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基于角度域的汽油發電機組噪聲分析

作者: 發布時間:2021-04-07 08:16:09點擊:
 
 
  內燃機噪聲是由多個聲源構成的復雜噪聲,根據噪聲產生的性質可分為空氣動力性噪聲、機械噪聲、燃燒噪聲。這些噪聲的產生都與發動機工作過程及部件運動相關。在進行發動機燃燒過程分析以及氣門、活塞等部件的運動分析時,通常以曲軸轉角作為參數。研究這些參數隨曲軸轉角的變化規律,即角度域分析,因此,對振動噪聲信號進行角度域分析,能夠將發動機工況與振動噪聲問題相關聯,對發動機振動噪聲進行深入分析。前期已通過聲強法對一臺單缸汽油發電機組的噪聲源進行識別,確定該機組的主要噪聲源為排氣噪聲、進氣噪聲及缸頭噪聲,本文基于角度域對這三個噪聲源進行分析,判斷它們與燃燒過程、氣門運動過程之間的關系,確定影響它們大小的因素。
 
  試驗系統及步驟
 
  .1試驗系統
 
  試驗采用比利時LMS公司的SCADAMobile數據采集前端,同時采集曲軸轉角信號、轉速信號、氣缸壓力信號、進氣門和排氣門振動、缸體振動、排氣噪聲、進氣噪聲、缸頭噪聲,主要的測試量及傳感器見表1。試驗采用LMS公司的Test.1ab軟件進行信號采集,采樣頻率為25.6kHz,F頻率分辨率為lHz。
測試量及傳感器
 
  .2試驗步驟
 
  連接測試系統,設置測試參數,標定各傳感器的靈敏度;將編碼器與曲軸連接,并準確調整上止點位置信號:用火花塞一體式缸壓傳感器替換原機火花塞;根據空間位置布置加速度傳感器,本試驗將加速度傳感器布置在進排氣門搖臂上表征進排氣門振動,缸體振動傳感器安裝在缸體平面中心;聲壓傳感器加裝風罩。減小進排氣流及冷卻風對傳感器的影響,測量缸頭噪聲的傳感器布置在距離缸頭lcm處,進排氣噪聲測量分別在距進排氣口30cm處。并與進排氣口軸線成45度夾角的位置布置傳感器,減小進排氣流對傳感器的影響。試驗在半消聲實驗室進行,依據歐盟噪聲標準要求,設定機組功率3.75kW,轉速由發電機組自行控制在3000+150r/arin。待其穩定工作。機油溫度上升到正常工作的溫度時,開始進行測試。對采集到的時域信號進行處理,根據編碼器輸出的脈沖信號(1。/脈沖),完成時域信號到角度域信號的轉換,根據上止點位置對角度域數據進行對正。
 
  測試結果及分析
 
  試驗采集到時域信號及編碼器脈沖信號,通過軟件計算后可將時域信號轉換到角度域,得到缸壓、進排氣搖臂振動、缸體振動、進排氣噪聲、缸頭噪聲等信號隨曲軸轉角變化的角度域信號。通過對缸壓、進排氣搖臂振動的角度域信號分析結合上止點位置信號及配氣相位參數等,可得到各工作循環內發動機的工作狀態,圖1所示為發動機在兩個循環(發動機運轉4周)內。發動機的工作過程。
 
  通過角度關系將缸體振動信號對應到發動機各工作過程中,得到缸體振動信號與發動機工作狀態的關系,如圖2所示,從圖中可以看出,缸體振動在氣門開啟及關閉時有明顯的沖擊峰值,在氣缸壓力最大處時也有一個明顯的振動峰值,說明缸體振動受燃燒及氣門開啟關閉時的沖擊的影響。
 
  將進排氣噪聲及缸頭噪聲與發動機工作狀態相對應。得到進排氣噪聲、缸頭噪聲與發動機工作狀態及缸體振動的關系,如圖3所示,可以看出,缸壓最大點后機體振動出現較大的振動峰值,但沒有出現與燃燒噪聲相對應的較大的噪聲峰值,可知進排氣噪聲及缸頭噪聲與燃燒噪聲關系不明顯。排氣噪聲明顯與排氣門開啟過程相關。其噪聲最大時刻發生在進排氣重疊過程:而進氣噪聲和缸頭噪聲與進氣門開啟過程相關,同時其噪聲峰值缸體振動峰值相關,因此進氣噪聲和缸頭噪聲與配氣機構等產生的機械噪聲或氣動噪聲關系較大。
 
  結論
 
  本文通過汽油發電機組噪聲的角度域分析,將噪聲與發動機工作過程及機構運動過程對應起來,對進排氣噪聲、缸頭噪聲進行深入分析,得到與這些噪聲關系密切的影響因素。
 
  通過分析發現,此發電機組的缸體振動主要受燃燒產生的激勵及氣門開啟關閉時的沖擊影響:進排氣噪聲及缸頭噪聲與燃燒噪聲沒有明顯相關性,燃燒噪聲不是主要的噪聲源:排氣噪聲主要與排氣門開啟過程相關;進氣噪聲和缸頭噪聲與配氣機構等產生的機械噪聲或氣動噪聲關系較大。
 
  角度域分析可方便有效的得到振動噪聲信號與機構運動過程的關系??蓪πD機械的振動噪聲進行細化深入分析。

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