Page 223 - 《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 219

响并没有任何影响，而切断第4缸喷油后，异响完全 42 Bar/( ) 以上，燃烧噪声声强与缸内压力关系
◦
消失，可以判断，异响的出现大概率和第4 缸燃烧情 如下：
况相关。 ⌊ ( d p ) ⌋ 2
I ∝ P max , (1)
d t max
表 1 逐缸断油试验评估结果
式 (1) 中：I 为燃烧噪声声强，P max 为最大爆压，
Table 1 Evaluation results of cylinder-by-
cylinder oil cut-off test (d p /d t ) max 为最大压力升高率。可以看出，燃烧噪声
与最大爆压和最大压力升高率的平方成正比，而从
边界 启动次数 出现异响次数
试验数据可知，启动工况第 4 缸最先压燃成功时最
仅切断第 1 缸喷油 10 5
大爆压为 80 Bar 左右，与其他缸最先压燃产生的最
仅切断第 2 缸喷油 10 6
大爆压水平相当，而第 4 缸先压燃的最大压力升高
仅切断第 3 缸喷油 10 5
率远大于其他缸。根据经验，其 39 Bar/( ) 左右的
◦
仅切断第 4 缸喷油 10 0
最大压力升高率较大油门加速工况也大 1∼2 倍，因
此，可判断异响来自于压力升高率引起的异常燃烧
3 燃烧噪声影响分析
噪声。
3.1 启动工况缸压分析 表 2 启动工况缸压数据统计

分别在 1–4 缸安装预热塞式缸压传感器，运用 Table 2 Statistics of cylinder pressure
Kibox 燃烧分析仪，测试该柴油车型启动工况缸压 data under starting condition
特性，进行了 40 次启动工况测试，其中产生异响的 出现 压力升高率平均值 最大爆压 出现异
首次着火缸
◦ −1
启动次数为 19 次。分析缸压特性数据，发现 19 次 次数 /(Bar·( ) ) 平均值/Bar 响次数
异响均是在第 4 缸首次压燃成功时发生，其最大爆 第 1 缸 7 12 77 0
压在 80 Bar 左右，与其他三个缸最先压燃时爆压 第 2 缸 8 11 82 0
第 3 缸 6 12 76 0
相当，但第 4 缸最先压燃时，最大压力升高率平均
第 4 缸 19 39 80 19
值达到 39 Bar/( )，最大的一次启动压力升高率达
◦
42 Bar/( )，如图 4 所示，而其余三个缸最先压燃的 3.2 常用标定控制参数分析
◦
情况，最大压力升高率平均值均不超过 12 Bar/( )， 柴油机的燃烧主要由喷油相关参数控制，当前
◦
详细统计见表 2。 策略上，启动工况已经给出了二次预喷的命令；通过
调整轨压、提前角等参数，对启动异响问题几乎没
ԍҧӤᰴဋ
40 有改善，仅大幅降低喷油量可以部分改善异响，但考
ኄ1Ꭴ
ኄ2Ꭴ 虑启动可靠性，且降低喷油量并不能完全消除异响，
ԍҧӤᰴဋ/(BarS(O) -1 ) 20 该方法明显行不通。因此，还需要进一步的试验分
ኄ3Ꭴ
30
ኄ4Ꭴ
析，以佐证实际信号与标定命令信号的一致性。
启动工况真实喷油信号分析
3.3
10
0 通过 4 根双股信号延长线，分别将 1–4 缸的喷
油线束信号引入LMS数据采集器，双股信号延长线
0 2 4 6 8 10 12 14 中，一根与喷油线束信号线相连，另一根连接负极。
॰ဗ
测试启动工况真实喷油信号，可以看出，当出现异响
图 4 异响时刻各缸最大压力升高率
时，第 4 缸首先压燃，其仅有一次主喷信号，无任何
Fig. 4 The maximum pressure increase rate of
预喷信号，如图 5 所示；而不出现异响时，其他三个
each cylinder at the time of abnormal noise
缸首先压燃，存在两次预喷信号及一次主喷信号。
根据上述分析可知，异响的发生条件为启动 由此可知，启动时第4 缸最先压燃的情况下，实
时第 4 缸最先压燃成功，其最大压力升高率达到 际喷油信号与控制命令不符，无预喷油量喷射，在启