臺灣博碩士論文加值系統

隨著生活品質的提高，機械的振動與噪音問題越是受人們重視。本研究引擎型號為ISUZU-UM4BD1漁船用四缸四行程柴油引擎，其特點為低轉速高扭力。造成引擎強制振動的主要原因來自機構運轉不平衡與旋轉慣性；而噪音則來自空氣傳遞噪音與結構傳遞之噪音，其原因來自排氣噪音、機構異常或結構磨耗。本研究量測振動與噪音訊號透過快速傅立葉轉換之即時頻域分析，於檢測現場便可即時進行初步檢測。引擎為一複雜的機構體，有些特徵會伴隨時間改變，因此加入以短時傅立葉轉換之時間-頻率分析，以圖形化的方式區分時變因子。而使用快速傅立葉轉換並無法掌握與引擎轉速有關之特徵，故加入變轉速資訊建立階次追蹤分析，用以追蹤與轉速相關因子。
由於本研究之引擎位於引擎動力測試實驗室，其環境複雜且空間無封閉性，因此結合逆向掃描建立模型進行有限元素聲振耦合分析，對整個受影響之空間進行聲學模擬，求解聲場分佈、近遠場聲壓分佈等，配合實際量測之數據逐一釐清並驗證造成振動與噪音的主要來源。最後利用奈米乳化油(B05)與超級柴油(D100)兩種不同油耗，進行引擎振動與噪音性能驗證。

In this study, a sound and vibration analysis of a marine diesel engine was conducted.
The vibration and sound signals of the engine under various operating conditions were measured and analyzed by applying a spectrum analysis and an order-tracking analysis. In addition, a finite-element model of the engine was constructed via reverse engineering from a 3D scan. The main causes of engine vibration and noise were clarified and identified individually through the experiments and the engine model. Finally, a nano-emulsified diesel fuel was used for the engine for comparing sound and vibration performance with premium diesel fuel. In mid-range to high speeds, the nano-emulsified diesel fuel does reduce the engine exhaust noise and vibration amplitude caused by the constant engine combustion explosion.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 研究動機 3
1.4 論文架構 4
第二章 系統架構與實驗設備 5
2.1系統架構 5
2.1.1引擎激振模型 6
2.1.2引擎噪音理論 8
2.2 柴油引擎動力實驗室 9
2.2.1柴油引擎 9
2.2.2引擎測試及記錄系統 11
2.2.3奈米乳化油 11
2.3 實驗設備 13
2.3.1三軸加速度規 13
2.3.2訊號產生器、功率放大器及激振器 14
2.3.3噪音計 15
2.3.4 NI myRIO控制器與LabVIEW 15
2.3.5 3D Scan 16
第三章 振動與噪音分析 17
3.1 振動與噪音即時分析 17
3.1.1引擎振動即時分析 19
3.1.2引擎噪音即時分析 24
3.2 振動與噪音時頻分析 29
3.2.1固定轉速之時頻分析 31
3.2.2環繞聲場之時頻分析 32
3.2.3變轉速之時頻分析 35
3.3 振動與噪音階次分析 36
3.3.1振動之階次分析 38
3.3.2噪音之階次分析 41
第四章 有限元素聲振分析 43
4.1 逆向建立模型 43
4.2 聲場環境分析 46
4.2.1模型網格與參數 46
4.2.2有限元素聲學理論 48
4.3 仿真模擬分析 49
4.3.1完美匹配層 50
4.3.2聲場平面波輻射 51
4.3.3化學燃燒分析 52
4.4 模擬分析結果 54
第五章 兩種油品引擎性能比較 56
5.1 引擎振動性能比較 56
5.2 引擎噪音性能比較 59
第六章 結論與未來展望 61
6.1 結論 61
6.2 未來展望 63
參考文獻 64
附錄 66
符號彙編 68

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