柴油机工作过程粗暴,振动噪声问题非常突出。燃烧噪声在柴油机总辐射噪声中占有非常大的比重,对内燃机振动噪声性能有着主导性的影响。本文针对柴油机燃烧噪声的机理、影响因素和优化方法进行了深入系统的试验研究和理论分析,并以某直喷式柴油机为.例,对其燃烧噪声进行了优化设计,取得了显著的研究成果。建立了柴油机燃烧噪声产生机理模型,深入研究了缸内压力信号和振动、噪声信号在时域和频域之间的关系,指出了燃烧激励和振动、噪声响应之间的紧密联系。系统地从振动噪声、缸内燃烧过程和压力振荡三个方面研究了喷油参数(共轨压力、主喷提前角、预喷间隔和预喷油量)在不同转速工况下对燃烧噪声的影响规律和机理,揭示了柴油机燃烧噪声受到影响的主要成分及关键因素,为柴油机燃烧噪声的优化设计提供了理论上的支持及参考。建立了不同喷油阶段压力振荡能量的计算模型,并将信号处理技术应用到缸内压力振荡的时-频特性研究中,对多次喷油柴油机缸内气体压力振荡的能量及时-频特性进行了细致的研究,指出了预喷油在压力振荡中的重要地位,并研究了喷油参数对各燃烧阶段压力振荡能量及时-频特性的影响。在国内率先开展了考虑排放性能的柴油机整机燃烧噪声优化工作。设计了两轮基于噪声优先原则的柴油机燃烧过程优化试验方案,分别针对噪声和排放性能对柴油机喷油参数进行优化设计,在有效降低柴油机整机噪声的基础上,使其动力性、排放性和燃油经济性与原机持平甚至更好的状态。建立了可以表征多次喷油柴油机燃烧过程的指标,并系统地研究了各个指标与柴油机噪声的相关性,首次提出了可以同时利用实测缸内压力和计算缸内压力预测柴油机噪声的模型。基于该方法及柴油机燃烧过程的三维CFD模拟计算预测了柴油机噪声,并根据预测噪声和排放计算结果研究了喷油参数对柴油机噪声和排放的影响。首次基于燃烧过程模拟计算及代理模型对柴油机噪声和排放性能进行了多目标优化,取得了显著的成效。最后,通过动态试验研究了柴油机不同部件对缸内激励的传递特性,指出了从传递路径上降低燃烧噪声的重要性。利用多体动力学等计算方法分析研究了柴油机主要结构件的响应特性,并对其进行了低噪声的结构优化设计,从传递路径方面降低了柴油机的辐射噪声。