汽油机燃烧噪声的多元回归分析

为了更合理地评估发动机燃烧噪声,将燃烧噪声按传递路径不同分为直接燃烧噪声和间接燃烧噪声。基于两种燃烧噪声的传递函数不随发动机工况变化而变化,在每个频率下建立缸压、缸压引起的转矩力与燃烧噪声之间多元回归模型并求解回归系数,得到相应频率下的直接燃烧噪声和间接燃烧的传递系数。对25 Hz~20 000 Hz频率范围内两种燃烧噪声传递函数进行了计算和分析,结果表明:在各个中心频率下的多元回归模型拟合度较高,说明应用此方法获取的直接和间接燃烧噪声传递系数比较准确;直接燃烧噪声和间接燃烧噪声的传递函数在2 000 Hz左右频率段均存在峰值;该汽油机在25 Hz~1 250 Hz频率范围内,间接燃烧噪声高于直接燃烧噪声,在1 250 Hz~20 000 Hz频率范围内,直接燃烧噪声高于间接燃烧噪声。     

内燃机机械噪声与燃烧噪声识别

针对内燃机噪声识别问题,建立数学模型并编制相应的程序,实现燃烧噪声和机械噪声的频谱分离和A计权声功率级计算.以单缸四冲程汽油机为例,通过构造包含干扰噪声的理论算例仿真识别,验证了程序的准确性和实用性.识别结果表明,分离前/后的燃烧噪声和机械噪声的频谱吻合良好,声功率级误差很小.     

汽油机燃烧压力与燃烧噪声分析

为了深入研究汽油机的燃烧噪声产生的机理,达到在发动机设计阶段实现对燃烧噪声预测目的,提出根据汽油机的气缸压力与压缩压力计算燃烧压力与燃烧噪声的方法。采用FFT方法对缸内压力、压缩压力、燃烧压力以及气体共振激励力进行了频谱特性分析,确定了各频带范围内燃烧噪声的贡献量。理论分析结果表明:在小于1 000 Hz的频率下,压缩压力引起的噪声占主要地位,在1 000~10 000 Hz的频率段,燃烧噪声占主导,而在大于15 000 Hz的频率范围内,气体共振激励力引起的噪声较大。在中频段汽油机的转速对燃烧噪声的影响较大。     

燃烧噪声传递函数的改进遗传算法计算及分析

为改善传统的多元线性拟合传递函数方法所具有的局限性,更准确地进行内燃机燃烧噪声分析与预测,本文采用改进的遗传算法对燃烧噪声传递函数和机械噪声进行寻优计算.首先在相同工况下改变喷油策略计算得到燃烧噪声传递函数,并通过实验验证了燃烧噪声传递函数的不同负荷下的一致性规律;随后根据这一规律,在负荷特性下计算燃烧噪声传递函数,并结合缸压数据预测不同喷油策略下发动机总噪声水平.结果表明:改进遗传算法在计算燃烧噪声传递函数方面更具优势,通过负荷特性数据进行计算能够准确得到燃烧噪声传递函数和机械噪声,并且对总噪声的预测偏差均小于2％.     

基于变分模态分解和鲁棒性独立成分分析的内燃机缸盖振动信号分离

针对缸盖振动信号中燃烧信号和活塞敲击信号在时频域混叠严重难以分离的问题,用基于VMD和RobustICA的方法分离各独立源信号。通过试验测量内燃机单通道缸盖振动信号,首先对测得的信号进行消除趋势项及滑动平均等预处理,用VMD算法对预处理后的信号进行分解;然后用RobustICA算法提取独立成分,并用组合模态函数法对时域和频域相似性较高的分量成分进行组合;最后结合频谱分析、连续小波变换、相干函数法及倒拖试验对分离得到的结果进行识别验证。研究结果表明：在不同的试验工况下,该方法可以有效地从缸盖振动信号中分离出燃烧信号和活塞敲击信号。     

汽油机燃烧噪声分离与预测研究

为控制发动机噪声,在发动机开发设计阶段对燃烧噪声进行预测,提出通过计算某发动机燃烧噪声传递函数,并将该传递函数用于发动机设计阶段燃烧噪声预测的方法。利用声级的叠加原理及发动机气缸压力分离方法,提取发动机的燃烧噪声以及引起燃烧噪声的燃烧压力,建立燃烧噪声传递函数求解模型,计算得到了该发动机的燃烧噪声传递函数。结合传递函数与同平台新机型的模拟缸压信号,获得新机型的燃烧噪声,并通过实验进行验证。实验证明本文提出的方法可以用于同平台新机型开发过程中燃烧噪声的预测与评估,对汽油机燃烧噪声控制及提高声品质具有非常重要的意义。     

柴油机活塞敲击振动影响因素研究

以某12150型柴油机为研究对象,分析了活塞的受力情况,建立了活塞敲击的动力学模型;进行了柴油机台架试验,并采集了倒拖工况下的缸内压力及机体振动信号;通过分析机体振动信号的时频特性及柴油机工作时序验证了敲击模型的准确性;基于此模型,分析了活塞在气缸内的运动规律,并分别研究了活塞装配间隙、曲轴转速对活塞敲击时刻及敲击动能的影响,揭示了活塞敲击激励与活塞装配间隙以及转速的本质联系,为利用振动信号监测缸套磨损状况提供了理论基础。     

配缸间隙对发动机机体振动噪声影响研究

分析活塞配缸间隙对活塞2阶运动的影响,优化活塞动力学特性,对于发动机减振降噪具有重要意义。以非道路4缸高压共轨柴油机为研究对象,建立了活塞动力学计算模型及整机多体动力学计算模型,进行了配缸间隙对活塞动力学与发动机机体振动噪声影响的仿真分析;对机体和曲轴进行模态试验,验证了有限元模型的准确性。通过整机的仿真分析,结果表明:配缸间隙增大后,摩擦平均有效压力依次减小;活塞敲击力先小幅减少,然后急剧增大,最后趋于稳定。在主推力侧,不同配缸间隙计算方案均在2阶谐次下出现最大振动峰值;在次推力侧,振动在800～3 000 Hz频段内差异比较明显,在2 000～3 000 Hz频段内差异尤为显著。机体噪声的1/3倍频程分析显示不同配缸间隙计算方案在中心频率500Hz时出现最大声功率级。     

基于参数优化VMD-CWT的柴油机噪声源分离

针对变分模态分解(VMD)参数选择盲目、低效的问题,本文以相关系数和裕度因子作为判断指标,提出了一种参数优化变分模态分解(Optimised Variational Mode Decomposition,OVMD)方法。将该方法引入柴油机噪声源识别领域,将柴油机顶部单通道信号分解成多个信号分量,再通过连续小波变换(CWT)提取分量时频特征,最后通过相干分析和倒拖试验进行分离结果验证。结果显示,本文提出的方法能够有效地分离出柴油机燃烧噪声、活塞敲击噪声。     

IVMD融合RobustICA的内燃机噪声源分离

为了准确分离识别内燃机的主要噪声源,提出了一种改进变分模态分解融合鲁棒独立分量分析的方法。首先,针对变分模态分解方法的分解数选择问题进行了算法优化,提出了基于重构信号能量比和中心频率的改进变分模态分解方法,并利用仿真信号进行了验证;其次,进行了内燃机噪声试验,利用改进变分模态分解将单通道信号分解成多个信号分量,根据信号分量与源信号的互信息主要分量识别,克服了主要噪声分量选择客观依据不足的问题;最后,通过鲁棒独立分量分析提取主要噪声分量的独立成分,并结合相干分析和时频分析进行噪声源识别。结果显示,所提出的方法能够有效进行噪声源分离,可成功识别出燃烧噪声、活塞敲击噪声和空压机噪声等内燃机主要噪声源。     

乙醇汽油对发动机排气噪声影响的试验研究

在发动机上试验研究了发动机燃用乙醇汽油燃料对发动机排气噪声的影响。研究结果表明:外特性下排气噪声的变化规律与汽油相同,随转速增加而增大;与汽油(E0)相比,在中、低转速下E10和E10W的排气噪声下降,最大下降6 dB(A()E10,2 000 r/min下),而高转速下排气噪声上升,最大上升5 dB(A()E10和E10W,6 000 r/min下);总体上看,E10W的排气噪声要高于E10。     

基于混沌特征的内燃机缸壁间隙检测的研究

以DA462发动机台架为实验对象,分别采集了转速为1500r/min时,缸壁间隙为0.03mm、0.06mm和0.12mm时发动机一缸和四缸的振动信号,和当转速为1500r/min,缸壁间隙为0.03mm时发动机正常工况和倒托工况下的振动信号,分析了发动机的燃烧激励对振动信号的影响,利用Matlab对采集的振动信号进行处理并得出准相图和Poincare截面图,通过对比可以得出,准相图和Poincare截面图作为混沌特性的特征参数,其膨胀和分散程度可以作为识别发动机的缸壁间隙的依据。     

甲醇裂解气对发动机爆震的影响

在基础燃料汽油机进气段加入少量甲醇裂解气,体积分数分别为1%;3%;5%,在一台四缸汽油发动机转速1400r/min。相同循环喷油量的稳态工况下,随着甲醇裂解气体积分数和乙醇体积分数的增加,燃烧缸压和放热率峰值逐渐降低,燃烧持续期逐渐增加,爆震得到有效抑制。     

内燃机缸压调整后活塞的优化设计

内燃机是大多数机动交通工具动力的直接来源,其各方面的指标参数关系到整体性能的发挥。比如内燃机缸压,就是一个非常重要的指标参数,影响到内燃机的燃烧效率和转化效率。通常情况下,如果内燃机的缸压不合适可以进行必要的调整,但在调整缸压后,相应的其他部件的参数也需要随之做出调整。尤其是内燃机活塞,必然要受到缸压调整的影响,需要进一步优化设计。本文结合对某柴油内燃机的缸压调压试验,对活塞进行了优化设计,利用AT-Pistions软件对活塞优化调整过程中的性能进行了仿真分析,获得实验数据,最终得出结论。     

ZNR2.4罗茨机械增压器性能试验研究

建立了机械增压器性能测试试验台，对自主研发的ZNR2.4罗茨机械增压器的绝热效率、容积效率、轴功率消耗和噪声等进行了试验研究,得到了ZNR2.4罗茨机械增压器性能随转速和压比的变化规律。研究结果表明：绝热效率受压比影响较大，压比在1.3附近时绝热效率最高；容积效率随着转速的提高而不断提高，当转速在3 500 r/min以上时，容积效率高于70%；轴功率随转速的提高不断增大，最大为0.7 kW；噪声随转速提高而增大，但声压级均值小于85 dB(A)，最大值不超过95 dB(A)。研究结论为罗茨机械增压器的后续改进和优化提供试验参考。     

基于双通道定位的柴油机辐射噪声盲分离研究

将基于延时差和强度差的双耳听觉空间定位理论用于柴油机辐射噪声的分离,探索双通道噪声信号分离的可行性。另外,由于柴油机辐射噪声中不可避免的时频域混叠及同一位置辐射的噪声存在多个激励源的问题,再针对双通道定位算法分离的结果进一步利用盲源分离方法进行分离。设计柴油机振动及噪声采集试验,为屏蔽其他缸的干扰源,仅裸露6号待测缸,而对其他缸对应的机体外表面进行消音棉和铅覆盖处理。分离结果表明,双通道算法相当于一种前处理"滤波器",能排除其他位置源的干扰,针对分离出的分量,再借助盲源分离方法能准确分离出机体侧辐射噪声中的燃烧激励成分和活塞敲击激励成分。而且相比于仅仅使用盲源分离方法,该联合噪声分离方案在分离复杂的柴油机辐射噪声上更为优越。     

瞬态工况壁面温度对燃烧噪声的影响

研究了直喷式柴油机瞬态工况壁面温度对燃烧噪声的影响机理。开展内燃机瞬态工况测试技术和测试方法研究,通过对瞬态与稳态过程的壁面温度差异的研究分析,从气体动力载荷和高频压力振荡两方面分析研究瞬态噪声与稳态噪声产生差异的机理。瞬态工况壁面温度高于同负荷同转速的稳态工况。壁面温度的差异导致两种工况下滞燃期的改变,影响燃烧压力和缸内压力升高率以及压力高频振荡的频率和幅值。结果表明,瞬态与稳态工况壁面温度的差异影响到动力载荷与压力高频振荡,是两种工况下燃烧噪声产生差异的主要二级影响因素之一。     

V型双缸柴油机噪声源及其激励源响应的识别分析

采用基于四阶累积量的JWSmICA技术,对V型双缸柴油机噪声源及其激励源进行识别。该技术首先在不同工况下利用单缸熄火法对机械噪声和燃烧噪声进行了分离与识别,得到了柴油机主要噪声源,然后把基于四阶累积量的联合近似对角化算法(JADE)及小波时频分析结合起来,对标定工况下噪声源的主要激励源响应进行了分离与识别,结合单缸熄火与ICA识别结果,找到了以气门落座冲击和活塞敲击为主的主要机械激励源与燃烧激励源。利用该技术分析得出了降低燃烧激励源响应的中低频振动能量是控制噪声源关键的结论。     

汽油机活塞组件的摩擦损失研究

基于一台三缸涡轮增压汽油机,分析了曲轴位置、连杆比以及发动机运行工况对活塞组件摩擦损失的影响。研究结果表明,在连杆比一定时,随着曲轴偏置量从0mm增加到15mm,活塞组件的摩擦损失量减小,在曲轴偏置为15mm时,活塞组件的摩擦损失量减少达到最优。然而,当曲轴偏置量增加到20mm后,活塞组件的摩擦损失量有所增加。当曲轴偏置量一定时(15mm),随着连杆比从0.29减小到0.25,活塞组件的摩擦损失逐渐减少;随着连杆比从0.29增加到0.31,摩擦损失有所增加。当转速从1000r/min增加到2000r/min时,活塞组件的摩擦损失有所增加,而随着转速一直增大,摩擦损失量有所降低。当转速在1000r/min时,随着负荷的增大,摩擦损失有所改善。而在3000r/min时,负荷对摩擦损失的影响并不明显。最后,对连杆比为0.25和0.31时,发动机不同运行工况下的摩擦损失进行了综合协同优化分析。     

基于多体动力学仿真技术的多缸发动机噪声预测

对一台四冲程直列四缸涡轮增压柴油发动机建模,使用多体耦合和有限元边界元来进行噪声辐射预测。对其进行多体动力学仿真,模拟这台发动机从1 500~4 000 r/min的工作状态,确定动力总成的激励大小,还特别估计出了作用在缸体上的作用力。在发动机动力系统的动态描述中,同时考虑气体压力对燃烧过程的影响和运动部件惯性力的作用。此外还评估了实际发动机的操作性能,曲柄和缸体都被视为自由体。依据ISO3744标准,基于著名的MATV方法,利用模态参与因子的缸体激励,计算出距发动机1m处的发动机噪声辐射大小。通过LMS Virtual.Lab工具,对发动机动力总成的动态及振动噪声表现进行描述。