维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 ２００７年１２月 内燃机 Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｓ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２００７ 摘要：采用声压测量法对柴油机进行了整机噪声的测量，通过试验研究成功分离了发动机的燃烧噪声、机械噪声及 进气噪声。得出了在不同运行工况下发动机的燃烧噪声、机械噪声和进气噪声的声功率，并识别它们对整机噪声 声功率的贡献度。 关键词：柴油机；声压；噪声；声功率 中图分类号：ＴＫ４２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—６４９４（２００７）０６—００３８—０４ Ａｎ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ Ｎｏｉｓｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｎｏｉｓｅ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｎｏｉｓｅ ＷＡＮＧ Ｚｈｉ—ｄｏｎｇ ，ＳＨＥＮ Ｙｉｎｇ—ｇａｎｇ ，ＢＩ Ｆｅｎｇ—ｒｏｎｇ２ＷＥＮＧ Ｊｉａ—ｑｉｎｇ 。ＬＩ Ｘｉａｏ—ｎｉｎｇ ，（１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ’Ｓ ｎｏｉｓｅ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔ ｓｅｐａｒａｔｅｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｔｈｅ ｅｎ— ｇｉｎｅ’Ｓ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｎｏｉｓｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｉｎｌｅｔ ｎｏｉｓｅ ｉｎ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ’Ｓ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ａｂｏｖｅ ｔｈｒｅｅ ｎｏｉｓｅｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ；ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｎｏｉｓｅ；ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ０引言 柴油机的噪声可简单分为燃烧噪声、机械噪声 与进、排气噪声…。柴油机的排气噪声可通过设计 排气消声器得到有效的控制 ］。不同类型的噪声其 控制方法亦不同，因此，有效地分离各种噪声成份， １．２燃烧噪声与机械噪声分离的试验方案 】 方案一：首先测定发动机在各种不同工况稳定 运行条件下整机噪声的声功率Ｗ ；然后用电机倒拖 发动机使之在相对应的转速下稳定运行。此时所测 识别它们对整机噪声声功率的贡献度，对采用合理 和有效的措施控制不同类型的噪声成份乃至整机的 辐射噪声具有十分重要的意义 。 １试验方案设计 １．１进气噪声分离试验方案 使发动机在不同的运行工况下稳定运转，参照 ＧＢ／Ｔ１８５９—２０００（往复式内燃机辐射的空气噪声测 量工程法及简易法），采用９点声压法测定整机噪声 声功率。同一运行工况下分别测定包含进气噪声和 引出进气噪声时的发动机辐射噪声声功率，二者相 减即可得出进气噪声的声功率，从而可以求出进气 噪声对整机噪声声功率的贡献度。 基金项目：云南省省院省校科技合作计划项目 （ｏ３Ｙ２５２Ｄ），云南省中青年学术技术带头人后备人才专项基 金资助（２００７ＰＹ０１—０７） 作者简介：王之东（１９８２一），男，硕士，研究方向：内燃机 振动与噪声控制。 收稿日期：２００７—０９—１３ 定的声功率应为发动机机械噪声声功率与电机、测 功机噪声声功率之和 ；之后，断开测功机，用电机 拖动测功机使其在相应的转速下稳定运转，此时测 定的声功率为电机与测功机噪声声功率之和 ；发 动机机械噪声声功率为 一 ，而燃烧噪声的声功 率为 一（ 一 ），测功机的声功率贡献度很小 可以忽略不计。因此可以识别燃烧噪声与机械噪声 对整机噪声声功率贡献度。此方案的缺点是无法考 虑负荷的影响。 方案二：不同运行工况下稳定运行，依次使发动 机的第一、二、三、四气缸不工作，分别测定出的发动 机的声功率为没有第一、二、三、四缸燃烧噪声条件 下的声功率。与发动机正常工作条件下的发动机整 机噪声声功率相比就可以计算出每一缸的燃烧噪声 的声功率，四个缸的燃烧噪声声功率的合成即为整 机燃烧噪声声功率。在没有进气噪声的情况下，即 可识别出机械噪声的声功率。因此，可以计算出燃 烧噪声与机械噪声对整机噪声声功率的贡献度。 ２声功率的测试与计算 本次噪声测试工作严格按照国家标准ＧＢ／ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 王之东等：柴油机机械噪声与燃烧噪声识别的试验研究 ・３９・ Ｔ１８５９—２０００（往复式内燃机辐射的空气噪声测量工 程法及简易法）的要求进行。整个噪声测量试验是 在天津大学全封闭半自由声场噪声实验室中进行， 其空间尺寸为１１．４ ｍ（长）×７．２ ｍ（宽）×６．９ ｍ 测试时记录国标所规定的９个测点处的１／３倍 频程声压频谱和该点的声压级。 ２．２表面平均声压级的计算 当按图１所布置的测点进行测量时，测量的平 均声压级用下式计算： （高）。其顶棚以及四周的墙壁用消声材料覆盖，地 面为平整的水泥地面。试验时，柴油机排气管引至 室外，以消除排气管的空气动力噪声影响。 测试所用记录仪器为比利时ＬＭＳ公司生产的 Ｔｅｓｔｌａｂ声学与振动测试分析系统。该系统是一高度 ・ｇ Ｎ ］ 集成的系统，由信号的拾取、数据采集、数字信号处 理、数据的记录和分析过程等环节组成。实验前对 测试系统进行标定，测量误差小于±０．２％。 ２．１声压级的测量 为了确定测量表面和测量点位置，假想一个包 络发动机主要噪声辐射部位并终止于反射面上的最 小矩形六面体作为基准体，确定基准体尺寸时可以 不考虑辐射噪声不大的内燃机凸出部分。 测量表面为一个包络内燃机的面积为．ｓ的不含 底面的假想矩形五面体，它与基准体的各对应面应 相平行，间距为ｄ，通常ｄ为１ Ｉｎ。当基准体的最大 尺寸小于２ Ｉｎ时，取９个测量点测量。测量表面上 的９个测点位置如下图１所示。 ｙ 测点１位于发动机飞轮一侧 图１ 基准体Ｌ…＜２ｍ时的测点位置 ‘。、 、 ▲ －、 ， ，‘ ． ■Ｌ、－ ／ １‘ ｂ．．Ｉ． 一・１ 黑 謇蠢霎曩曩量堇景奏星謇嘉 蕊 意甍量曼兰莹 发动机转速／ｒ・ｍｉｎ— 式中， 为测量表面的平均Ａ计权声压级，ｄＢ （Ａ）；Ｌｐ 为背景噪声修正后第 测点所测得的Ａ计 权声压级，ｄＢ（Ａ）；Ｎ为测量位置总数。 ２．３声功率级的计算 声功率级的计算用公式： Ｌｗａ＝ＬｐＡ＋１０１ｇ（ＳＩ／Ｓ０） 式中， 为Ａ计权声功率级（基准值ｌｐＷ），ｄＢ （Ａ）； 为测量表面面积， （基准值Ｓ。＝１ ），Ｓ＝４ （ａｂ＋ｂｃ＋ｅａ）， ＝Ｌｌ／２＋ｄ，ｂ＝Ｌ２／２＋ｄ，ｃ＝Ｌ３＋ｄ， ．， ， ，分别为基准体的长、宽、高，Ｉｎ；ｄ＝１ Ｉｎ。 根据柴油机的实际尺寸，可以分别测量出 ．， ， 的值，从而计算出ｎ，ｂ，ｃ，其值分别为１．４０ Ｉｎ， １．３２ Ｉｎ，２．０２ Ｉｎ。 根据以上的公式和说明，计算出声功率级 。 ２．４声功率的计算 根据以下公式可计算出声功率 ： ｌＯｌｇ［Ｗ／Ｗｏ］ 式中， 为参考声功率，Ｗｏ＝ｌｐＷ。 声功率可以线性叠加，因此可以计算出不同类 型噪声对整机噪声声功率的贡献度。 ３测试与计算结果 ３．１ 进气噪声影响的测试与计算结果 图２为不同负荷时整机噪声声功率与进气噪声 贡献度的关系图。 魁 疆 鉴 ｜２ｉ｛Ｌ 嚣 诅 星鸯重量蜃星鸯孽蠡善量摹 Ｎ一￣－１￣－１￣－１ …＿＿ 发动机转速／ｒ・ｍｉｎ 维普资讯 http://www.cqvip.com 内燃机 ２００７年ｌ２月 ０．６（】 暇釜醑 埙 （１８０ — ｎ５０ ０．＂７０ ０．６ｏ ＼ 饕ｎ熏４０ ． ～ ＼～一 ｎ３０ ＼ ＼ ， ＋４０％负荷 ｉ０．５０ 十 衙无醴气 进气 ０．４０ ＼ 。 蚤０．２０ ０３Ｏ ’、 诅 ＼ —★一进气躁声贞 渡 ０．２（】 ＼ ．一—‘ｌｎｌ０ 一。一—’’●—■ ０．１０ －一■＼・． 一０．（１０ ．。．．．．一●＿－，， Ｎ垦蕈霉熹鸯呈謇晷蠡霎垦量 Ｎ Ｎ Ｎ Ｎ …一一 发动机转速，ｒ・ｍｉｎ 发动机转速／ｒ・ ｎ－Ｉ －—ｔ卅－－ ｈ’ ＿ ▲— ．Ｊ １‘ ～． 一 ． ’ ～ Ｉ ：．■ 、 ７— 、 ＼ －８ 镝雨进气 ＼ ＿． 负简趟气 —＿ｊ 噪声 ｉ 强 －．＼ 。、． Ｉ簸 、，、Ｉ ． — ’ 一、 ．．．一 ．．一 一－—■—１Ｈ 譬瓣 仨 强— 甜 幔 发动机转速詹－ｍｉｎ＿， 发动村ｌ寿专速 ・ｍｉｎ－￣ 图２ 不同负荷时整机噪声声功率与进气噪声贡献度 ３．２方案一 识别燃烧与机械噪声的测试与计算结果，见图３。 ０．８ 、 ０．７ ．一 —ｔ 吖一—ｌ、．－．／ ｋ 、 、Ｉ ．．一＿－ × ＼ Ｉ １ Ｈ￥ 鞠声 — ＼ －’＿一一ｒ、 ， 动 由 ●＾ ． 、Ｌ一 一１． 茬 ●一一．．＿ｋ１—ｈ－、 — １ —、 ：一。． １．▲ ０．１ ．． ． ■— Ｉ～．．．． 一— －－－● ０．０ 妻重蠢蚕莹重晷蠡量耄謇 商 甍蔓塑兰兰 蔫嚣嘉蟊禹善量塞室星莹莹 发动机转速／ｒ・ｒａｉｎ。。 发动机转速／ｒ・ｍｉｎ－ 图３ 燃烧、机械与进气噪声声功率及其对整机噪声声功率贡献度 ３．３方案二 识别燃烧与机械噪声的测试与计算结果，见图４一图９。 发动机转速，ｒ・ｎ／ｎ 发动机转速，ｒ・ｎｉｎ－￣ 图４ ０负荷时不同类型噪声声功率级与声功率贡献度 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 王之东等：柴油机机械噪声与燃烧噪声识别的试验研究 垂ＥⅡ｛罄静 设 ・ ４ｌ ・ ．．—————■ 一一 ｒ 一～ 一 ，、、．／一 ～厂 ＼ ） 发动机车镀 ・ｔｒｉｆａ－ 发动机 ・ｉｎｉｉＴＩ 图５ ２０％负荷时不同类型噪声声功率级与声功率贡献度 憾僻 Ⅱ 一ｖ）单｝鼙露慷槲蚤丑 发动｝旭匀赫・ｍｉｎｑ 发动吣； ・ｍｉｎｑ 图６ ４０％负荷时不同类型噪声声功率级与声功率贡献度 ｌ，０Ｄｌ６【】０ｌ彻ｌ８０Ｄｌ９０ｏ嬲）２ｌｍ 【】【） ） （】Ｄ 】Ｄ筒】０ 发动机转溉・ｍｉｎ－Ｉ 发 溉・ｍｉｎ－Ｉ 图７ ６０％负荷时不同类型噪声声功率级与声功率贡献度 ｌ２５ ５．０ ４５ ｌ２０ ４０ ＼ 一 一 ／ｒ—ｒ， 一 ３５ ＼／／ ｌｌ５ ．—— 二．．一 ３０ ＼ ／ ｌｌ０ ＝ 一 ２５ 厂＼ ２ｆ） ／＼＼ 一。—、、一＋—ｒ ， － ｌ５ ／ ＼ １０ 、 ５ ｌ∞ ０ １５［】ｏ ｌ６００ ｌ７００ ｌ咖ｌ９００ Ｄ２ｌ∞ ｍＺｊ０ｏ ２５【】ｆ） Ｄ ｌ５０（）ｌ６００ ｌ７ｍ ｌ８（】ｆ）１９０ｏ Ｉ】【）２ｌ∞ ｍ２：啪 枷 】（）２ｆＩ】【） 发动机 ・ｍｉｎ－ 发动机触・ｎｉｎ－ 图８ ８０％负荷时不同类型噪声声功率级与声功率贡献度 （下转第４６页） 维普资讯 http://www.cqvip.com ・４６ ・ 内燃机 ２００７年１２月 了施工单位预先交纳合同价款１０％的节点进度工期 害；参建各方期望平安地赚取丰厚利润，赢得一个好 的品牌和更多的业务；业主要求项目建设又快、又 省、又好，投资能尽快有巨额的回报等。 进度、质量、费用三者密切关联、相互制约，各方 对三要素的平衡和协调是贯穿项目始终的矛盾统一 保证金的方式以规避进度风险。 项目管理团队要参与合同签署的整个过程，积 极分析合同，运用经验和现场了解的情况，随时检查 合同执行状况；及时解决问题，使项目顺利推进。设 专人管理合同，采取三控，即院管理部主管合同、财 务和项目经理团队作综合控制。 体，对参建各方合同是关系的准绳，但没有适度的变 通，各方矛盾会异常尖锐，项目是很难推进的。项目 经理只有抓住阶段主要矛盾，不断解决矛盾，项目才 １０项目综合管理 得以顺利进行。 对于项目的综合管理，笔者认为要害是能否作 由于罗兰公司对工程项目投产后有巨大收益预 好进度、质量、费用三要素管理和协调各方关系。 期，工程进度是关键。项目经理在工程建设过程中 ， 任何一个项目想要圆满完成都必须是项目的关 要抓主要矛盾和发现关键环节，灵活运用多方面的知 系各方的利益得到平衡，吃亏的买卖谁都不会做，因 识，敢于承担责任，果断决策；从实际出发，公正公平 此各方利益的协调管理对项目管理团队就尤为重 解决问题；诚信待人，赢得建设各方的信任至关重要。 要，作好协调管理的目标是推动项目顺利进行。 团结项目组成员，协调各方关系，认清各方利益，坚守 项目经理应清醒认识到项目关系各方利益是不 国家法规，项目各方都得到了较满意的结果。 一致的：政府部门要求合法、合规，效益好，项目能拉 以上是笔者在罗兰石墨项目总承包管理工作的 誊醚 魑静 强 动一方经济增长；相关市民希望自己的利益不受伤 一些心得和体会，不当之处请同行和专家批评指正 ，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，＇，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，， （上接第４１页） 、、－—— —— —－＝ｔ ～ ／ ’—、～、 ／ 、． ／ｒ， Ｘ ｆ ’＼ ／ ＼ ／ ＼ ．．／ ＼／ ｌ５［Ｉ】ｌ６００ｌ７００ｌ８００ｌ９００２Ｏｆ１３２１００２２１＂１２＝；（Ｉ】２ ］【）２５ｆ１０ Ｉ） ｌ ５［ ｌｆｘｑ０ｌ７００１｛ｊ［】【）１￣Ｄ２０００２１ｍ Ｉ＝】［）２＝ｊ【】（１２４（】［） 发蒯倩々撇・ｒｒ６ｃ 发动 ・ｎｍ－Ｊ 图９ １００％负荷时不同类型噪声声功率级与声功率贡献度 ４结论与分析 研究结论一致。 ｄ．进气噪声对整机噪声声功率的贡献度随着发 ａ．通过试验研究成功分离了柴油机的燃烧噪 动机转速的增加而增加，尤其是在较大负荷时更为明 声、机械噪声与进气噪声。得出了在不同运行工况 显。因此，要降低发动机整机噪声的声功率，必须对 下的发动机的燃烧噪声、机械噪声和进气噪声的声 进气噪声进行严格的控制。 功率，以及燃烧噪声、机械噪声和进气噪声对整机噪 ｅ。高转速时，机械噪声的声功率的贡献度较大，因 声声功率的贡献度。 此，降低机械噪声有助于降低整机噪声的声功率级。 ｂ。随着发动机负荷的增加，发动机的整机噪声也 会增加，但负荷对噪声的影响在较大负荷时不明显， ［参考文献］ 尤其是负荷在８０％～１００％（且转速较高）时，整机噪 ［１］马大猷．噪声控制学［Ｍ］．北京：科学技术出版社，１９８７． 声声功率几乎保持不变，见图９。发动机负荷对燃烧 ［２］杨庆佛．内燃机噪声控制［Ｍ］．山西：山西人民出版社，１９９１． 噪声的影响较小，而对机械噪声的影响相对较大。 ［３］Ｆ．Ｆ匹辛格．柴油机燃烧噪声直接测量的新方法［Ｊ］．噪 ｃ．发动机转速对整机噪声声功率的影响相对较 声与振动控制，１９８４，１０（５）：３４—３８． 大，随着转速的增加，整机噪声声功率增加，且燃烧 ［４］刘月辉．车用发动机表面辐射噪声的研究［Ｊ］．汽车工程， 噪声、机械噪声和进气噪声的声功率均增加，但是燃 ２００２，２４（３）：２１３—２１６． 烧噪声对整机噪声声功率的贡献度逐渐减小，这一 ［５］梁兴雨，舒歌群．柴油机噪声源的识别研究［Ｊ］．内燃机工 结论与ＩＳＶＲ（英国南安普顿声学和振动研究所）的 程，２００５，２６（６）：６７—７１．