人们生活水平的不断改善,对汽车综合性能的要求不断提高,目前减轻振动强度、降低噪声水平是汽车研究领域中主要的内容之一。因此对汽车最主要噪声源的发动机的噪声指标也提出了很高的要求。随着发动机噪声限值法规的日趋严格,噪声指标已经成为评价发动机性能的一项重要指标。柴油机燃烧噪声对整机噪声的贡献占有重要地位。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喷油系统,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。本文在深入研究柴油机燃烧噪声的产生根源、传播途径和控制方法,国内外研究现状和发展趋势的基础上,采用日本电装公司的ECD-U2高压共轨喷油系统,针对高压共轨电控技术原理和特点、对共轨柴油机电控系统中的嵌入式软件开发和控制策略作了相关的研究。根据柴油机燃烧过程特点和排放控制要求,提出了适合高压共轨柴油机管理系统的基本控制策略和实现方式。通过对柴油机的运行状态进行划分,对不同运行状态给出相应控制算法,包括喷油量、喷油定时和共轨压力等参数的控制,实现了柴油机快速起动和平稳运转的要求。利用直喷柴油机CA6DE成功改造安装了高压共轨系统,并构建一套完整的台架试验系统。利用在线标定软件以及数据采集和燃烧分析系统,初步完成了共轨系统最小运行MAP的标定工作。通过起动与怠速控制、调速控制、外特性试验等,验证了软件设计的可行性和可靠性,控制效果达到了预期要求。在试验台上对CA6DE共轨柴油机进行了性能匹配试验。通过对喷油器结构参数、燃烧室几何参数和进气涡流比的改进和优化,利用高压共轨电子控制系统及相应测试设备测量了燃油消耗率、排放等性能参数。试验结果表明:较高的喷射压力、较小的喷孔直径,匹配较低的进气涡流比和适合的燃烧室形状,同时采取推迟喷油定时的措施;可以改善油气的混合和燃烧过程,减小有害排放,兼顾经济性、动力性和排放性的综合性能指标的要求。通过单次喷射和预喷射对燃烧噪声作用的试验研究,进行了燃烧噪声主要影响因素的分析。结果表明:在不同的转速和负荷工况下,采用适当的预喷量和主预喷间隔可以有效降低最高压力升高率和高频压力振荡,进而控制燃烧噪声;预喷射对中低转速、中低负荷降噪效果比较明显;预喷射策略对于燃烧噪声的优化是重要的,随着转速和负荷的增大,最优预喷量逐渐减小,预喷射减小主喷射滞燃期,减缓速燃期燃烧速度,降低最大压升率和高频压力振荡的作用逐渐减弱。通过理论阐述和试验结果,分析了在一定的转速下,放热规律对气体最高燃烧压力、最大压力升高率和压力高频振荡的影响,表明了在改变共轨压力、喷油定时参数和采用预喷射的条件下,放热率峰值与高频压力振荡幅值的关系以及对燃烧噪声的影响。基于独立分量分析技术研究了柴油机噪声源的识别和分离问题,应用FastICA方法分离出了不同实验条件下的柴油机噪声信号中的独立分量。在独立分量分析的基础上,以Morlet小波作为小波基函数,对独立分量分析分离出来的不同实验条件下的柴油机噪声信号中的独立分量进行时频分析,根据小波尺度谱提取了各独立分量的时频特征。在时域、频域、时频联合域内分别研究了运行条件对燃烧噪声的影响,结果表明:预喷射改善了燃油燃烧过程,降低了燃烧噪声。