發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制
來源：
瀏覽：
發(fā)布日期：2023-10-07
1.噪聲的主要危害
噪聲污染不僅對(duì)人們的自我感覺和工作能力產(chǎn)生消極的影響，而且能導(dǎo)致健康嚴(yán)重失調(diào)、疲勞、早期失聰、高血壓、神經(jīng)疾病等。
2.車用發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的形成與對(duì)策
發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲主要包括燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、進(jìn)排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇及其他部件發(fā)出的噪聲。燃燒噪聲是在可燃混合氣體燃燒時(shí)，因氣缸內(nèi)氣體壓力急劇上升沖擊發(fā)動(dòng)機(jī)各部件，使之振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。柴油中的十六烷值不合適或噴油時(shí)間過于提前，會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴，使噪聲急劇增大。汽油機(jī)由于過熱、汽油品質(zhì)不良和點(diǎn)火提前角過大等原因造成高頻爆炸聲、敲缸。
發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的燃燒過程和結(jié)構(gòu)振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，是通過發(fā)動(dòng)機(jī)外表面以及與發(fā)動(dòng)機(jī)外表面剛性連接結(jié)構(gòu)的振動(dòng)向大氣輻射的，因此稱為發(fā)動(dòng)機(jī)表面噪聲。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)表面噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，又可分為燃燒噪聲和機(jī)械噪聲。燃燒噪聲主要是由于氣缸內(nèi)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密切相關(guān)；機(jī)械噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)各運(yùn)動(dòng)件之間及運(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)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性等因素有關(guān)。一般來說，低轉(zhuǎn)速時(shí)，燃燒噪聲占主導(dǎo)地位，高轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)械噪聲占主導(dǎo)地位。
降低燃燒噪聲，需改善燃燒條件，提高燃燒質(zhì)量，以達(dá)到圓滑的壓力波形。采用合理布置火花塞和氣門以及采用合適的燃燒室型式和冷卻方式即可以達(dá)到最有效的燃燒。在燃油方面，汽油的辛烷值越高，點(diǎn)火質(zhì)量及抗爆振性能越好；對(duì)柴油機(jī)來說，要選擇合適的十六烷值的柴油，如果達(dá)不到，可加入點(diǎn)火加速劑，提高點(diǎn)火質(zhì)量，這樣可有效地防治因燃油燃燒引起的噪聲。
機(jī)械噪聲包括活塞敲擊聲、氣門機(jī)構(gòu)沖擊聲、正時(shí)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)聲等。減小活塞敲擊聲，可采取減小活塞與缸壁之間的間隙和使活塞銷中心與曲軸中心偏移等方法。氣門機(jī)構(gòu)沖擊噪聲的大小是由氣門間隙決定的，氣門間隙太小會(huì)使密封不好，太大則在氣門開啟和關(guān)閉時(shí)造成很大沖擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，加劇磨損。在使用過程中氣門間隙應(yīng)經(jīng)常調(diào)整，使之處于規(guī)定的間隙，一般是在凸輪軸的基本外形(工作段)前后加入緩沖段以減少?zèng)_擊，或使用液力挺柱。氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的推桿與搖臂的剛性不足會(huì)引起氣門運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)和噪聲，甚至使氣門失去控制；氣門彈簧的脈動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此對(duì)氣門彈簧要求質(zhì)量高、彈力足，而且安裝時(shí)要給予一定的預(yù)緊力。
正時(shí)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲在柴油機(jī)中是很大的噪聲源，裝配時(shí)應(yīng)將正時(shí)齒輪的記號(hào)對(duì)準(zhǔn)，采用不同材料(如塑料、夾布膠木等)制造的正時(shí)齒輪能大大減小噪聲，鏈條傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)能明顯有效地降低傳動(dòng)噪聲。
控制進(jìn)、排氣噪聲的途徑是相同的，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不降低的情況下，可通過改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)或排氣機(jī)構(gòu)的方法減小進(jìn)、排氣噪聲。目前廣泛采用的紙質(zhì)空氣濾清器和排氣消聲器能明顯有效地降低進(jìn)、排氣噪聲。
為了減小高速發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的噪聲，可使用帶液力偶合器或變速扭角的風(fēng)扇，也可采用水溫感應(yīng)電動(dòng)離合風(fēng)扇。把風(fēng)扇材料改為尼龍后，對(duì)減小風(fēng)扇噪聲也有一定的效果。
3.振動(dòng)噪聲
對(duì)振動(dòng)噪聲的解決方法目前主要有：①減振處理。主要用于振動(dòng)源處，以減少振動(dòng)波的波幅；②隔振處理。在振動(dòng)波傳遞的途徑中安裝隔振器，以達(dá)到減少振動(dòng)源的目的；③阻尼處理。現(xiàn)代結(jié)構(gòu)多為復(fù)雜的多自由度系統(tǒng)，多為寬頻帶激勵(lì)，加大阻尼可以有效地抑制振動(dòng)。處理的常用方法是阻尼自由層處理和約束層阻尼處理。
4.噪聲控制途徑及噪聲源的識(shí)別
噪聲控制的途徑是：聲源控制、噪聲傳播途徑控制及采取個(gè)人防護(hù)措施。聲源控制是控制機(jī)械噪聲的最根本途徑，而控制噪聲傳播途徑是行之有效的最常用的降噪途徑，其常用措施有吸聲、隔聲、消聲、隔振等。
機(jī)器產(chǎn)生的噪聲由兩種途徑向外傳播擴(kuò)散，一種是直接通過空氣媒質(zhì)傳播，造成噪聲污染，這種空氣傳播的噪聲稱為空氣聲；另一種是直接通過聲源激發(fā)相鄰固體構(gòu)件振動(dòng)，這種振動(dòng)以彈性波的形式在相鄰構(gòu)件中傳播，并在薄弱處向空氣中輻射較大的噪聲，這種經(jīng)固體傳播的噪聲稱為固體聲。控制固體聲的主要技術(shù)措施是隔振，就是把振源與基礎(chǔ)或其他物體間的剛性連接改為彈性連接，從而減弱或阻礙振動(dòng)能量的傳播，達(dá)到降噪的目的。
5.車用發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制措施
發(fā)動(dòng)機(jī)艙降噪的具體方法有：吸聲——用微孔板與泡沫塑料吸收聲能；減振——用減振器將振動(dòng)源與結(jié)構(gòu)隔離；封閉——用隔音罩或其他隔音裝置將噪聲封閉，使之難以擴(kuò)散；阻尼——將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能并散發(fā)出去。
選用材料必須滿足能隔聲、吸聲、減振、隔熱的要求。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行隔聲減振處理的方法有：通過在發(fā)動(dòng)機(jī)和水散熱器固定支架上安裝減振墊，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能；發(fā)動(dòng)機(jī)艙的內(nèi)部應(yīng)盡量避免凹凸不平，可采用多孔材料加阻尼層的方法；對(duì)車身上所有的骨架細(xì)縫應(yīng)采取措施加以封閉，以免造成衍射波。
解決車用發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲是一項(xiàng)涉及到整機(jī)方方面面的技術(shù)問題，包括發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、材料、質(zhì)量分布、工藝水平、裝配密封性等等。生產(chǎn)廠家在車用發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上采取防治噪聲的積極措施包括：采用吸振，隔聲技術(shù)，改進(jìn)汽車結(jié)構(gòu)，在距聲源一定的距離內(nèi)設(shè)置隔聲板、消聲器，對(duì)客車則采用后懸式發(fā)動(dòng)機(jī)，改進(jìn)消聲器結(jié)構(gòu)等等。
噪聲污染不僅對(duì)人們的自我感覺和工作能力產(chǎn)生消極的影響，而且能導(dǎo)致健康嚴(yán)重失調(diào)、疲勞、早期失聰、高血壓、神經(jīng)疾病等。
2.車用發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的形成與對(duì)策
發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲主要包括燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、進(jìn)排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇及其他部件發(fā)出的噪聲。燃燒噪聲是在可燃混合氣體燃燒時(shí)，因氣缸內(nèi)氣體壓力急劇上升沖擊發(fā)動(dòng)機(jī)各部件，使之振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。柴油中的十六烷值不合適或噴油時(shí)間過于提前，會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴，使噪聲急劇增大。汽油機(jī)由于過熱、汽油品質(zhì)不良和點(diǎn)火提前角過大等原因造成高頻爆炸聲、敲缸。
發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的燃燒過程和結(jié)構(gòu)振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，是通過發(fā)動(dòng)機(jī)外表面以及與發(fā)動(dòng)機(jī)外表面剛性連接結(jié)構(gòu)的振動(dòng)向大氣輻射的，因此稱為發(fā)動(dòng)機(jī)表面噪聲。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)表面噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，又可分為燃燒噪聲和機(jī)械噪聲。燃燒噪聲主要是由于氣缸內(nèi)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密切相關(guān)；機(jī)械噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)各運(yùn)動(dòng)件之間及運(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)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性等因素有關(guān)。一般來說，低轉(zhuǎn)速時(shí)，燃燒噪聲占主導(dǎo)地位，高轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)械噪聲占主導(dǎo)地位。
降低燃燒噪聲，需改善燃燒條件，提高燃燒質(zhì)量，以達(dá)到圓滑的壓力波形。采用合理布置火花塞和氣門以及采用合適的燃燒室型式和冷卻方式即可以達(dá)到最有效的燃燒。在燃油方面，汽油的辛烷值越高，點(diǎn)火質(zhì)量及抗爆振性能越好；對(duì)柴油機(jī)來說，要選擇合適的十六烷值的柴油，如果達(dá)不到，可加入點(diǎn)火加速劑，提高點(diǎn)火質(zhì)量，這樣可有效地防治因燃油燃燒引起的噪聲。
機(jī)械噪聲包括活塞敲擊聲、氣門機(jī)構(gòu)沖擊聲、正時(shí)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)聲等。減小活塞敲擊聲，可采取減小活塞與缸壁之間的間隙和使活塞銷中心與曲軸中心偏移等方法。氣門機(jī)構(gòu)沖擊噪聲的大小是由氣門間隙決定的，氣門間隙太小會(huì)使密封不好，太大則在氣門開啟和關(guān)閉時(shí)造成很大沖擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，加劇磨損。在使用過程中氣門間隙應(yīng)經(jīng)常調(diào)整，使之處于規(guī)定的間隙，一般是在凸輪軸的基本外形(工作段)前后加入緩沖段以減少?zèng)_擊，或使用液力挺柱。氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的推桿與搖臂的剛性不足會(huì)引起氣門運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)和噪聲，甚至使氣門失去控制；氣門彈簧的脈動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此對(duì)氣門彈簧要求質(zhì)量高、彈力足，而且安裝時(shí)要給予一定的預(yù)緊力。
正時(shí)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲在柴油機(jī)中是很大的噪聲源，裝配時(shí)應(yīng)將正時(shí)齒輪的記號(hào)對(duì)準(zhǔn)，采用不同材料(如塑料、夾布膠木等)制造的正時(shí)齒輪能大大減小噪聲，鏈條傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)能明顯有效地降低傳動(dòng)噪聲。
控制進(jìn)、排氣噪聲的途徑是相同的，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不降低的情況下，可通過改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)或排氣機(jī)構(gòu)的方法減小進(jìn)、排氣噪聲。目前廣泛采用的紙質(zhì)空氣濾清器和排氣消聲器能明顯有效地降低進(jìn)、排氣噪聲。
為了減小高速發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的噪聲，可使用帶液力偶合器或變速扭角的風(fēng)扇，也可采用水溫感應(yīng)電動(dòng)離合風(fēng)扇。把風(fēng)扇材料改為尼龍后，對(duì)減小風(fēng)扇噪聲也有一定的效果。
3.振動(dòng)噪聲
對(duì)振動(dòng)噪聲的解決方法目前主要有：①減振處理。主要用于振動(dòng)源處，以減少振動(dòng)波的波幅；②隔振處理。在振動(dòng)波傳遞的途徑中安裝隔振器，以達(dá)到減少振動(dòng)源的目的；③阻尼處理。現(xiàn)代結(jié)構(gòu)多為復(fù)雜的多自由度系統(tǒng)，多為寬頻帶激勵(lì)，加大阻尼可以有效地抑制振動(dòng)。處理的常用方法是阻尼自由層處理和約束層阻尼處理。
4.噪聲控制途徑及噪聲源的識(shí)別
噪聲控制的途徑是：聲源控制、噪聲傳播途徑控制及采取個(gè)人防護(hù)措施。聲源控制是控制機(jī)械噪聲的最根本途徑，而控制噪聲傳播途徑是行之有效的最常用的降噪途徑，其常用措施有吸聲、隔聲、消聲、隔振等。
機(jī)器產(chǎn)生的噪聲由兩種途徑向外傳播擴(kuò)散，一種是直接通過空氣媒質(zhì)傳播，造成噪聲污染，這種空氣傳播的噪聲稱為空氣聲；另一種是直接通過聲源激發(fā)相鄰固體構(gòu)件振動(dòng)，這種振動(dòng)以彈性波的形式在相鄰構(gòu)件中傳播，并在薄弱處向空氣中輻射較大的噪聲，這種經(jīng)固體傳播的噪聲稱為固體聲。控制固體聲的主要技術(shù)措施是隔振，就是把振源與基礎(chǔ)或其他物體間的剛性連接改為彈性連接，從而減弱或阻礙振動(dòng)能量的傳播，達(dá)到降噪的目的。
5.車用發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制措施
發(fā)動(dòng)機(jī)艙降噪的具體方法有：吸聲——用微孔板與泡沫塑料吸收聲能；減振——用減振器將振動(dòng)源與結(jié)構(gòu)隔離；封閉——用隔音罩或其他隔音裝置將噪聲封閉，使之難以擴(kuò)散；阻尼——將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能并散發(fā)出去。
選用材料必須滿足能隔聲、吸聲、減振、隔熱的要求。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行隔聲減振處理的方法有：通過在發(fā)動(dòng)機(jī)和水散熱器固定支架上安裝減振墊，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能；發(fā)動(dòng)機(jī)艙的內(nèi)部應(yīng)盡量避免凹凸不平，可采用多孔材料加阻尼層的方法；對(duì)車身上所有的骨架細(xì)縫應(yīng)采取措施加以封閉，以免造成衍射波。
解決車用發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲是一項(xiàng)涉及到整機(jī)方方面面的技術(shù)問題，包括發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、材料、質(zhì)量分布、工藝水平、裝配密封性等等。生產(chǎn)廠家在車用發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上采取防治噪聲的積極措施包括：采用吸振，隔聲技術(shù)，改進(jìn)汽車結(jié)構(gòu)，在距聲源一定的距離內(nèi)設(shè)置隔聲板、消聲器，對(duì)客車則采用后懸式發(fā)動(dòng)機(jī)，改進(jìn)消聲器結(jié)構(gòu)等等。
