GB∕T 41161-2022 往复式内燃机 燃烧噪声测量方法.pdf

书 书 书犐 犆犛 犆犆犛犑 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准犌犅犜 往复式内燃机燃烧噪声测量方法犚犲 犮 犻 狆 狉 狅 犮 犪 狋 犻 狀 犵犻 狀 狋 犲 狉 狀 犪 犾犮 狅犿犫 狌 狊 狋 犻 狅 狀犲 狀 犵 犻 狀 犲 狊犕犲 犪 狊 狌 狉 犲犿犲 狀 狋犿犲 狋 犺 狅 犱犳 狅 狉犮 狅犿犫 狌 狊 狋 犻 狅 狀狀 狅 犻 狊 犲 发布 实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发 布目次前言范围规范性引用文件术语和定义测量环境 声学环境 气象状况测量仪器 通则 检定 使用工作条件 总则 安装条件 运转工况测量 总则 缸压传感器布置 曲轴转角零位确定 缸压测试计算 总则 燃烧噪声计算记录内容 报告附录（规范性）从频带燃烧噪声级计算计权和计权燃烧噪声级表 倍频带中心频率处犼和犃犼值表 倍频带中心频率处犼和犃犼值 犌犅犜 前言本文件按照 标准化工作导则第部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国内燃机标准化技术委员会（ ）归口。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件起草单位：上海内燃机研究所有限责任公司、上汽大通汽车有限公司、上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、天津内燃机研究所（天津摩托车技术中心） 、上海汽车集团股份有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司、同济大学、上海柴油机股份有限公司。本文件主要起草人：袁卫平、宋恩栋、宋祥太、杨凯、胡爱华、蒋长龙、景亚兵、刘涛、汪晓虎、周毅、叶怀汉、孙明、乔亮亮、刘影、张立峰、庄国钢。犌犅犜 往复式内燃机燃烧噪声测量方法范围本文件规定了测量往复式内燃机气缸压力以计算燃烧噪声的方法。本文件适用于 定义的往复式内燃机（以下除特别说明外，简称“发动机” ） 。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 往复式内燃机声压法声功率级的测定第部分：工程法 往复式内燃机声压法声功率级的测定第部分：半消声室精密法 往复式内燃机词汇第部分：发动机设计和运行术语 电声学倍频程和分数倍频程滤波器 电声学声级计第部分：规范 电声学声级计第部分：周期试验 往复式内燃机性能第部分：功率、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法通用发动机的附加要求 往复式内燃机性能第部分：试验测量 内燃机发动机功率的确定和测量方法一般要求术语和定义 、 、 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 气缸压力犮 狔 犾 犻 狀 犱 犲 狉狆 狉 犲 狊 狊 狌 狉 犲狆发动机气缸内工质的压力。注：单位为帕（ ） 。 气缸压力级犮 狔 犾 犻 狀 犱 犲 狉狆 狉 犲 狊 狊 狌 狉 犲犾 犲 狏 犲 犾犔狆气缸压力狆的平方与基准气缸压力狆的平方之比的以 为底的对数乘以 。注：气缸压力级犔狆可由公式（）计算：犔狆 （狆狆）（）式中：狆 气缸压力，单位为帕（ ） ；犌犅犜 狆 基准气缸压力，为 帕（ ） 。注：单位为分贝（） 。 气缸压力升高率犮 狔 犾 犻 狀 犱 犲 狉狆 狉 犲 狊 狊 狌 狉 犲犮 犺 犪 狀 犵 犲狉 犪 狋 犲狆（）单位曲轴转角下的气缸压力变化量。注：气缸压力升高率狆（）可由公式（）计算：狆（）狆（）（） 式中： 狆（） 曲轴转角时的气缸压力，单位为帕（ ） 。注：单位为帕每度 （） 。 气缸压力升高率级犮 狔 犾 犻 狀 犱 犲 狉狆 狉 犲 狊 狊 狌 狉 犲犮 犺 犪 狀 犵 犲狉 犪 狋 犲犾 犲 狏 犲 犾犔狆气缸压力升高率狆的平方与基准气缸压力升高率狆平方比的以 为底的对数乘以 。注：气缸压力升高率级犔狆可由公式（）计算：犔狆 狆狆（ ）（） 式中： 狆 气缸压力升高率，单位为帕每度 （） ； 狆 基准气缸压力升高率，为 帕每度 （） 。注：单位为分贝（） 。 气缸力犮 狔 犾 犻 狀 犱 犲 狉犳 狅 狉 犮 犲犉气缸内壁受到工质的作用力。注：单位为牛（） 。 气缸力级犮 狔 犾 犻 狀 犱 犲 狉犳 狅 狉 犮 犲犾 犲 狏 犲 犾犔犉气缸力犉的平方与基准气缸力犉的平方之比的以 为底的对数乘以 。注：气缸力级犔犉可由公式（）计算：犔犉 犉犉（ ）（） 式中： 犉 气缸力，单位为牛（） ； 犉 基准气缸力，为 牛（） 。注：单位为分贝（） 。 气缸力升高率犮 狔 犾 犻 狀 犱 犲 狉犳 狅 狉 犮 犲犮 犺 犪 狀 犵 犲狉 犪 狋 犲犉（）单位曲轴转角的气缸力变化量。犌犅犜 注：气缸力升高率犉（）可由公式（）计算：犉（）犉（）（） 式中： 犉（） 曲轴转角时的气缸力，单位为牛（） 。注：单位为牛每度（） 。 气缸力升高率级犮 狔 犾 犻 狀 犱 犲 狉犳 狅 狉 犮 犲犮 犺 犪 狀 犵 犲狉 犪 狋 犲犾 犲 狏 犲 犾犔犉气缸力升高率犉的平方与基准气缸力升高率犉的平方之比的以 为底的对数乘以 。注：气缸力升高率级犔犉可由公式（）计算：犔犉 犉犉（ ）（） 式中： 犉 气缸力升高率，单位为牛每度（） ； 犉 基准气缸力升高率，为 牛每度（） 。注：单位为分贝（） 。 燃烧噪声参数犮 狅犿犫 狌 狊 狋 犻 狅 狀狀 狅 犻 狊 犲狆 犪 狉 犪犿犲 狋 犲 狉犡气缸压力狆、气缸压力升高率狆、气缸力犉和气缸力升高率犉等参数的统称。 燃烧噪声级犮 狅犿犫 狌 狊 狋 犻 狅 狀狀 狅 犻 狊 犲犾 犲 狏 犲 犾犔犡气缸压力级犔狆、气缸压力升高率级犔狆、气缸力级犔犉和气缸力升高率级犔犉等参数的统称。 测量时间间隔犿犲 犪 狊 狌 狉 犲犿犲 狀 狋狋 犻 犿犲犻 狀 狋 犲 狉 狏 犪 犾犜用于确定时间平均燃烧噪声级，被测对象一个或多个运转时期或运转周期。注：单位为秒（） 。 时间平均燃烧噪声级狋 犻 犿犲 犪 狏 犲 狉 犪 犵 犲 犱犮 狅犿犫 狌 狊 狋 犻 狅 狀狀 狅 犻 狊 犲犾 犲 狏 犲 犾犔犡，犜燃烧噪声参数犡的平方，在测量的时间间隔犜内（从狋到狋）积分值平均后与各参数的基准值犡的平方之比的以 为底的对数乘以 。注：时间平均燃烧噪声级犔犡，犜可由公式（）计算：犔犡，犜 犜狋狋犡（狋）狋犡熿燀燄燅（） 式中： 犡 燃烧噪声参数； 犡 基准燃烧噪声参数； 犜 时间间隔，单位为秒（） 。犌犅犜 注：因为时间平均燃烧噪声级必然在某一测量时间间隔内测定，所以通常省略下标“犜” ，简称燃烧噪声级。注：时间平均燃烧噪声级经常是计权，在这种情况下由犔犡，犜表示，缩写为犔犡。注：单位分贝（） 。测量环境 声学环境如需测量空气噪声，声学环境应满足 或 的要求。 气象状况如需测量空气噪声，气象状况应满足以下要求：大气压： （ ） ；温度： （ ）；相对湿度： （ ）。测量仪器 通则包括缸压传感器、编码器、电缆在内的测量系统应满足 规定的级仪器的要求，频谱分析用滤波器应至少满足 规定的级仪器的要求。如果测量系统不能完全满足 的要求，那么该测量系统测得的量应满足 规定的级要求，即该测量系统应是满足 规定的级仪器要求的等效测量系统。 检定应定期对缸压传感器进行检定，其中缸压传感器灵敏度系数最大偏差应小于或等于，线性度系数的最大偏差应小于或等于 （为满量程） 。除非国家法规另有规定，测量系统、滤波器和缸压传感器的检定周期为年。 使用应使用满足要求的测量系统测量时间平均燃烧噪声级。时间平均燃烧噪声级的测量时间间隔应至少，最好或更长。测量仪器的采样率应大于或等于 。测量仪器的角度采样周期应小于或等于 。工作条件 总则发动机的安装和工作条件对被测对象的工作状态产生影响，本文件给出了台架试验时最大限度地减小引起发动机燃烧变化的安装条件和运转工况。 安装条件台架试验时，发动机应安装在弹性基座上并与测功设备弹性联接。犌犅犜 运转工况台架试验时，发动机应按 规定的 标准功率及相应转速稳定运转，并要求发动机机油温度、冷却物质温度稳定。如需要，也可在怠速工况、升降速工况或其他工况下进行燃烧噪声测量，并在报告中说明。发动机功率及相应转速的测量应按 规定进行。测量 总则燃烧噪声级（计权、计权或频带）的表征参数有：气缸压力级、气缸压力升高率级、气缸力级和气缸力升高率级等，能提供发动机燃烧噪声较全面的评价，可用于验收试验，还可用于制定工程措施。测得的量为被测发动机任一气缸工作时刻的气缸压力及其曲轴转角。测试频率包括中心频率为 的倍频程（ 的倍频程）所覆盖的频率范围。 缸压传感器布置将缸压传感器布置在燃烧室顶面，尽量使传感器头部端面与燃烧室壁面齐平。 曲轴转角零位确定 直接测量法可以在气缸布置红外位移传感器，直接测量活塞上表面和传感器位置的相对位移来得到上止点的位置；也可以从曲轴转速传感器信号直接获取。 倒拖法利用电机倒拖发动机曲轴旋转工作，气缸不点火工作。此时缸压的最大时刻可以近似认为是上止点的位置，同时考虑热力学因素，实际的上止点位置的偏移量一般在最大缸压之前的 。也就是说，基准信号与上止点位置的角度狆 等于基准信号与倒拖最大缸压位置的角度狆 和偏移量的差值，即：狆 狆 。通常情况下，偏移量对燃烧噪声的影响小于 ，可以忽略不计。 缸压测试使用缸压传感器，测量发动机每一时刻的气缸压力（时域测量法）或每一角度的气缸压力（角度域测量法） ，得到缸压的时域信号狆（狋）或角度域信号狆（） 。推荐采用角度域测量法。在测量缸压的同时，用编码器测得发动机曲轴的转速脉冲信号，其中包含用作计算零位的基准脉冲信号和计算曲轴转角与时间对应关系的多脉冲信号。计算 总则本章给出了气缸压力级犔狆、气缸压力升高率级犔狆、气缸力级犔犉、气缸力升高率级犔犉、平均燃犌犅犜 烧噪声级犔犡犖和合成燃烧噪声级犔犡犣（）等燃烧噪声级（计权、计权或频带）的计算方法。燃烧噪声参数犡（）由角度域参数狆（）获得。 燃烧噪声计算 曲轴转角和时刻狋的关系曲轴转角和时刻狋的关系用以时间域和角度域的参数相互转换。任一气缸零位确定后，该气缸曲轴转角和时刻狋的关系可以确定，的单位为度（） ，狋的单位为秒（） ，曲轴转角和时刻狋的关系见公式（） ：狀 狋（）式中：狀 发动机转速，单位为转每分（ ） 。 任一工作周期的燃烧噪声的计算 气缸压力级犔狆犮（）气缸压力级犔狆（） ，单位为分贝（） ，按公式（）计算：犔狆（） 狆（）狆（）式中：狆（） 曲轴转角为时的气缸压力，单位为帕（ ） ；狆 基准气缸压力，为 帕（ ） 。 气缸压力升高率级犔狆犮（）气缸压力升高率级犔狆（） ，单位为分贝（） ，按公式（ ）计算：犔狆（） 狆（）狆（ ）式中：狆（） 曲轴转角为时的气缸压力升高率，单位为帕每度 （） ；狆 基准气缸压力升高率，为 帕每度 （） 。 气缸力级犔犉犮（）气缸力级包括端面气缸力级犔犉 （）和侧面气缸力级犔犉 （） 。端面气缸力犉 （） ，单位为牛（） ，按公式（ ）计算：犉 （）狆（）犛 （ ）式中：犛 气缸端面面积，单位为平方米（） 。气缸端面面积犛 ，按公式（ ）计算：犛 犇 （ ）式中：犇 缸径，单位为毫米（） 。端面气缸力级犔犉 （） ，单位为分贝（） ，按公式（ ）计算：犌犅犜 犔犉 （） 犉 （）犉（ ）式中：犉 基准气缸力，为 牛（） 。侧面气缸力犉 （） ，单位为牛（） ，按公式（ ）计算：犉 （）狆（）犛 （ ）式中：犛 气缸侧面面积，单位为平方米（）。气缸侧面面积犛 ，单位为平方米（） ，按公式（ ）计算：犛 犇犮犾狉狉 犾狉 槡（） （ ）式中：犮 防撞间隙，又称顶隙，单位为毫米（） ；犾 连杆长度，单位为毫米（） ；狉 曲柄半径，单位为毫米（） 。侧面气缸力级犔犉 （） ，单位为分贝（） ，按公式（ ）计算：犔犉 （） 犉 （）犉（ ） 气缸力升高率级犔狆犮（）气缸力级升高率级包括端面气缸力升高率级犔犉 （）和侧面气缸力升高率级犔犉 （） 。端面气缸力升高率犉 （） ，单位为牛每度（） ，按公式（ ）计算：犉 （）犉 （）（ ）端面气缸力升高率级犔犉 （） ，单位为分贝（） ，按公式（ ）计算：犔犉 （） 犉 （）犉（ ）式中：犉 基准气缸力升高率，单位为 牛每度（） 。侧面气缸力升高率犉 （） ，单位为帕每度 （） ，按公式（ ）计算：犉 （）犉 （）（ ）侧面气缸力升高率级犔犉 （） ，单位为分贝（） ，按公式（ ）计算：犔犉 （） 犉 （）犉（ ） 多个工作周期的平均燃烧噪声曲轴转角为犻时多个工作周期的平均燃烧噪声犔犡犖（） ，单位为分贝（），按公式（ ）计算：犔犡犖（） 犖犖犻 犔犡犻（）（ ）式中：犔犡犻（） 曲轴转角为犻时第犻个工作循环周期内的燃烧噪声级，单位为分贝（） ；犖 参与计算工作循环周期的数目，可选、 或 ，推荐选取 。犌犅犜 合成燃烧噪声如需要，可计算所有气缸的合成燃烧噪声级，即发动机的燃烧噪声级犔犡犣（） ，单位为分贝（） 。应先将各个气缸的曲轴零位按发动机的实际发火顺序作相位调整，再按公式（ ）计算：犔犡犣（） 犣犽 犔犡犽（）（ ）式中：犔犡犽（） 曲轴转角为犻时第犽个气缸的燃烧噪声级，单位为分贝（） ；犣 气缸总数目。 时域和频域燃烧噪声 时域燃烧噪声将计算得到的角度域燃烧噪声级犔犡（）通过公式（）转化成时域燃烧噪声级犔犡（狋） 。 频域燃烧噪声将燃烧噪声进行时频变换，得到频带燃烧噪声级犔犡犼（计权和计权）及燃烧噪声级犔犡（计权和计权） 。计权和计权的计算按附录进行。记录内容下列内容如适用，应收集并记录以按本文件要求进行测量。）发动机：）发动机的描述，包括型号、规格（如类型、冲程数、气缸数目、缸径、行程、外形尺寸、冷却方式； 标准功率及相应转速等） 、出厂编号、制造商；）所用燃油类型及其辛烷值或十六烷值；）柴油机喷油定时（静态和动态）或汽油机点火定时（静态和动态） ；）基座特性及发动机与其联接方式（弹性或刚性） ；）发动机与测功设备的联接方式（弹性或刚性） ；）测试时的发动机功率及相应转速。）测量仪器的描述，包括名称、型号、出厂编号和制造商等。）缸压数据。）测量日期、测量地点和测量人员。 报告报告按第章记录测量所需的数据，仅提供燃烧噪声级（计权和计权或频带）测定结果。报告应声明测量完全符合本文件的规定。报告还应涵盖本文件中要求的报告说明。报告中的燃烧噪声级（计权和计权或频带）测定结果精确到 。犌犅犜 附录犃（规范性）从频带燃烧噪声级计算犃计权和犣计权燃烧噪声级犃 犃计权燃烧噪声级计权燃烧噪声级犔犡，单位为分贝（） ，按公式（ ）计算：犔犡 犼 犼犼 犔犡犼犃犼（）（ ）式中：犔犡犼 第犼个频带燃烧噪声级，单位为分贝（） ；犼 倍频程或倍频程第犼个频带；犃犼 第犼个频带中心频率上的计权值，倍频程的值由表 给出，倍频程的值由表 给出；犼 ，犼 分别是犼的最低中心频率和最高中心频率所对应的值。犃 计算中犼和犃犼的值犼和犃犼由表 和表 给出，分别覆盖中心频率从 的倍频带和中心频率从 的倍频带。注：建议优先使用倍频带计算计权值。表犃 倍频带中心频率处犼和犃犼值犼中心频率犃犼 犌犅犜 表犃 倍频带中心频率处犼和犃犼值（续）犼中心频率犃犼 表犃 倍频带中心频率处犼和犃犼值犼中心频率犃犼 犃 犣计权燃烧噪声级计权燃烧噪声级犔犡，单位为分贝（） ，按公式（ ）计算：犔犡 犼 犼犼 犔犡犼（ ）（ ）式中：犔犡犼 倍频程或倍频程第犼个频带燃烧噪声级，单位为分贝（） ；犼 ，犼 分别是犼的最低中心频率和最高中心频率所对应的值。注：计权燃烧噪声级通常简称燃烧噪声级，犔犡犣简写为犔犡。 犌犅犜