柴油机噪声源的识别及降噪研究

柴油机噪声源的识别及降噪研究

第27卷第4期2006年7月兵工学报ACTAARMAMENTARII

Vol.27No.4Jul.

2006

柴油机噪声源的识别及降噪研究

梁兴雨,舒歌群

(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,天津300072)

　　摘要:采用部分缸熄火的方法对机械噪声和燃烧噪声进行了分离,在表面辐射噪声源的识别上,通过表面振动识别,找到了噪声辐射的主要部件。,对供油提前角进行了调整,降低了燃烧噪声。通过加装扭振减振器,使得曲轴扭振明显减小。机辐射噪声起到了很好的抑制作用。　　关键词:动力机械工程;柴油机;噪声源;;　　中图分类号:TK42116:100021093(2006)0420587205

NoiseReductionforDieselEngine

LIANGXing2yu,SHUGe2qun

(StateKeyLaboratoryofEngines,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)

Abstract:Partialcylindermisfiringmethodisusedtoseparatemachinerynoiseandcombustionnoise.Theradiatingnoisesourcesareidentifiedwithnearfieldscantechniqueandthemainpartofsurfacera2diatingnoisecanbefound.Bymodifyingtheadvancedangleoffuelsupply,combustionnoiseisre2duced.Inordertodecreasetorsionalvibrationofthecrankshaft,anew2designedtorsionalvibrationdamperisappliedtothefree2endofcrankshaft.Byalteringtheshapeofoilpan,radiationnoisecanal2sobesuppressedtoacertainextent.

Keywords:powermechanicalengineering;engine;dieselengine;noisesource;noise;noisereduction

　　噪声和振动是评价柴油机的一个重要指标。作为车辆系统中的动力部件,柴油机是主要噪声源和激振力,柴油机噪声和振动对整车的噪声特征有着决定性的影响。因此降低柴油机本身的振动和噪声就是降低整车噪声的主要措施[1],而进行噪声源识别是降噪研究的前提。

通常发动机的噪声识别方法包括对表面辐射噪声源的识别和内部激励噪声源的识别。识别发动机表面辐射噪声源的方法有铅覆盖技术、声强测试技术、表面振动测量技术以及近年来出现的激光全息技术及信号处理技术等。铅覆盖技术是内燃机噪声源识别的传统方法,要求在消声室中进行测量,在覆盖时必须做到覆盖完全,即使部件表面有少量面积没有被覆盖,也会对测量结果产生显著影响。表面

　　收稿日期:2005-10-30

基金项目:云南省省校合作基金资助项目(2003HBBAA02A049)

声强测量方法是近年来应用比较多的方法,由于声强是矢量,一个部件在某一方向上的声强不受其它声源的影响,其测量简便快捷,但是声强测量设备价格昂贵,对测试技术的要求高,在一定程度上限制了该方法在工程实际中的广泛应用。振动测量法是根据发动机的表面振动速度来估计表面辐射声功率,需要测量较多的数据和进行大量的计算,它的主要困难在于发动机零部件辐射比的确定,需要有大量的试验资料数据作为基础。激光全息技术是近年来在噪声识别领域中出现的新方法,它能够得到具有相当精度的声场辐射图谱,但由于这项技术费用昂贵,使得其在传统工业中的应用很困难。信号处理技术是利用在噪声测量中所测录的声源信号时域值,再使用某种信号处理方法,按照声源信号时、频

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域的某种特性分解出主声源信号的方法。发动机内部激励噪声源的识别主要是对燃烧噪声与机械噪声进行识别,其识别有多种方法,如倒拖法、应用相关技术分析法、喷油(点火)提前角试验法、气缸压力频谱计算法以及部分缸熄火法等,但是由于二者的关联性,要得到绝对准确的结果是很难的。同时针对机械噪声方面的活塞拍击噪声,齿轮噪声,曲轴振动噪声等的识别也逐渐成为研究热点。

通过对柴油机进行单缸熄火,分离了燃烧噪声和机械噪声,解决降噪方向的问题。针对表面辐射问题,通过近场扫描来判断整机噪声分布情况,从而识别出各主要噪声源及辐射部件,为降噪做准备。采取降噪措施首先从内部激励开始进行改进,所以对供油提前角进行了合理的调整,,;,主要对,。

SpectraP1us.在发动机转速为2400r/min,120N m

情况下对各缸分别停止供油所测量的噪声如表1所示。

表1　各缸熄火噪声记录表

Tab.1　Resultsofnoisemeasurement

负荷/

(N m)

状态正常

1熄火2熄火3熄火4平均声压级/

dB(A)931759310793193声功率级/

dB(A)108104107136107165107153107168

11984857787

LW1=99165dB(A);LW2=97138dB(A);LW3=98148dB(A);LW4=97105dB(A).

1　柴油机的噪声源识别

111　机械噪声和燃烧噪声的分离

则总的燃烧噪声和机械噪声可以得到:

燃烧噪声为LWc=104128dB(A),机械噪声为

LWm=105166dB(A).

设发动机在某一工况下正常运转时的噪声声功率级为LW,由n缸共同发出的功率为Wn.当发动机中有1缸或m个缸发生熄火时,要保持原来的转速和其他各缸工作状态不变,就要使总的负荷发生变化。所以部分缸熄火就相当于工作的缸数减少,那么总的输出功率就会变小,相当于原来的Wn×

(n-1)/n或Wn×(n-m)/n,这时发动机所发出

这样燃烧噪声和机械噪声便通过部分缸熄火求得。在总噪声中,根据能量关系,燃烧噪声占4211%,而机械噪声占5718%.可见在中速中负荷

的工作状态下,机械噪声要比燃烧噪声大,通过下面所进行的表面辐射噪声扫描也能看出来。112　近场扫描噪声源识别

在表面辐射噪声源识别技术中,比较成熟的是声强测量技术。但进行声强测量需要专业的声强测试设备,而且测试后的数据处理也比较繁琐。本次对柴油机表面噪声进行扫描测试的实验是在消声室中进行,可以采用声压代替声强进行表面辐射噪声的识别[2]。测试设备与进行整机声功率测量所用的设备相同。在距发动机尽可能近的表面上对前、左、右和顶四个面进行扫描测试。测量时发动机在额定工况下运转,用探头逐点从左至右,从下至上拾取发动机表面的噪声信号,将所测量的数据存到其计算机硬盘里,然后用分析软件进行数据处理。通过测试和处理,各测量面的等声级图用2D软件绘制后示于图1的(a),(b),(c),(d)中。

从图中可以看出,在排气侧噪声最大的部位出现在油底壳部位,其中油底壳中间部位噪声级达到10614dB(A),而在油底壳深裙部噪声级达到10617dB(A),其它部位的噪声级与油底壳相比较小。缸

的噪声声功率级为L′W1或L′Wm,这部分噪声包括机械噪声和着火燃烧各缸所激发出的燃烧噪声。所以断油熄火缸所激发出的燃烧噪声就可以通过总噪声和熄火后的噪声能量之差来求出,以第一缸为例。即:

LW1=LW-1+

L-L′.(1)

10

10

-求出单缸或m个缸的燃烧噪声后,其它缸的燃烧噪声就可以按此方法依次求出,最后通过各缸燃烧噪声加和求出总的燃烧噪声。

研究所用发动机是4100QB型柴油机,为直列、水冷、四冲程、直喷式发动机,额定功率为6612kW/h,额定转速为3200r/min,最大扭矩及其所对应的转速分别为230N m和2000～2200r/min.试验是在半消声室内进行的,测试系统主要包括声级计、V5302N双通道声学分析仪和相应的频谱分析软件

盖罩由于暴露在侧面的面积较小,所以噪声不是很

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突出。

在进气侧,最大噪声出现在油底壳辐射部位,其噪声声压级达到10612dB(A),而其他部位的噪声,如机体,油泵及进气管等,要比油底壳 …… 此处隐藏：5628字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……