基于角度域的汽油發(fā)電機(jī)組噪聲分析
內(nèi)燃機(jī)噪聲是由多個聲源構(gòu)成的復(fù)雜噪聲，根據(jù)噪聲產(chǎn)生的性質(zhì)可分為空氣動力性噪聲、機(jī)械噪聲、燃燒噪聲。這些噪聲的產(chǎn)生都與發(fā)動機(jī)工作過程及部件運(yùn)動相關(guān)。在進(jìn)行發(fā)動機(jī)燃燒過程分析以及氣門、活塞等部件的運(yùn)動分析時，通常以曲軸轉(zhuǎn)角作為參數(shù)。研究這些參數(shù)隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律，即角度域分析，因此，對振動噪聲信號進(jìn)行角度域分析，能夠?qū)l(fā)動機(jī)工況與振動噪聲問題相關(guān)聯(lián)，對發(fā)動機(jī)振動噪聲進(jìn)行深入分析。前期已通過聲強(qiáng)法對一臺單缸汽油發(fā)電機(jī)組的噪聲源進(jìn)行識別，確定該機(jī)組的主要噪聲源為排氣噪聲、進(jìn)氣噪聲及缸頭噪聲，本文基于角度域?qū)@三個噪聲源進(jìn)行分析，判斷它們與燃燒過程、氣門運(yùn)動過程之間的關(guān)系，確定影響它們大小的因素。
試驗(yàn)系統(tǒng)及步驟
.1試驗(yàn)系統(tǒng)
試驗(yàn)采用比利時LMS公司的SCADAMobile數(shù)據(jù)采集前端，同時采集曲軸轉(zhuǎn)角信號、轉(zhuǎn)速信號、氣缸壓力信號、進(jìn)氣門和排氣門振動、缸體振動、排氣噪聲、進(jìn)氣噪聲、缸頭噪聲，主要的測試量及傳感器見表1。試驗(yàn)采用LMS公司的Test.1ab軟件進(jìn)行信號采集，采樣頻率為25.6kHz，F(xiàn)頻率分辨率為lHz。
.2試驗(yàn)步驟
連接測試系統(tǒng)，設(shè)置測試參數(shù)，標(biāo)定各傳感器的靈敏度;將編碼器與曲軸連接，并準(zhǔn)確調(diào)整上止點(diǎn)位置信號：用火花塞一體式缸壓傳感器替換原機(jī)火花塞;根據(jù)空間位置布置加速度傳感器，本試驗(yàn)將加速度傳感器布置在進(jìn)排氣門搖臂上表征進(jìn)排氣門振動，缸體振動傳感器安裝在缸體平面中心;聲壓傳感器加裝風(fēng)罩。減小進(jìn)排氣流及冷卻風(fēng)對傳感器的影響，測量缸頭噪聲的傳感器布置在距離缸頭lcm處，進(jìn)排氣噪聲測量分別在距進(jìn)排氣口30cm處。并與進(jìn)排氣口軸線成45度夾角的位置布置傳感器，減小進(jìn)排氣流對傳感器的影響。試驗(yàn)在半消聲實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，依據(jù)歐盟噪聲標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)定機(jī)組功率3.75kW，轉(zhuǎn)速由發(fā)電機(jī)組自行控制在3000+150r/arin。待其穩(wěn)定工作。機(jī)油溫度上升到正常工作的溫度時，開始進(jìn)行測試。對采集到的時域信號進(jìn)行處理，根據(jù)編碼器輸出的脈沖信號(1。/脈沖)，完成時域信號到角度域信號的轉(zhuǎn)換，根據(jù)上止點(diǎn)位置對角度域數(shù)據(jù)進(jìn)行對正。
測試結(jié)果及分析
試驗(yàn)采集到時域信號及編碼器脈沖信號，通過軟件計(jì)算后可將時域信號轉(zhuǎn)換到角度域，得到缸壓、進(jìn)排氣搖臂振動、缸體振動、進(jìn)排氣噪聲、缸頭噪聲等信號隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的角度域信號。通過對缸壓、進(jìn)排氣搖臂振動的角度域信號分析結(jié)合上止點(diǎn)位置信號及配氣相位參數(shù)等，可得到各工作循環(huán)內(nèi)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)，圖1所示為發(fā)動機(jī)在兩個循環(huán)(發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)4周)內(nèi)。發(fā)動機(jī)的工作過程。
通過角度關(guān)系將缸體振動信號對應(yīng)到發(fā)動機(jī)各工作過程中，得到缸體振動信號與發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)的關(guān)系，如圖2所示，從圖中可以看出，缸體振動在氣門開啟及關(guān)閉時有明顯的沖擊峰值，在氣缸壓力最大處時也有一個明顯的振動峰值，說明缸體振動受燃燒及氣門開啟關(guān)閉時的沖擊的影響。
將進(jìn)排氣噪聲及缸頭噪聲與發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)相對應(yīng)。得到進(jìn)排氣噪聲、缸頭噪聲與發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)及缸體振動的關(guān)系，如圖3所示，可以看出，缸壓最大點(diǎn)后機(jī)體振動出現(xiàn)較大的振動峰值，但沒有出現(xiàn)與燃燒噪聲相對應(yīng)的較大的噪聲峰值，可知進(jìn)排氣噪聲及缸頭噪聲與燃燒噪聲關(guān)系不明顯。排氣噪聲明顯與排氣門開啟過程相關(guān)。其噪聲最大時刻發(fā)生在進(jìn)排氣重疊過程：而進(jìn)氣噪聲和缸頭噪聲與進(jìn)氣門開啟過程相關(guān)，同時其噪聲峰值缸體振動峰值相關(guān)，因此進(jìn)氣噪聲和缸頭噪聲與配氣機(jī)構(gòu)等產(chǎn)生的機(jī)械噪聲或氣動噪聲關(guān)系較大。
結(jié)論
本文通過汽油發(fā)電機(jī)組噪聲的角度域分析，將噪聲與發(fā)動機(jī)工作過程及機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程對應(yīng)起來，對進(jìn)排氣噪聲、缸頭噪聲進(jìn)行深入分析，得到與這些噪聲關(guān)系密切的影響因素。
通過分析發(fā)現(xiàn)，此發(fā)電機(jī)組的缸體振動主要受燃燒產(chǎn)生的激勵及氣門開啟關(guān)閉時的沖擊影響：進(jìn)排氣噪聲及缸頭噪聲與燃燒噪聲沒有明顯相關(guān)性，燃燒噪聲不是主要的噪聲源：排氣噪聲主要與排氣門開啟過程相關(guān);進(jìn)氣噪聲和缸頭噪聲與配氣機(jī)構(gòu)等產(chǎn)生的機(jī)械噪聲或氣動噪聲關(guān)系較大。
角度域分析可方便有效的得到振動噪聲信號與機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程的關(guān)系?？蓪πD(zhuǎn)機(jī)械的振動噪聲進(jìn)行細(xì)化深入分析。
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在機(jī)組工作正常的情況下 ，根據(jù)用電需要，接通供電電路，開始供電。 發(fā)電員不得擅自離開機(jī)組和閑談，隨時注意機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)， 電壓、溫升是否正常。
公司主要生產(chǎn)小型單缸汽油機(jī)，汽油機(jī)水泵，汽油發(fā)電機(jī)，小型單缸柴油機(jī)，柴油機(jī)水泵，柴油發(fā)電機(jī)，建筑機(jī)械以及配件。
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