發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲來源

1、For personal use only in study and research; not forcommercial use發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲來源發(fā)動(dòng)機(jī)是多聲源的復(fù)雜動(dòng)力機(jī)械，按照噪聲輻射的方式來分，可把發(fā)動(dòng)機(jī)的主要 噪聲源分為直接向大氣輻射和通過發(fā)動(dòng)機(jī)表面向外輻射兩大類。&一、直接向大氣輻射的噪聲源有進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲和風(fēng)扇噪聲。它們是由 氣流的振動(dòng)而產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲。柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的增壓器及掃氣泵的噪 聲，也包括在進(jìn)氣噪聲中。d<U5二、發(fā)動(dòng)機(jī)表面向外輻射的噪聲，是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的振動(dòng) 而產(chǎn)生的噪聲，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的外表面以及與發(fā)動(dòng)機(jī)外表面剛性連接的零部件的振 動(dòng)向大

2、氣輻射的，因此叫做發(fā)動(dòng)機(jī)的表面噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)的表面噪聲，根據(jù)產(chǎn)生的 機(jī)理，可分為燃燒噪聲和機(jī)械噪聲。 &1）、燃燒噪聲，是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣缸內(nèi)周期性變化的氣體壓力的作用而產(chǎn)生的。它主要由發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒方式和燃燒速度來決定。+U+/82）、機(jī)械噪聲，是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，各運(yùn)動(dòng)件之間以及運(yùn)動(dòng)件與固定件 之間由周期性變化的機(jī)械作用力的作用而產(chǎn)生的。它與激發(fā)力的大小、運(yùn)動(dòng)件的 結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。zdPt &應(yīng)該指出的是，燃燒噪聲和機(jī)械噪聲是很難嚴(yán)格區(qū)分的。部分機(jī)械噪 聲也是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒間接激發(fā)的噪聲， 例如氣缸內(nèi)燃燒所形成的壓力振動(dòng)通 過缸蓋、活塞 一一連稈一一曲軸一一機(jī)體向外輻射的噪聲也是

3、由燃燒激發(fā)。將 活塞對(duì)缸套的敲擊、正時(shí)齒輪、配氣機(jī)構(gòu)、油泵系統(tǒng)等運(yùn)動(dòng)件之間機(jī)械撞擊所產(chǎn) 生的振動(dòng)激發(fā)的噪聲叫做機(jī)械噪聲。<U0發(fā)動(dòng)機(jī)的型式不同，其各噪聲源所占發(fā)動(dòng)機(jī)總噪聲的比例也不同。柴油機(jī)的主要噪聲源是燃燒噪聲：汽油機(jī)的主要噪聲源是進(jìn)、排氣噪聲和配氣機(jī)構(gòu) 噪聲；風(fēng)扇噪聲在風(fēng)冷汽油機(jī)中是主要噪聲源之一。1）燃燒噪聲四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣行程構(gòu)成，從點(diǎn)火開始到 燃燒結(jié)束期間是燃燒噪聲的主要產(chǎn)生期，快速燃燒仲擊和燃燒壓力振蕩構(gòu)成了氣 缸內(nèi)壓力譜的中高頻分量。燃燒噪聲是具有一定帶寬的連續(xù)頻率成份， 在總噪聲 的中高頻段占有相當(dāng)比重。一般來說柴油機(jī)缸內(nèi)壓力較高，且壓力增長(zhǎng)率

4、最大值 遠(yuǎn)高于汽油機(jī)，所以柴油機(jī)的燃燒噪聲遠(yuǎn)高于汽油機(jī)。通常吧燃燒時(shí)氣缸壓力通 過活塞、連桿、主軸承傳至發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體以及通過汽缸蓋等引起內(nèi)燃機(jī)結(jié)果表面振 動(dòng)而輻射的噪聲稱為燃燒噪聲，柴油機(jī)工作時(shí)燃燒室在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生高溫高壓 的燃燒，激急速地釋放出能量，這種急劇的壓力升高激發(fā)起發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)，從而輻射出噪聲，很明顯，氣缸壓力是燃燒噪聲的強(qiáng)制力， 因此燃燒噪聲與氣缸壓 力有函數(shù)干系，此外還與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)果的剛度，發(fā)動(dòng)機(jī)表面的聲輻射效應(yīng)及周圍空 氣的傳遞特性油管柴油機(jī)的燃燒過程通常分為四個(gè)階段一著火延遲期、急燃期、緩燃期和后燃 期。氣缸壓力與燃燒噪聲都是周期現(xiàn)象，氣缸壓力的頻率成分支配燃燒噪聲的 頻率成

5、分。將氣缸壓力與燃燒噪聲都進(jìn)行傅里葉分析可以了解到聲壓級(jí)與氣缸壓 力級(jí)有明顯的依賴關(guān)系是在較高的頻率段， 不管從壓力的曲線圖還是頻譜圖上分 析，很顯然降低燃燒噪聲的關(guān)鍵是控制燃燒壓力的升高率， 也就是說， 柴油機(jī)應(yīng) 力求選用柔和的工作過程，壓力升高率取決于著火延遲和燃料噴射規(guī)律，因此， 降低燃燒噪聲的一般方法有兩個(gè)方面 :提高壓縮比， 適當(dāng)延遲噴油提前角， 使用十六烷值高的燃料， 這類促使用于縮 短著火延遲期減小初期的燃料噴射率，利用進(jìn)氣渦流減少著火前的可燃混合氣量。2）進(jìn)氣噪聲 進(jìn)氣噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要空氣動(dòng)力噪聲之一，它是由進(jìn)氣門的周期性開啟與閉合而產(chǎn)生的壓力起伏變化而形成的。 當(dāng)進(jìn)氣門開啟

6、時(shí)， 在進(jìn)氣管中產(chǎn)生一個(gè) 壓力脈沖，而隨著活塞的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，它受到阻尼；當(dāng)進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)，同樣產(chǎn)生一 個(gè)有一定持續(xù)時(shí)間的壓力脈沖。 于是產(chǎn)生了周期性的進(jìn)氣噪聲。 其噪聲頻率成分 主要集中在200 HZ以下的低頻范圍。與此同時(shí)，當(dāng)氣流以高速流經(jīng)進(jìn)氣門流通 截面時(shí)，產(chǎn)生湍流脫體， 導(dǎo)致高頻噪聲的產(chǎn)生， 由于進(jìn)氣門通流截面是不斷變化 的，因此湍流噪聲具有一定的頻率范圍，主要集中在 1000 HZ以上的高頻范圍。 進(jìn)氣管空氣柱的固有頻率與周期性進(jìn)氣噪聲的主要頻率相一致時(shí)， 空氣柱的共振 噪聲在進(jìn)氣噪聲中也會(huì)較為突出 。3）排氣噪聲 DCk* 排氣噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲中最主要的噪聲源，其噪聲一般要比發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)噪

7、聲高出1015dB（ A）。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣屬高溫（8001000D）、高壓（3 一個(gè)大氣 壓）氣體。排氣過程一般分為兩個(gè)階段，即自由排氣階段和強(qiáng)制排氣階段。發(fā)動(dòng) 機(jī)廢氣從排氣門高速?zèng)_出， 沿著排氣歧管進(jìn)入消聲器， 最后從尾管排入大氣， 在 這一過程中產(chǎn)生了寬頻帶的排氣噪聲。A.F 排氣噪聲包含了復(fù)雜的噪聲成分： qb 以單位時(shí)間內(nèi)排氣次數(shù)為基頻的排氣噪聲，其基頻可由下式計(jì)算： I#, f = Gn 60j i' 式中G為氣缸數(shù)；n為轉(zhuǎn)速n； j為沖程數(shù)，四沖程j = 2, 二沖程j = 1;S4 排氣管內(nèi)氣柱共振噪聲，其頻率可由下式計(jì)算： # f =（ 2i 1/2）*（ c/l ），式中

8、 pS"-O c為當(dāng)?shù)芈曀?，l為氣柱長(zhǎng)度，i為l，2, 3等；Q*yt還有排氣歧管處的氣流吹氣噪聲； 廢氣噴注和沖擊噪聲； 氣缸的共振噪聲； 卡門渦流噪聲及排氣系統(tǒng)內(nèi)部的湍流噪聲等都在排氣噪聲中占有一定比 例。 ;BNCRA 影響發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲的主要因素有：氣缸壓力、排氣門直徑、發(fā)動(dòng)機(jī)排量 及排氣門開啟特性等。 對(duì)同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)來說， 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷是影響其排氣噪 聲的最主要因素。 v4）摩擦振動(dòng)噪聲 凸輪和搖臂（或挺柱）之間在很大的正壓力下進(jìn)行相對(duì)滑移，因此存在很大的摩擦力。 這種摩擦力可激發(fā)起摩擦振動(dòng)產(chǎn)生噪聲。 一般情況下， 這種噪聲分 布在很廣的頻率范圍，屬子寬頻帶噪聲。 5）

9、氣門桿與搖臂的撞擊噪聲 B9 由于發(fā)動(dòng)機(jī)可達(dá)很高的工作溫度，必須考慮配氣機(jī)構(gòu)各個(gè)傳動(dòng)零件的熱膨 脹。未采用液壓挺柱的配氣機(jī)構(gòu)中， 常溫下在氣門桿與搖臂之間必須留有氣門間 隙。開啟氣門時(shí)， 搖臂越過氣門間隙才能壓迫氣門桿運(yùn)動(dòng)， 這就產(chǎn)生了撞擊發(fā)出 噪聲， 其噪聲的基頻可通過下式計(jì)算得到： Uif = Gnj/60 QY" 6"式中，G為發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)；"5tOn 為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； 1q j為行程系數(shù)，四行程汽油機(jī)j = 2。oz6）氣門落座噪聲 打開的氣門依靠彈簧的作用力回復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)，在這種強(qiáng)大的作用力下，氣門與氣門座將產(chǎn)生撞擊，發(fā)出噪聲。其基頻也可由f = Gn

10、j/60計(jì)算得到，式中 各符號(hào)意義同上；其頻譜峰值出現(xiàn)在氣門座缸蓋系統(tǒng)的固有頻率附近。7）機(jī)體表面輻射噪聲 T!i 發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)零件都是一種結(jié)構(gòu)，都會(huì)在激振力的作用下發(fā)生振動(dòng)。振動(dòng)的結(jié)構(gòu)表面會(huì)輻射噪聲，故稱為機(jī)體表面輻射噪聲。無論是發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒噪聲， 還是機(jī)械噪聲最終都要通過發(fā)動(dòng)機(jī)表面振動(dòng)來輻射。 現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)表面輻射噪聲的 能量主要集中在 1600Hz 到 2000Hz。僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendetwerden.Pour l ' e tude et la recherche