發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲解決方法

發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲解決方法發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的主要噪聲源，在我國，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲約占汽車總噪聲的55%以上，因此為降低汽車噪聲總水平，應(yīng)以掌握發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲為主要目標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的分類及評價(jià)方法一.分類：按噪聲輻射的方式分：發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源分為直接大氣輻射和發(fā)動(dòng)機(jī)外表對外輻射的兩大類。⒈直接向大氣輻射的噪聲源有進(jìn)、排氣噪聲和風(fēng)扇噪聲。⒉發(fā)動(dòng)機(jī)外表噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的燃燒過程和構(gòu)造產(chǎn)生的噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)外外表剛性連接的零件的振動(dòng)向大氣輻射的。按發(fā)動(dòng)機(jī)外表噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，又分為燃燒噪聲和機(jī)械噪聲。機(jī)體的途徑向外輻射的噪聲〔是由于氣缸周期性變化的壓力作用而產(chǎn)生的，與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒方式和燃燒速度有關(guān)〕〔是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)各運(yùn)動(dòng)件之及運(yùn)動(dòng)件與固定件之間作用的周期性變化的力所引起的,它與激發(fā)力的大小和發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造動(dòng)態(tài)特性等因素有關(guān)〕二.評價(jià)方法除考慮其輻射噪聲能量總水平外，應(yīng)考察以下噪聲特性：⑴噪聲級及其發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的變化關(guān)系⑵發(fā)動(dòng)機(jī)四周空間各點(diǎn)噪聲級數(shù)值的分布狀態(tài)⑶空間各點(diǎn)的噪聲頻譜以及發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程階段的瞬時(shí)聲壓級發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲及其掌握一.燃燒噪聲的特性僅爭論柴油機(jī)的燃燒噪聲。補(bǔ)燃期來分別爭論它。都很小，因此對噪聲的直接影響甚微，但間接影響重大。⑵速燃期燃料快速燃燒，氣缸內(nèi)壓力快速增加，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲。了柴油機(jī)的構(gòu)造頻率和所輻射的噪聲。響不顯著。⑷補(bǔ)燃期活塞下行且絕大多數(shù)燃料已在前兩個(gè)時(shí)期內(nèi)燃燒完畢，對燃燒噪聲影響不大。綜上所述，燃燒過程的激發(fā)的噪聲主要集中在速燃期，其次是緩燃期。燃燒噪聲主要表現(xiàn)在兩方面⒈ 各傳聲零件的自振頻率。⒉由氣缸內(nèi)氣體的沖擊波引起的高頻振動(dòng)和噪聲，其頻率為氣缸內(nèi)氣體的自振頻率。燃燒噪聲的根源是氣缸內(nèi)氣體壓力的變化?！?柴油機(jī)產(chǎn)生高聲調(diào)噪聲的緣由：傳聲而向外輻射的燃燒噪聲頻率也處在中、高頻率范圍內(nèi)。行屢次反射，從而形成了氣體的高頻振動(dòng)?！鶜飧讐毫η€〔在時(shí)域上〕增長率等因素的關(guān)系?！苍陬l域上播途徑的關(guān)系。氣缸壓力譜〔暫略〕等于這一系列諧波單獨(dú)激發(fā)的總和。一般認(rèn)為，這一系列諧波，由兩條途徑從氣缸內(nèi)傳播出去：⒈經(jīng)氣缸蓋和氣缸套⒉經(jīng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，即活塞、連桿、曲軸及主軸承。對燃燒噪聲的低頻段衰減大，對高頻段衰減相對較小二.燃燒噪聲掌握降低柴油機(jī)燃燒噪聲的根本措施是降低壓力增長率。而壓力增長率取決于著火延遲期和在著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣的數(shù)量和質(zhì)量通過選用十六烷值高的燃料⑴延遲噴油定時(shí)由于氣缸內(nèi)壓縮溫度和壓力是隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的燃燒噪聲減小。⑵改進(jìn)燃燒室構(gòu)造外形和參數(shù)柴油機(jī)工作過程的好壞主要取決于燃油噴射、氣流運(yùn)動(dòng)和燃燒室外形三方面的協(xié)作是否合性能，而且影響著火延遲期、壓力上升率，從而影響燃燒噪聲。依據(jù)混合氣的形成及燃燒精通構(gòu)造的特點(diǎn)，柴油機(jī)的燃燒室分為直噴式和分隔式兩大類：A直噴式又分開式、半分開式和球形燃燒室等B分隔式分渦流室和預(yù)燃室。隔式燃燒室的噪聲一般較低。而ω〔半分開式〕〔開式〕的燃燒噪聲最大。渦流室噴孔面積比也可削減噪聲。⑶調(diào)整噴油系6dB，因此用削減噴油泵供油率的方法來削減燃燒噪聲問題。⑷提高廢氣再循環(huán)率和進(jìn)氣節(jié)流提高廢氣再循環(huán)率可減小燃燒率，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此對降低燃燒噪聲起到明顯作用。能削減柴油機(jī)所特有的角速度波動(dòng)和橫向擺振。⑸承受增壓技術(shù)了混合氣的著火條件，使著火延遲期縮短。增壓壓力越高，著火延遲期越短，使壓力上升率越小，從而降低燃燒噪聲越多。試驗(yàn)證明，增壓可使直噴式柴油機(jī)燃燒噪聲降低2～3Db。⑹提高壓縮比讓活塞敲擊聲增大，因此，提高壓縮比不會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的總噪聲有很大的降低。⑺改善燃油品質(zhì)間不同。十六烷值高的燃料著火延遲較短，壓力上升率低，燃燒過程嚴(yán)峻。故而，應(yīng)承受十六烷值高的燃料。套的剛性，承受隔振隔聲措施，削減活塞、曲柄連桿機(jī)構(gòu)各局部的間隙，增加油膜厚度，在保持功率的前提下承受較小的缸徑，增加缸數(shù)或承受較大的S/D值，轉(zhuǎn)變薄壁零件〔如油底殼〕的材料和附加阻尼。發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械噪聲一．活塞敲擊噪聲及掌握活塞對氣缸壁的敲擊,通常是發(fā)動(dòng)機(jī)最大的機(jī)械噪聲源。敲擊的強(qiáng)度主要取決于氣缸的最高爆發(fā)壓力之間的間隙。因此該噪聲既和燃燒有關(guān)，又和發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的具體構(gòu)造有關(guān)。的活塞所承受的側(cè)向力發(fā)生方向突變。作橫向運(yùn)動(dòng)，在上止點(diǎn)由右向左，在下止點(diǎn)方向相反。在發(fā)動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞的這種橫向運(yùn)動(dòng)的速度很高。由于活塞與缸壁這間有間隙，就形成了對缸壁的猛烈沖擊。㈡影響活塞敲擊噪聲的因素：很多，如活塞間隙、活塞銷孔的偏移、活塞高度、活塞環(huán)數(shù)、缸套厚度、潤滑條件、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和氣缸直徑等。㈢降低活塞敲擊噪聲的措施：依據(jù)影響其因素，常承受以下幾點(diǎn)措施：A．減小活塞與缸壁的間隙 減小間隙可以減小甚至消退活塞橫向運(yùn)動(dòng)的位移量，減輕或避開活塞對缸壁的沖擊碰撞，到達(dá)降噪目的。B．活塞銷孔中心偏如上圖b所示，將活塞銷孔的位置向左偏離活塞中心線。在壓縮行程終了時(shí)，活塞靠在氣缸的右側(cè)壁，由于中心左偏量i的存在，在壓力F的作用下，活塞到顯著的降噪作用。C．增加活塞外表的振動(dòng)阻尼在活塞裙部外表掩蓋一層可塑性材料，增加振動(dòng)阻尼，從而緩沖和吸取活塞敲擊的能量，降低活塞高擊噪聲。二．配氣機(jī)構(gòu)噪聲及掌握發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)也是重要的機(jī)械噪聲源。不規(guī)章運(yùn)動(dòng)、搖臂撞擊氣桿尾部以及氣門落座時(shí)的沖擊等均會(huì)發(fā)出噪聲。㈠產(chǎn)生噪聲的緣由：發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)，氣門機(jī)構(gòu)的慣性力不高，可將其視為多剛體系統(tǒng)，噪聲主要門關(guān)閉噪聲則是由氣門落座時(shí)的沖擊產(chǎn)生的。氣門的噪聲級與氣門運(yùn)動(dòng)的速度成正比。發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)，氣門機(jī)構(gòu)的慣性國相當(dāng)大，使整個(gè)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)。氣門機(jī)構(gòu)〔彈性系統(tǒng)〕工作時(shí)各零件的彈性變形會(huì)使位于傳動(dòng)鏈末端氣門處的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生很大的畸變，生“飛脫”和“反彈”等不規(guī)章運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。發(fā)動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)加劇了這種不規(guī)章運(yùn)動(dòng)，增加則運(yùn)動(dòng)有關(guān)。㈢影響因素：主要是凸輪型線、氣門桿間隙和配氣機(jī)構(gòu)的剛度。㈣應(yīng)實(shí)行的措施：⑴減小氣門間隙 減小間隙可減小因間隙存在而產(chǎn)生的撞擊，從而減小噪聲⑵提高凸輪加工精度和減小外表粗糙度值⑶提高配氣機(jī)構(gòu)剛度 提高配氣機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈的各元件的及其支承座的剛度可使其固有頻率增高，減小振動(dòng)，縮小氣門運(yùn)動(dòng)的畸變，到達(dá)降噪目的。⑷減輕驅(qū)動(dòng)元件重量 在一樣發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，減輕驅(qū)動(dòng)元件重量就減小了其慣性力，降低了配氣機(jī)構(gòu)所激發(fā)的振動(dòng)和噪聲。升或落座時(shí)的速度，降低因撞擊而產(chǎn)生的噪聲。二．配氣機(jī)構(gòu)噪聲及掌握發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)也是重要的機(jī)械噪聲源。不規(guī)章運(yùn)動(dòng)、搖臂撞擊氣桿尾部以及氣門落座時(shí)的沖擊等均會(huì)發(fā)出噪聲。㈠產(chǎn)生噪聲的緣由：發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)，氣門機(jī)構(gòu)的慣性力不高，可將其視為多剛體系統(tǒng)，噪聲主要門關(guān)閉噪聲則是由氣門落座時(shí)的沖擊產(chǎn)生的。氣門的噪聲級與氣門運(yùn)動(dòng)的速度成正比。發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)，氣門機(jī)構(gòu)的慣性國相當(dāng)大，使整個(gè)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)。氣門機(jī)構(gòu)〔彈性系統(tǒng)〕工作時(shí)各零件的彈性變形會(huì)使位于傳動(dòng)鏈末端氣門處的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生很大的畸變，生“飛脫”和“反彈”等不規(guī)章運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。發(fā)動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)加劇了這種不規(guī)章運(yùn)動(dòng)，增加則運(yùn)動(dòng)有關(guān)。㈢影響因素：主要是凸輪型線、氣門桿間隙和配氣機(jī)構(gòu)的剛度。㈣應(yīng)實(shí)行的措施：⑴減小氣門間隙 減小間隙可減小因間隙存在而產(chǎn)生的撞擊，從而減小噪聲⑵提高凸輪加工精度和減小外表粗糙度值⑶提高配氣機(jī)構(gòu)剛度 提高配氣機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈的各元件的及其支承座的剛度可使其固有頻率增高，減小振動(dòng)，縮小氣門運(yùn)動(dòng)的畸變，到達(dá)降噪目的。⑷減輕驅(qū)動(dòng)元件重量 在一樣發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，減輕驅(qū)動(dòng)元件重量就減小了其慣性力，降低了配氣機(jī)構(gòu)所激發(fā)的振動(dòng)和噪聲。升或落座時(shí)的速度，降低因撞擊而產(chǎn)生的噪聲。三．供油系噪聲些部位，人耳對它們往往清楚可辨，它也是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲不行無視的噪聲源。㈠產(chǎn)生緣由：壓油管內(nèi)的燃油壓力以及發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力激發(fā)泵體自身振動(dòng)而引起的機(jī)轉(zhuǎn)速、泵內(nèi)燃油壓力、供油量及泵的構(gòu)造有關(guān)。試驗(yàn)說明：當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)速增加一倍，噴油8～15dB0150MPa3～4dB，說明供油量對噴減小因泵體振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲?？煞譃榱黧w噪聲和機(jī)械噪聲。A．流體噪聲包括：油產(chǎn)生很大的加速度，從而沖擊管壁而激發(fā)噪聲。⑵空穴現(xiàn)象激發(fā)的噪聲。 當(dāng)油路中高壓力急速脈動(dòng)的狀況下油中含有空氣會(huì)不斷地形成氣泡又破滅，形成所謂空穴噪聲。⑶噴油系統(tǒng)管道的共振噪聲。 當(dāng)油管中供油壓力脈動(dòng)的頻率接近或等于管道系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，引起共振，激發(fā)噪聲。B．械噪聲包括：噴油泵凸輪和滾輪體之間的周期性沖擊和摩擦，特別是當(dāng)恢復(fù)彈簧的固有頻率和這種周期性的沖擊接近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振，使噪聲加劇。發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲包括：進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲和風(fēng)扇噪聲。一． 進(jìn)氣噪聲及其掌握⑴進(jìn)氣噪聲：進(jìn)氣門周期性開閉引起進(jìn)氣管道內(nèi)壓力起伏變化而形成的空氣動(dòng)力性噪聲。對某些發(fā)動(dòng)機(jī)而言，進(jìn)氣噪聲有時(shí)比發(fā)動(dòng)機(jī)本體噪聲高出5dB左右，成為僅次于排氣噪聲的主要聲源。⑵產(chǎn)生緣由：當(dāng)進(jìn)氣閥突然關(guān)閉時(shí)，必將引起進(jìn)氣管道中空氣壓力和速度的波動(dòng)，這種波動(dòng)〔關(guān)閉的氣門聲。25m/s左右，1000～2023Hz范圍內(nèi)。同一臺發(fā)動(dòng)機(jī)而言，進(jìn)氣噪聲主要受轉(zhuǎn)速影響，轉(zhuǎn)速增加一倍，進(jìn)氣噪聲增加10～18dB。渦流噪聲加劇。⑶實(shí)行的措施：安裝空氣濾清器設(shè)置進(jìn)氣消聲器二． 排氣噪聲及其掌握生的渦流噪聲最猛烈。排氣噪聲的基頻是發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火頻率。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲的頻率〔Hz〕按下式計(jì)算：其中：k—諧波次 i—?dú)飧讛?shù) n—發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速r/minτ—沖程系數(shù)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)τ=1四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)τ=2k降低，即高諧次的排氣噪聲聲級將快速降低?！醭鲜鲈肼曂?，排氣噪聲與進(jìn)氣噪聲類似，還包括排氣總管和排氣歧管中存在的氣柱共振噪聲、氣門桿背部的渦流噪聲、排氣系統(tǒng)管道內(nèi)壁面處的紊流噪聲等，此外，排氣噪聲還包括廢氣噴注和沖出噪聲。在同等條件下，柴油機(jī)的排氣噪聲比汽油機(jī)的大，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的比四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大。平均有效壓力的增加而提高。轉(zhuǎn)速增加一倍，空負(fù)荷排氣噪聲增加10～14dB，而全負(fù)荷的僅增加5～9dB。綜合在量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出排氣噪聲〔dB〕與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、平均有效壓力和排量的關(guān)系為：四沖程柴油機(jī)L=28lgn+20lgpme+15lgVH+K1四沖程汽油機(jī)L=25lgn+20lgpme+13lgVH+K2其中：n—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；pme—平均有效壓力，100kPa；VH—發(fā)動(dòng)機(jī)排量，L；K1、K2—與發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造有關(guān)的常數(shù)。＃掌握排氣噪聲的措施：對噪聲源本身實(shí)行措施：從排氣噪聲的發(fā)生氣理分析入手，在不降低發(fā)動(dòng)機(jī)性能、不對排氣系統(tǒng)作大改動(dòng)的前提下，實(shí)行措施：生共振的角度范圍內(nèi)。⒉合理設(shè)計(jì)各歧管的長度，使管的聲共振頻率錯(cuò)開。鋒利的邊緣，以減弱聲共振作用。強(qiáng)度。⒌在保證排氣門剛度和強(qiáng)度和條件下，盡可能減小排氣門桿直徑。承受排氣消聲器和減小由排氣歧管傳來的構(gòu)造振動(dòng)：⒈排氣消聲器是普遍承受的最有效的降噪手段。歧管實(shí)行隔振措施，均可掌握振動(dòng)、降低噪聲。三． 風(fēng)扇噪聲風(fēng)扇噪聲由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成?！灿纸腥~片噪聲而產(chǎn)生的。其基頻〔Hz〕為：fl其中：n—風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，r/min；Z—葉片數(shù)聲。其頻譜峰的頻率為：fmax=k其中：v—風(fēng)扇圓周速度，m/s；d—葉片在氣流入射方向上的厚度，m；k=0。15～0。22常數(shù)明顯，fmax與V正比，但旋轉(zhuǎn)葉片上的圓圍速度隨與圓心距離不同而連續(xù)變化，所以渦流噪聲呈明顯的連續(xù)譜特征。風(fēng)扇噪聲隨轉(zhuǎn)速增加而快速提高，轉(zhuǎn)速提高一倍，聲級增加11～17dB。通常在低轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)扇噪聲比發(fā)動(dòng)機(jī)本體噪聲低得多㈢掌握風(fēng)扇噪聲的措施：⑴選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)扇與散熱器之間的距離。一般取100～200㎜，能很好地發(fā)揮風(fēng)扇的冷卻力量，又能使噪聲最小。到達(dá)掌握噪聲的目的。材料葉片比金屬的噪聲小。在適宜的溫度下工作，而且起到降噪的作用。⑸令葉片非均勻分布。由于葉片均勻分布的風(fēng)扇，往往會(huì)產(chǎn)生一些聲壓級很高的有調(diào)成分，承受非均勻分布，可避開這種情形。例如：四葉片風(fēng)扇的葉片間周夾角布置為70o和110o，用。發(fā)動(dòng)機(jī)外表輻射噪聲及其掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒激振力和機(jī)械激振力通過各個(gè)構(gòu)造零件傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)的外外表上機(jī)的外表輻射噪聲。為使發(fā)動(dòng)機(jī)外表輻射噪聲減小除了在燃燒激振力和機(jī)械激振力的產(chǎn)生根源上實(shí)行措施之外，還要在這此激振力的傳遞途徑上和外表輻射噪聲的效率方面實(shí)行措施的關(guān)系以及發(fā)動(dòng)機(jī)外表噪聲的分布狀況等方面的問題。整個(gè)構(gòu)造輻射噪聲的強(qiáng)度產(chǎn)生較大影響，此時(shí)可考慮依據(jù)該階振動(dòng)的外形實(shí)行相應(yīng)的措施，的區(qū)域。外表輻射噪聲可用外表振動(dòng)速度或速度平均均方值來表示，在近似關(guān)系Lp=20lg〔ρ0c0〕+10lgv2+10lgσ+10lg-10lgp0其中：LP—測量外表聲壓級，dB；ρ0c0—空氣介質(zhì)的特性阻抗，Pa·s/mv2—外表振動(dòng)的時(shí)間空間平均速度的均方值，m2/s2σ=WR/WP—輻射系數(shù)，與輻射外表的構(gòu)造型式、振動(dòng)頻率及振型等有關(guān)；WRW；WP—外表振動(dòng)功率，W；S、A—規(guī)定聲場中的外表積和振動(dòng)外表積，m2；P0=2×10-5Pa—參考聲壓。由于掌握發(fā)動(dòng)機(jī)外表噪聲受發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和性能要求方面的限制度和阻尼，削減輻射外表面積。下面是發(fā)動(dòng)機(jī)外表輻射噪聲的幾個(gè)構(gòu)造響應(yīng)和掌握措施：殼體等重要的輻射噪聲外表，使振動(dòng)加劇。因而是掌握外表輻射噪聲的根本途徑。而產(chǎn)生噪聲。目的。⒉罩殼類零件 具有壁薄和外表平而大的特點(diǎn)，是主要的外表輻射噪聲源。掌握措施：㈠增加其剛度，提高其固有頻率。㈡敷貼阻尼材料。⒊固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各種蓋板掌握措施：㈠隔振：在其間使用隔振層㈡涂加阻尼材料。法規(guī)的要求。常用的隔