Excitation Mechanisms of Noise and Vibration in a Diesel Engine

Abstract

Tässä diplomityössä tutkittiin herätemekanismeja, jotka aiheuttavat dieselmoottorissa melua ja värähtelyä. Melun ja värähtelyn syntyminen voidaan kuvata ketjuna, jonka osat ovat heräte, siirtotie ja vaste. Heräte on dynaaminen voima. Dieselmoottorin herätteet voidaan jakaa karkeasti kolmeen osaan, jotka ovat suora palamismelu, epäsuora palamismelu ja mekaaninen melu. Työn kirjallisuustutkimuksen tavoitteena on antaa jäsennelty kuva dieselmoottorin herätteistä ja niiden erottamisesta toisistaan.

Laboratoriomittauksissa koemoottorina oli Sisu Diesel Oy:n valmistama turboahdettu ja suoraruiskutteinen traktorin moottori mallia Valmet 634 DSRE. Mittauksissa tutkittiin suoraa palamismelua. Moottorista mitattiin palamisen paineenvaihtelusta aiheutuva sylinteripainepulssi. Pulssin taajuusjakauma on sylinteripaineheräte, jonka vaikutusta moottorin rungon värähtelyyn ja moottorin säteilemään ääneen tutkittiin. Suoran palamismelun tutkimiseen käytettiin myös AVL-palamismelumittaria. Moottorin ulkopuolisen äänitason mittaamiseen käytettiin intensiteettimenetelmää. Sylinteripaineherätteen muotoa muutettiin ajamalla moottoria eri pyörimisnopeuksilla, kuormilla ja ruiskutusennakoilla. Mittaustulosten käsittelyssä hyödynnettiin FFT-analysaattoreita.

Laboratoriomittausten perusteella laskettiin moottorille ja sen osille äänitehotasoja. Äänen siirtymistä moottorin rungossa tutkittiin laskemalla taajuusvastefunktioita. Äänen säteilyä moottorista ilmaan tarkasteltiin määrittämällä moottorille säteilyindeksi. Näiden tutkimusten perusteella voitiin myös tehdä päätelmiä, kuinka moottorin muut herätemekanismit vaikuttavat kokonaismelutasoon.

Tulokset osoittavat, että sylinteripaineherätteen taajuusjakauman muutos ei muistuta moottorin rungon värähtelyn tai moottorin säteilemän intensiteetin taajuusjakauman muutosta. Siirtotiet moottorin rungossa ja säteily ilmaan muuttavat ääntä huomattavasti. Moottorissa syntyy samanaikaisesti myös muita herätteitä, joten kokonaisuus dieselmoottorin melun synnyssä on monimutkainen.