史劍峰

【摘 要】發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲問題是引起噪聲污染的重要問題，如何降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲是一個(gè)重要的課題。本文就發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲問題分析了其噪聲源，介紹了其噪聲識(shí)別技術(shù)，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的主要控制措施進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)動(dòng)機(jī)；噪聲源；噪聲控制

噪聲污染是當(dāng)今社會(huì)的一大環(huán)境污染。車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)作為重要的噪聲污染源之一，已經(jīng)越來越受到研究工作者的重視。降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲水平已經(jīng)成為一項(xiàng)重要課題。國(guó)家制定了相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格的治理發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲污染問題。要降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，就必需研究發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素，識(shí)別噪聲源，找到對(duì)應(yīng)的降噪措施。為此，本文介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲源和識(shí)別技術(shù)，以及總結(jié)了主要的噪聲控制措施。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲源分析

發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲是有多種噪聲源發(fā)出的噪聲組合而成。主要噪聲源大致可分為氣體動(dòng)力噪聲、燃燒噪聲和結(jié)構(gòu)動(dòng)力噪聲。其中氣體動(dòng)力噪聲直接輻射，燃燒噪聲和結(jié)構(gòu)動(dòng)力噪聲由發(fā)動(dòng)機(jī)表面輻射。

1.1 氣體動(dòng)力噪聲

氣體動(dòng)力噪聲主要分為進(jìn)氣、排氣和風(fēng)扇噪聲。其中，排氣噪聲一般是最大的噪聲源。排氣噪聲按產(chǎn)生機(jī)理包括基頻噪聲、氣柱共振噪聲、噴注噪聲、紊流噪聲、渦流噪聲、赫姆霍茲共振噪聲等。影響排氣噪聲的主要因素包括轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、排氣管等。

風(fēng)扇噪聲在風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)中可能成為主要的噪聲源。風(fēng)扇噪聲由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲由風(fēng)扇葉片切割空氣流產(chǎn)生周期性擾動(dòng)而引起。渦流噪聲是氣流在葉片上分離時(shí)由于氣體粘性便滑脫或分裂成游渦流而輻射的一種非穩(wěn)定流動(dòng)噪聲。風(fēng)扇噪聲的影響因素有風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和冷卻系統(tǒng)等。

1.2 燃燒噪聲

燃燒噪聲是缸內(nèi)混合氣燃燒產(chǎn)生的氣體力直接激振發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲。燃燒噪聲的產(chǎn)生機(jī)理正逐步被明確。燃燒噪聲的產(chǎn)生表現(xiàn)在三方面：一是，由氣缸內(nèi)氣體壓力急劇變化引起動(dòng)力載荷，瞬間激勵(lì)使得各傳聲零件自振振動(dòng)，向外發(fā)射中高頻噪聲；二是，由氣缸內(nèi)氣體點(diǎn)火燃燒的沖擊波在氣缸內(nèi)多次反射引起氣體的高頻振動(dòng)，其頻率為氣缸內(nèi)氣體的自振頻率，向外輻射高頻噪聲；三是，由氣缸內(nèi)氣體壓力平穩(wěn)變化引起的載荷，激勵(lì)起連接部件的強(qiáng)迫振動(dòng)，向外輻射噪聲。

燃燒噪聲經(jīng)過與之接觸的零件最終通過機(jī)體表面輻射出來。因此，它受其傳聲零件本身的振動(dòng)傳遞特性的影響很大，部分噪聲成分會(huì)受到制約而大大衰減。燃燒噪聲實(shí)際輻射出的低頻段較少，主要為高頻段。

1.3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力噪聲

結(jié)構(gòu)動(dòng)力噪聲是指運(yùn)動(dòng)零件摩擦撞擊而激發(fā)的噪聲和由于機(jī)械作用力激發(fā)零件固有振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。結(jié)構(gòu)動(dòng)力噪聲與轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)往往成為主要的噪聲源。結(jié)構(gòu)動(dòng)力噪聲主要包括活塞敲擊噪聲、齒輪噪聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲、噴油泵噪聲、機(jī)體和零部件振動(dòng)噪聲。通常活塞對(duì)氣缸壁的敲擊是發(fā)動(dòng)機(jī)最大的結(jié)構(gòu)動(dòng)力噪聲源。齒輪噪聲主要由齒輪嚙合噪聲和齒輪固有振動(dòng)噪聲組成。配氣機(jī)構(gòu)噪聲在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)中一般有較高的比重。噴油泵噪聲與噴油泵的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速，泵內(nèi)燃油壓力和供油量有很密切的關(guān)系。另外，機(jī)體和零部件振動(dòng)所輻射的噪聲也是一個(gè)重要的噪聲源。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源識(shí)別技術(shù)

噪聲源的識(shí)別同樣也是一個(gè)重要的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲研究?jī)?nèi)容。通過噪聲源識(shí)別技術(shù)分析發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的來源及頻譜組成，以便找到有效的控制措施來降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲。噪聲識(shí)別技術(shù)由測(cè)量技術(shù)和信息分析技術(shù)構(gòu)成。噪聲識(shí)別的方法較多，包括近場(chǎng)聲壓法、封閉法、表面振動(dòng)法、近場(chǎng)測(cè)量法、分別云轉(zhuǎn)法、聲全息法、聲腔測(cè)量法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、信號(hào)處理法等。噪聲測(cè)量的儀器有聲級(jí)計(jì)、頻譜分析儀器、聲級(jí)記錄儀、數(shù)據(jù)采集儀器等。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲控制措施

3.1 噪聲控制的基本途徑

噪聲產(chǎn)生污染必需包括聲源、傳聲途徑和受主三個(gè)要素。因此，控制噪聲也應(yīng)從這三個(gè)方面入手。發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲控制主要針對(duì)噪聲源和傳播途徑。

3.2 對(duì)主要噪聲源的控制

在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲識(shí)別后可以找到對(duì)整機(jī)噪聲貢獻(xiàn)較大的一些噪聲源，有針對(duì)性的采取降噪措施。如氣體動(dòng)力噪聲中的排氣噪聲通?？捎门艢庀暺鬟M(jìn)行降噪。合理選用和設(shè)計(jì)消聲器，使得排氣噪聲處于比較次要地位即可。風(fēng)扇噪聲可以通過適當(dāng)控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、改變風(fēng)扇葉片的形狀和材質(zhì)來降低噪聲。對(duì)于燃燒噪聲，可以改變其發(fā)火特性使燃燒進(jìn)程變得平緩，以及選擇合理的燃燒室結(jié)構(gòu)，能取得較好的降噪效果。對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力噪聲中的齒輪噪聲，可以通過提高齒輪的加工精度、改變齒輪材質(zhì)、齒輪的嚙合方式和提高齒輪室蓋剛度來達(dá)到降噪的目的。適當(dāng)減少活塞與氣缸間的間隙、將活塞銷孔偏置可降低活塞敲擊噪聲。

3.3 噪聲傳遞及輻射控制

噪聲從噪聲源發(fā)出經(jīng)過各個(gè)部件傳遞，最終通過表面輻射出來。有些零部件如油箱和油底殼、進(jìn)氣歧管等可通過彈性聯(lián)接來控制噪聲。有些零部件如氣缸蓋罩和齒輪室蓋可采用雙層結(jié)構(gòu)來屏蔽一部分噪聲。機(jī)體可以增加壁厚或局部加肋、選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和造型來減小噪聲的輻射。表面蓋板和罩殼等可以涂以阻尼材料或采用復(fù)合材料來降噪。

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[責(zé)任編輯：王楠]