张安顺
广西玉柴机器股份有限公司 广西玉林市537005
摘要：本文主要围绕着内燃机整机噪声的分布规律与相关降噪技术开展深入研究及探讨，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。
关键词：内燃机；噪声；分布规律；降噪技术；
前言
我国的交通运输工具和工程机车绝大多数以内燃机作为动力源，因此，内燃机噪声的污染日益成为一项突出的问题，它对于周围环境及居民（尤其是操纵机器的使用管理人员）生理健康的危害相当大，所以，研究降噪技术意义深远。根据不同的研究角度，内燃机噪声源有多种分类方法，如从传播途径上可分为直接向空气辐射噪声和表面辐射噪声;从激励源上可分为燃烧噪声、机械噪声、空气动力噪声。后一种分类则更为内燃机噪声研究者所采用。三种内燃机噪声不仅其发声的原理不同，而且各有各的传播途径，但又互相作用、不可分割，因此，针对不同的噪声源要采取不同的降噪技术。
一、分布规律
1.试验工况
此次试验当中，把排水管全部引出到室外环境中，整机试验不考虑到排气噪声，该柴油机使用的是水冷装置，空气滤清装置并未安装。故测定柴油机的整机表面辐射的噪声。柴油机需运转至所规定工况下，该柴油机水温与油温应提升至正常运转温度，处于稳定的规定工况条件下开展试验测试操作。测试采样的频率即为24000Hz。每工况进行两次测试，每次测试的时间即为10s，湿度设定为55%、温度设定为20℃。
2.结果部分
（1）噪声频谱基本特性
转速为1000r/min及30%负载条件下，处于100-250Hz期间，声压级别低，实际噪声的声压级别处于70dB（A）范围内。250Hz过后，噪声的声压骤然增长，快速增长到630Hz峰值状态，噪声的声压级处于630Hz-1600Hz范围处于相对平稳状态，声压级均超过80dB（A）。噪声高声压级，是因测点临近气缸，燃烧噪声大，气缸内燃料燃烧期间，气缸内部压力增加，有气体动力的载荷及冲击波高频振动产生。从中即可了解到，进气噪声是主要噪声源。
（2）转速影响因素
进气噪声方面。柴油机的测点9临近进气口，表示进气噪声，测点9的进气噪声实际声压级伴随转速变化而转变。负载一定，进气噪声的声压级会伴随转速增加而逐渐提升，柴油机处于30%负载条件下，转速自100Or/min逐渐增至1500r/min后，进气噪声的声压级会增长8dB（A）。伴随转速增加，气缸内部吸入气体速度会增加，进气管的入口端所呈现出空气脉动频率及强度倍增，故伴随转速增加，进气的噪声会快速提升。燃烧噪声方面。柴油机的测定4临近于气缸，表示燃烧噪声。在测定4位置，燃烧噪声的声压级会伴随转速改变而发生变化。柴油机的转速变大，活塞环散热损伤与漏气损失会降低，可燃混合的气压压力与温度提升，喷油的压力增加，促使燃油雾化良好，在燃烧室内的空气会加剧扰动，产生较大的燃烧噪声。混合气体实际形成速度加快，火延迟期明显缩短，促使燃烧噪声逐渐变小。
3.负载影响因素
进气噪声方面。测点9位置进气噪声的声压级会伴随着负载变化而改变。负载对于进气噪声影响基本上类似于转速针对于进气噪声影响。但是，负载对于进气噪声影响程度低于转速影响程度。燃烧噪声方面。转速若一定，燃烧噪声的声压级会伴随负载增长而逐渐增加，较高负载条件下，增长幅度逐渐降低。柴油机处于1000转速条件下，负载自30%增至75%，噪声的声压级约增加6dB（A），而负载自75%增至100%，噪声的声压级约增加1dB（A）。伴随负载增加，循环操作所放出热量会增加，爆发最高压力及其升高率会提升，增强了燃烧噪声。伴随负载逐渐变大，燃烧室壁实际温度逐渐升高，活塞与气缸间隙缩小，降低了燃烧噪声。
4.振动频谱基本特性
低频条件下，三个振动点加速度低，400Hz时，该进气口振动的加速度有增长峰值出现，主要是因400Hz时结构性的共振产生。箱体与底架位置振动的加速度会伴随频率增长会变大，1600Hz时底架有峰值出现，2500Hz时箱体有峰值出现。400Hz时，临近进气口测定9噪声的声压级骤然增长，处于400-1600Hz时噪声的声压级最高，其余测定噪声集中于中高频，该三个振动点振动频率基本上与噪声的声压级规律具有一致性，由此可了解到振动属于噪声主要诱因。
二、降低燃烧噪声
1.供油系统
可采用双弹簧喷油阀实现预喷。即将原本打算一个循环一次喷完的燃油分两次喷。第一次先喷入其中的小部分，提前在主喷之前就开始进行着火的预反应，这样可减少着火延迟期内积聚的可燃混合气数量，这是降低直喷式柴油机燃烧噪声最有效的措施。通过降低双弹簧喷油器初次开启压力和针阀的预升程来抑制空气和燃料混合气的形成，以此对怠速工况的燃烧噪声产生影响。通过设计两段升程装置，采用引燃喷射装置在较大的转速范围及加速情况下来抑制燃烧噪声。此外，因供油提前角不同而导致的在着火延迟期内喷入燃料量的不同，也能对燃烧过程产生影响，使发动机功率、油耗和排放物、噪声发生变化。此前，主要从动力性、经济性角度来调整供油时间，这往往使供油提前角偏大。如果从减小NOx排放物和降低噪声考虑，则应适当减小供油提前角。所以，较为合理的供油提前角应通过样机试验和调整获得。
2.燃烧系统
对于分开式燃烧室，精确的喷油通道、扩大通道面积、控制喷射方向和预燃室进气涡流半径的优化，均能抑制预混合燃烧，促进扩散燃烧，从而降低由低负荷到高负荷较宽范围的燃烧噪声、燃油消耗和碳烟排放。对于直喷式燃烧室，可以通过合理设计，使其在保证足够的涡流下具有高紊动能，强化燃料与空气之间的扩散，以此来改善燃烧过程，实现柴油机低油耗、低噪声和低排放。活塞顶燃烧室结构对燃烧噪声有很大影响。孔口较小、深度较深者，燃烧噪声就小得多，排放也明显较好。再加上缩口形，减噪效果就更趋好转。因此，设计
3.降低空气动力噪声
排气噪声。内燃机在实际使用时一般都有相对封闭的动力舱，所以，内燃机外表面所辐射的噪声有所衰减，而排气噪声是直接面向大气的，从而成为内燃机及机动车的主要噪声源。因此，研制高性能排气消声器是目前降低排气噪声最有效的措施。进气噪声。对于非增压和低增压内燃机，进气噪声远比排气噪声小，而且经过空气滤清器的衰减，传出来的进气噪声并不显著。对于高增压内燃机，由于压气机进口气体高速流动，产生强烈的空气动力噪声，因此某些应用场合下，高增压内燃机需要控制进气噪声，主要技术手段是采用进气消声器，其设计原理和方法可参照排气消声器。
风扇噪声。一般车用内燃机的冷却风扇都是轴流式的，而动力舱布置比较紧凑的一些军用车辆如坦克则采用离心式风扇。降低风扇噪声的措施是合理地设计发动机冷却系统和选用合适的风扇及驱动系统。可安装冷却风扇自动离合器，随内燃机的热负荷自动调节风扇转速，也可采用电机驱动风扇，在冷却水温达到一定值后才驱动风扇。
4.降低表面辐射噪声
表面辐射噪声包括燃烧噪声与机械噪声。前述降低燃烧噪声的方法是从其产生根源上考虑的。燃烧噪声的大小决定于气缸压力及压力升高率的大小，而气缸压力与压力升高率与内燃机的燃烧热效率密切相关。从燃油经济性角度出发，在内燃机零部件能承受的机械负荷与热负荷范围内，气缸压力越高、压力升高率越大越好。也就是说一些降低燃烧噪声的措施与降低燃油消耗率是相互矛盾的。因此，从内燃机工作过程的组织来看，降低燃烧噪声和保证内燃机工作的经济性要两者兼顾。一方面从源头上在保证经济性的前提下尽可能抑制燃烧噪声，另一方面，通过内燃机结构件传出的燃烧噪声则与机械噪声一同处理。
结束语
综上所述，通过以上对于某柴油机的噪声及振动测试分析后，可以了解到柴油机的噪声及振动频谱特性、负载与转速对于噪声相关影响。同时，也提出了相关降噪技术措施，希望能够为今后内燃机各项降噪技术工作提供一定参考。
参考文献：
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