（高清版）GBT 41161-2022 往复式内燃机 燃烧噪声测量方法

往复式内燃机燃烧噪声测量方法Reciprocatinginternalcombustionengines—Measurementmethodfor2022-03-09发布2022-10-01实施国家标准化管理委员会GB/T41161—2022 I 12规范性引用文件 3术语和定义 4测量环境 44.1声学环境 44.2气象状况 45测量仪器 45.1通则 45.2检定 45.3使用 46工作条件 46.1总则 46.2安装条件 46.3运转工况 57测量 57.1总则 57.2缸压传感器布置 57.3曲轴转角零位确定 57.4缸压测试 58计算 58.1总则 58.2燃烧噪声计算 69记录内容 810报告 8附录A(规范性)从频带燃烧噪声级计算A计权和Z计权燃烧噪声级 9表A.11/3倍频带中心频率处j和A;值 9表A.2倍频带中心频率处j和A;值 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1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(SAC/TC177)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。1GB/T41161—2022往复式内燃机燃烧噪声测量方法1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GB/T21404定义的往复式内燃机(以下除特别说明外，简称“发动机”)。2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。GB/T1859.1往复式内燃机声压法声功率级的测定第1部分：工程法GB/T1859.3往复式内燃机声压法声功率级的测定第3部分：半消声室精密法GB/T1883.1往复式内燃机词汇第1部分：发动机设计和运行术语GB/T3241—2010电声学倍频程和分数倍频程滤波器GB/T3785.1—2010电声学声级计第1部分：规范GB/T3785.3—2018电声学声级计第3部分：周期试验GB/T6072.1往复式内燃机性能第1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GB/T6072.3往复式内燃机性能第3部分：试验测量GB/T21404内燃机发动机功率的确定和测量方法一般要求3术语和定义GB/T1883.1、GB/T3785.1—2010、GB/T21404界定的以及下列术语和定义适用于本文件。气缸压力cylinderpressurepc发动机气缸内工质的压力。注：单位为帕(Pa)。气缸压力级cylinderpressurelevel气缸压力p。的平方与基准气缸压力p。的平方之比的以10为底的对数乘以10。式中：p。——气缸压力，单位为帕(Pa);……………2GB/T41161—2022p₀——基准气缸压力，为2×10-⁵帕(Pa)。注2:单位为分贝(dB)。气缸压力升高率cylinderpressurechangeratep.(q)单位曲轴转角下的气缸压力变化量。注1:气缸压力升高率p.(φ)可由公式(2)计算：式中：pe(q)——曲轴转角φ时的气缸压力，单位为帕(Pa)。注2:单位为帕每度[Pa/(°)]。气缸压力升高率级cylinderpressurechangeratelevel气缸压力升高率p。的平方与基准气缸压力升高率p。平方比的以10为底的对数乘以10。注1:气缸压力升高率级L;可由公式(3)计算：式中：pe——气缸压力升高率，单位为帕每度[Pa/(°)];p₀——基准气缸压力升高率，为10-⁵帕每度[Pa/(°)]。注2:单位为分贝(dB)。气缸力cylinderforceF。气缸内壁受到工质的作用力。气缸力级cylinderforcelevelLr.…………气缸力F。的平方与基准气缸力F。的平方之比的以10为底的对数乘以10。注1:气缸力级L,可由公式(4)计算：…………(4)F₀——基准气缸力，为10-7牛(N)。注2:单位为分贝(dB)。气缸力升高率cylinderforcechangerate单位曲轴转角的气缸力变化量。3GB/T41161—2022式中：F(φ)——曲轴转角φ时的气缸力，单位为牛(N)。气缸力升高率级cylinderforcechangeratelevelLi。气缸力升高率F。的平方与基准气缸力升高率F。的平方之比的以10为底的对数乘以10。注2:单位为分贝(dB)。燃烧噪声参数combustionnoiseparameterX3.10燃烧噪声级combustionnoiselevelLx3.11测量时间间隔measurementtimeintervalT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(s)。Lx,r燃烧噪声参数X的平方，在测量的时间间隔T内(从t₁到t₂)积分值平均后与各参数的基准值X。的平方之比的以10为底的对数乘以10。注1:时间平均燃烧噪声级Lx.可由公式(7)计算：X——燃烧噪声参数；4注2: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“T”,简称燃烧噪声级。注3:时间平均燃烧噪声级经常是A计权，在这种情况下由Lxa.r表示，缩写为Lxa。4测量环境如需测量空气噪声，声学环境应满足GB/T1859.1或GB/T1859.3的要求。4.2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：(1±10%)×101.325kPa;相对湿度：(60±20)%。5测量仪器包括缸压传感器、编码器、电缆在内的测量系统应满足GB/T3785.1—2010规定的1级仪器的要求，频谱分析用滤波器应至少满足GB/T3241—2010规定的1级仪器的要求。如果测量系统不能完全满足GB/T3785.1—2010的要求，那么该测量系统测得的量应满足GB/T3785.3—2018规定的1级要求，即该测量系统应是满足GB/T3785.1—2010规定的1级仪器要求的等效测量系统。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5%,线性度系数的最大偏差应小于或等于0.3%FS(FS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1年。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4s,最好8s或更长。测量仪器的采样率应大于或等于25600Hz。测量仪器的角度采样周期应小于或等于0.25°。6工作条件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。6.2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。56.3运转工况台架试验时，发动机应按GB/T6072.1规定的ISO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GB/T6072.3规定进行。7测量7.1总则燃烧噪声级(Z计权、A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31.5Hz～8000Hz的倍频程(25Hz～10000Hz的1/3倍频程)所覆盖的频率范围。7.2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。7.3曲轴转角零位确定7.3.1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。7.3.2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△φ一般在最大缸压之前的0.7°。也就是说，基准信号与上止点位置的角度9,等于基准信号与倒拖最大缸压位置的角度9,和偏移量△φ的通常情况下，偏移量△φ对燃烧噪声的影响小于0.5dB,可以忽略不计。7.4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p。(t)或角度域信号p.(φ)。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。8计算8.1总则本章给出了气缸压力级L,、气缸压力升高率级L;。、气缸力级Lr、气缸力升高率级L;、平均燃6GB/T41161—20228.2燃烧噪声计算8.2.1曲轴转角φ和时刻t的关系曲轴转角φ和时刻t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φ和时刻t的关系可以确定，φ的单位为度(°),t的单位为秒(s),曲轴转角φ和时刻t的关系见公式(8):o=6nt……(8)8.2.2任一工作周期的燃烧噪声的计算………………(9)pe(q)——曲轴转角为φ时的气缸压力，单位为帕(Pa);p₀——基准气缸压力，为2×10-⁵帕(Pa)。8.2.2.2气缸压力升高率级L;(φ)气缸压力升高率级L;(q),单位为分贝(dB),按公式(10)计算：pi——基准气缸压力升高率，为10-5帕每度[Pa/()]。气缸力级包括端面气缸力级LFiop(φ)和侧面气缸力级LFs(φ)。端面气缸力F(φ),单位为牛(N),按公式(11)计算：Fp(φ)=p.(φ)×2Stop气缸端面面积S,按公式(12)计算：端面气缸力级LF(φ),单位为分贝(dB),按公式(13)计算：7GB/T41161—2022侧面气缸力Fd(φ),单位为牛(N),按公Ssae=πD(cr+l+r-rcosq-√l²-r²sin²φ)×10- (15)气缸力级升高率级包括端面气缸力升高率级L;p(φ)和侧面气缸力升高率级Lisid(q)。………(17)………(18)………………8.2.3多个工作周期的平均燃烧噪声 (21)式中：8GB/T41161—20228.2.4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Lxz(φ),单位为分贝(dB)。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(22)计算：…………Lx(φ)—-曲轴转角为φ;时第k个气缸的燃烧噪声级，单位为分贝(dB);Z——气缸总数目。8.2.5时域和频域燃烧噪声8.2.5.1时域燃烧噪声将计算得到的角度域燃烧噪声级Lx(φ)通过公式(8)转化成时域燃烧噪声级Lx(t)。8.2.5.2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Lx;(A计权和Z计权)及燃烧噪声级Lx(A计权和Z计权)。A计权和Z计权的计算按附录A进行。9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。a)发动机：2)所用燃油类型及其辛烷值或十六烷值；3)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);4)基座特性及发动机与其联接方式(弹性或刚性);5)发动机与测功设备的联接方式(弹性或刚性);6)测试时的发动机功率及相应转速。b)测量仪器的描述，包括名称、型号、出厂编号和制造商等。c)缸压数据。d)测量日期、测量地点和测量人员。10报告报告按第8章记录测量所需的数据，仅提供燃烧噪声级(A计权和Z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(A计权和Z计权或频带)测定结果精确到0.1dB。9GB/T41161—2022(规范性)从频带燃烧噪声级计算A计权和Z计权燃烧噪声级A.1A计权燃烧噪声级A计权燃烧噪声级LxA,单位为分贝(dB),按公式(A.1)计算：…………(A.1)式中：Lx,