的课题。 一般来说,高效率的燃烧是“强烈压缩后瞬间强烈爆发”,然而这样常常会导致发动机声音增大。换言之,良好的省油性能需要良好的声音控制才能实现。 考虑到这一点,此次的新技术也仅仅是开始,我们要开发能应对任何燃烧状态的技术,这关系到今后内燃机技术的进步”(神田)。

通过声音控制技术来追求马自达的造车理念。对看不见的声音进行分析控制,终于来到了今天的再出发起点。

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