夏勇

摘 要：隨著汽車保有量的急劇增加，發(fā)動機(jī)的噪聲污染已成為環(huán)境的主要污染源之一。下面從發(fā)動機(jī)噪聲的影響及危害、發(fā)動機(jī)噪聲的類型、發(fā)動機(jī)噪聲產(chǎn)生的來源、控制發(fā)動機(jī)噪聲的措施、發(fā)動機(jī)噪聲的預(yù)防五方面來闡述。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)噪聲;控制

1 發(fā)動機(jī)噪聲的影響及危害

據(jù)國外有關(guān)資料表明，城市噪聲的來源有70%來源于交通，而交通噪聲中主要是汽車噪聲。所以噪聲的控制不僅關(guān)系到乘坐的舒適性，而且還關(guān)系到環(huán)境保護(hù)。汽車噪聲主要來源于發(fā)動機(jī)，因此研究發(fā)動機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理以及噪聲控制的措施在汽車噪聲控制中顯得尤為重要。

發(fā)動機(jī)噪聲對人體的影響是多方面的，是全身性的，主要表現(xiàn)為：聽覺系統(tǒng)主觀感覺耳鳴、聽力下降等;神經(jīng)系統(tǒng)：有頭痛、頭暈、耳鳴、心悸與睡眠障礙等;心血管系統(tǒng)：心率加快，血壓不穩(wěn)等;消化系統(tǒng)：可能影響消化系統(tǒng)的功能等。

2 發(fā)動機(jī)噪聲的類型

發(fā)動機(jī)噪聲的類型主要包括：燃燒噪聲，機(jī)械噪聲，進(jìn)、排氣噪聲和風(fēng)扇噪聲等。

燃燒噪聲是在可燃混合氣體燃燒時，因氣缸內(nèi)氣體壓力急劇上升沖擊發(fā)動機(jī)各部件，使之振動而產(chǎn)生的噪聲。

機(jī)械噪聲包括活塞敲擊聲、氣門機(jī)構(gòu)沖擊聲、正時齒輪運轉(zhuǎn)聲等。

進(jìn)、排氣噪聲是由于發(fā)動機(jī)在進(jìn)、排過程中，氣體壓力波和氣體流動所引起的振動而產(chǎn)生的噪聲。

風(fēng)扇噪聲由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。

3 發(fā)動機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因

按發(fā)動機(jī)噪聲產(chǎn)生的類型，下面主要介紹各種噪聲產(chǎn)生的機(jī)理：

3.1 燃燒噪聲產(chǎn)生原因

燃燒噪聲是由于氣缸內(nèi)周期變化的氣體壓力的作用而產(chǎn)生的。它主要取決于燃燒的方式和燃燒的速度。一般來說，柴油機(jī)噪聲比汽油機(jī)的噪聲高得多。

3.2 機(jī)械噪聲產(chǎn)生的原因

機(jī)械噪聲是由于運動件之間以及運動件與固定件之間周期性變化的機(jī)械運動而產(chǎn)生的，它與激發(fā)力的大小、運動件的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。

傳動齒輪的噪聲是齒輪嚙合過程中齒與齒之間的撞擊和摩擦產(chǎn)生的。在內(nèi)燃機(jī)上，齒輪承載著交變的動負(fù)荷，這種動負(fù)荷會使軸產(chǎn)生變形，并通過軸在軸承上引起動負(fù)荷，軸承的動負(fù)荷又傳給發(fā)動機(jī)殼體和齒輪室殼體，使殼體激發(fā)出噪聲。此外，曲軸的扭轉(zhuǎn)振動也會破壞齒輪的正常嚙合而激發(fā)出噪聲。

配氣機(jī)構(gòu)中零件多，在運動中易于激起振動和噪聲，包括氣門和氣門座的撞擊，由氣門間隙引起的傳動撞擊，挺柱和凸輪工作面之間的摩擦振動，高速時氣門不規(guī)則運動引起的噪聲。配氣機(jī)構(gòu)噪聲與氣門機(jī)構(gòu)的型式、氣門間隙、氣門落座速度、材料、凸輪型線、凸輪和挺柱的潤滑狀態(tài)、內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。

3.3.1 進(jìn)氣噪聲產(chǎn)生的原因

發(fā)動機(jī)工作時，高速氣流經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管、氣門進(jìn)入氣缸、在此氣流流動過程中會產(chǎn)生一種強烈的空氣動力噪聲，有時比發(fā)動機(jī)本身噪聲高出5 dB（A）左右，成為僅次于排氣噪聲的主要噪聲源。該噪聲隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而增強，與負(fù)荷的變化無關(guān)，其成分主要包括：周期性壓力脈動噪聲、渦流噪聲、氣缸的玄姆霍茲共振噪聲和進(jìn)氣管的氣柱共振噪聲。

3.3.2 排氣噪聲產(chǎn)生的原因

排氣噪聲主要在排氣開始時，廢氣以脈沖形式從排氣門縫隙排出，并迅速從排氣口沖入大氣，形成能量很高、頻率很復(fù)雜的噪聲，包括基頻及其高次諧波的成分。該噪聲是汽車及發(fā)動機(jī)中能量最大最主要的噪聲源，它的噪聲往往比發(fā)動機(jī)整機(jī)噪聲高10dB（A）～15dB（A）。除基頻噪聲及其高次諧波噪聲外，排氣噪聲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)壁面的紊流噪聲等，此外，排氣噪聲還包括廢氣噴射和沖擊噪聲。

3.3.3 風(fēng)扇噪聲產(chǎn)生的原因

它主要是空氣動力噪聲，由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流聲所組成。旋轉(zhuǎn)噪聲是由旋轉(zhuǎn)葉片周期性地打擊空氣質(zhì)點，引起空氣的壓力脈動所產(chǎn)生的。渦流噪聲是由于風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時使周圍的空氣產(chǎn)生渦流，這些渦流又因粘滯力的作用分裂成一系列獨立的小渦流，這些渦流和渦流的分裂會使空氣發(fā)生擾動，形成壓力波動，從而激發(fā)出的噪聲，渦流噪聲一般是寬頻帶噪聲。

4 控制發(fā)動機(jī)噪聲的措施及預(yù)防

經(jīng)過分析發(fā)動機(jī)噪聲的種類及原因。下面主要闡述各種噪聲的控制措施及預(yù)防：

4.1 燃燒噪聲的控制措施

在汽車發(fā)動機(jī)中，燃燒噪聲在總噪聲中占有很大比例，尤其是柴油發(fā)動機(jī)，研究如何降低其燃燒噪聲具有特別重要的意義。下面目前所研究出的降噪措施主要有：

（1）采用隔熱活塞以提高燃燒室壁溫度，縮短滯燃期，降低空間霧化燃燒系統(tǒng)的直噴式柴油機(jī)的燃燒噪聲。

（2）提高壓縮比和應(yīng)用廢氣再循環(huán)技術(shù)也可降低柴油機(jī)的燃燒噪聲。

（3）采用雙彈簧噴油閥實現(xiàn)預(yù)噴。這樣可減少滯燃期內(nèi)積聚的可燃混合氣數(shù)量。

（4）采用共軌噴油系統(tǒng)，它能減少滯燃期內(nèi)噴入的燃油量，特別有利于降低燃燒噪聲。

（5）采用增壓。

（6）優(yōu)化燃燒室的選擇和設(shè)計。

（7）減小供油提前角。

選用十六烷值高的燃料，著火延遲期較短，從而影響在著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量，使壓力升高率降低和減小燃燒噪聲。

4.2 機(jī)械噪聲的控制措施

4.2.1 降低傳動齒輪噪聲的措施有：

（1）控制齒輪齒形，提高齒輪加工精度，減小齒輪嚙合間隙，即降低齒輪嚙合時相互撞擊的能量，從而降低齒輪嚙合傳動噪聲。

（2）采用新材料，如高阻尼的工程塑料齒輪，采用工程塑料齒輪代替原鋼制齒輪后，整機(jī)噪聲降低約0.5dB（A）左右，效果明顯。

（3）合理布置齒輪傳動系位置，如將正時齒輪布置在飛輪端，可有效減少曲軸系扭振對齒輪振動的影響。

（4）采用正時齒形同步帶傳動代替正時齒輪轉(zhuǎn)動，可明顯降低噪聲。

4.2.2 降低活塞敲擊噪聲的措施有：

（1）采取活塞銷孔偏置，即將活塞銷孔適當(dāng)?shù)爻魍屏γ嫫?～2mm。

（2）采用在活塞裙部開橫向隔熱槽，活塞銷座鑲調(diào)節(jié)鋼件，裙部鑲鋼筒，采用橢圓錐體裙等方式來減小活塞40℃冷態(tài)配缸間隙。

（3）增加缸套的剛度，不僅可以降低活塞的敲擊聲，也可以降低因活塞與缸壁摩擦而產(chǎn)生的噪聲。

（4）改進(jìn)活塞和氣缸壁之間的潤滑狀況，增加活塞敲擊缸壁時的阻尼，也可以減小活塞敲擊噪聲。

4.3 進(jìn)排氣噪聲的控制措施

4.3.1 排氣噪聲的控制措施主要是：

（1）從排氣系統(tǒng)的設(shè)計方面入手，如合理設(shè)計排氣管的長度與形狀，以避免氣流產(chǎn)生共振和減少渦流。

（2）廢氣渦輪增壓器的應(yīng)用可降低排氣噪聲，但最有效的方法還是采用高消聲技術(shù)，使用低功率損耗和寬消聲頻率范圍的排氣消聲器。

4.3.2 進(jìn)氣噪聲的控制措施主要是：

（1）合理的設(shè)計和選用空氣濾清器。減少進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)壓力脈動的強度和氣門通道處的渦流強度。

（2）引進(jìn)消聲措施。

4.4冷卻風(fēng)扇及其他部件發(fā)出的噪聲的控制措施

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)電動離合風(fēng)扇。把風(fēng)扇材料改為尼龍后，對減小風(fēng)扇噪聲也有一定的效果。

5 結(jié)束語

噪聲污染已成為舉世矚目的一大公害，因此對發(fā)動機(jī)噪聲的控制已成為汽車研究中急切需要解決的課題之一，國家關(guān)于汽車噪聲控制的法規(guī)將會越來越嚴(yán)格。所以，研究開發(fā)和推廣應(yīng)用汽車噪聲控制技術(shù)具有十分廣闊的市場前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫利娜，杜小康，楊帆，梁峰偉，曹世龍，邵文辰.淺析汽車發(fā)動機(jī)噪聲類型及控制措施[J].河北農(nóng)機(jī)，2020（02）：41.

[2]于洪超.汽車噪聲控制方法研究[J].決策探索（中），2019（09）：96.

[3]徐美滟.汽車噪聲控制方法分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（24）：114-115+117.