某柴油機噪聲的聲壓及聲強測試分析?

要志斌，智晉寧，張喜清

（太原科技大學(xué)，山西 太原 030024）

1 概述

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

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

2 試驗對象及試驗條件

試驗對象為增壓直噴式、四缸直列水冷柴油發(fā)動機，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室中進行，在試驗時不帶風扇、空氣壓縮機等，并將排氣管引出室外，抑制空氣動力噪聲。試驗額定轉(zhuǎn)速為2 100r／min，最大扭矩轉(zhuǎn)速為1 300r／min，對這兩個常用工況進行測試。

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 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》進行。根據(jù)被測發(fā)動機尺寸及環(huán)境確定測點布置，如圖1所示。經(jīng)過對各點測試，得到表1所示的測量結(jié)果。

圖1 測量表面及測點布置示意圖

表1 兩工況下各測點A 計權(quán)聲壓級 dB

其中：Lpi為第i 個測點處A 計權(quán)聲壓級，dB；N 為測量點總數(shù)；K 為測量表面平均環(huán)境修正值，dB。

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

其中：S1為測量表面面積，約26.91m2；S0為基準值，為1m2。

經(jīng)計算得到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 聲強測試

聲強測試依據(jù)GB／T 16404－1996《聲強法測定噪聲源的聲功率級》的要求，將被測發(fā)動機作為聲源，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)格中點為測量點，用聲強探頭逐點測量信號并記錄保存。

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

圖2 右側(cè)網(wǎng)格劃分及其聲強云圖

從聲強云圖中可確定主噪聲源位置，進行聲功率排序，分析部件的噪聲貢獻大小，并計算出各輻射面的聲功率，最后得到兩工況整機總聲功率級分別為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，已達到《中小功率柴油機噪聲限值》中所規(guī)定的上限。而采用聲強法測量，其結(jié)果為93.8dB和96.7dB，差值達到了23.7dB 和27.5dB，結(jié)果遠低于限值。造成這樣的差值，主要是聲壓法測量的包絡(luò)面遠大于聲強測量，而發(fā)動機進、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。

利用聲強分布測試法，發(fā)現(xiàn)在兩種工況下發(fā)動機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，飛輪殼是最大的噪聲源，聲功率級達到了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，渦輪增壓器成為最大噪聲源，聲功率級達到91.55dB，其次為托架和飛輪殼，聲功率級均達到86dB以上。

6 結(jié)論

本文利用聲壓及聲強測試法，對柴油機表面輻射噪聲進行了評價，得到了不同工況下的聲功率級，并且利用聲強分布測點法，獲取了各面聲強云圖，在此基礎(chǔ)上，識別出各主要噪聲源，并計算了主要噪聲源的聲功率級，進行了聲源排隊，為進一步的降噪工作提供了依據(jù)。

用聲壓測量法進行發(fā)動機噪聲評價，簡便、快速，但其結(jié)果與聲強測量法有較大差距。如本試驗所示，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，在實際測試中，測量準確性遠高于聲壓測量法。對于柴油機噪聲評定來講，更宜采用聲強測量法以獲取較精確的評價結(jié)果。

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