基于S变换的内燃机加速过程进气噪声时频特性研究

以某四缸汽油机为研究对象,采用S变换技术对加速过程的进气噪声信号进行时频分析处理,研究进气噪声信号能量在时频域内的分布规律,以及其主要频率成分随转速和时间的变化特性,结果表明,发动机进气噪声是与其转速密切相关的非稳态信号,以基频为主,尤其是在低转速段,噪声信号能量几乎全部集中在由基频构成的线性调频带附近,但随着发动机转速的升高,噪声信号的幅值或能量逐渐增大,而且能量分布越来越广泛,频率成分也越来越丰富.     

基于阶比跟踪及共振解调的连杆轴承故障诊断研究

针对发动机连杆轴承磨损故障诊断中测取的机体振动信号非平稳、频率成分及故障机理复杂的特点,提出了基于阶比跟踪及共振解调的诊断方法。在加速工况下,分别将第3缸连杆轴承间隙调节为0.07、0.20和0.40mm,采集机体振动信号,结合同步采集的转速信号及第1缸外卡油压信号对振动信号的时频分布进行分析,发现振动信号在0.90～1.25kHz频带存在明显的冲击成分,其相位近似分布在第3缸燃爆相位附近,其幅值与连杆磨损程度成正比。在加速状态下对上述冲击成分包络解调及阶比跟踪后提取参数发现,连杆轴承正常、轻微及严重磨损工况的参数分别分布在0.48、1.00和2.50V附近,提取的参数能有效区分出这些工况。     

变频电机驱动轴系扭矩脉动特性试验研究

为研究变频电机扭振机理,采用信号分析方法建立了变频电机SPWM运行模式下扭矩谐波特性分析模型,在变频电机驱动轴系试验台上开展了升速过程中扭矩特性试验研究.结果表明:变频电机不仅会产生转速的多阶整数倍频分量,在转速频率附近也会产生若干间谐波分量,随着分量阶次的升高,相应阶次分量的幅值减小;弯曲振动对脉动扭矩的影响较小;随着转速的升高,扭矩脉动幅值越来越大;扰动情况下,脉动扭矩中出现了大量杂频分量,幅值较无扰动时大.     

柴油机发动机噪声测试与分析

我们利用LMS噪声振动测试系统,对汉马动力10.5L柴油机的整体噪声水平进行了测试实验。结果表明,随着发动机负荷的增加,发动机的1 m平均噪声声压级在中低负荷时增加趋势平缓,高负荷时增加趋势较明显。在不同负荷下,发动机的1 m平均噪声声压级随着发动机转速的增加而增加。在转速为1 000～1 400 r/min的范围内,发动机平均噪声声压级增长平缓,说明发动机中速运行平稳。实验测试数据表明该款发动机油底壳处的声压级最高,对发动机噪声声压级贡献最明显,发动机顶部、左前、左后、右前以及右后侧的声压级较低,对发动机噪声声压级的贡献较小。同时测试数据表明,此款柴油机的噪声主要来源于中低频噪声,频率主要分布于300～6 000 Hz范围内。发动机在满负荷不同转速工作时,机械噪声大于燃烧噪声,随着加速过程的进行,每个位置的噪声声压级都增大,在不同载荷状态下,发动机加速过程运行较为平稳,无明显的噪声峰值出现,其中以半载加速最为平稳。     

阶次分析在发动机进气噪声研究中的应用

进气噪声是发动机主要噪声源之一.为研究发动机转速对进气噪声的影响,采用阶次分析方法对一台车用四缸发动机的进气噪声进行了试验研究,首先分析进气口总声压级随转速的变化关系,并根据进气噪声阶次分析的特征分量分布,初步识别了其主要频率成分及相应噪声源,以及最大噪声产生时的发动机运行工况,分析结果可为发动机进气系统优化设计及噪声控制提供一定的参考依据.     

三级增压级试验件性能试验研究

本文针对大涵道比涡扇发动机增压级部件关键设计技术,对某型三级增压级试验件进行了总性能试验、级间参数测量试验、进气压力畸变试验以及声学测量试验等多项研究,深人分析了其试验数据。试验结果表明：增压级性能在全工况下达到或超过设计要求,级间匹配性能良好;综合畸变指数随着进口马赫数的增加而增加,跟均匀进气时相比,畸变时稳定工作边界向右下方偏移,喘振裕度相应减小：低转速时,增压级噪声的主要成分是叶片通过频率（BPF）及其谐波,但在低频区间上,许多离散的非BPF谐波分量也具有很大幅值,随着转速的提高,噪声频谱中的主要成分更加集中到BPF及其谐波分量上。     

直喷式柴油机燃烧压力高频振荡与燃烧噪声的关系

应用声响应法和Sysnoise声学软件进行模态实验和模态分析,研究燃烧噪声高频激励机理．通过有限元方法计算燃烧室空腔在点声源激励下的声压响应,确定了燃烧室空腔在激励力作用下产生较强烈的压力振荡的频率．通过测量发动机缸内压力和噪声,研究燃烧压力高频振荡频率和幅值与时间窗获取的燃烧噪声的关系．燃烧压力高频振荡频率与燃烧噪声高频成分具有很好的对应关系,较高的振荡幅值对应的燃烧噪声值较高．研究结果表明,燃烧压力振荡频率和幅值是影响燃烧噪声高频成分的主要因素．     

压气机启动过程动态压力分析

采用基于短时傅里叶变换(STFT)的方法对实测的压气机非稳态的动态压力信号进行了时频分析,发现压气机在启动过程中发生失速,失速团频率成分呈倍频关系,幅值较大。达到额定转速后,动态压力信号为稳定的周期信号,幅值较大的频率成分为上下游转子叶片的通过频率及其倍频。结合实测的叶片振动数据分析发现,压气机失速产生的气流激励引起了叶片异步共振。研究结果表明:STFT方法可以有效提取动态压力信号特征,确定动态压力中幅值较大的频率成分,为压气机叶片振动设计提供依据。     

基于小波包的二甲醚发动机复合燃烧爆震能量分析

为更好地检测判别二甲醚发动机复合燃烧爆震,试验研究复合燃烧中正常燃烧和爆震燃烧时缸内压力在各个频带的小波包能量分布,确定爆震燃烧时缸内压力的敏感频带,分析不同平均有效压力、不同发动机循环爆震燃烧时缸内压力在各个频带的小波包能量和能量熵分布。结果表明：正常燃烧时,缸内压力升高,加速度的波动幅值和各频带的小波包能量均很小;爆震燃烧时,缸内压力升高,速度波动幅值显著增大,波动时刻提前,各频带的小波包能量不同程度增大,爆震敏感频带频率为7.50～8.75 kHz的小波包能量显著增大;爆震燃烧时,不同平均有效压力、不同循环发动机缸内压力各频带的小波包能量、能量熵的分布规律相似,燃烧状态决定了小波包能量分布和能量熵分布,平均有效压力和循环对其分布无影响。     

基于频率解调方法的柴油机瞬时转速信号计算

运用磁电传感器测量柴油机转速时,对所得电压信号进行处理可得到瞬时转速。分别采用计数法和频率解调法得到了柴油机的瞬时转速,比较了结果的差异。不考虑齿轮的齿形和分度误差,计数法的幅值误差主要取决于采样频率,采样频率越大误差越小,因此需要很高的采样频率;而频率解调法误差主要来源于采样噪声和信号处理过程,该方法不需要很高的采样频率,从而降低了瞬时转速测量的硬件要求,具有很强的现实推广意义。     

基于爆发噪声信号的内燃机失火故障诊断研究

本文提出了一种利用爆发噪声诊断内燃机失火故障的新方法。通过高压进油管压力信号的分析,将爆发噪声信号以内燃机一个工作循环为周期分割成多段信号。采用重采样技术,使分段信号长度一致并保证在时域上对齐。用等高线图法对分段信号进行能量面积分析。实践证明该方法可以准确的诊断出多缸失火故障及失火气缸位置。     

小波包能量谱在内燃机噪声信号故障诊断中的应用

基于噪声信号的故障诊断方法具有易于实现离机、无损检测的优越性,将噪声信号故障诊断方法引入内燃机气门间隙故障诊断中。阐述了小波包能量谱提取的基本原理和方法,通过对内燃机在不同转速不同状态下运行时的噪声信号小波包能量谱的提取研究,确定了噪声信号能量波动范围。并在对比分析中发现,利用内燃机噪声信号在特征频带内的能量波动特征研究方法,可以有效识别气门间隙故障。     

基于小波分析的柴油机故障信号特征的提取

本文提出了一种新的柴油机表面振动信号的故障特征的提取方法，利用柴油机表面振动信号经过小波降噪处理，有效地剔除柴油机表面振动信号的噪声干扰，提高信号的信噪比。用小波包提取降噪后振动信号的能量特征参数。以表征柴油机故障特征，建立起能量到柴油机故障的映射关系。实际研究表明这一特征提取方法是有效的。     

基于变分模态分解和交叉小波变换的柴油机失火故障诊断

针对强噪声干扰下柴油机失火故障难以诊断的问题,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与交叉小波变换(cross wavelet transform,XWT)的柴油机失火故障诊断方法。该方法首先通过VMD将缸盖振动信号进行分解、自适应消噪及信号重构,再利用XWT对任意两个连续工作循环信号进行时频相关分析,进一步消除振动信号中的干扰噪声以提取柴油机燃烧特征,最后通过计算时频空间各缸能量占比进行柴油机失火故障诊断。通过对仿真信号分析及柴油机失火故障诊断,结果表明:该方法可以消除强噪声干扰,提取柴油机燃烧周期瞬态振动冲击特征,有效地识别柴油机失火故障。     

Effect of hydrogen addition to intake air on combustion noise from a diesel engine

This study investigates the characteristics of combustion noise from a diesel engine with hydrogen added to intake air. The engine noise with hydrogen addition of 10 vol% to the intake air was lower than that with diesel fuel alone at late diesel-fuel injection timings. A transient combustion-noise-generation model was introduced to discuss noise characteristics based on energy conversion from combustion impact to noise via structure vibration. The results show that the maximum combustion impact energy had a predominant effect on the maximum engine noise power for each cycle. Therefore, the combustion noise largely contributed to the total engine noise in an early stage of the expansion stroke. The dependences of engine noise on the diesel-fuel injection timing for different hydrogen fractions are discussed considering the characteristics of maximum combustion impact energy for each frequency.     

内燃机传动噪声识别的小波分析方法

为了降低内燃机噪声必须确定其噪声源。基于内燃机噪声信号非平稳和周期性的特点,用模拟数据说明了将小波分析应用于内燃机噪声信号分析的合理性,并利用连续小渡变换对一台车用发动机前、后端的噪声源进行了识别诊断,确定了发动机的噪声源,证明了小渡分析是内燃机噪声源识别的一种有效方法。     

基于独立分量分析的内燃机噪声信号分离

采用独立分量分析的方法对内燃机的噪声信号进行了研究。首先对独立分量分析的基本原理进行了简要的叙述,在FastICA算法的基础上建立了内燃机噪声的独立分量分析模型,并编制了相应的计算程序。以某四缸柴油机为研究对象测量了不同工况下的噪声信号,计算了这些噪声信号的统计峰度,确认其为非高斯信号,满足独立分量分析的基本要求。然后对测得的柴油机噪声信号进行了独立分量分析,将其分解为一系列不同的独立分量。为了了解各独立分量的时频分布,用小波变换的方法对它们进行分析,分析结果表明,这些不同的独立分量对应着不同的内燃机噪声源信号。     

基于变分模态分解和去趋势波动分析的柴油机振动信号去噪方法

为了解决柴油机工作时其振动信号的背景噪声对状态监测及故障诊断造成干扰这一问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)和去趋势波动分析(DFA)的柴油机振动信号去噪方法。该方法首先利用变分模态分解将振动信号分解为若干分量,再利用去趋势波动分析分别计算各个分量的尺度指数,根据尺度指数的值选取具有长程相关性的分量进行信号的重构,以消除振动信号中噪声。将该方法应用于仿真信号和柴油机故障振动信号中,取得了良好的消噪效果。     

基于凸轮型线优化的单缸汽油机噪声控制

针对某单缸汽油发动机怠速工况异响噪声问题开展了噪声源识别及其控制等相关研究。通过综合应用声品质主观评价、噪声频谱分析及三维声强分析等方法,识别出该异响噪声源为怠速工况配气机构动力学性能异常引起的高频气门落座噪声。为提升配气机构动力学性能,采用6段5阶多项式表征气门升程曲线,并根据运动学关系获得凸轮型线数学表达式,继而采用直接搜索法对凸轮型线进行基于多体动力学模型的优化设计。仿真结果显示,凸轮型线优化后可将影响气门落座噪声的进、排气门弹簧振荡幅值分别削减88%和91%。根据优化方案制作凸轮轴样件,并进行发动机声学试验,发现怠速工况异响噪声消除,整机噪声降低约4.0dB(A)。研究结果表明:通过优化凸轮型线提升配气机构动力学性能可有效提升该单缸汽油发动机声品质。     

发动机旋转式消音器的设计与研究

根据消音器消声原理与能量守恒定律,设计了一种新型旋转式消音器并进行试验研究。试验结果表明:旋转式消音器能够将发动机噪声转化成机械能及与空气的摩擦热,从而减少发动机的噪声。