（3）環(huán)境溫度和氣壓修正

      當(dāng)測(cè)試環(huán)境的溫度和氣壓偏離標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件（溫度t₀=20℃，氣壓Po=100 kPa）引起的修正值等于或大于0.5 dB時(shí)，應(yīng)加以修正，修正值K?：

K₃=101g｛√293/（273+t）•（P/100）｝

      式中，t為測(cè)試環(huán)境的溫度，℃；p為測(cè)試環(huán)境的氣壓，kPa。

      7室：t=28℃，p=81 kPa，K?=-0.52 dB。

二、測(cè)量結(jié)果計(jì)算

1、測(cè)量表面平均聲壓級(jí)的計(jì)算

      根據(jù)圖2所布置的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量的平均聲壓級(jí)用下式計(jì)算：

?_p=101g（1/N）Σ10^0.1LPi

      式中，?_P為測(cè)量表面的平均聲壓級(jí)，dB；L_pi為第i點(diǎn)所測(cè)得的聲壓級(jí)，dB；N為測(cè)點(diǎn)總數(shù)。

2、聲功率級(jí)的計(jì)算

      聲功率級(jí)的計(jì)算公式：

?_w=?_p+101g（S/S₀）=?_p+12.7

      式中，?_w為聲功率級(jí)，dB；?_P為測(cè)量表面的平均聲功率級(jí)，dB；S為測(cè)量表面面積，m²，其中，S=4（ab+bc+ca），α=L?/2+d，b=L₂/2+d，c=L?+d，L?，L?，L?分別為基準(zhǔn)體的長(zhǎng)、寬、高，m；S₀為基準(zhǔn)面積，m²。

三、試驗(yàn)結(jié)果及分析

1、不同大氣壓下，整機(jī)噪聲隨轉(zhuǎn)速變化

      根據(jù)圖3所示結(jié)果可知，直噴式柴油機(jī)表面輻射噪聲基本隨轉(zhuǎn)速增加而增大，這主要是由于機(jī)械噪聲增大的緣故，此外，燃燒噪聲也有影響。對(duì)比2個(gè)曲線圖可知，90 kPa大氣壓下的噪聲值明顯高于101 kPa下的值。按理來說，由于高原氣壓低，空氣稀薄，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，所以柴油機(jī)在高原狀態(tài)下其功率和扭矩要明顯小于平原狀態(tài)下的值，但柴油機(jī)采用渦輪增壓技術(shù)，所以要恢復(fù)其功率，其噪聲值要大于平原狀態(tài)下的值。這表明，在高原狀態(tài)下排氣壓力下降，氣缸的內(nèi)外壓力差增加，排氣較為順暢，使保留在氣缸內(nèi)的殘留廢氣減少，有利于快速完成著火前的物理化學(xué)準(zhǔn)備過程。使預(yù)混和階段完成著火準(zhǔn)備的混合氣數(shù)量增加，燃燒速度加快，從而導(dǎo)致燃燒噪聲較平原的高。

2、模擬101kPa下，額定工況下1/3倍頻譜分析

      根據(jù)圖4所示的1/3倍頻程頻譜圖可知，柴油機(jī)前、后、左、右四個(gè)面八個(gè)測(cè)點(diǎn)噪聲均在500～700 Hz范圍內(nèi)較大，主要由于進(jìn)、排氣歧管輻射噪聲，飛輪、齒輪旋轉(zhuǎn)引起的機(jī)械噪聲以及其他附件工作發(fā)出的噪聲所引起的，在柴油機(jī)上方則在1200～1500 Hz范圍內(nèi)較大，主要由缸蓋輻射燃燒噪聲所致，這對(duì)人影響較大，應(yīng)該改變缸蓋的剛度或者加阻尼以改變缸蓋的固有頻率。

3、輻射噪聲隨轉(zhuǎn)速的變化

      根據(jù)圖5可知，轉(zhuǎn)速較高時(shí)，表面輻射噪聲聲功率級(jí)隨轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)基本呈線性的關(guān)系，受海拔影響不是十分顯著，這主要是因?yàn)樵诟咿D(zhuǎn)速時(shí)機(jī)械噪聲是主要的噪聲源。而機(jī)械噪聲主要的激勵(lì)源是不平衡的慣性力及力矩、活塞的拍擊、進(jìn)排氣門落座時(shí)的拍擊以及齒輪嚙合傳動(dòng)等。隨著轉(zhuǎn)速增加，活塞的橫向運(yùn)動(dòng)以高速進(jìn)行，氣門撞擊也將增強(qiáng)等因素，機(jī)械噪聲大幅度增加，因此表面輻射噪聲隨轉(zhuǎn)速增加而增大。在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，燃燒噪聲較為突出，燃燒噪聲產(chǎn)生的根本因素則是壓力升高率，壓力升高率主要取決于滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣多少，由于本機(jī)是增壓柴油機(jī)，如圖3和4所分析的原因，故此高原噪聲較平原高。

4、增壓對(duì)輻射噪聲的影響

      從圖6可知，自然吸氣柴油機(jī)與增壓柴油機(jī)之間在不同轉(zhuǎn)速下的噪聲對(duì)比，在標(biāo)定功率點(diǎn)（滿負(fù)荷），增壓柴油機(jī)可以顯著的降低噪聲輻射水平。隨著轉(zhuǎn)速的降低，增壓柴油機(jī)的噪聲輻射水平有所增加，當(dāng)達(dá)到最大扭矩點(diǎn)的時(shí)候噪聲輻射水平基本相同，當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低的時(shí)候，增壓柴油機(jī)的噪聲反而高于非增壓柴油機(jī)。在頻率較高時(shí)增壓柴油機(jī)輻射噪聲較小，主要是由于增壓后氣缸內(nèi)的空氣密度和溫度升高，滯燃期縮短。由于采用渦輪增壓后，壓縮壓力及溫度均升高，這就減小了著火滯后期，降低壓力升高率，燃燒過程比較柔和。所以，渦輪增壓可以使噪聲降低。同時(shí)，還由于采用渦輪增壓，可以在不惡化柴油機(jī)性能的前提下大幅度延遲噴油定時(shí)，從而，更進(jìn)一步地降低了燃燒噪聲。渦輪增壓柴油機(jī)與非增壓柴油機(jī)相比，在全負(fù)荷時(shí)，其缸內(nèi)壓力頻譜在高頻區(qū)域上噪聲級(jí)大幅度地下降。但在空負(fù)荷時(shí)，由于增壓柴油機(jī)的壓縮比一般比非增壓柴油機(jī)低，因而在空載情況下，壓縮終了的溫度也就比非增壓時(shí)低，使著火延遲加長(zhǎng)，而壓力升高率高，故在空負(fù)荷下渦輪增壓柴油機(jī)的噪聲下降不多。

5、不同轉(zhuǎn)速下輻射噪聲隨噴油提前角的變化

      燃燒噪聲起源于燃油在燃燒室中的壓縮著火與滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣的突然燃燒。燃燒噪聲與氣缸內(nèi)壓力開始急劇上升期間的壓力升高率有密切關(guān)系，壓力升高率愈高則燃燒噪聲愈大。對(duì)于直噴式柴油機(jī)而言，減小供油提前角可以推遲供油，縮短著火延遲期，使壓力升高率下降，從而也可以使燃燒噪聲降低，供油提前角示例如圖7所示。本次測(cè)試選擇三個(gè)不同的供油提前角，分別為16°CA、12.5°CA、9°CA，運(yùn)用大氣壓模擬設(shè)備模擬81kPa下不同供油提前角對(duì)柴油機(jī)整機(jī)噪聲的影響如8圖所示。

      從圖8可知，整機(jī)表面輻射噪聲隨供油提前角的增加而增大。但供油提前角對(duì)噪聲的影響不是線性變化關(guān)系，也就是說，當(dāng)供油提前角大到一定數(shù)值后，再增大供油提前角，整機(jī)噪聲才明顯增大，隨著供油提前角的增加，滯燃期變長(zhǎng)，由于燃燒過程的滯燃期延長(zhǎng)，滯燃期內(nèi)的噴油量增加，氣缸內(nèi)的最大爆發(fā)壓力迅速增長(zhǎng)，壓力升高率增大，則燃燒噪聲也增大，供油提前角通過改變滯燃期的長(zhǎng)短來影響柴油機(jī)噪聲。此外，供油提前角大，噴油時(shí)間早，此時(shí)氣缸內(nèi)壓縮溫度和壓力相對(duì)低一些，使得滯燃期延長(zhǎng)，燃燒壓力振蕩的強(qiáng)度隨供油提前角增大而增大，因而燃燒噪聲增加。供油提前角小，噴油時(shí)間延遲，氣缸內(nèi)溫度和壓力在燃油噴入時(shí)較高。燃油一經(jīng)噴入即霧化，瞬間達(dá)到著火點(diǎn)，縮短了滯燃期。最先噴入的燃油爆發(fā)燃燒，而后續(xù)噴入火焰中的燃油因氧氣不足而不會(huì)立即燃燒。這樣，由于初期燃燒的燃油量少，壓力升高率低，可使燃燒噪聲減小。大多數(shù)柴油機(jī)的燃燒噪聲隨供油提前角的減小而有所降低。但如果噴油時(shí)間過遲，雖然燃料進(jìn)入氣缸后的初始溫度和壓力較高，然而作用時(shí)間短，會(huì)出現(xiàn)著火燃燒前活塞已開始下行的情況，使氣缸內(nèi)空氣壓力和溫度降低，從而使滯燃期增加，燃燒噪聲增加，因此，供油提前角應(yīng)針對(duì)具體的柴油機(jī)綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)選取適當(dāng)值。

四、結(jié)論

      通過試驗(yàn)測(cè)試及分析研究得知大氣壓力、轉(zhuǎn)速對(duì)整機(jī)輻射噪聲的影響規(guī)律。

（1）在相同的轉(zhuǎn)速工況下，渦輪增壓柴油機(jī)整機(jī)輻射噪聲基本隨海拔增加（大氣壓力降低）而增大。

（2）在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，整機(jī)輻射噪聲基本與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，隨轉(zhuǎn)速增加而增大，基本不受海拔的影響；在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，大氣壓力小輻射噪聲反而大。

（3）增壓與自然吸氣柴油機(jī)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，增壓比自然吸氣柴油機(jī)輻射的噪聲大，但在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，自然吸氣柴油機(jī)輻射噪聲較大。

（4）供油提前角對(duì)整機(jī)輻射噪聲有著重要的影響。供油提前角的大小主要是改變滯燃期內(nèi)混合氣量，影響氣缸內(nèi)壓力升高率，若供油提前角增大，整機(jī)輻射噪聲通常會(huì)增大，但供油提前角也不能無(wú)限制的減小，減小到一定程度，噪聲反而會(huì)有所增加。因此，應(yīng)該綜合柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性選取最佳供油提前角。

總結(jié)：

      康明斯發(fā)電機(jī)廠家在本文中采用工程法和簡(jiǎn)易法，運(yùn)用大氣壓模擬測(cè)試系統(tǒng)，以某四缸柴油機(jī)為研究對(duì)象，測(cè)試計(jì)算柴油機(jī)整機(jī)噪聲在81kPa、90kPa、101kPa海拔下隨轉(zhuǎn)速的變化，以及在標(biāo)準(zhǔn)工況下1/3倍頻程聲壓級(jí)。分析測(cè)試結(jié)果表明：柴油發(fā)電機(jī)表面輻射噪聲隨轉(zhuǎn)速增加而增大，且隨海拔的不同也會(huì)增大，缸蓋輻射噪聲在1200～1500 Hz內(nèi)較大，主要是燃燒噪聲所致。