某柴油机噪声的声压及声强测试分析❋

要志斌，智晋宁，张喜清

（太原科技大学，山西 太原 030024）

1 概述

柴油机噪声是运输车辆及工程机械噪声的重要来源，我国对车辆噪声提出了越来越严格的标准，使降低发动机噪声成为目前汽车及工程机械行业的一项重要任务。

控制发动机噪声首先要对发动机噪声进行测量，而声压测试和声强测试正是测量发动机噪声的主要方法。本文分别采用这两种方法对某型柴油机的噪声进行了测试，给出了噪声评价结果；并对结果进行对比、分析，探讨了两种测量评价方法的特点，为以后的测试、降噪工作提供了一定的借鉴依据。

2 试验对象及试验条件

试验对象为增压直喷式、四缸直列水冷柴油发动机，额定功率为200kW。为了提高测量精度，减少干扰，噪声测试在半自由声场消声试验室中进行，在试验时不带风扇、空气压缩机等，并将排气管引出室外，抑制空气动力噪声。试验额定转速为2 100r／min，最大扭矩转速为1 300r／min，对这两个常用工况进行测试。

3 声压测试

声压测试法主要依据GB／T 1859－2000《往复式内燃机 辐射的空气噪声测量 工程法及简易法》以及GB／T 1859－2000《声压测定噪声源声功率级 消声室和半消声室精密法》进行。根据被测发动机尺寸及环境确定测点布置，如图1所示。经过对各点测试，得到表1所示的测量结果。

图1 测量表面及测点布置示意图

表1 两工况下各测点A 计权声压级 dB

其中：Lpi为第i 个测点处A 计权声压级，dB；N 为测量点总数；K 为测量表面平均环境修正值，dB。

经过计算得到两工况下发动机表面总声压级分别为103.2dB和109.9dB。再采用下式计算声功率级LWA：

其中：S1为测量表面面积，约26.91m2；S0为基准值，为1m2。

经计算得到1 300r／min及2 100r／min两工况下的声功率级分别为117.5dB和124.2dB。

4 声强测试

声强测试依据GB／T 16404－1996《声强法测定噪声源的声功率级》的要求，将被测发动机作为声源，设其被一矩形包络面包围。为该包络面划分网格，取网格中点为测量点，用声强探头逐点测量信号并记录保存。

经过计算，得到两种工况下的各点声强、声功率及各面声强云图。由于篇幅所限，仅列出发动机右侧网格划分情况及其额定转速下声强云图，如图2所示。

图2 右侧网格划分及其声强云图

从声强云图中可确定主噪声源位置，进行声功率排序，分析部件的噪声贡献大小，并计算出各辐射面的声功率，最后得到两工况整机总声功率级分别为93.8 dB和96.7dB，。主要噪声部件声功率级及总声功率级如图3所示。

图3 主要噪声部件声功率级及总声功率级

5 结果分析

声压法测量两工况下总声功率级分别为117.5 dB和124.2dB，已达到《中小功率柴油机噪声限值》中所规定的上限。而采用声强法测量，其结果为93.8dB和96.7dB，差值达到了23.7dB 和27.5dB，结果远低于限值。造成这样的差值，主要是声压法测量的包络面远大于声强测量，而发动机进、排气噪声及其他附件的噪声不可避免地成为影响测量结果的重要因素。

利用声强分布测试法，发现在两种工况下发动机噪声源分布及其辐射特性有较大变化；经过声功率排序发现：飞轮壳、涡轮增压器、油泵、托架等是最主要的噪声源。在2 100r／min时，飞轮壳是最大的噪声源，声功率级达到了92.73dB，飞轮壳的噪声辐射不仅剧烈而且其辐射面积大，所以飞轮壳是首要要解决的噪声部位件，其次是涡轮增压器和皮带轮，声功率级都接近90dB；在1 300r／min时，涡轮增压器成为最大噪声源，声功率级达到91.55dB，其次为托架和飞轮壳，声功率级均达到86dB以上。

6 结论

本文利用声压及声强测试法，对柴油机表面辐射噪声进行了评价，得到了不同工况下的声功率级，并且利用声强分布测点法，获取了各面声强云图，在此基础上，识别出各主要噪声源，并计算了主要噪声源的声功率级，进行了声源排队，为进一步的降噪工作提供了依据。

用声压测量法进行发动机噪声评价，简便、快速，但其结果与声强测量法有较大差距。如本试验所示，由于声压测量本身的缺陷，即便在半消声室中，也极容易受背景噪声及其他因素的影响，误差较大；而声强法测声功率，在测量包络面内，其结果理论上不受其他声源或背景噪声的影响，在实际测试中，测量准确性远高于声压测量法。对于柴油机噪声评定来讲，更宜采用声强测量法以获取较精确的评价结果。

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