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噪声振动
国外内燃
机
通过控制活塞振动降低柴油机燃烧噪声
【日】Y.KandaT.Mori
2016年第3期
摘要：现在，用车荣油机需要满足各种不同的要求，如低噪声、低燃油耗、低排放，以及高输出功率。改善噪声的关键是降低然烧噪声，也就是降低柴油机鼓缸噪声。降低柴油机鼓缸的传统方法是减少由燃油预喷射引起的燃烧激振力、附加发动机机体加强筋或利用隔声率改善噪声传递特性。然而，这些方法都有负面影响，如燃油经济性悉化、成本/质量增加。固此，需要依靠改进发动机结构来降低噪声。通过发动机试验分析了从活塞、连杆、曲轴到发动机机体的噪声传递路径和振动特性，认定活塞共振是噪声源。为了吸收活塞垂直运动产生的共振能量，设计了带有动态阻尼器的新型活塞销结构，它能产生与活塞反向的共振。验证了采用这一新技术降低柴油机鼓红的效果。
关键词：燃烧直喷柴油机共振敲缸
0前言
在直喷柴油机扩散燃烧过程中，喷油器喷射的燃油会在燃烧室中很快着火，并使气缸压力迅速升高而引发多个区域自燃")。由于快速燃烧可获得较高的热效率，未来将会采用预混合压燃着火(PCCI)[}和均质压燃着火(HCCI)"燃烧方式。然而，从噪声和振动角度来看，由于快速燃烧导致作用在发动机部件上的气缸压力迅速升高，引起发动机振动，并会产生间歌性的柴油机敲缸噪声。为了实现最高的热效率并降低柴油机敲缸噪声，必须开发1种不依赖于燃烧控制的发动机新结构[-汀，来降低柴油机敲缸噪声。
柴油机敲缸的主频率接近3.15kHz倍频带[] 因此，以3.15kHz倍频带为重点，确定了柴油机敲
缸的机理，并开发了降低噪声的发动机结构。 1柴油机敲缸特性
试验采用直列4缸2.2L直喷柴油机。为了更
好地了解柴油机敲缸的频率特性，故意减少了预喷油量并增加燃烧激振力，以产生明显不同的柴油机敲缸。图1为在转速2000r/min，平均有效压力 0.9MPa工况下测得的近场发动机辐射噪声频谱。噪声峰值出现在频率3.50kHz左右。
此外，通过故意增加燃烧激振力复现了1.5L 发动机的柴油机敲缸现象。图2为实测的1.5L柴油机的近场噪声。噪声峰值也在频率3.50kHz左右时出现。以下为柴油机敲缸的特征：（1）柴油机敲缸的主频率出现在3.00～4.00kHz之间。（2）测
万方数据
(V)EP/g 近场发动机噪户 2 000
3 000
3.50kHz时出现噪声峰值=
4000
频率/Hz
5 000
图1发动机敲缸时的近场噪声频谱（2.2L柴油机）
量不同规格的发动机时，噪声峰值也出现在3.00~ 4.00kHz间。
近场发动机噪声/dB(A) 1000
2 000
3 000 频率/Hz
3.50kHz时出现噪声峰值
4 000
5 000
图2发动机蔽红时的近场噪声频谱（1.5L柴油机） 2柴油机敲缸产生机理
2.1发动机内部零件特性测量
为了解3.00～4.00kHz之间出现噪声峰值的产生机理，借助试验手段分析了几种不同的噪声传