車輛與內(nèi)燃機(jī)振聲信號(hào)盲分離及噪聲源識(shí)別的研究.pdf

1、近幾年來(lái)，隨著中國(guó)的汽車和高速列車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，交通噪聲的問(wèn)題也越來(lái)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(mén)啟閉時(shí)的拍擊激勵(lì)和活塞行程換向時(shí)的敲缸激勵(lì)而產(chǎn)生的機(jī)械噪聲信號(hào)，與內(nèi)燃機(jī)燃燒激勵(lì)引起的燃燒噪聲都是典型的非穩(wěn)態(tài)時(shí)變信號(hào)，且都出現(xiàn)在活塞行程上止點(diǎn)附近，是內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)噪聲源診斷與識(shí)別的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)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(dòng)力噪聲，也是列車噪聲源診斷的難點(diǎn)

2、問(wèn)題。由于目前傳統(tǒng)的頻譜分析技術(shù)很難對(duì)這些復(fù)雜噪聲源進(jìn)行有效的識(shí)別與分離，因此，對(duì)汽車內(nèi)燃機(jī)和高速列車牽引系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲特性和噪聲源進(jìn)行系統(tǒng)、深入的識(shí)別分析研究很有必要。本文圍繞這些問(wèn)題主要開(kāi)展了以下研究工作：
　　對(duì)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(guò)程進(jìn)行了研究，通過(guò)仿真和實(shí)際內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)信號(hào)驗(yàn)證了AGST是具有更高的時(shí)-頻分辨率。采用AGST對(duì)某4缸4沖程內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵部件振動(dòng)信號(hào)和關(guān)鍵位置的噪

3、聲信號(hào)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(lì)(包括氣門(mén)拍擊激勵(lì)、活塞敲擊激勵(lì)和往復(fù)慣性力激勵(lì)等)引起的振動(dòng)(噪聲)成分和各種燃燒激勵(lì)引起的振動(dòng)(噪聲)成分都能較為準(zhǔn)確地被識(shí)別出來(lái)。
　　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(guò)仿真信號(hào)和實(shí)際內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)信號(hào)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(wèn)題和EEMD的模態(tài)分裂問(wèn)題的同時(shí)還

4、能夠在極大程度上抑制白噪聲在信號(hào)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(duì)某4缸4沖程內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)信號(hào)中的機(jī)械激勵(lì)和燃燒激勵(lì)成分進(jìn)行了分離與識(shí)別研究，并與相同轉(zhuǎn)速下倒拖工況的振動(dòng)信號(hào)分解結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，該內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)信號(hào)中的機(jī)械激勵(lì)成分和燃燒激勵(lì)成分能夠得到有效分離和識(shí)別。
　　采用MEEMD和AGST相結(jié)合的方法對(duì)某4缸4沖程內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)成分對(duì)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(lì)成分能夠被準(zhǔn)確識(shí)別，通過(guò)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(dòng)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(duì)高速列車牽引系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲特性和主要噪聲源進(jìn)行了識(shí)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(lái)自輪軌激勵(lì)噪聲、空氣動(dòng)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(duì)高速列車牽引系統(tǒng)噪聲特性隨運(yùn)行時(shí)速的變化情況進(jìn)行