(3)燃烧激励
燃烧激励是发动机噪声的最大激励源,是因缸内气体燃烧爆发而产生的压力以及往复运动部件的惯性力,这些激励经过曲轴作用到缸体上,成为活塞、气门、齿轮系等的激励源。
燃烧激励对于高压力及高压力上升率的柴油机来说是特别大的噪声源,尤其是无增压直喷柴油机加速时,燃烧噪声的贡献量占发动机噪声整体的50%以上。近年来,废气排放法规日益严格。为了降低排放,燃油喷射压力正在向更高的方向发展。由于燃烧激励也随之提高,燃烧噪声也有恶化的倾向。
作为降低燃烧噪声的方法,降低初期的燃烧率是非常有效的。因此,缩短点火延迟时间、控制初期燃烧喷射率等对策正在尝试之中。缩短点火延迟时间,可以有效提高压缩终了时的压缩温度,进而可以实现高压缩比、隔热、增压等技术目标。为了控制初期喷射率,2段开启式喷嘴、可变喷射率油泵等技术已经得到了实用化推广。但同时会产生排放恶化等无法兼顾的现象,实际应用中还没有达到理想的控制效果。
在正式燃油喷射前预先进行少量喷射的引燃喷技术,研究结果表明对废气排放和燃烧噪声控制都有明显的效果,相关的研究也正在大范围进行中。
如图6-1所示,引燃喷射技术使缸内压力和缸体的振动均得到了有效的控制。研究报告指出,实施最佳的喷射量和喷射时间控制的引燃喷射,燃烧噪声如预期那样有明显的降低,NOx、HC等排放物也减少,SFC也得到显著的改善。引燃喷射的不足之处是排放恶化、SOF成分减少,总的PM值为几乎相等的级别。但是这是在最佳的条件下实现的引燃喷射。而实际上发动机的转速、负荷、温度等都是不断变化的量,对其进行精确控制的硬件设备,至今还无法实现。(https://www.daowen.com)

图6-1 基于引燃喷射的燃烧噪声和振动降低效果
降低燃烧激励是控制发动机噪声的关键。从细微处控制燃油喷射特性和燃烧特性,有希望使废气排放和控制噪声都能得到改善。