曲轴

发动机振动噪声研究现状,也是绝大多数发动

发布时间:2023/6/21 2:21:01   

发动机振动噪声研究现状,也是绝大多数发动机异响的主要来源

发动机噪声按照激励源的种类可以分为机械噪声、燃烧噪声和空气动力噪声,其中机械噪声和燃烧噪声的绝大部分都是通过发动机结构表面辐射出去的,因此也被统一归纳为发动机表面辐射噪声,而空气动力噪声是由于气流内部运动或与物体相互作用而产生,多来源于进排气系统和发动机风扇,这里主要介绍机械噪声和燃烧噪声这两类典型的发动机噪声,也是绝大多数发动机异响的主要来源。

发动机的机械噪声是指在周期性气体压力和运动惯性力的作用下,发动机零部件运转产生振动和冲击而导致的噪声,机械噪声主要包括活塞敲击噪声、配气机构噪声以及不平衡惯性力引起的整机噪声等,国外目前对发动机各类机械噪声的研究主要集中在对发动机各种典型机械故障导致的振动噪声信号进行特征识别与监测,Dolatabadi和Theodossiades等人使用准静态和瞬态数值代码对活塞动力学和发动机摩擦学进行了耦合模拟,通过在活塞主推力侧和副推力侧位置测量发动机缸体的振动加速度来监测发动机循环中活塞敲击故障的发生。Dolatabadi和Littlefair等人计算了发动机活塞通过润滑油膜对汽缸套的冲击所产生的辐射噪声,

得到局部冲击阻抗以及传递到缸套上的能量结果,并通过连续小波变换识别了活塞敲击及其频率特征,Buzzoni等人将二阶循环稳态分量作为活塞敲击噪声的基准参数,利用连续小波变换发现活塞敲击的峰值频段出现在3~5kHz,并比较了加速度传感器分别布置在气缸外壁和缸体推力侧两处所带来的结果差异。Flett和Bone研究了小负荷固定转速下的柴油机配气机构故障的识别与诊断,比较了多种分类算法对气门弹簧变形以及气门间隙异常这两种故障的检测精度,并发现朴素贝叶斯法的性能最好

国内方面,梁兴雨通过对曲轴激励与机体表面振动间传递关系的研究,发现机体群部表面振动是由轴系三维振动激励导致的,控制轴系振动可以降低群部表面振动,并建立了曲轴的扭纵耦合强迫振动模型,国杰等人建立了由配气机构引起内燃机结构振动的预测方法,并发现在低频范围内的配气机构振动主要与凸轮型线有关,而在中高频范围内的结构振动主要是由配气机构共振和气门气阀接触力导致的。

赵星将冲击响应法和阶次分析法用于非稳定工况下的柴油机轴系扭振计算,并基于等角度重采样的阶次分析法和自组织特征神经网络对轴系部件联轴器和减振器故障进行了诊断。蔡艳平等人提出一种基于改进局部二值模式与双向二维主成分分析的内燃机振动信号可视化故障识别诊断方法,并对8种气门间隙故障下的发动机缸盖振动信号进行了识别诊断。

王兆文等对比了经验模态分解、短时傅里叶变换和连续小波变换对内燃机配气机构气门振动解析结果,最后采用了计算量大但是解析精度最高的连续小波变换对气门加速度信号进行分解,并发现气门落座和气门摇臂碰撞是气门振动的最主要来源。综上所述,近年来国内外对发动机机械噪声的研究,包含了活塞组、曲轴系及配气机构等多个方面,有很多的研究已经集中在各种信号处理方法在发动机机械噪声信号的实际应用上。



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