CN110987455A - 一种发动机燃烧噪声的计算方法 - Google Patents

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李金海
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Abstract

本发明公开了一种发动机燃烧噪声的计算方法，属于发动机技术领域，包括：S1、建立燃烧噪声数学模型；影响模型噪声的一级因素包括气体动力载荷和压力高频振荡，即缸内最高压力、压力升高率、压力高频振荡幅值和频率；构成燃烧噪声一级影响数学模型则，S2、影响参数分析；在平台机型上，在不同的常用工作转速，得到三种负荷对应的缸内燃烧压力曲线及燃烧压力的最大值，通过燃烧压力曲线得到燃烧压力升高率曲线及燃烧压力升高率的最大值，同时，据此可以计算得到缸内燃烧噪声的声压级数据；运用数学方法计算得到Cs、b1、b2、b3。本发明依据燃烧噪声机理，脱离噪声测量设备，得到相对精确量化的噪声数值，更简便实用的确定标定参数。

Description

一种发动机燃烧噪声的计算方法
技术领域
本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种发动机燃烧噪声的计算方法。
背景技术
随着国家法规的不断升级，以及用户对噪声要求越来越高，各发动机厂家对噪声研究越来越重视。除对关键零部件材料、结构形式等维度对机械噪声影响展开分析以外，燃烧噪声的研究也是非常重要的一环。尤其是电控共轨燃油***，相同硬件不同标定参数(轨压、提前角下)不同燃烧过程的燃烧噪声均有明显差异。更需要对燃烧噪声展开精细研究。
与此同时，由于燃烧噪声不易直接测量，现有方案是假定相同硬件同一工况下的机械噪声相同，通过噪声设备测量不同标定参数对应的总体噪声差异，相对对比燃烧噪声的差异，进而从燃烧噪声维度确定比较好的标定参数。
现有技术的缺点
a)燃烧噪声没有具体数值，无法准确量化；
b)噪声测量设备昂贵，测量繁琐，测量及分析处理时间相对较长，无法实时显示噪声数据，而且需长期依赖噪声测量设备。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种发动机燃烧噪声的计算方法。该发动机燃烧噪声的计算方法依据燃烧噪声机理，用于脱离噪声测量设备，得到相对精确量化的噪声数值，更简便实用的确定标定参数，进行发动机技术低成本高效开发。
本发明所采用的具体技术方案为：
本专利的发明目的是提供一种发动机燃烧噪声的计算方法，包括：
S1、建立燃烧噪声数学模型；具体为：
影响模型噪声的一级因素包括气体动力载荷和压力高频振荡，即缸内最高压力、压力升高率、压力高频振荡幅值和频率；构成燃烧噪声一级影响数学模型则，用下列公式表示，即：
Figure BDA0002333530990000011
式中，Co为结构影响系数；pmax为缸内最高压力值；
Figure BDA0002333530990000012
为压力升高率最大值；p′max为压力高频振荡最大幅度；b1、b2、b3分别表示工作过程对压力最大值、压升率最大值、压力振荡最大幅度的敏感程度，称作敏感性系数；
S2、影响参数分析；
在平台机型上，在不同的常用工作转速，得到三种负荷对应的缸内燃烧压力曲线及燃烧压力的最大值，通过燃烧压力曲线得到燃烧压力升高率曲线及燃烧压力升高率的最大值，同时，据此可以计算得到缸内燃烧噪声的声压级数据；运用数学方法计算得到Cs、b1、b2、b3。
进一步：还包括S3、验证；
在不同发动机机型下，使用上述经验公式得到的燃烧噪声与实际数据比较，如果最大误差在理想范围内，则认为是合理的。
本发明的优点及积极效果为：
通过采用上述技术方案，本发明通过燃烧噪声计算方法直接得出燃烧噪声，精确直观。而且不依赖昂贵的噪声测量设备，减少设备损耗，避免相对繁琐的测量过程，节约大量的人力物力资源，缩短开发周期。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施样例，并详细说明如下。
一种发动机燃烧噪声的计算方法，影响内燃机燃烧噪声的因素主要有燃烧过程所引起的气体动力载荷和由燃烧室空腔共鸣所引起的高频燃烧压力振荡等，因此可以通过多元回归分析方法对气体动力载荷和燃烧压力高频振荡相关因素与燃烧噪声之间的关系进行回归分析，建立了燃烧噪声以及影响模型，并以平台发动机机型为对象，针对不同的标定参数，通过测量缸内压力等参数进行了相应研究，得到了燃烧噪声分析的半经验公式，并对该公式进行了检验。
第一步：建立燃烧噪声数学模型
影响模型噪声的一级因素包括气体动力载荷和压力高频振荡，即缸内最高压力、压力升高率、压力高频振荡幅值和频率。压力高频振荡频率取决于发动机工作过程的燃烧室空腔结构形式以及空腔内介质的性质，它对燃烧噪声的影响在很大程度上取决于发动机结构对压力高频振荡不同频率成分幅值的衰减，因此高频压力振荡频率对燃烧噪声的影响可归结为发动机结构因素对燃烧噪声的影响。假设上述因素与燃烧噪声声压级之间的关系可以用幂函数的形式表示，构成燃烧噪声一级影响数学模型则可用式1来表示，即：
Figure BDA0002333530990000031
式中，Cs为结构影响系数；pmax为缸内最高压力值；
Figure BDA0002333530990000032
为压力升高率最大值；p′max为压力高频振荡最大幅度；b1、b2、b3分别表示工作过程对压力最大值、压升率最大值、压力振荡最大幅度的敏感程度，称作敏感性系数。
第二步：影响参数研究
在平台机型上，在不同的常用工作转速，得到3种负荷对应的缸内燃烧压力曲线及燃烧压力的最大值。通过燃烧压力曲线可以得到燃烧压力升高率曲线及燃烧压力升高率的最大值。同时，据此可以计算得到缸内燃烧噪声的声压级数据，如表1所示。
表1 燃烧噪声声压级数据
Figure BDA0002333530990000033
Figure BDA0002333530990000041
运用数学方法计算得到Cs、b1、b2、b3。
第三步：实际验证
不同发动机机型下，使用上述经验公式得到的燃烧噪声与实际数据比较，最大误差仅为1.4％，故认为该经验公式具有一定的实际意义。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种发动机燃烧噪声的计算方法，其特征在于，包括：
S1、建立燃烧噪声数学模型；具体为：
影响模型噪声的一级因素包括气体动力载荷和压力高频振荡，即缸内最高压力、压力升高率、压力高频振荡幅值和频率；构成燃烧噪声一级影响数学模型则，用下列公式表示，即：
Figure FDA0002333530980000011
式中，Cs为结构影响系数；pmax为缸内最高压力值；
Figure FDA0002333530980000012
为压力升高率最大值；p′max为压力高频振荡最大幅度；b1、b2、b3分别表示工作过程对压力最大值、压升率最大值、压力振荡最大幅度的敏感程度，称作敏感性系数；
S2、影响参数分析；
在平台机型上，在不同的常用工作转速，得到三种负荷对应的缸内燃烧压力曲线及燃烧压力的最大值，通过燃烧压力曲线得到燃烧压力升高率曲线及燃烧压力升高率的最大值，同时，据此可以计算得到缸内燃烧噪声的声压级数据；运用数学方法计算得到Cs、b1、b2、b3。
2.根据权利要求1所述的发动机燃烧噪声的计算方法，其特征在于：还包括S3、验证；
在不同发动机机型下，使用上述经验公式得到的燃烧噪声与实际数据比较，如果最大误差在理想范围内，则认为是合理的。
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