摘要：农用柴油机噪声控制，在国内外都已经有严格的法规，规定柴油机噪声功率级是产品质量检测项目之一。本文分析柴油机燃烧噪声的产生及影响因素，有助于提高大家对柴油机降噪问题的认识，采取正确地措施做好这方面的工作。

    农用柴油机噪声控制，在国外已有逐年严格的法规，国内也已制订国家标准GB259-86《中小功率柴油机噪声限值》，规定柴油机噪声功率级是产品质量检测项目之一。国内除了个别产品可以达到20世纪80年代初国外水平，达不到国标限值的国内产品还有相当数量，同类型柴油机相比噪声值高4～6 dB （A）。因此，本文分析柴油机燃烧噪声的产生及影响因素，有助于提高大家对柴油机降噪问题的认识，采取正确地措施做好这方面的工作。

    一、燃烧噪声的产生
    燃烧过程的好坏，不仅与柴油机的动力性、经济性有关，也影响到柴油机的噪声。因为燃烧噪声直接或间接地传递到外部结构辐射表面后，通过辐射表面的振动，才能向周围辐射出去，所以柴油机的燃烧噪声可以归为表面噪声。燃烧噪声的产生主要是速燃期内压力迅速增长而引起，与压力增长率有很大关系。压力增长率的高低与滞燃期的长短、供油规律及混合气形成方式有关。
    燃烧噪声的产生有两方面的原因：一是由于气缸内压力增长引起的动力载荷。这种支力载荷作用在机件上的性质类似于敲击，由此产生结构振动，这样产生的噪声与各传声机件的自振频率有关。柴油机的结构是一个复杂的振动系统，各机件的自振频率不同，大多处于中高频率范围。因此，经传播而向外发射的噪声频率就有中高频段，这是对人听觉最不愉快的频段。这样产生的噪声，其强度取决于最大压力增长率，也与压力升高比有关。最大压力增长率和压力升高比愈高，噪声愈强。二是由于气缸内气体压力波引起的高频振动。气缸内燃油着火点处的局部压力急剧升高后，在火焰向邻近区域传播的同时，也传播具有冲击性质的压力波，压力波在燃烧室壁或缸壁多次反射，也就是气体的高频振动，气体的这种高频振动在膨胀冲程还要延续相当一段时间。柴油机气缸内的高声调噪声，就是由气体的高频振动产生的。气缸内气体的高频振动频率可由下式近似地求得

    式中．F----气缸内气体的高频振动频率（Hz）；
      Cch----压力波的传播速度，Cch=（1.10～1.15）C（m/ s）；
      C----气缸内燃气中的声速，C = 20. 05√  Td （ m/s） ;
      Td----气缸内燃气的温度（K） ;
      D----气缸直径（m）。
    实际上，对气缸压力进行频谱分析可以发现，气缸压力频谱中，包含有由气缸最大压力决定的低频段、气体压力变化的中频段和气体高频振动的高频段。发动机结构中大多数零件刚性较高，自振频率处于中高频区段，因此低频段的压力级峰值并不能通过发动机结构传播出去，而中高频段的压力级则相对易于传出。也就是说，发动机结构对燃烧噪声起到了衰减作用，采用较小缸径和减小结构间隙，保证必要的结构刚度，减小噪声辐射表面，采用必要的隔振和隔声结构等都是可以采取的降噪措施。研究还发现，燃烧噪声主要是通过曲柄连杆机构向外传播，其次的传播途径则是经过气缸盖、气缸套和气缸体。

    二、燃烧噪声的影响因素
    1．燃烧室。燃烧室的结构型式和燃烧系统的设计对压力增长率、最高爆发压力以及气缸压力级的频谱分布有明显的影响，对燃烧噪声的影响很大。
    试验发现，在其他条件相同的情况下，半开式燃烧室中球形燃烧室和斜柱形燃烧室的燃烧噪声最低，分开式燃烧室如涡流室式及预燃室式等的燃烧噪声也较低，高转速（3000 r/min以上）时甚至低于半开式，而开式直喷式燃烧室，如浅盆形和。形燃烧室的燃烧噪声最高。
    2．燃油系统。喷油提前角增大，由于滞燃期较长，着火前生成混合气量增多，使着火时低频噪声提高，但柴油机结构对于低频噪声可以起到衰减作用。喷油提前角增大使缸内压力增长率增大，气体高频的振动及噪声成分增大，这是构成燃烧噪声的主要部分。如果提高缸套等机件的刚性，使其自振频率远高于气体的高频振动频率，则可使燃烧噪声随喷油提前角的变化不易传播出去。喷油提前角减小，大多数柴油机的燃烧噪声有所降低。
    3．热状态。柴油机的热状态影响到燃烧室壁温，因而影响到滞燃期长短及随后的压力增长率和燃烧噪声。如与铸铁活塞相比铝合金活塞温度较低，使滞燃期较长，高频部分噪声加强；冷却水温提高，使噪声降低，尤在高频段降低较多。
    4．运行工况。随着柴油机由空负荷增加到全负荷，最高爆发压力及压力升高比增大，多数柴油机噪声略有增强，轻型高速机增强得较多为2～3 dB，大型低速机则噪声基本不变。负荷增大后，随着燃烧室壁温和活塞在气缸中的间隙减小，则会使机械噪声有所减轻。转速对机械噪声的影响很大，对燃烧噪声的影响则是次要的。
    在柴油机加速的过渡工况中，噪声要比稳定工况时大2 dB，这是因为加速前的燃烧室壁温低，突然加速时油量增加，而雾化较差，使加速时滞燃期较长、活塞气缸间隙较大所致。
    增压后由于功率增大，所以按同样功率计的噪声强度降低了，增压压力愈高，噪声愈低，尤其在气缸压力级的中高频段显著降低，在0.5～3. 0 kHz的重要声频范围，增压可以明显降低燃烧噪声。