内燃机燃烧噪声的试验研究

发布时间：2017-11-02 16:06

  本文关键词：内燃机燃烧噪声的试验研究

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【摘要】：随着生产力的发展，柴油机向大功率和轻型化方向发展，其带来的振动噪声问题日益严重。国内外研究人员在内燃机噪声源识别和分离技术方面已经进行了很多的探索并取得了一定的进展。内燃机噪声源往往复杂多变，如能通过设计与搭建独立噪声源模拟试验台进行试验，获得独立的纯净燃烧噪声、机械噪声与空气动力噪声，得到各独立噪声源的特征和贡献量，对内燃机减振降噪而言，可为内燃机的声音品质设计提供精准的信息。本文主要以试验研究为主，同时结合理论分析，设计燃烧噪声模拟试验台并基于传递函数法来求解内燃机燃烧噪声。 在4120SG直喷式柴油机上设计与搭建了一种燃烧噪声模拟试验台。选择纯氧气和97号汽油作为助燃剂和可燃物，以两者的可燃混合气体作为压力脉冲源。设计了一种合适且简易的点火系统用于点燃压力脉冲源，喷油器形状的火花塞作为该点火系统中的核心组成元件，，根据柴油机第4缸原始装配喷油器和经典火花塞设计而得。 根据试验目的与实验室条件选取试验器材并搭建数据采集系统，以LabVIEW为平台编写数据采集程序，以实现数据采集任务和后期数据预处理，设计出了详细的试验测量方案保证成功采集燃烧脉冲压力及其辐射脉冲声压。 使用燃烧噪声模拟试验台中采集到的燃烧脉冲压力和主敲击侧、缸盖顶端、副敲击侧辐射脉冲声压求得柴油机相应侧燃烧噪声传递函数，柴油机副敲击侧燃烧噪声相干系数值相对较高，求得的传递函数模型相对准确。利用副敲击侧燃烧噪声传递函数和正常燃烧工况气缸压力求得直喷式柴油机副敲击侧燃烧噪声。采集正常燃烧工况下柴油机副敲击侧机体振动信号，采用抽区间法截取燃烧过程中压缩上止点附近时域信号片段，并从振动信号功率谱上验证副敲击侧燃烧噪声的求取结果。 研究结果表明本文中燃烧噪声模拟试验台能够满足试验研究目的，4120SG直喷式柴油机在正常燃烧空载工况下，纯燃烧噪声主要集中在中频段的1.1kHz和1.4kHz附近以及高频段的3.0kHz附近。
【关键词】：点火系统 脉冲压力 燃烧噪声 试验研究 传递函数 机体振动
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的目的和意义9-10
• 1.2 所选课题题目和课题的来源10
• 1.3 国内外研究现状10-12
• 1.3.1 内燃机燃烧噪声研究现状10-11
• 1.3.2 内燃机噪声源的识别及分离技术11-12
• 1.4 现阶段研究存在的问题12-13
• 1.5 本文研究的主要内容及技术路线13-15
• 第2章 内燃机表面辐射噪声15-24
• 2.1 机械振动基础15-16
• 2.1.1 振动的基本概念15-16
• 2.1.2 柴油机的振动16
• 2.2 声学基本理论16-19
• 2.2.1 声场基本物理量16-18
• 2.2.2 理想流体的声波方程18-19
• 2.3 内燃机主要噪声源及其特点19-23
• 2.3.1 内燃机主要噪声及其产生机理20-22
• 2.3.2 内燃机噪声信号的特点22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 内燃机燃烧噪声传递函数的试验测量24-44
• 3.1 燃烧噪声传递函数测量装置的设计24-31
• 3.1.1 燃烧噪声传递函数测量装置的原理24-26
• 3.1.2 点火系统和喷油器形状的火花塞设计26-30
• 3.1.3 可燃混合物的具体设计30-31
• 3.2 测试设备的选择和安装31-37
• 3.2.1 气缸压力传感器的选择和安装31-32
• 3.2.2 传声器的选择和安装32-35
• 3.2.3 电容式传声器的主要性能参数35-36
• 3.2.4 高性能数据采集设备36-37
• 3.3 基于 LabVIEW 的试验测试系统与测试过程37-42
• 3.3.1 测量系统布置图37-39
• 3.3.2 基于 LabVIEW 的数据采集软件39-41
• 3.3.3 燃烧噪声传递函数试验的测试过程41-42
• 3.4 燃烧脉冲压力信号42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 直喷式柴油机燃烧噪声的求取44-58
• 4.1 燃烧脉冲压力信号频谱分析44-46
• 4.2 辐射脉冲声压频谱分析及相干分析46-51
• 4.2.1 频谱分析46-49
• 4.2.2 相干分析49-51
• 4.3 柴油机燃烧噪声传递函数的求取51-54
• 4.3.1 传递函数的定义51-52
• 4.3.2 传递函数的求取52-54
• 4.4 柴油机燃烧噪声的求取54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 柴油机副敲击侧机体振动分析58-63
• 5.1 副敲击侧机体振动信号58-60
• 5.2 副敲击侧机体振动信号时域和频域分析60-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 总结与展望63-66
• 6.1 总结63-64
• 6.2 本文的创新点64
• 6.3 展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1132247