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關于發動機噪音源分析(下)
發布時間:2011-03-05

    發動機的型式不同,其各噪聲源所占發動機總噪聲的比例也不同。柴油機的主要噪聲源是燃燒噪聲,汽油機的主要噪聲源是進、排氣噪聲和配氣機構噪聲,風扇噪聲在風冷汽油機中是主要噪聲源之一。
   

    四沖程發動機工作循環由進氣、壓縮、燃燒和排氣行程構成,從點火開始到燃燒結束期間是燃燒噪聲的主要產生期,快速燃燒仲擊和燃燒壓力振蕩構成了氣缸內壓力譜的中高頻分量。燃燒噪聲是具有一定帶寬的連續頻率成份,在總噪聲的中高頻段占有相當比重。一般來說柴油機缸內壓力較高,且壓力增長率最大值遠高于汽油機,所以柴油機的燃燒噪聲遠高于汽油機。
   

    進氣噪聲,進氣噪聲是發動機的主要空氣動力噪聲之一,它是由進氣門的周期性開啟與閉合而產生的壓力起伏變化而形成的。當進氣門開啟時,在進氣管中產生一個壓力脈沖,而隨著活塞的繼續運動,它受到阻尼;當進氣門關閉時,同樣產生一個有一定持續時間的壓力脈沖。于是產生了周期性的進氣噪聲。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,當氣流以高速流經進氣門流通截面時,產生湍流脫體,導致高頻噪聲的產生,由于進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。進氣管空氣柱的固有頻率與周期性進氣噪聲的主要頻率相一致時,空氣柱的共振噪聲在進氣噪聲中也會較為突出。

    排氣噪聲,排氣噪聲是發動機噪聲中最生要的噪聲源,其噪聲一般要比發動機整機噪聲高出10~15dB(A)。發動機排氣屬高溫(800~1000D)、高壓(3個大氣壓)氣體。排氣過程一般分為兩個階段,即自由排氣階段和強制排氣階段。發動機廢氣從排氣門高速沖出,沿著排氣歧管進入消聲器,最后從尾管排入大氣,在這一過程中產生了寬頻帶的排氣噪聲。排氣噪聲包含了復雜的噪聲成分,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內部的湍流噪聲等都在排氣噪聲中占有一定比例。
  
    影響發動機排氣噪聲的主要因素有:氣缸壓力、排勺門直徑、發動機排量及排氣問開啟特性等。對同一臺發動機來說,發動機轉速和負荷是影響其排氣噪聲的最主要因素。
  

    摩擦振動噪聲,凸輪和搖臂(或挺柱)之間在很大的正壓力下進行相對滑移,因此存在很大的摩擦力。這種摩擦力可激發起摩擦振動產生噪聲。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。

    氣門桿與搖臂的撞擊噪聲
    由于發動機可達很高的工作溫度,必須考慮配氣機構各個傳動零件的熱膨脹。未采用液壓挺柱的配氣機構中,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,搖臂越過氣門間隙才能壓迫氣門桿運動,這就產生了撞擊發出噪聲打開的氣門依靠彈簧的作用力回復到關閉狀態,在這種強大的作用力下,氣門與氣門座將產生撞擊,發出噪聲。發動機每一個零件都是一種結構,都會在激振力的作用下發生振動。振動的結構表面會輻射噪聲,故稱為機體表面輻射噪聲。無論是發動機的燃燒噪聲,還是機械噪聲最終都要通過發動機表面振動來輻射。現代發動機表面輻射噪聲的能量主要集中在1600Hz 到 2000Hz。

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