往复式内燃机燃烧噪声测量方法编制说明

1、往复式内燃机 燃烧噪声测量方法编制说明（征求意见稿）一、工作简况1. 任务来源本项目围绕我国内燃机规划纲要和产业发展要点， 加大国家对内燃机技术标准的制修订力度， 根据 国家标准化管理委员会 2018 年 9 月 27 日公开公布的国标委发 201860 号关于下达 2018 年第三批 国家标准制修订计划的通知 ，计划编号： 20181946-T-604 的要求，由中国机械工业联合会主管，全国 内燃机标准化技术委员会归口，上海内燃机研究所负责组织相关单位制定GB/T XXXXX-20XX 往复式内燃机 燃烧噪声测量方法 。2协作单位GB/T XXXXX-20XX 往复式内燃机 燃烧噪声测量方法

2、标准牵头单位上海内燃机研究所邀请全 国高校、 科研院所和内燃机行业骨干企业等单位， 并由这些单位的代表组成标准起草工作组开展相关工 作。本标准负责起草单位有：上海内燃机研究所、 上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心、 同济大 学、浙江大学、天津内燃机研究所等。3主要工作过程a） 主要工作过程燃烧噪声测量标准起草工作组于 2017年 5月成立，按时间节点制定了工作计划，并要求工作组成员 按要求完成，项目建议书及文本初稿于2017年9月 7日提交秘书处申请立项申报。标准起草阶段： 工作组成员通过电话、 电子邮件等方式， 对标准的起草原则、 制定依据、 标准水平、 标准框架、 适用范围、术语定义和

3、主要技术内容进行了研讨， 初步达成了共识，由上海内燃机研究所执 笔，形成文本初稿， 并于 2019年11月17日借助全国内标委第二次标准审查会锲机召集了行业相关技术专 家，对本标准讨论稿进行了充分的交流， 收集到企业代表专家相关意见后， 标准起草小组又召开了多次 专题讨论，对文本内容进行了较大的修改、补充和完善，于2020年 4月15日形成了征求意见稿，并提交内标委秘书处。二、编制原则和主要内容1. 必要性和制定原则我国是内燃机生产大国， 其总产量已超 8000 万台，工业总产值达 4500 亿元。其噪声污染对人类有 着直接的影响， 控制噪声污染已成为公认的环境保护课题之一。 据统计， 三大环

4、境污染中噪声污染的投 诉占 70%以上，其中与汽车 / 内燃机直接相关的投诉占噪声投诉的四分之三以上；随着人们对内燃机噪 声的厌恶， 说明环境保护意识也已日益加强， 发动机噪声是交通噪声的主要声源。 因此，有效测量并控 制内燃机噪声日趋紧迫。世界上许多国家，尤其是发达国家和地区，都将噪声控制标准作为强制性标准实施。我国“十三五”科技发展规划，对环境保护提出了更高要求。企业也已认识到内燃机噪声不仅对环境造成污染，而且与内燃机产品质量控制相关。因此，提高内燃机产品的噪声控制水平，迫切需要先进的测量方法标准， 可构建和完善内燃机标准体系，填补此类标准的空白； 也可用于内燃机燃烧噪声的评价，并指导内燃

5、机燃烧的开发和改进。根据我国发动机噪声现状，按其辐射噪声的客观规律，从严控制和治理发动机噪声， 鼓励采用新技术，开发满足环境保护要求的新型低噪声发动机，从而缩小与国外先进内燃机噪声控制水平的差距。内燃机噪声是内燃机标准体系的重要内容，而现行的内燃机噪声测量标准体系中没有燃烧噪声测量标准，且燃烧噪声占发动机噪声的1/3至2/3。随着科学技术和测量技术的进步，创导节能环保意识，优化测量方法，以提高内燃机的产品质量。同时应响应国家“标准要走出去”的号召，待时机成熟时将 申报ISO标准，引领内燃机行业内燃机噪声控制标准达到国际先进水平乃至领先水平。2.主要内容本标准规定了测量往复式内燃机气缸压力以计算

6、燃烧噪声的方法。本标准适用于 GB/T 21404定义的往复式内燃机。三、主要试验(或验证)的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果标准起草小组专家们通过多年理论研究和实验验证，积累了很多有效数据，并通过大量的数据分析和数学模拟计算，得到了科学可靠的数学模型以计算给出燃烧噪声数值。通过获取气缸压力序列，气缸压力序列包括对应于不同曲轴转角和对应时刻t的气缸压力巳；根据气缸压力序列，计算第一参数序列，第一参数序列为时域中的参数序列，第一参数序列包括顶面气缸力序列、顶面气缸力升高率序列、侧面气缸力序列和侧面气缸力升高率序列中的一种或多种；顶面气缸力序列中的顶面气缸力Ftop Pc Sop，顶面

7、气缸力升高率序列中的顶面气缸力升高率FtoP dFt/d，侧面气缸力序列中的侧面气缸力FsdePcSde，侧面气缸力升高率序列中的侧面气缸力升高率FszedF,”d ；Stop为气缸的等效顶面面积，Sside为气缸的等效侧面面积；根据第一参数序列，确定用于表征气缸内燃烧噪声的目标参 数。在该方法中，通过新增顶面气缸力、侧面气缸力、顶面气缸力升高率和侧面气缸力升高率等参数， 以进一步考虑气缸内可燃气体的燃烧在时间历程上对气缸的激励，使得确定出的表征气缸内燃烧噪声的目标参数更为准确和完善。再利用LFtop 10lg(Ftop'2 Fo2)，得到每个参数对应的顶面气缸力级 LFtop，并将得

8、到的顶面气缸力级LFtop 组成顶面气缸力级序列，从而使得该得到的第三参数序列中包括对应的顶面气缸力级序列。其中，顶面气缸力级LFtop可以作为燃烧噪声声压级。然后，通过频率计权的方式，对顶面气缸力级序列进行频率计权，确定出对应的顶面气缸力值L Ftop '，该顶面气缸力值L氏卩'可以作为用于表征气缸内燃烧噪声的目标参数。如某发动机参数见表 1 :表1四个气缸的参数表名称符号单位数值发火顺序1-3-4-2气缸直径Dmm83冲程2rmm92连杆长度lmm142曲柄长度rmm46当量余隙高度mm5其中，计算气缸压力升高率序列的方式为：按照公式Pc dPc d，得到对应气缸压力升高率

9、巳，从而组成气缸压力升高率序列。2 .计算顶面气缸力序列的方式为：按照公式FtopPC Sop和SopD 4，得到对应的顶面气缸力爲，从而组成顶面气缸力序列。计算顶面气缸力升高率序列的方式为：按照公式Ftop dFtop d ，得到对应的顶面气缸力升高率Ftop，从而组成顶面气缸力升高率序列。计算侧面气缸力序列的方式为：按照公式Fside Pc Sside和，: .得到对应的侧面气缸力Fside，从而组成侧面气缸力序列。计算侧面气缸力升高率序列的方式为：按照公式©de dFside d，得到对应的侧面气缸力升高率Fside，从而组成侧面气缸力升高率序列。再利用LFtop 10lg(F

10、top'2 F。2)，得到每个参数对应的顶面气缸力级LFtop，并将得到的顶面气缸力级LFtop组成顶面气缸力级序列，从而使得该得到的第三参数序列中包括对应的顶面气缸力级序列。其中，顶面气缸力级LFtOp可以作为燃烧噪级。然后，通过频率计权的方式，对顶面气缸力级序列进行频率计权，确定出对应的顶面气缸力值L FtOp '，该顶面气缸力值L FtOp'可以作为用于表征气缸内燃烧噪声的目标参数。另外，针对于这4个气缸中的其余3个气缸，分别可以应用对应的方式确定每个燃烧噪级。从而，得到的这4个气缸的燃烧噪声级。如表2所示：表24个气缸的燃烧噪声声压级对应的综合值表Lpc'

11、;LJL FtopL '1- FtopL FsideL Fside气缸1178.1382.1338.8236.7936.7924.21气缸2177.8778.7038.5633.3633.3623.87气缸3177.9178.1238.6032.7832.7823.78气缸4177.8177.2438.5031.9031.9047.90从本实例可知，其提供的燃烧噪声参数的确定方法， 不仅考虑了相关技术中的燃烧噪声参数， 同时 进一步考虑了发动机气缸的结构参数， 并进一步考虑使用顶面气缸力、 顶面气缸力升高率、侧面气缸力 和侧面气缸力升高率对燃烧噪声进行进一步描述， 使燃烧噪声的客观描述

12、更符合人们实际听感， 将人体 对燃烧噪声的主观感受更加客观的加以量化。内燃机燃烧噪声测量方法标准的制定，对加强我国内燃机行业的基础研究工作，扩大中国内燃机行业在国际上的发言权提供有力保障；本标准的制定，充分考虑了我国内燃机噪声测量的现状，节约资 源，使发动机噪声测量方法更具先进性、科学性和可操作性，为内燃机研究开发和工程制定降噪措施 的制定实施提供了更为可靠的依据，既节省了开发时间又提高了降噪水平，从而也就节省了开发成本， 给国家、企业带来更多的经济利益。我国是内燃机生产大国，标准规定了燃烧噪声测量方法，为仪器开发商提供了设备参数开发和设置依据，使发动机开发及生产企业有了间的交流提供了统一的方

13、法，也为发动机产品的降噪工程提供了方向。如果目前开发一款新型发动机预估需要1000万元的话，期间燃烧噪声如需改善，则需要的费用大概为开发费用的三分之一以上。也就是说，有了燃烧噪声测量方法，可以节省300400万元，为企业节约了直接成本，也缩短了开发周期，无需反复，为企业赢得市场占有率，给企业带来更大的经济利益。四、标准中涉及专利情况说明本标准不涉及专利等知识产权问题。五、预期达到的社会效益等情况内燃机噪声可分空气噪声、结构噪声和燃烧噪声三大类，其燃烧噪声约占发动机总体噪声的1/3至2/3。当今尚无燃烧噪声测量方法的国家标准或国际组织标准，本标准是往复式内燃机噪声标准体系中 重要的标准之一。本标

14、准的成功立项，标志着我国内燃机噪声控制水平的一大进步，它完整构建了内燃机噪声标准体系，填补了噪声测量标准体系的空白，对提高我国内燃机质量有着重要的指导意义。另外，内燃机整机企业也可以将本标准用于内燃机燃烧噪声的评价，指导内燃机燃烧的开发、改进和提升。即有效测量内燃机噪声， 改善内燃机产品的噪声控制水平、提高内燃机产品质量和缩小我国与世界先进内燃机产品的差距，对我国的环境保护也有着重要的现实意义。为贯彻国家有关方针政策，从全局利益出发，考虑当前和长远利益，本标准制定过程中，以理论研究和试验验证为基础，并经相关各方协商一致，制定了具有先进性、科学性和可操作性的内燃机燃烧噪 声测量标准，期待在全行业

15、、全国范围内得以推广和使用。本项目的成果还可用于国际标准的申报，由上海内燃机研究所主导该标准的制定，承担起草工作。这对加强我国内燃机行业的基础研究工作，加强国际间的技术交流， 扩大中国内燃机行业在国际上的发言权提供有力保障； 并充分考虑我国内燃机噪声测量的现状，节约资源，使噪声测量更具科学性、先进性和可操作性，给国家、企业带来更多的经济利益和社会效益。六、采用国际标准和国外先进标准情况本标准没有采用国际标准或国外先进标准。对于汽车发动机气缸内的燃烧噪声并没有统一的描述规范， 目前在国际上较为常用的表征方式有如 下几种：李斯特公司以气缸压力作为燃烧噪声的主要表征参数；里卡多 (Ricardo)

16、公司以气缸压力升高 率作为燃烧噪声的主要表征参数；FEV公司以气缸压力和气缸压力升高率作为联合燃烧噪声的主要表征参数； 以及还包括应用气缸压力级和气缸压力升高率级等参数来表征。 实际上， 这些表征参数仅涉及可 燃气体本身的燃烧过程， 而并未涉及气缸内可燃气体的燃烧在时间历程上对气缸的激励， 由此使得燃烧 噪声的表征参数不够准确和完善。为了解决上述技术问题， 本标准提供了一种燃烧噪声参数的确定方法和装置， 使得确定出的表征气 缸内燃烧噪声的目标参数更为准确和完善。七、与现行法律、法规和强制性国家标准的关系本标准与相关标准技术内容无冲突。八、重大分歧意见的处理情况无九、标准性质的建议说明建议为推荐性国家标准。十、贯彻标准的要求和措施建议待时机成熟本标准拟申报ISO标准，为以我为主制定国际标准创造条件，为我国内燃机