摘要：对一台已经完成了性能排放标定的电控共轨柴油机的噪声水平进行了评估，并在不影响性能排放的原则下对噪声进行了研究和优化。研究和优化的内容主要是对预喷、轨压和喷油正时的小范围调整。研究表明：是否开启预喷对电控共轨发动机的噪声有明显影响。
关键词：电控共轨柴油机；噪声；试验
中图分类号：U467.4+93 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）01-0070-04
Assessment and through Optimization on Noise of a Electronic Control Diesel
HU Guo-qiang，GU Shan-yu，CHEN Xiao-xun
（Dongfeng Commercial Vehicle Technical Center of DFL， Wuhan 430056，China）
Abstract：In this paper，an assessment was carried out on noise of a electronic control common rail diesel which has been calibrated for performance and emission completely，and a reserch and optimizition of the noise was done under the principle of not influence to the performance and emission speciality.The main content of the reserch and optimizition is changing rail pressure，injection timing and pilot injection parametres in small range. Research shows that pilot injection has the obvious influence to noise of Electronic Control common rail Diesel.
Key words：electronic control common rail diesel；noise；test
环境污染引起人们越來越多的关注。噪声也是一种环境污染，随着汽车被越來越广泛地使用，以及人们生活质量的不断提高，汽车噪声问题逐渐受到更多的关注。近年來，很多国家地区制定了针对汽车以及其主要噪声源发动机的噪声控制法规，国内的汽车企业也把降低噪声，提高车辆的驾驶舒适性作为重要的目标之一。发动机作为汽车的动力总成，是汽车最主要噪声源之一，降低发动机噪声是降低汽车噪声的重要途径。
1 试验样机及试验方法
试验对象的规格如表1所示，试验不安装风扇，主要对发动机工作的燃烧噪声进行研究。
试验方法：试验中噪声的测定采用GB/T 1859-2000《往复式内燃机辐射的空气噪声测量工程法及简易法》。
2 噪声的产生
根据柴油机的工作原理和结构特点，其噪声可以分为如下3类：
（1）机械噪声：由旋转运动件和往复运动件在不平衡力和力矩作用下产生的振动、运动件间的撞击、摩擦副的摩擦力以及脉动气流激励各结构件所引起的结构振动而辐射的噪声，这种噪声通常称为机械噪声，是柴油机的主要噪声源之一；
（2）燃烧噪声：气缸内燃烧爆发所形成的冲击和压力的周期性变化引起结构振动，通过外部和内部传播途径传到内燃机表面，它主要由燃烧过程决定的，燃烧噪声也是柴油机主要噪声源之一；
（3）气体动力性噪声：进、排气噪声和风扇噪声，其中排气噪声是主要的，包括气体经过压缩后瞬间排放，气体膨胀形成湍流喷注噪声、流体扰动噪声等。
本文主要研究和优化燃烧噪声。
3 样机噪声的评估
为对样机的噪声进行评估，进行了全负荷、50%负荷和10%负荷下、各转速的噪声声功率级的测试，结果见图1。
可以看出：高、中、低三种负荷下，随转速升高，噪声均呈增大趋势。但1 600 r/min转速往上，低负荷的噪声出现一个明显的跃升；同时也可以看出：在1 600 r/min以下区域，相同转速下，噪声随负荷的增加而增大。在1 600 r/min以上区域，噪声并没有这样的规律，甚至在相同转速下，10％负荷的噪声水平要高于100％负荷的噪声水平。这显然与通常的理解有一定的矛盾，经过对样机各种标定数据和MAP图的分析，发现该样机在1 600 r/min以上区域没有开启预喷，而在1 600 r/min以下区域开启了一次预喷。
发动机的整体噪声水平较好，额定工况噪声声功率级为110.5 dB（A）。但高速低负荷的噪声水平有异常，因此决定进行以下的研究和优化工作，以进一步降低该发动机的噪声：
（1）由于适当的预喷对柴油机性能排放没有显著的影响，因此研究高速低负荷开启一次预喷对噪声的影响；
（2）作为一个特殊的工况，对怠速工况噪声优化；
（3）作为高速高负荷工况的代表，对额定工况噪声进行优化；
（4）根据实际的需要，研究最大爆发压力与噪声之间的关系。
4 降低噪声的研究和优化
4.1 高速低负荷噪声的研究和优化
对该发动机1 600 r/min以上转速范围10％负荷的各工况开启了一次预喷，并根据经验给定适当的预喷油量和预喷正时，同时对主喷油量进行了微调，以保证扭矩的一致。噪声的测试结果见图2。可以看出：预喷对低负荷区域的降噪作用显著，噪声最大降低约4 dB（A），高怠速（扭矩为0）噪声降低1.7 dB（A），并且随着转速的降低，预喷起到的降噪作用愈加明显。
开启预喷对高速低负荷是必要的，同时鉴于图1所表现的预喷不开启时，10％负荷和50％负荷噪声有不同程度的跃升，以及尽可能小地改变原來的标定数据和MAP图，在单缸循环供油量40 mg以下的区域全部开启预喷。高速低负荷开启预喷后又进行了噪声测试，结果见图3。可以看出：与图1比较，不仅消除了之前高速低负荷噪声的跃升，而且高中低负荷也呈现出噪声随负荷增大而增加的较好规律。
4.2 怠速噪声的研究和优化
怠速工况是发动机最常用的工况，怠速噪声的水平是发动机噪声优化工作的重点之一。对怠速噪声的研究和优化从轨压、主喷正时、预喷油量和预喷正时的优化几个方面进行。
该共轨柴油机的怠速控制为对转速的闭环控制。虽然试验只改变怠速的轨压、正时，但系统自动控制油量维持怠速转速不变。试验小范围地改变了轨压、正时，并测量每次改变后的噪声，测量数据见表2。由表2可见，怠速噪声随轨压和主喷正时的增加均有增加趋势，但幅度不大。
选取特定的轨压和主喷正时不变，改变预喷油量和预喷正时，并测量每次改变后的噪声，结果见表3。试验用电控系统设置预喷正时为预喷始点至主喷始点的曲轴转角，电控供油系统自动控制燃油喷射总量，若增加预喷油量，则主喷油量相应地自动减少來维持总油量。由表3可见，预喷油量和预喷正时对怠速噪声的影响不大，且无很明显的规律性。
鉴于以上的研究，没有对该发动机的怠速工况的标定数据进行更改。也可以得到这样一个结论：在怠速预喷开启的状态下，对怠速工况的标定以其在怠速的性能为主即可。
4.3 额定工况噪声的研究和优化
额定工况的噪声研究和优化采用与怠速工况相似的方法。同样所进行的调整仍然在较小的范围，以保证性能和排放不发生大的变化。
保持循环供油量不变，调整轨压和正时，然后测试其噪声水平，结果见表4。
由表4可见，额定工况点轨压、主喷正时的微小调整对发动机扭矩、最大爆发压力等重要性能参数产生了较大影响，但噪声的改变微小。
发动机原标定数据中，额定工况未开启预喷，因此在适当的主喷参数下，开启一次预喷并调整预喷油量和预喷正时以研究对噪声的影响，电控系统自动调整主喷油量保证总循环供油量一致，试验结果见表5。
由表5可见，在循环供油量一致的情况下，额定工况预喷是否开启以及预喷油量和正时的微小调整均对噪声的影响不大。
鉴于以上的研究，没有对该发动机的额定工况的标定数据进行更改。这一决定也延伸到了所有的中高转速中高负荷工况，同时可以得到这样一个结论：对一台完成了性能排放标定柴油机，很难再通过对燃烧控制参数的微小调整來降低中高转速中高负荷工况的噪声。
4.4 最大爆发压力与噪声的关系研究
压力升高率与噪声有非常直接的关系，但最大爆发压力是否与噪声之间有明显的关系，也许人们会有不同的看法。试验通过改变喷油量和喷油正时，在保证各转速扭矩不变的条件下，大幅提高各工况最大爆发压力，并测试噪声的变化，结果见图4。
由图4可见，大幅调整喷油正时和喷油量，保持发动机扭矩不变的情况下，最大爆发压力发生了大幅的变化，但噪声几乎保持不变。这表明，最大爆发压力与噪声大小之间的关系不大，因而一般來说不能通过试图降低最大爆发压力的方法來降低发动机的噪声。
5 结论
通过试验评估和研究，对一台完成了性能排放标定的电控共轨柴油机的噪声进行了优化，中高转速中小负荷区域的噪声有明显改善，同时可以得出以下结论：
（1）预喷技术可显著地降低噪声，中高转速中小负荷区域应使用预喷降噪；
（2）小范围的燃烧控制参数的调整对怠速工况噪声的改善微小；
（3）小范围的燃烧控制参数的调整对中高转速大中负荷区域噪声的改善微小；
（4）最大爆发压力与柴油机噪声没有明显的直接关系。
参考文献：
［1］ 魏丕勇，潘明军，范向阳.高压共轨式直喷柴油机噪声控制的研究［J］. 拖拉机与农用运输车，2008，（4）.
［2］ 舒歌群，梁兴雨，陈昕巍.柴油机降噪措施及其评价［J］.现代车用动力，2006，（5）.