预喷射控制燃烧噪声的仿真计算与试验研究

柴油机燃烧噪声对整机噪声的贡献是占有重要地位的，在降低燃烧噪声的研究中，采用预喷射来控制燃烧噪声是一项很有效的手段，尤其对于高压共轨电控直喷系统来说，其具有很高的喷射压力和很好的控制灵活性，可以实现对预喷射的精确控制。 本文采用发动机专用仿真分析软件GT-SUITE对发动机燃烧噪声进行仿真计算。根据6106型柴油机相关参数建立发动机模型，计算单次喷射和预喷射两种不同喷射策略下的燃烧噪声。既考查转速、负荷、喷射压力等参数对单次喷射中最大压力升高率和燃烧放热率的影响，又分析了在改变预喷射策略的前提下，预喷射比单次喷射在降低燃烧噪声方面的优势。仿真计算结果表明：采用单次喷射的策略时，喷油提前角是影响燃烧噪声的主要因素，相比较而言，喷射压力对燃烧噪声的影响较小。与单次喷射相比，采用预喷射会使最大压力升高率有明显的降低。在不同工况下最大压力升高率基本上是随着主喷提前角的推迟而减小，这与单次喷射中喷油提前角的影响效果一致。 基于仿真计算结果，在柴油机试验台上对6106型直喷式柴油机进行性能试验，利用高压共轨电子控制系统及相应测试设备有效的测量了噪声信号、燃油消耗率、排放等指标。试验结果表明：单次喷射和预喷射中转速对燃烧噪声的影响均较大，但不同转速下，采用预喷射带来降噪量的变化并不大；单次喷射和预喷射中负荷对燃烧噪声的影响均不大，但不同负荷下，采用预喷射带来降噪量的变化较大。总体比较来看，引入预喷射所带来的降噪量要超过改变预喷射策略所带来的降噪量。 基于仿真计算和试验结果的分析，对预喷射变量进行优化。在以降低燃烧噪声为目标进行优化的同时，兼顾其对排放、经济性的影响。优化结果表明，采用合理的预喷射策略可以明显降低燃烧噪声和NOx排放，但烟度和油耗率略有增加。通过对比仿真计算结果和试验结果，得出两者在趋势上具有较好的一致性。