車輛與內(nèi)燃機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重。內(nèi)燃機和牽引系統(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)生的機械噪聲信號，與內(nèi)燃機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)在活塞行程上止點附近，是內(nèi)燃機振動噪聲源診斷與識別的重點和難點問題。同樣，在高速列車底部機艙內(nèi)的牽引系統(tǒng)也包含豐富的機械、電磁、流體及空氣動力噪聲，也是列車噪聲源診斷的難點

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)雜噪聲源進行有效的識別與分離，因此，對汽車內(nèi)燃機和高速列車牽引系統(tǒng)的振動噪聲特性和噪聲源進行系統(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)的基本理論和實現(xiàn)過程進行了研究，通過仿真和實際內(nèi)燃機振動信號驗證了AGST是具有更高的時-頻分辨率。采用AGST對某4缸4沖程內(nèi)燃機的關(guān)鍵部件振動信號和關(guān)鍵位置的噪

3、聲信號進行了研究，結(jié)果表明該內(nèi)燃機的各種機械激勵(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)成分都能較為準確地被識別出來。
　　在集總平均經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EEMD)理論基礎(chǔ)上，綜合目前的各種改進方法，提出了改進集總平均經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(MEEMD)，并通過仿真信號和實際內(nèi)燃機振動信號驗證了MEEMD在有效抑制經(jīng)驗?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)燃機振動信號中的機械激勵和燃燒激勵成分進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)果進行了對比驗證。研究結(jié)果表明，該內(nèi)燃機振動信號中的機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)燃機振動成分對輻射噪聲的貢獻量進行了

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確識別，通過這種方法可以科學有效地指導內(nèi)燃機的低噪聲改進工作，避免了內(nèi)燃機的振動烈度降低了，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行了識別研究，確定了高速列車下部機艙內(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)噪聲特性隨運行時速的變化情況進行