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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