要志斌，智晉寧，張喜清

（太原科技大學(xué)，山西 太原 030024）

1 概述

柴油機(jī)噪聲是運(yùn)輸車輛及工程機(jī)械噪聲的重要來源，我國對車輛噪聲提出了越來越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，使降低發(fā)動機(jī)噪聲成為目前汽車及工程機(jī)械行業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

控制發(fā)動機(jī)噪聲首先要對發(fā)動機(jī)噪聲進(jìn)行測量，而聲壓測試和聲強(qiáng)測試正是測量發(fā)動機(jī)噪聲的主要方法。本文分別采用這兩種方法對某型柴油機(jī)的噪聲進(jìn)行了測試，給出了噪聲評價(jià)結(jié)果；并對結(jié)果進(jìn)行對比、分析，探討了兩種測量評價(jià)方法的特點(diǎn)，為以后的測試、降噪工作提供了一定的借鑒依據(jù)。

2 試驗(yàn)對象及試驗(yàn)條件

試驗(yàn)對象為增壓直噴式、四缸直列水冷柴油發(fā)動機(jī)，額定功率為200kW。為了提高測量精度，減少干擾，噪聲測試在半自由聲場消聲試驗(yàn)室中進(jìn)行，在試驗(yàn)時(shí)不帶風(fēng)扇、空氣壓縮機(jī)等，并將排氣管引出室外，抑制空氣動力噪聲。試驗(yàn)額定轉(zhuǎn)速為2 100r／min，最大扭矩轉(zhuǎn)速為1 300r／min，對這兩個(gè)常用工況進(jìn)行測試。

3 聲壓測試

聲壓測試法主要依據(jù)GB／T 1859－2000《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī) 輻射的空氣噪聲測量 工程法及簡易法》以及GB／T 1859－2000《聲壓測定噪聲源聲功率級 消聲室和半消聲室精密法》進(jìn)行。根據(jù)被測發(fā)動機(jī)尺寸及環(huán)境確定測點(diǎn)布置，如圖1所示。經(jīng)過對各點(diǎn)測試，得到表1所示的測量結(jié)果。

圖1 測量表面及測點(diǎn)布置示意圖

表1 兩工況下各測點(diǎn)A 計(jì)權(quán)聲壓級 dB

其中：Lpi為第i 個(gè)測點(diǎn)處A 計(jì)權(quán)聲壓級，dB；N 為測量點(diǎn)總數(shù)；K 為測量表面平均環(huán)境修正值，dB。

經(jīng)過計(jì)算得到兩工況下發(fā)動機(jī)表面總聲壓級分別為103.2dB和109.9dB。再采用下式計(jì)算聲功率級LWA：

其中：S1為測量表面面積，約26.91m2；S0為基準(zhǔn)值，為1m2。

經(jīng)計(jì)算得到1 300r／min及2 100r／min兩工況下的聲功率級分別為117.5dB和124.2dB。

4 聲強(qiáng)測試

聲強(qiáng)測試依據(jù)GB／T 16404－1996《聲強(qiáng)法測定噪聲源的聲功率級》的要求，將被測發(fā)動機(jī)作為聲源，設(shè)其被一矩形包絡(luò)面包圍。為該包絡(luò)面劃分網(wǎng)格，取網(wǎng)格中點(diǎn)為測量點(diǎn)，用聲強(qiáng)探頭逐點(diǎn)測量信號并記錄保存。

經(jīng)過計(jì)算，得到兩種工況下的各點(diǎn)聲強(qiáng)、聲功率及各面聲強(qiáng)云圖。由于篇幅所限，僅列出發(fā)動機(jī)右側(cè)網(wǎng)格劃分情況及其額定轉(zhuǎn)速下聲強(qiáng)云圖，如圖2所示。

圖2 右側(cè)網(wǎng)格劃分及其聲強(qiáng)云圖

從聲強(qiáng)云圖中可確定主噪聲源位置，進(jìn)行聲功率排序，分析部件的噪聲貢獻(xiàn)大小，并計(jì)算出各輻射面的聲功率，最后得到兩工況整機(jī)總聲功率級分別為93.8 dB和96.7dB，。主要噪聲部件聲功率級及總聲功率級如圖3所示。

圖3 主要噪聲部件聲功率級及總聲功率級

5 結(jié)果分析

聲壓法測量兩工況下總聲功率級分別為117.5 dB和124.2dB，已達(dá)到《中小功率柴油機(jī)噪聲限值》中所規(guī)定的上限。而采用聲強(qiáng)法測量，其結(jié)果為93.8dB和96.7dB，差值達(dá)到了23.7dB 和27.5dB，結(jié)果遠(yuǎn)低于限值。造成這樣的差值，主要是聲壓法測量的包絡(luò)面遠(yuǎn)大于聲強(qiáng)測量，而發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣噪聲及其他附件的噪聲不可避免地成為影響測量結(jié)果的重要因素。

利用聲強(qiáng)分布測試法，發(fā)現(xiàn)在兩種工況下發(fā)動機(jī)噪聲源分布及其輻射特性有較大變化；經(jīng)過聲功率排序發(fā)現(xiàn)：飛輪殼、渦輪增壓器、油泵、托架等是最主要的噪聲源。在2 100r／min時(shí)，飛輪殼是最大的噪聲源，聲功率級達(dá)到了92.73dB，飛輪殼的噪聲輻射不僅劇烈而且其輻射面積大，所以飛輪殼是首要要解決的噪聲部位件，其次是渦輪增壓器和皮帶輪，聲功率級都接近90dB；在1 300r／min時(shí)，渦輪增壓器成為最大噪聲源，聲功率級達(dá)到91.55dB，其次為托架和飛輪殼，聲功率級均達(dá)到86dB以上。

6 結(jié)論

本文利用聲壓及聲強(qiáng)測試法，對柴油機(jī)表面輻射噪聲進(jìn)行了評價(jià)，得到了不同工況下的聲功率級，并且利用聲強(qiáng)分布測點(diǎn)法，獲取了各面聲強(qiáng)云圖，在此基礎(chǔ)上，識別出各主要噪聲源，并計(jì)算了主要噪聲源的聲功率級，進(jìn)行了聲源排隊(duì)，為進(jìn)一步的降噪工作提供了依據(jù)。

用聲壓測量法進(jìn)行發(fā)動機(jī)噪聲評價(jià)，簡便、快速，但其結(jié)果與聲強(qiáng)測量法有較大差距。如本試驗(yàn)所示，由于聲壓測量本身的缺陷，即便在半消聲室中，也極容易受背景噪聲及其他因素的影響，誤差較大；而聲強(qiáng)法測聲功率，在測量包絡(luò)面內(nèi)，其結(jié)果理論上不受其他聲源或背景噪聲的影響，在實(shí)際測試中，測量準(zhǔn)確性遠(yuǎn)高于聲壓測量法。對于柴油機(jī)噪聲評定來講，更宜采用聲強(qiáng)測量法以獲取較精確的評價(jià)結(jié)果。

［1］ 蔣孝煜，連小珉.聲強(qiáng)技術(shù)及其在汽車工程中的應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2001.

［2］ 馬大猷.噪聲與振動控制工程手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［3］ 韓軍，郝志勇，劉月輝.柴油機(jī)表面噪聲的聲強(qiáng)測量與分析［J］.汽車工程，2003（3）：557－560.

［4］ 沙云東，盛元生.用聲強(qiáng)法測量內(nèi)燃機(jī)噪聲的有效性研究［J］.內(nèi)燃機(jī)工程，2001（1）：48－53.

［5］ 要志斌，樊文欣.聲強(qiáng)法在某柴油機(jī)噪聲測量中的工程應(yīng)用［J］.車用發(fā)動機(jī)，2007（2）：69－72.