米勒循环汽油机燃烧噪声诊断与优化

对某搭载米勒循环增压汽油机的SUV在低速高负荷区域出现的“哒哒”异响进行诊断、分析及优化。噪声振动信号经傅里叶变换、滤波及燃烧压力频谱对比分析,确认异响为1~3.5 kHz的燃烧噪声。通过对米勒循环结构分析,确认异响产生根本原因为小升程进气凸轮进气时间短、阻力大和增压器低速性能不足,在低速中高负荷节气门全开下,采用了过大的点火提前角,导致气缸压力急剧升高诱发高压力升高率,带来燃烧噪声。通过对异响工况点火提前角优化,最高压力升高率及1~3.5 kHz燃烧压力频谱成分优化明显,异响消除,且发动机性能变化不大。

维纳滤波器在燃烧噪声分离中的应用

目前分离内燃机燃烧噪声常用的方法主要有传递函数法、多元线性回归法,这两种方法均将内燃机的总噪声分为燃烧噪声和机械噪声两部分,并且假设实验获得的倒拖噪声为机械噪声,以此达到分离燃烧噪声的目的。然而上述两种方法所得到的燃烧噪声中还包含活塞敲击所形成的间接燃烧噪声。本研究测取了某汽油机转速为4500 r/min和2000 r/min转速下多个负荷工况的总噪声、缸压和振动数据,并利用-15~85℃A ATDC的时间窗对测量信号进行了截取,基于倒拖法将机械噪声分离。利用缸压信号和燃烧噪声信号构建了维纳滤波器对燃烧噪声进行了滤波,实现了直接燃烧噪声和间接燃烧噪声的分离。计算结果表明该汽油机活塞敲击产生的间接燃烧噪声主要集中于500~8000 Hz的频率段。

中心分级预混旋流火焰燃烧噪声的实验研究

针对中心分级旋流燃烧器中预混甲烷火焰在常温常压下的燃烧噪声进行了实验研究,主要关注实验工况和限制域结构对燃烧噪声的影响。用声级计测量了燃烧噪声声压级,用带有CH滤镜的单反相机拍摄火焰的平均图像。实验结果表明,在主、预燃级空气流量恒定时,总当量比与分层比对燃烧噪声产生了显著的影响,氢气掺入对燃烧噪声无明显影响;预燃级当量比对于燃烧噪声的产生起关键作用,预燃级当量比越接近1.00燃烧噪声越大;相同工况下,预燃级空气流量分配越多,产生的燃烧噪声越大。改变火焰限制域的结构,使用锥形火焰筒可以减少燃烧噪声的产生。本研究还结合带有CH滤镜的摄像机拍摄的火焰图像,初步分析了燃烧噪声与火焰宏观结构之间的对应关系。

车用柴油机气缸压力升高率与燃烧噪声的关系

对柴油机进行燃烧噪声随各种供油系统参数变化的实验研究,详细地分析和研究了燃烧噪声与气缸压力升高率双峰特性之间的关系,研究表明,第二峰值是燃烧噪声的表征量,燃烧噪声主要是柴油机负荷的函数．同时利用双弹簧喷油器研究了预喷射对燃烧噪声的影响,证明双弹簧喷油器情况下的压力升高率也存在双峰特性．

高压共轨电控直喷式柴油机喷油规律和放热规律对燃烧噪声的影响

直喷式柴油机应用高压共轨电控喷油系统,分析了不同的共轨压力、喷射定时参数和预喷射与气体最高燃烧压力、最大压力升高率及压力升高加速度的关系,探讨了在一定的转速下,放热规律对燃烧噪声的影响.结果表明,预喷射在一定的转速、不同的负荷工况下对燃烧过程和放热率曲线有明显的影响,放热率峰值及作用时间对压力高频振荡及燃烧噪声有明显的作用.

预喷射对柴油机燃烧噪声的影响

讨论了燃烧噪声的产生机理,分析了直喷式柴油机采用不同的预喷射策略,气体最高燃烧压力、最大压力升高率及气体高频压力振荡对燃烧噪声的影响.结果发现,预喷射量和预喷射定时在不同的转速和负荷工况下对燃烧噪声有不同的影响,燃烧噪声的优化需要考虑预喷射参数的共同作用;预喷射是降低燃烧噪声的有效措施,尤其对于中低负荷的工况.

生物制气-柴油双燃料发动机的燃烧噪声

燃烧噪声对发动机的噪声有重要影响,从时域和频域两个方面对生物制气-柴油双燃料发动机的燃烧噪声进行了综合评价,计算出燃烧总声压级,与纯柴油发动机的相关数据进行了比较,分析了不同的供油提前角、负荷和转速对燃烧噪声的影响.结果表明:燃烧噪声随负荷及转速变大而变大;在相同负荷下供油提前角变大其燃烧噪声变大,燃用生物制气双燃料发动机比燃用纯柴油的燃烧噪声低约A声压级3 dB.

内燃机机械噪声和燃烧噪声的识别分离

针对内燃机噪声识别问题,建立了数学模型并编制了相应的程序,在程序中加入作用全局阈值的小波变换降噪程序,保证程序的抗干扰性后,实现了燃烧噪声和机械噪声的频谱分离和A计权声功率级计算。以某CG125型摩托车发动机为例,通过构造包含不同干扰噪声的理论算例仿真识别,验证了程序的准确性和实用性。识别结果表明:分离前后的燃烧噪声和机械噪声的频谱吻合良好,A计权声功率级误差均小于0.6dB。

发动机燃烧噪声和活塞拍击噪声的产生机理试验研究

为有效地控制发动机燃烧噪声和活塞敲击噪声,研究了振动噪声的产生机理,指出了发动机振动传递的基本途径。通过对发动机结构的传递函数试验发现,由燃烧气体力所引起结构表面的响应主要是通过内部传力部件进行,频谱特性呈宽带凸峰特性,而通过敲击缸盖和缸孔引起的振动响应主要发生在2 000 H z以上频段,频谱成尖峰特性,且结构模态效应突出。结合试验结果,最后提出了控制发动机燃烧噪声和活塞拍击噪声的方向,为改进设计提供了参考。

直喷式柴油机燃烧压力高频振荡与燃烧噪声的关系

应用声响应法和Sysnoise声学软件进行模态实验和模态分析,研究燃烧噪声高频激励机理．通过有限元方法计算燃烧室空腔在点声源激励下的声压响应,确定了燃烧室空腔在激励力作用下产生较强烈的压力振荡的频率．通过测量发动机缸内压力和噪声,研究燃烧压力高频振荡频率和幅值与时间窗获取的燃烧噪声的关系．燃烧压力高频振荡频率与燃烧噪声高频成分具有很好的对应关系,较高的振荡幅值对应的燃烧噪声值较高．研究结果表明,燃烧压力振荡频率和幅值是影响燃烧噪声高频成分的主要因素．

柴油机加速工况时燃烧噪声的研究

通过实测的加速过程中的每循环示功图计算出每循环的气缸压力升高率以及气缸压力升高加速度的变化 ,从时域和频域两个方面对柴油机加速时的燃烧噪声进行了综合评价 ,并计算出了其加速过程中的总声压级。研究结果表明加速时的燃烧噪声比标定工况还大。

燃烧噪声一级影响模型的多元回归分析

研究了直喷式柴油机燃烧噪声与一级影响因素的关系。通过多元统计分析法,建立了动力载荷、压力高频振荡与燃烧噪声的一级影响模型,并对回归的方程进行了检验。通过求取燃烧噪声传递函数,对燃烧噪声一级影响模型进行的研究表明：该模型与燃烧压力最大值无关,与压力升高率最大值和高频压力振荡最大值及发动机结构因素有关；模型方程有一定的适用价值；压力升高率和压力高频振荡频率是影响燃烧噪声的重要因素。

增压前后柴油机燃烧噪声的对比分析

通过测量稳态和恒转速增扭矩瞬态工况增压前后影响燃烧噪声的参数,对比分析得出增压前后柴油机燃烧噪声的变化规律。结果表明:增压后燃烧噪声降低,增压对稳态工况燃烧噪声的降低比对恒转速增扭矩瞬态工况明显,增压在中速中负荷工况下,对燃烧噪声的控制效果较好。并从压力高频振荡、气体动力载荷和燃烧室壁面温度对试验结果进行了分析,证明了增压前后燃烧室壁面温度的差异影响增压前后柴油机燃烧噪声。

内燃机活塞拍击表面振动与燃烧噪声的关系

通过测量噪声和表面振动信号,用时间窗获取的噪声信号主要为活塞拍击噪声和燃烧噪声,并对表面振动信号进行频谱分析和时频分析,确定该噪声信号中活塞拍击噪声可能出现的频率范围和对整个噪声分析频率带能量的贡献,不加区别地把燃烧噪声和活塞拍击噪声看作是燃烧噪声进行燃烧噪声机理研究的方法是不可取的。

直喷式柴油机燃烧噪声和活塞拍击噪声的探讨

通过试验方法获取燃烧噪声的传递函数 ,并测量噪声和缸内压力信号 ,用时间窗获取包含活塞拍击噪声的燃烧噪声 ,并与缸内燃烧压力和传递函数计算所得的燃烧噪声进行比较分析 ,得到了活塞拍击噪声出现的频率范围。对活塞拍击噪声的特性进行了进一步分析。

生物制气-柴油双燃料发动机燃烧噪声分析

采用气化炉热解气化各种农林废弃的生物质,产生可燃生物制气,作为双燃料发动机的主要燃料。双燃料发动机由单缸、四冲程、水冷、直喷式柴油机改装,生物制气通入发动机进气管,在进气过程中吸入气缸。测量生物制气-柴油双燃料发动机气缸压力,通过与原柴油机对比,对双燃料发动机的燃烧噪声进行分析。除低速大负荷外双燃料发动机燃烧噪声均低于原柴油机,其噪声随负荷增大而增大,随转速升高而降低,随供油提前角增大而增大。

基于小波变换技术的内燃机燃烧噪声特征提取

以某六缸柴油机为研究对象,采集不同工况下的噪声信号,对其进行小波包逐层分解和系数重构,提取各频带信号,将与发动机燃烧过程有关的频带信号进行合成重构,得到燃烧激励引起的噪声信号,并对其进行连续复小波变换,计算三维小波能量谱,进一步分析各缸燃烧状态,提取内燃机燃烧过程相关的特征信息。分析结果表明,2200r/min满负荷时,燃烧激励产生噪声信号能量主要分布在20.480～24.576kHz的高频带内,燃烧噪声所占比重较小;650r/min怠速时,燃烧激励产生噪声信号能量主要集中在1024～2521Hz的中低频带内,燃烧噪声所占比重较大。

燃气轮机合成气燃烧室中燃烧噪声的现场测试与分析

燃气轮机的燃烧噪声是反映燃烧室燃烧稳定性的主要参数。本文对国内某座煤基IGCC示范电站的40MW级燃气轮机在诸多运行条件下的燃烧噪声进行了现场测试,分析了气液双燃料喷嘴在燃烧轻柴油、燃烧合成气以及油气切换过程中燃烧室的燃烧噪声,另外分析了合成气掺烧驰放气与合成气加湿对燃烧稳定性的影响。结果表明:合成气燃烧室在油气切换过程中燃烧噪声会增加,但距离振荡燃烧的阈值仍有很大的裕度;烧合成气时随着燃气轮机功率增加燃烧噪声降低;合成气加湿时随着蒸汽流量增加污染物NOx排放显著降低,并且燃烧噪声也有降低的趋势。

基于独立分量分析和时频分析的柴油机燃烧噪声研究Ⅰ:燃烧噪声分析

燃烧噪声是柴油机最主要的噪声源之一,重点研究基于独立分量分析的燃烧噪声分离。首先针对柴油机噪声成分的复杂性,应用FastICA方法从噪声测试信号中分离了源信号分量,应用峭度检验了柴油机噪声信号的非Gauss性。根据时间信息识别了燃烧噪声和喷油噪声等独立分量。其次针对噪声信号的非平稳性,研究基于小波尺度谱噪声分量的时频特征分析。针对试验工况下的独立噪声分量,应用Morlet小波尺度谱在时频联合域内提取了各噪声分量的时频特征。

柴油机燃烧噪声的传递特性

为研究柴油机燃烧噪声的传递特性,测量了发动机工作和倒拖时的气缸压力,并在不同转速下从4个不同方向上对一台单缸柴油机进行了1/3倍频程噪声频谱分析,分离出燃烧噪声压力级,计算其传递函数.基于柴油机燃烧示功图进行快速傅立叶变换得到气缸压力级频谱,同时计算两种不同工况下的柴油机衰减曲线.结果表明,与倒拖工况相比,4个方向上燃烧工况的噪声级相对增加率均大于4.5%.各个方向上的最大噪声级均出现在中高频范围.随着频率增加4个方向上的传递函数也缓慢增加,两种转速下的衰减曲线走向基本相同.