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《天津大学》 2004年
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直喷式柴油机瞬态工况燃烧噪声激励机理研究

卫海桥  
【摘要】:直喷式柴油机燃烧噪声对整机噪声的贡献是占主要地位的,而工况的瞬态变 化首先反映的是内燃机工作过程的变化。因此,对内燃机在瞬态工况下噪声的 剧烈变化现象的研究中,瞬态工况对内燃机燃烧噪声的影响机理是必须加以解 决的问题。 本文以直喷式柴油机作为研究对象,利用小波分析技术和相干分析技术研究 内燃机缸内压力、表面振动与燃烧噪声的关系,确定活塞拍击噪声出现的主要 频率在 4000Hz 和 7200Hz 附近。设计一种新的试验方法来测量燃烧激励谱与燃 烧噪声谱,求取反映发动机结构衰减的燃烧噪声传递函数,开展燃烧噪声识别 的研究工作,实现燃烧噪声与活塞拍击噪声的分离。 从流体动力学角度建立缸内压力数学模型,研究缸内压力的频谱特性。通过 缸内压力、缸内压力升高率及放热率与设计时间窗获取的燃烧噪声的分析,进 行气体动力载荷与燃烧噪声的关系研究,结果表明压力升高率是影响燃烧噪声 的主要的动力载荷因素。应用声响应法和 Sysnoise 声学软件进行模态试验和模 态分析,研究燃烧噪声高频激励机理,发现燃烧室空腔声模态受空腔容积和温 度的影响,进而影响着缸内压力高频振荡。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。通过对缸内压力和燃烧噪声各频带的能量分析,发现占燃烧压 力总能量 5%左右的缸内压力高频振荡,激励的燃烧噪声能量占其总能量的 80%。 研究表明,发动机的结构决定了燃烧噪声传递特性,燃烧噪声的主要成分集中 在 800~4000Hz 频段,该频段的燃烧噪声是压力升高率和压力高频振荡共同作 用的结果。 开展内燃机瞬态工况测试技术和测试方法研究,揭示瞬态工况燃烧噪声激励 机理。运用多元回归分析方法,建立动力载荷、压力高频振荡与燃烧噪声的一 级影响模型。研究燃烧噪声二级影响因素对瞬态工况燃烧噪声影响关系。研究 结果表明,瞬态工况壁面温度、喷油压力、针阀升程最大值和针阀开启持续时 间均高于同负荷同转速的稳态工况,导致瞬态工况滞燃期、燃烧始点和喷油量 与稳态工况相比产生差异,引起燃烧压力、压力升高率和高频压力振荡频率和 幅值发生变化,使得瞬态工况与稳态工况燃烧噪声产生差异。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TK421.2

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【引证文献】
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【同被引文献】
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