內燃機低噪聲設計取得成果

噪聲是繼空氣污染后人類(lèi)公共健康的第二大危害。在環(huán)境噪聲中，以?xún)热紮C為動(dòng)力的交通噪聲占面積比例的34%、能量比例的81%。我國機動(dòng)車(chē)噪聲標準已與歐美日噪聲法規接軌。低噪聲內燃機技術(shù)是提升產(chǎn)品品質(zhì)亟待解決的技術(shù)瓶頸。在2000~2003年間，天津大學(xué)對我國不同發(fā)動(dòng)機廠(chǎng)家生產(chǎn)的10個(gè)主要機型進(jìn)行測試，發(fā)現柴油機噪聲與歐洲1975年水平相當，汽油機噪聲與歐洲1992年水平相當，存在著(zhù)10~25年的差距。
　　內燃機是車(chē)輛的主要噪聲源，其噪聲控制是世界性難題。技術(shù)挑戰主要表現為：一是內燃機噪聲從激勵、傳遞到輻射幾乎涉及所有零部件；二是燃燒噪聲與排放和油耗的控制存在著(zhù)矛盾；三是性能高強化和質(zhì)量輕量化與結構聲學(xué)特性?xún)?yōu)化的矛盾。
　　2015年，由天津大學(xué)科研團隊與濰柴動(dòng)力、玉柴機器、天津內燃機研究所等單位開(kāi)展緊密的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，在863計劃等國家和企業(yè)課題支持下，形成了系列的低噪聲內燃機創(chuàng )新成果。
　　抑制內燃機燃燒粗暴性的燃燒噪聲控制技術(shù)：發(fā)明了加速工況下廢氣再循環(huán)率（EGR）可調的瞬態(tài)燃燒噪聲控制方法；發(fā)明了噴油、EGR、增壓協(xié)同控制燃燒噪聲的裝置和策略，申請了PCT國際專(zhuān)利，波蘭學(xué)者評價(jià)“顯著(zhù)降低柴油機燃燒噪聲成為可能”。發(fā)明了加強混合氣的氣流擾動(dòng)的汽油機橢球形燃燒室，改善了排放和燃燒噪聲。
　　內燃機軸系三維振動(dòng)復合減振及測試評價(jià)技術(shù)：提出了曲軸三維振動(dòng)復合減振器設計思想，申請了PCT國際專(zhuān)利；發(fā)明了曲軸三維振動(dòng)的實(shí)機測試方法以及減振器參數測試裝置和方法；形成了系統實(shí)施技術(shù)和裝置，相對傳統方法可降低軸系彎曲振幅30%~50%。以郭孔輝院士為主任的鑒定委員會(huì )認為“在曲軸三維復合減振技術(shù)方面居國際領(lǐng)先水平”。
　　內燃機整機隔振和結構噪聲輻射抑制技術(shù)：發(fā)明了結合整體模態(tài)及質(zhì)量、慣量分布特性的動(dòng)力總成懸置系統優(yōu)化設計方法；形成了系統的整機隔振優(yōu)化技術(shù)，降低整機振動(dòng)烈度20%。發(fā)明了提高結構阻尼的新穎機體結構，提出了高阻尼排氣屏障板、低噪聲油底殼等設計技術(shù)。
　　進(jìn)、排氣空氣動(dòng)力噪聲的優(yōu)化設計方法：發(fā)明了基于實(shí)機狀態(tài)參數修正的發(fā)動(dòng)機排氣微粒過(guò)濾器插入損失的預測方法，比國際上現有預測模型，在高頻段誤差減小10~20dB，為排氣消聲的設計提供了精準的方法。提出了基于進(jìn)氣消聲的空氣濾清器優(yōu)化設計方法和低噪聲冷卻風(fēng)扇的設計方法。
　　本項目申請PCT專(zhuān)利2項，授權發(fā)明專(zhuān)利15項；授權實(shí)用新型和軟件著(zhù)作權31項；出版專(zhuān)著(zhù)1部，發(fā)表SCI/EI收錄論文28/149篇，被國內外學(xué)者他引2100多篇次；編制國家標準和行業(yè)標準各1項，為國防單位編制柴油機噪聲設計規范12個(gè)。
　　成果經(jīng)中國機械工業(yè)聯(lián)合會(huì )組織的專(zhuān)家鑒定認為“該項目技術(shù)難度大，總體技術(shù)達到國際先進(jìn)水平，在曲軸三維復合減振技術(shù)方面居國際領(lǐng)先水平”。獲得2014年度中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎。相關(guān)創(chuàng )新點(diǎn)得到國際同行積極評價(jià)；團隊負責人分別應美國《國際車(chē)輛振動(dòng)噪聲學(xué)報》和《英國機械工程師會(huì )刊D輯：汽車(chē)工程學(xué)報》特邀，為噪聲專(zhuān)輯撰寫(xiě)論文，提高了我國內燃機在國際學(xué)術(shù)領(lǐng)域的地位。
　　該技術(shù)在濰柴、玉柴等13個(gè)企業(yè)，34款146萬(wàn)臺柴油機，5款26萬(wàn)臺汽油機和10款1130萬(wàn)臺摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機上得到應用。創(chuàng )造了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益，近3年新增產(chǎn)值232.3億元、新增利潤31.6億元，新增稅收14.9億元。促進(jìn)了行業(yè)的科技進(jìn)步，形成了體系化的低噪聲內燃機關(guān)鍵技術(shù)、測試設備和裝置、規范標準；使我國內燃機產(chǎn)品的噪聲水平達到全面滿(mǎn)足歐盟現行噪聲法規的要求；協(xié)助我國內燃機生產(chǎn)企業(yè)10年跨越歐洲噪聲法規3~4個(gè)技術(shù)階段。
　　此項成果提升了企業(yè)的國內和國際市場(chǎng)競爭力，應用本技術(shù)的柴油機占我國重型載貨車(chē)柴油機產(chǎn)量的50%、重型工程機械柴油機產(chǎn)量的70%、客車(chē)柴油機市場(chǎng)的55%。浙江春風(fēng)的產(chǎn)品出口歐美的比例達到74%。
　?。ㄖ袊I(yè)報記者 張瀟卓）