内燃机表面振动信号中燃烧激励响应信号提取方法的研究
发布时间：2020-12-14 07:29
利用内燃机表面振动信号提取燃烧激励响应信号,评价缸内燃烧状态,对实现内燃机燃烧过程在线监测、闭环控制及故障诊断具有重要的理论意义和实用价值。实际应用过程中,由于振动信号中包含有大量与燃烧无关的干扰信息,燃烧激励响应信号被淹没在诸多非燃烧激励响应信号中,导致燃烧激励响应信号的信噪比较低,很难直接从振动信号中识别出燃烧状态信息。本课题首先分析了燃烧激励响应信号与非燃烧激励响应信号间的耦合特点;针对振动速度和振动加速度信号中非燃烧激励响应信号的特点,分别研究了振动加速度信号和振动速度信号中非燃烧激励响应信号的剔除方法;基于仿真分析,提出了基于振动信号中与燃烧过程相关的参数描述激励信号高频成分含量,计算振动响应信号与激励信号间相位滞后角的方法。论文主要研究工作如下:1.机体表面振动信号与燃烧激励信号间关系的理论分析实测振动信号中包含大幅值的低频干扰信号,对该低频信号进行频谱分析后认为,该信号主要是由往复惯性力激励引起。某些工况下,该信号甚至淹没了燃烧激励响应信号,在振动速度信号中表现尤为明显,导致难以基于实测振动信号识别燃烧特征参数;基于Matlab/Simulink建立的振动系统模型,探索了...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１传感器布置示意图??
缸盖罩?曲柄转角产ＣＡ??图２－２振动加速度传感器安装位置?图２－３不同测点振动加速度信号??利用数据采集卡同步采集转速８０ＣＭ４００?ｒ／ｍｉｎ、转矩０￣５０?Ｎ．ｍ范围的缸内??压力、内燃机表面振动速度信号、振动加速度信号、磁电传感器与飞轮齿圈产生??的转角信号，以及与相位信号触发块产生的每转一个的同步信号，各通道的采样??频率均为５０ｋＨｚ。数据采集完成后，参考转角及同步信号，利用飞轮每一个齿对??应的曲轴转角和齿内的采样点数，将振动信号和缸压信号从时间域转到角度域。??转换原理如下：??图２－４所示为飞轮齿圈信号和同步?Ｍｉ?：????同步倌号?同步俚号??信号，Ａ沒代表每一个齿对应的曲轴转?ｌ６＿—：一”卜…??角，如图中Ａ、Ｂ两点之间对应的曲轴?＾??转角。ＡＡ／表示一个齿对应的采样点数，Ｉ丨＿?ＨＺ?１??Ｉ?Ｋ?采梓点Ｂｆ??假定曲轴转过某个齿时的转速近似不??变。这样，就可以利用Ａ沒与Ａ７Ｖ之间的?－一?｜??关系将振动信号和缸压信号进行线性插?８＿?＿?１０００?ｍｌ°?＿??采样点致??值
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【参考文献】：
期刊论文
[1]缸盖表面各振动响应信号耦合关系的分析[J]. 王洋,程勇,纪少波,兰欣. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]基于小波变换和Labview的内燃机振动信号处理[J]. 张春友,侯莹莹,生兆洲. 中国农机化学报. 2015(01)
[3]EMD小波阈值去噪在海工物探中的应用[J]. 吕邦来,张双喜,覃继. 港工技术. 2014(06)
[4]汽/柴油混合燃料对柴油机燃烧与排放特性影响的试验研究[J]. 于超,王建昕,王志,帅石金. 内燃机工程. 2013(05)
[5]独立分量分析在柴油机缸盖振动信号分离中的应用[J]. 康斌,向阳. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2012(04)
[6]Source Separation of Diesel Engine Vibration Based on the Empirical Mode Decomposition and Independent Component Analysis[J]. DU Xianfeng,LI Zhijun,BI Fengrong*,ZHANG Junhong,WANG Xia,and SHAO Kang State Key Laboratory of Engines,Tianjin University,Tianjin 300072,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(03)
[7]基于MEEMD的内燃机机体活塞敲击激励与燃烧爆发激励分离研究[J]. 郑旭,郝志勇,卢兆刚,杨骥. 振动与冲击. 2012(06)
[8]采用改进的集总平均经验模态分解法的内燃机气门拍击激励与燃烧激励分离的研究[J]. 郑旭,郝志勇,金阳,卢兆刚. 汽车工程. 2011(11)
[9]基于缸盖振动的柴油机喷油、燃烧信息检测研究[J]. 史玉鹏,刘建敏,许世永,贺立峰. 车用发动机. 2011(03)
[10]基于EMD-Wigner-Ville的内燃机振动时频分析[J]. 蔡艳平,李艾华,王涛,姚良,许平. 振动工程学报. 2010(04)
博士论文
[1]车辆与内燃机振声信号盲分离及噪声源识别的研究[D]. 郑旭.浙江大学 2012
[2]基于振动信号评价柴油机缸内燃烧状态的研究[D]. 唐娟.山东大学 2010
[3]基于柴油机缸盖振动加速度信号提取缸内燃烧过程信息的研究[D]. 纪少波.山东大学 2008
硕士论文
[1]基于振动信号识别缸内压力的研究[D]. 黄敏莉.山东大学 2012
[2]基于小波变换与独立分量分析的内燃机噪声源识别技术研究[D]. 王世栋.哈尔滨工程大学 2009
[3]基于希尔波特—黄变换（HHT）的海洋平台结构模态参数识别方法研究[D]. 刘俊斐.中国海洋大学 2007
本文编号：2916068
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１传感器布置示意图??
缸盖罩?曲柄转角产ＣＡ??图２－２振动加速度传感器安装位置?图２－３不同测点振动加速度信号??利用数据采集卡同步采集转速８０ＣＭ４００?ｒ／ｍｉｎ、转矩０￣５０?Ｎ．ｍ范围的缸内??压力、内燃机表面振动速度信号、振动加速度信号、磁电传感器与飞轮齿圈产生??的转角信号，以及与相位信号触发块产生的每转一个的同步信号，各通道的采样??频率均为５０ｋＨｚ。数据采集完成后，参考转角及同步信号，利用飞轮每一个齿对??应的曲轴转角和齿内的采样点数，将振动信号和缸压信号从时间域转到角度域。??转换原理如下：??图２－４所示为飞轮齿圈信号和同步?Ｍｉ?：????同步倌号?同步俚号??信号，Ａ沒代表每一个齿对应的曲轴转?ｌ６＿—：一”卜…??角，如图中Ａ、Ｂ两点之间对应的曲轴?＾??转角。ＡＡ／表示一个齿对应的采样点数，Ｉ丨＿?ＨＺ?１??Ｉ?Ｋ?采梓点Ｂｆ??假定曲轴转过某个齿时的转速近似不??变。这样，就可以利用Ａ沒与Ａ７Ｖ之间的?－一?｜??关系将振动信号和缸压信号进行线性插?８＿?＿?１０００?ｍｌ°?＿??采样点致??值
缸盖罩?曲柄转角产ＣＡ??图２－２振动加速度传感器安装位置?图２－３不同测点振动加速度信号??利用数据采集卡同步采集转速８０ＣＭ４００?ｒ／ｍｉｎ、转矩０￣５０?Ｎ．ｍ范围的缸内??压力、内燃机表面振动速度信号、振动加速度信号、磁电传感器与飞轮齿圈产生??的转角信号，以及与相位信号触发块产生的每转一个的同步信号，各通道的采样??频率均为５０ｋＨｚ。数据采集完成后，参考转角及同步信号，利用飞轮每一个齿对??应的曲轴转角和齿内的采样点数，将振动信号和缸压信号从时间域转到角度域。??转换原理如下：??图２－４所示为飞轮齿圈信号和同步?Ｍｉ?：????同步倌号?同步俚号??信号，Ａ沒代表每一个齿对应的曲轴转?ｌ６＿—：一”卜…??角，如图中Ａ、Ｂ两点之间对应的曲轴?＾??转角。ＡＡ／表示一个齿对应的采样点数，Ｉ丨＿?ＨＺ?１??Ｉ?Ｋ?采梓点Ｂｆ??假定曲轴转过某个齿时的转速近似不??变。这样，就可以利用Ａ沒与Ａ７Ｖ之间的?－一?｜??关系将振动信号和缸压信号进行线性插?８＿?＿?１０００?ｍｌ°?＿??采样点致??值
【参考文献】：
期刊论文
[1]缸盖表面各振动响应信号耦合关系的分析[J]. 王洋,程勇,纪少波,兰欣. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]基于小波变换和Labview的内燃机振动信号处理[J]. 张春友,侯莹莹,生兆洲. 中国农机化学报. 2015(01)
[3]EMD小波阈值去噪在海工物探中的应用[J]. 吕邦来,张双喜,覃继. 港工技术. 2014(06)
[4]汽/柴油混合燃料对柴油机燃烧与排放特性影响的试验研究[J]. 于超,王建昕,王志,帅石金. 内燃机工程. 2013(05)
[5]独立分量分析在柴油机缸盖振动信号分离中的应用[J]. 康斌,向阳. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2012(04)
[6]Source Separation of Diesel Engine Vibration Based on the Empirical Mode Decomposition and Independent Component Analysis[J]. DU Xianfeng,LI Zhijun,BI Fengrong*,ZHANG Junhong,WANG Xia,and SHAO Kang State Key Laboratory of Engines,Tianjin University,Tianjin 300072,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(03)
[7]基于MEEMD的内燃机机体活塞敲击激励与燃烧爆发激励分离研究[J]. 郑旭,郝志勇,卢兆刚,杨骥. 振动与冲击. 2012(06)
[8]采用改进的集总平均经验模态分解法的内燃机气门拍击激励与燃烧激励分离的研究[J]. 郑旭,郝志勇,金阳,卢兆刚. 汽车工程. 2011(11)
[9]基于缸盖振动的柴油机喷油、燃烧信息检测研究[J]. 史玉鹏,刘建敏,许世永,贺立峰. 车用发动机. 2011(03)
[10]基于EMD-Wigner-Ville的内燃机振动时频分析[J]. 蔡艳平,李艾华,王涛,姚良,许平. 振动工程学报. 2010(04)
博士论文
[1]车辆与内燃机振声信号盲分离及噪声源识别的研究[D]. 郑旭.浙江大学 2012
[2]基于振动信号评价柴油机缸内燃烧状态的研究[D]. 唐娟.山东大学 2010
[3]基于柴油机缸盖振动加速度信号提取缸内燃烧过程信息的研究[D]. 纪少波.山东大学 2008
硕士论文
[1]基于振动信号识别缸内压力的研究[D]. 黄敏莉.山东大学 2012
[2]基于小波变换与独立分量分析的内燃机噪声源识别技术研究[D]. 王世栋.哈尔滨工程大学 2009
[3]基于希尔波特—黄变换（HHT）的海洋平台结构模态参数识别方法研究[D]. 刘俊斐.中国海洋大学 2007
本文编号：2916068
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