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内燃机机械噪声和燃烧噪声在发生的时间、空间、传播途径和信号的基本频域特征等方面都重叠交织在一起,对它们进行识别和分离一直是内燃机噪声识别领域的难题和关键技术。研究内燃机机械噪声和燃烧噪声的识别技术,有利于判断内燃机总噪声的来源和构成比例,对进一步开展内燃机噪声分析和控制具有重要意义。
本文基于同一工况下改变点火(喷油)提前角内燃机燃烧噪声的传递函数和机械噪声没有变化的基本假设,建立了内燃机噪声传播的传递函数模型,并编制了基于传递函数估计的内燃机燃烧噪声识别程序。为了提高识别算法的抗干扰能力,在程序中引入了可应用于测量信号的小波降噪预处理技术和Welch谱估计方法,使该方法满足了实际测量的使用需求。
本文通过构造理论算例对程序进行了验证。对不含干扰噪声的基本算例验证结果表明:识别出的机械噪声和燃烧噪声频谱与原始噪声的频谱吻合得非常好,声功率误差极小,而且传递函数变化和机械噪声频谱形式变化对程序的识别精度没有影响。对存在干扰噪声的含噪算例进行了验证,并探讨了应用Welch谱估计、小波变换以及两者相结合的不同效果,结果表明:综合应用小波变换降噪和Welch谱估计技术能够适应低信噪比条件的识别分析要求,识别精度良好,声功率误差较小。
最后,进行了内燃机燃烧噪声识别的台架试验。采用所开发程序进行测量信号处理和燃烧噪声识别分析,从各转速下内燃机辐射总噪声中分离出了燃烧噪声和机械噪声,从识别出的频谱中可以观察到这些噪声的特征谱峰;得到的燃烧噪声传递函数与理论的传递函数趋势基本一致;在各转速下燃烧噪声均小于机械噪声,与汽油机燃烧相对温和的特点一致。