Page 221 - 《应用声学》2025年第1期

第 44 卷 第 1 期 黄锋等： 异常燃烧噪声导致的柴油机启动异响研究 217

it is found that in the current logic, the moment when the synchronization signal is recognized for the first time
in the starting process is after the calculation moment of the 4th cylinder pre-injection program, resulting in the
failure of the pre-injection calculation, and finally the bottom fuel injection interrupt program is pushed back
60 degrees to the crankshaft angle, which can ensure the smooth injection of the 4th cylinder pilot injection in
the starting working condition, the abnormal noise can be solved, and no impact on engine performance.
Keywords: Abnormal noise; Combustion noise; Rate of pressure rise; Synchronization signal; Fuel injection
interrupt

过增大样本量多次启动驾评，发现为该柴油车型共
0 引言
性问题，且异响的出现并非伴随每一次启动，出现的

发动机启动可靠性和 NVH 性能是整车正常运 概率约占启动次数的50%。
行的重要前提，长里程和低温条件下的启动可靠性
是整车开发的重要签发项，而好的启动声品质及小 2 问题排查诊断
量级振动往往给用户带来愉悦的驾驶体验。发动机
2.1 时-频测试及小波分析
启动过程，需要克服气缸内压缩气体的阻力和发动
一般的信号分析方法如傅里叶变换等，只适用
机本身及其附件内相对运动的零件之间的摩擦阻
于分析稳态信号，且变换到频域之后失去了时间信
力，柴油机启动喷油量往往是正常怠速的 4∼5 倍，
息。而对于这种具有瞬态冲击特性的非平稳信号，
这就导致了燃烧环境更为恶劣，源头激励更强，带来
为了进行准确描述，必须使用具有局部性能的时域
启动NVH问题。
和频域的二维变换分析方法。小波变换可以精确定
针对柴油发动机燃烧噪声的研究较早，增加预
位到发生冲击的时刻，并且描述该冲击的频域分布，
喷是当前业内降低燃烧噪声的常规手段。文献[1–8]
中均对柴油机燃烧噪声的产生机理和影响因素进 是处理瞬态非平稳信号的一种适用、成熟的时频分
析方法。
行了研究，对共轨压力、预喷油量和间隔、主喷提前
角、废气再循环率等具体控制参数进行了试验论证。 为了更好地重现及测试分析，将发动机吊出并
在汽油机燃烧噪声方面，文献[9]提出了某米勒循环 固定在发动机消声室台架，外接蓄电池启动，连续启
发动机在进气量不足并匹配较大点火角的情况下， 动评估，主观上可判断到异响得以复现，出现次数依
产生了 1∼3.5 kHz 的燃烧噪声；文献 [10] 对某发动 然占启动次数的50%左右。
机异响时刻的缸压信号进行自适应广义 S 变换，发 在消声室台架布置传声器及加速度传感器，由
现缸压信号存在与噪声信号一致的 6∼8 kHz 的异 于异响主观上较明显，发动机各方位均可识别，因此
常激励，且时域上基本吻合，表明燃烧噪声会出现在 将传声器布置在发动机进气侧和排气侧 1 m 处，振
6∼8 kHz的高频区间。 动测点布置在排气侧缸体、起动机壳体，同时将曲
当前业内对燃烧噪声的研究范畴多处于怠速 轴位置传感器信号线引出 (60 脉冲)，以监测发动机
工况和加速工况，启动工况研究较少。文中研究对 启动过程的实时转速信号，如图1所示。
象为某柴油皮卡车型，为了找到异响的根本原因，经
过了一系列测试和分析，最终确认异响为 1∼3 kHz
区间的燃烧噪声。

1 异响问题概述

某皮卡车型，常温环境下启动发动机，出现类
似“哒”的一声异响，给多数评估人员的第一反应是
启动过程有硬件碰撞产生的声音，车外车内均较明
显，且离合器踏板伴随一定的振感，异响如被客户识 图 1 消声室台架布点
别，会带来启动声品质差甚至发动机故障抱怨。通 Fig. 1 Layout of anechoic chamber bench