大泽动力车载型柴油发电机装配全水冷超静音柴油发电机组开发过程中涉及的关键设计技术分析

第一代静音发电机组产品噪声指标实际控制在1 m处不超过73 dB（A），第二代全水冷超静音柴油发电机组的设计目标为1 m处不超过70 dB（A），在此类机组的开发过程中，必须解决以下主要问题：

(1)总体方案设计

(2)合理选择发动机；

(3)发电机设计合理

(4)电能稳定输出

(5)降噪散热的综合控制；

2．1 总体方案设计

大泽动力车载型柴油发电机装配柴油机运行驱动发电机工作，交流变换器将发电机输出的中频电能转化为工频电能，通过增压器增加柴油机进气压力，提高柴油机高海拔输出功率，减少隔声罩、消声器等措施，将柴油机、消声器、交流变换器、发电机热量带到散热器散热。

发电机组主要由水冷柴油机、水冷永磁中频发电机、水冷交流变换器、水冷消声器、电动增压器、散热器、隔声罩、油箱等组成。

全水冷超静音柴油发电机组外观结

2．2 合理选择发动机

发动机作为发电机组的核心部件，在选择过程中应注意体积、重量、功率（特别是连续功率）、可靠性、噪声等指标，并尽可能自带增压器。从目前的国内外市场来看多缸水冷柴油机系列是不错的选择。

2．3 发电机设计合理

大泽动力车载型柴油发电机装配由于永磁发电机具有结构简单、体积小、重量轻、可靠性高、效率高、无线电干扰等优点，方案设计采用三相水冷永磁中频同步发电机。发电机结构可设计为内转子和外转子。由于内转子水冷发电机加工组装简单，外转子水道布局组装相对复杂，选择内转子发电机结构。内转子结构是指发电机转子组合在定子组合内，定子外压缩电机外壳，发电机外壳内有水槽，发电机通过外壳内流动的冷却液散热，发电机结构如图5所示。

2．4 稳定输出电能

永磁发电机额定输出4000 V／400 Hz中频中压电能本身无法调节励磁，通信车需要稳定的220 V／50 Hz工频电能。因此，在不增加永磁发电机本身体积和重量的情况下，需要通过交流变换器(核心是逆变器)进行电能变换。国家军标规定的55个交流变换器℃包装在隔声罩中的变换器在高温环境下工作，加上设备本身的温升，需要承受高达数百度的环境温度。因此，必须首选性能优良的军事部件，做好耐环境设计和散热设计，否则不能满足机组可靠性指标的要求。

2．5 综合控制降噪散热

2．5．1 降噪散热综合分析

(1)散热分析

大泽动力车载型柴油发电机装配发电机组的散热模式设计为全水冷却。柴油机、消声器、发电机和交流变换器以冷却液为热交换介质，通过外部散热器散热。当柴油机正常工作时，循环水进口水温一般设计为80℃～90℃该温度不适合水冷发电机和交流变换器散热。因此，冷却系统应设计为两条隔离路径，

a．散热器——柴油机——消声器——散热器；

b．散热器——交流变换器——发电机——散热器。

(2)噪声分析

机组隔声罩内的噪声大致可分为三类：

a。空气动力噪声：由气体振动引起，主要是发动机排气噪声；

b。机械噪声：它是由机组工作时的振动引起的。机组通常通过减振器与框架连接。虽然有减振措施，但仍会在隔声罩内引起局部共振和低频噪声；

c。空腔共振：由于机组振动而辐射到隔声罩的声波，在遇到障碍物反射时，二次激励诱发结构振动，形成空腔共振。

2．5．2 综合设计降噪散

（1）散

大泽动力车载型柴油发电机装配由于冷却系统为两层，散热器应设计为两层。其原理是冷却交流变换器和发电机水路的循环水，然后冷却柴油机和消声器水路的循环水。同时，为了适应高原的环境使用，设计了一个特殊的减压阀，以确保冷却水的沸点

（2）降

大泽动力车载型柴油发电机装配为了控制噪声，我们应该从降低声源的噪声开始。由于消声器用于机组排气，减振器用于机组振动，结构设计应隔离固有频率。为了抑制机组声源的传播，有效的方法是减少开口间隙或使用密封和迷宫结构。在静音机组的综合噪声控制中，除了发动机消声器的合理设计外，还采取了减振、隔声罩吸声阻尼、隔声罩隔声等措

a．消声

水冷消声器是机组设计的主要降噪措施之一。柴油机燃烧废气设计专用冷却管，充分冷却水，降低温度和压力，然后设计合理的膨胀室，多次膨胀后排出尾管，达到良好的降噪效果。

b．吸声

传输到隔声罩壁的噪声由吸声控制，即吸声材料作为内部吸收声能，减弱反射声能，降低机组噪声。

大泽动力车载型柴油发电机装配多孔吸声材料：其机制是当声波进入材料表面的腔时，空气和材料中的小纤维在间隙中振动。由于内摩擦和粘附阻力，相当一部分声能转化为热能。常用的吸声材料有玻璃棉、泡沫铝、毡、聚氨酯泡沫、岩棉板等。

孔壁吸声材料：为了提高中低频声波的吸声系数，材料上经常打开许多孔，孔后面有一定的空气层，产生共振，消耗能量。它通常与孔径和穿孔率有关。

c．隔声

大泽动力车载型柴油发电机装配超静音机组专注于发动机的噪声，可与各种隔声材料和结构隔离。隔墙表面密度越大，隔声效果越好，但质量相当大。在设计中，应考虑各种降噪因素，并结合吸声材料设计隔声罩结构。即隔声罩外墙为一定厚度的钢板，内部为相应厚度的吸声材料

d．隔

将发动机、发电机、散热器连接成一个整体，然后通过橡胶隔振器安装在机组底盘上，基于机组底盘形成一个整体

2．6 电磁兼容设计

大泽动力车载型柴油发电机装配由于发电机组和大量无线通信设备的安装和使用，机组电磁干扰控制已成为设计的关键内容之一。经过分析，机组的主要传输源和辐射源是交流变换器和发电机。因此，在设计交流变换器、发电机、隔声罩等部件时，应考虑其电磁屏蔽和滤波器，