車輛與內(nèi)燃機(jī)振聲信號盲分離及噪聲源識別的研究.pdf

1、近幾年來，隨著中國的汽車和高速列車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，交通噪聲的問題也越來越嚴(yán)重。內(nèi)燃機(jī)和牽引系統(tǒng)分別是汽車和高速列車的主要噪聲源。其中內(nèi)燃機(jī)氣門啟閉時的拍擊激勵和活塞行程換向時的敲缸激勵而產(chǎn)生的機(jī)械噪聲信號，與內(nèi)燃機(jī)燃燒激勵引起的燃燒噪聲都是典型的非穩(wěn)態(tài)時變信號，且都出現(xiàn)在活塞行程上止點(diǎn)附近，是內(nèi)燃機(jī)振動噪聲源診斷與識別的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。同樣，在高速列車底部機(jī)艙內(nèi)的牽引系統(tǒng)也包含豐富的機(jī)械、電磁、流體及空氣動力噪聲，也是列車噪聲源診斷的難點(diǎn)

2、問題。由于目前傳統(tǒng)的頻譜分析技術(shù)很難對這些復(fù)雜噪聲源進(jìn)行有效的識別與分離，因此，對汽車內(nèi)燃機(jī)和高速列車牽引系統(tǒng)的振動噪聲特性和噪聲源進(jìn)行系統(tǒng)、深入的識別分析研究很有必要。本文圍繞這些問題主要開展了以下研究工作：
　　對基于能量集中程度度量法的廣義自適應(yīng)S變換(AGST)的基本理論和實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了研究，通過仿真和實(shí)際內(nèi)燃機(jī)振動信號驗(yàn)證了AGST是具有更高的時-頻分辨率。采用AGST對某4缸4沖程內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵部件振動信號和關(guān)鍵位置的噪

3、聲信號進(jìn)行了研究，結(jié)果表明該內(nèi)燃機(jī)的各種機(jī)械激勵(包括氣門拍擊激勵、活塞敲擊激勵和往復(fù)慣性力激勵等)引起的振動(噪聲)成分和各種燃燒激勵引起的振動(噪聲)成分都能較為準(zhǔn)確地被識別出來。
　　在集總平均經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)理論基礎(chǔ)上，綜合目前的各種改進(jìn)方法，提出了改進(jìn)集總平均經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(MEEMD)，并通過仿真信號和實(shí)際內(nèi)燃機(jī)振動信號驗(yàn)證了MEEMD在有效抑制經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)的模態(tài)混疊問題和EEMD的模態(tài)分裂問題的同時還

4、能夠在極大程度上抑制白噪聲在信號中的殘余量，保證了分解結(jié)果的準(zhǔn)確性和完備性。
　　采用MEEMD和AGST相結(jié)合的方法對某4缸4沖程內(nèi)燃機(jī)振動信號中的機(jī)械激勵和燃燒激勵成分進(jìn)行了分離與識別研究，并與相同轉(zhuǎn)速下倒拖工況的振動信號分解結(jié)果進(jìn)行了對比驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，該內(nèi)燃機(jī)振動信號中的機(jī)械激勵成分和燃燒激勵成分能夠得到有效分離和識別。
　　采用MEEMD和AGST相結(jié)合的方法對某4缸4沖程內(nèi)燃機(jī)振動成分對輻射噪聲的貢獻(xiàn)量進(jìn)行了

5、研究。研究結(jié)果表明，引起噪聲輻射的主要激勵成分能夠被準(zhǔn)確識別，通過這種方法可以科學(xué)有效地指導(dǎo)內(nèi)燃機(jī)的低噪聲改進(jìn)工作，避免了內(nèi)燃機(jī)的振動烈度降低了，而噪聲水平?jīng)]有明顯改善的尷尬現(xiàn)象。
　　采用AGST對高速列車牽引系統(tǒng)的振動噪聲特性和主要噪聲源進(jìn)行了識別研究，確定了高速列車下部機(jī)艙內(nèi)牽引系統(tǒng)的噪聲主要來自輪軌激勵噪聲、空氣動力噪聲、冷卻模塊風(fēng)扇噪聲和牽引變流器電磁輻射噪聲。在此基礎(chǔ)上對高速列車牽引系統(tǒng)噪聲特性隨運(yùn)行時速的變化情況進(jìn)行