当前课程知识点：汽车发动机原理 > 第七章：柴油机的混合气形成与燃烧过程 > 7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声 > Video
同学们好
这节课我们学习
柴油机的粗暴燃烧与燃烧噪声
汽车高速行驶时的噪声中
发动机运转引起的噪声贡献
在40%以上
如图所示
发动机的噪声有三个主要来源
即进排气口和风扇等
引起的气体噪声
由于往复运动
和零部件间隙等引起的机械噪声
由燃烧过程中
压力升高引起的燃烧噪声
由于柴油机燃烧的冲击性
和运动件惯性质量
明显大于汽油机
因而其噪声也高于汽油机
这使得柴油机的用途受到限制
例如占世界汽车保有量70%左右的轿车
都是采用汽油发动机
就与柴油机的这种压燃
噪声比较大有直接关系
关于发动机燃烧噪声产生的机理
一般认为有两个
即燃烧气体的动力载荷与高频振动
燃烧噪声的强弱用声压级来表示
单位为分贝
为分析噪声的性质和来源
频谱曲线也是一种常见的评价方法
研究表明
燃烧噪声主要是在速燃期内产生的
当气缸压力急剧增加时
燃烧室壁面及活塞
曲轴等相关零部件
受到强烈的动力载荷
其性质相当于敲击
由于柴油机结构是一个
相当复杂的多体振动系统
各零件的自振频率不同
大多处于中高频范围
也就是800～4000Hz之间
经此系统传播并向外辐射的
燃烧噪声的频率
也就处于中高频范围内
这对人的感觉是最不愉快的频段
燃烧引起缸内压力的急剧变化
这种压力波在燃烧室内
以当地音速往复传播
形成气体的高频振动
其频率取决于燃烧室尺寸
和当地音速
柴油机中尖锐的高声调噪声
就是由气体的高频振动产生的
柴油机燃烧噪声的大小
主要与压力升高率
最高燃烧压力
压力升高比
以及零部件自振频率等有关
其中压力升高率的影响最大
为保证柴油机稳定运转
应控制dp/dφ<4bar/(°CA)
当dp/dφ>5bar/(°CA)时
会出现强烈的噪声甚至敲缸声
运动零部件受到严重冲击载荷
寿命下降
在示功图上可观察到
如图所示曲线1的“锯齿波”
这种现象称为柴油机粗暴燃烧
或称柴油机敲缸现象
图中还给出了柴油机粗暴燃烧
与汽油机爆震燃烧的对比
汽油机爆燃就是曲线2所示
关于柴油机粗暴燃烧
与汽油机爆震燃烧的差异
我们将在第8章的
汽油机异常燃烧一节中
进行详细分析
喷油提前角对燃烧噪声有明显影响
如图所示
随喷油提前角增大
着火落后期因压缩温度下降而变长
加上燃烧始点提前
使得dp/dφ pmax以及
压力升高比都随之上升
导致噪声增大
燃烧方式不同
也会使燃烧噪声的强弱
和音频特性不同
一般球形燃烧室最低
浅盆形燃烧室最高
分隔式燃烧室显著低于
浅盆式形燃烧室
而略高于球形燃烧室
图所示对深坑燃烧室
和球形燃烧室的
柴油机噪声频谱进行比较
由于球形燃烧室的初期
燃烧放热速率较低
使压力升高率明显低于
深坑形燃烧室
因而噪声可以显著降低
而且在中高频段的噪声
降低的更多
冷起动和怠速时
由于缸内温度较低
着火落后期延长
导致压力升高率增大
因而使燃烧噪声增大
一般称为怠速敲缸
在掌握了柴油机燃烧噪声的产生机理
和影响因素后
我们来学习一下
降低燃烧噪声的主要措施
由于燃烧噪声的主要原因
是压力升高率过大
而压力升高率
又主要取决于着火落后期内
形成的可燃混合气量
因此降低燃烧噪声的主要途径如下
①缩短着火落后期
例如选用十六烷值高的燃料
或在燃烧室内造成着火热区等
来缩短着火落后期
②减小着火落后期内的喷油量
最常用的方法是降低初期喷油速率
如采用单段或多段预混喷射方法
就可以有效控制燃烧噪声
如图所示
③减少着火落后期内形成的
可燃混合气量
将大部分燃料喷到燃烧室壁上
只有很少部分喷到热空气中
形成少量可燃混合气首先着火
可以使初期放热率较小
这就是油膜蒸发混合燃烧
所采用的方法
④推迟喷油时间
可以缩短着火落后期
⑤提高冷却水温度和进气温度
冷却水温升高30~50℃
噪声可降低1～2dB
特别是高频段的噪声降低较多
提高进气温度也有同样效果
一般增压柴油机噪声较低
也与此有密切关系
关于柴油机的粗暴燃烧与燃烧噪声
就介绍到这里
同学们 再见
-0.1 总论
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-0.2 车用发动机的种类
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-1.1 示功图及其测取
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-1.2 四冲程发动机示功图分析
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-1.3 二冲程发动机示功图分析
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-1.4 性能指标分类与循环指示功
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-1.5 动力、经济性能指标与测定换算
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-1.6 影响动力、经济性能指标的环节和因素
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-第一章习题(计入课程成绩)--作业
-2.0 导论
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-2.1 燃料的分类
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-2.2 汽油、柴油的炼制
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-2.3 汽油的理化特性
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-2.4 柴油的理化特性
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-2.5 燃料构成与理化特性
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-2.6 汽油、柴油质量标准
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-2.7 燃料与发动机工作模式
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-2.8 工质主要热力参数
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-2.9 燃烧热化学
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-第二章习题(计入课程成绩)--作业
-3.0 导论
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-3.1 热力过程与热机循环的简化
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-3.2 理论循环分类及循环热效率
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-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
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-3.4 工质对循环热效率的影响
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-3.5 真实循环对热效率的影响
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-3.6 机械损失的构成
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-3.7 机械损失的测量方法
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-3.8 机械效率的影响因素
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-3.9 发动机的能量分配与转化效率
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-3.10 发动机的节能途径与技术
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-第三章：工作循环与能量利用--第三章习题(计入课程成绩)
-4.0 导论
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-4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程
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-4.2 配气相位对发动机性能的影响
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-4.3 充量系数的解析式
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-4.4 进气阻力对充量系数的影响
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-4.5 其他因素对充量系数的影响
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-4.6 充量系数的速度特性
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-4.7 压力波及其传播特性
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-4.8 单缸机的进排气动态效应
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-4.9 多缸机的进排气动态效应与进气不均匀性
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-4.10 四冲程发动机增压系统及性能
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-4.11 二冲程发动机的换气过程与换气质量
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-第四章习题(计入课程成绩)--作业
-5.0 导论
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-5.1 发动机运行工况
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-5.2 发动机特性曲线分类
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-5.3 发动机速度特性
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-5.4 发动机负荷特性
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-5.5 发动机全特性
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-5.6 发动机外特性与整车动力性
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-5.7 发动机全特性与整车经济性
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-5.8 混合动力专用发动机及其运行特性
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-第五章习题(计入课程成绩)--作业
-期中考试（只有一次答题机会！）--期中测试题（占30%总分）
-6.0 导论
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-6.1 燃烧现象及其分类
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-6.2 可燃混合气的着火与着火理论
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-6.3 湍流及其在燃烧中的作用
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-6.4 均质混合气中的火焰传播
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-6.5 液体燃料的雾化
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-6.6 油滴的蒸发与燃烧
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-6.7 示功图与燃烧放热率
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-第六章习题(计入课程成绩)--作业
-7.1 柴油机燃烧过程分析
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-7.2 柴油机燃烧放热规律
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-7.3 柴油机燃油喷射系统
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-7.4 柴油机喷油过程
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-7.5 柴油机缸内气流运动
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-7.6 柴油机燃烧室的分类及其特性
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-7.7 柴油机混合气形成方式
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-7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声
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-第七章习题(计入课程成绩)--作业
-8.1 汽油机燃烧过程分析
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-8.2 汽油机的不正常燃烧：爆燃和表面点火
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-8.3 汽油机的不规则燃烧：循环波动和各缸不均匀性
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-8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变
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-8.5 非直喷汽油机燃烧室及其特性
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-8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成
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-8.7 汽油机缸内直喷与混合气形成
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-第八章习题(计入课程成绩)--作业
-9.1 有害排放物种类及其危害
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-9.2.1 NO的生成机理
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-9.2.2 CO和HC的生成机理
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-9.2.3 PM和Soot的生成机理
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-9.3 有害排放物生成的影响因素
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-9.4 汽油机机内净化技术
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-9.5 柴油机机内净化技术
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-9.6 汽油机后处理技术
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-9.7 柴油机后处理技术
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-第九章习题(计入课程成绩)--作业
-10.1 燃烧模式及其分类
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-10.2 汽油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.3 柴油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.4 内燃机部分预混压燃（PCCI）模式
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-10.5 均质混合气引燃（HCII）模式
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-10.6 天然气发动机
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-10.7 氢燃料发动机
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-10.8 二甲醚发动机
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-10.9 甲醇发动机
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-10.10 乙醇发动机
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-10.11 生物柴油发动机
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-第十章习题(计入课程成绩)--作业
-期末考试--期末测试题（占30%总分）
