CN105372074B - 一种发动机非线性阶次分量提取分析方法 - Google Patents

一种发动机非线性阶次分量提取分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发动机非线性阶次分量提取分析方法，其是将曲轴转速与时间的关系转换为参考轴与时间的关系，从而将发动机非线性阶次转为线性阶次，满足了提取分析的要求。

Description

一种发动机非线性阶次分量提取分析方法
技术领域
本发明涉及汽车振动噪音分析，具体为一种发动机非线性阶次分量提取分析方法。
背景技术
目前，评价发动机噪声性能的主要指标有声压级、声功率、声强及声品质等，其中声品质是直接反映人对发动机噪声主观感受的指标，而旋转部件的阶次噪声通常表现为刺耳的口哨声，极易被人耳感知，是影响发动机声品质的重要因素。但是，目前国内外关于阶次分量提取技术的资料、文献都是针对线性阶次而言的，并且通过目前最新的NVH测试分析系统也能够直接提取发动机的线性阶次分量。但针对非线性阶次特征，一直没有相应的提取分析技术，导致无法量化对比分析及评估非线性阶次分量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机非线性阶次分量提取分析方法，能够将非线性阶次转换为可提取分析的线性阶次。
本发明所述的发动机非线性阶次分量提取分析方法，包括步骤一：以时间跟踪的方式采集发动机加速工况时的曲轴转速以及被测零部件的振动或噪声的连续时域信号，所述被测零部件的振动或噪声的连续时域信号由布置在被测零部件上的振动传感器或噪声信号传感器采集。
步骤二：将所述的振动或噪声连续时域信号进行离散傅里叶变换DFT计算，并由曲轴转速与时间的线性关系，得到曲轴转速-频率-幅值的三维频谱图。
步骤三：根据步骤二的三维频谱图，得到各曲轴转速所对应的频率，然后根据公式：参考轴转速＝(频率*60)/阶次，可计算出每个曲轴转速所对应的参考轴转速，再根据曲轴转速连续时域信号中时间和曲轴转速的线性关系，得出参考轴转速时域信号。
步骤四：再对振动或噪声的连续时域信号进行离散傅里叶变换DFT计算，并根据模拟后得到的参考轴转速与时间的关系，得到参考轴转速-频率-幅值的三维频谱图。
步骤五：对步骤四的三维频谱图上的线性阶次曲线进行提取。
本发明利用公式：将曲轴转速与时间的关系转换为参考轴转速与时间的关系，进而将非线性的发动机阶次转换为线性阶次，从而可以直接切片提取分析，通过量化准确分析总体噪声对非线性阶次噪声分量的掩蔽量。故本发明解决了非线性阶次不可提取不可量化分析的问题，对发动机开发过程中非线性阶次导致的NVH问题的分析优化评估工作起到重要意义。
附图说明
图1是本方法的步骤框图；
图2是所采集的振动时域信号；
图3是所采集的曲轴转速时域信号；
图4是所述曲轴转速-频率-幅值的三维频谱图；
图5是所述参考轴转速时域信号；
图6是所述参考轴转速-频率-幅值的三维频谱图；
图7是参考轴转速与振动幅值的关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细阐述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
参见图1，本实施例为发动机增压器的非线性阶次分量提取分析方法，其包括如下步骤：
步骤一，在发动机增压器上布置振动传感器，将振动传感器信号和曲轴转速信号介入数据采集系统，且在数据采集前，各传感器必须标定以保证测试精度，采用的数据分析系统必须具有频谱分析和阶次分析功能。
完成上述准备工作后，以时间跟踪的方式采集增压器的振动连续时域信号以及发动机加速工况时的曲轴转速，如图2、图3所示。从振动时域信号幅值可看]出明显的加速信号特性，曲轴转速与时间呈线性关系。
步骤二，将上述的振动连续时域信号由公式进行离散傅里叶变换DFT计算，并由曲轴转速与时间的线性关系，得到曲轴转速-频率-幅值的三维频谱图，如图4所示。从图4的三维频谱图中存在明显的非线性阶次特征，在该状态下无法提取此非线性阶次分量进行分析。
步骤三，根据图4上纵坐标(曲轴转速)和横坐标(频率)的对应关系，得到各曲轴转速所对应的振动频率，并定义图4上的非线性阶次为增压器的第一阶次。定义其为第一阶次的原因是根据振动理论，基频(即第一阶次)激励所产生的振动幅值是最大的，在三维频谱图上的表现为颜色最亮(在图4中以点划线示出)。以曲轴转速n1为例，非线性阶次上对应的频率为f1，通过公式可计算出曲轴转速n1下参考轴转速N1＝f1*60/1。同理，可以计算出每个曲轴转速n1、n2、n3……时非线性阶次曲线上的点所对应的参考轴转速N1、N2、N3……Nn，并根据图3所示的时间和曲轴转速的线性关系，可以得出参考轴转速与时间的关系(如图5)。
步骤四，再对振动连续时域信号进行离散傅里叶变换DFT计算，并根据模拟后得到的参考轴转速与时间的关系(图5)，得到参考轴转速-频率-幅值的三维频谱图(图6)。至此，三维频谱上的非线性阶次已经转换为线性阶次曲线。
步骤五，对图6中的线性阶次曲线直接进行切片提取分析，提取出的曲线如图7所示。

Claims (1)

1.一种发动机非线性阶次分量提取分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：以时间跟踪的方式采集发动机加速工况时的曲轴转速以及被测零部件的振动或噪声的连续时域信号，所述被测零部件的振动或噪声的连续时域信号由布置在被测零部件上的振动传感器或噪声信号传感器采集；
步骤二：将所述的振动或噪声连续时域信号进行离散傅里叶变换 DFT 计算，并由曲轴转速与时间的线性关系，得到曲轴转速-频率-幅值的三维频谱图；
步骤三：根据步骤二的三维频谱图，得到各曲轴转速所对应的频率，然后根
据公式：参考轴转速 =(频率*60)/阶次，可计算出每个曲轴转速所对应的参考轴转速，再根据曲轴转速连续时域信号中时间和曲轴转速的线性关系，得出参考轴转速时域信号；
步骤四：再对振动或噪声的连续时域信号进行离散傅里叶变换 DFT 计算，并根据模拟后得到的参考轴转速与时间的关系，得到参考轴转速-频率-幅值的三维频谱图；
步骤五：对步骤四的三维频谱图上的线性阶次曲线进行提取。
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