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(chē)輛及工程機(jī)械噪聲的重要來(lái)源，我國(guó)對(duì)車(chē)輛噪聲提出了越來(lái)越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，使降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲成為目前汽車(chē)及工程機(jī)械行業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

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

2 試驗(yàn)對(duì)象及試驗(yàn)條件

試驗(yàn)對(duì)象為增壓直噴式、四缸直列水冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，額定功率為200kW。為了提高測(cè)量精度，減少干擾，噪聲測(cè)試在半自由聲場(chǎng)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(dòng)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(duì)這兩個(gè)常用工況進(jìn)行測(cè)試。

3 聲壓測(cè)試

聲壓測(cè)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(cè)量 工程法及簡(jiǎn)易法》以及GB／T 1859－2000《聲壓測(cè)定噪聲源聲功率級(jí) 消聲室和半消聲室精密法》進(jìn)行。根據(jù)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸及環(huán)境確定測(cè)點(diǎn)布置，如圖1所示。經(jīng)過(guò)對(duì)各點(diǎn)測(cè)試，得到表1所示的測(cè)量結(jié)果。

圖1 測(cè)量表面及測(cè)點(diǎn)布置示意圖

表1 兩工況下各測(cè)點(diǎn)A 計(jì)權(quán)聲壓級(jí) dB

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

經(jīng)過(guò)計(jì)算得到兩工況下發(fā)動(dòng)機(jī)表面總聲壓級(jí)分別為103.2dB和109.9dB。再采用下式計(jì)算聲功率級(jí)LWA：

其中：S1為測(cè)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(jí)分別為117.5dB和124.2dB。

4 聲強(qiáng)測(cè)試

聲強(qiáng)測(cè)試依據(jù)GB／T 16404－1996《聲強(qiáng)法測(cè)定噪聲源的聲功率級(jí)》的要求，將被測(cè)發(fā)動(dòng)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(cè)量點(diǎn)，用聲強(qiáng)探頭逐點(diǎn)測(cè)量信號(hào)并記錄保存。

經(jīng)過(guò)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(dòng)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(jí)分別為93.8 dB和96.7dB，。主要噪聲部件聲功率級(jí)及總聲功率級(jí)如圖3所示。

圖3 主要噪聲部件聲功率級(jí)及總聲功率級(jí)

5 結(jié)果分析

聲壓法測(cè)量?jī)晒r下總聲功率級(jí)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(cè)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(cè)量的包絡(luò)面遠(yuǎn)大于聲強(qiáng)測(cè)量，而發(fā)動(dòng)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(cè)量結(jié)果的重要因素。

利用聲強(qiáng)分布測(cè)試法，發(fā)現(xiàn)在兩種工況下發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源分布及其輻射特性有較大變化；經(jīng)過(guò)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(jí)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(jí)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(jí)達(dá)到91.55dB，其次為托架和飛輪殼，聲功率級(jí)均達(dá)到86dB以上。

6 結(jié)論

本文利用聲壓及聲強(qiáng)測(cè)試法，對(duì)柴油機(jī)表面輻射噪聲進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得到了不同工況下的聲功率級(jí)，并且利用聲強(qiáng)分布測(cè)點(diǎn)法，獲取了各面聲強(qiáng)云圖，在此基礎(chǔ)上，識(shí)別出各主要噪聲源，并計(jì)算了主要噪聲源的聲功率級(jí)，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(cè)量法進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲評(píng)價(jià)，簡(jiǎn)便、快速，但其結(jié)果與聲強(qiáng)測(cè)量法有較大差距。如本試驗(yàn)所示，由于聲壓測(cè)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(cè)聲功率，在測(cè)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(cè)試中，測(cè)量準(zhǔn)確性遠(yuǎn)高于聲壓測(cè)量法。對(duì)于柴油機(jī)噪聲評(píng)定來(lái)講，更宜采用聲強(qiáng)測(cè)量法以獲取較精確的評(píng)價(jià)結(jié)果。

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